2011년 후쿠시마원전 사고 이후 방사성 폐수의 안전한 처리 방법에 대한 관심이 커지고 있는 가운데, 연구원 박찬우 박사팀이 폐수 속을 헤엄치며 방사성물질인 세슘만 제거하는 화학적 미세 수중로봇을 개발했다. 방사성 폐수는 원자력시설의 운영․사고 등 다양한 상황에서 발생할 수 있으며, 폐수 속에는 세슘, 코발트 등 다양한 핵종이 포함되어 있다. 그 중에서도 방사성 세슘은 물에 잘 녹아 외부 유출 가능성이 높은 반면 제거가 까다롭고, 반감기도 30여년에 이른다. 또한 감마선을 방출하고 체내 흡수 시 근육 등에 축적될 수 있으며, 환경에 유출될 경우에는 장기간 생태계에 영향을 줄 수 있어 방사성 폐수 정화 과정에서 중요한 핵종 중의 하나이다. 현재 세슘 제거에 주로 사용되는 흡착제의 경우, 작업자의 안전을 위해 까다로운 준비가 필요할 뿐 아니라, 사용한 흡착제와 설비 자체가 2차 폐기물로 남는 한계가 있다. 이에 원자력연구원은 그 동안 미생물이나 나노자석 등 다양한 방법을 이용한 방사성 폐수 처리기술을 개발해왔다.

이번에 개발에 성공한 화학적 미세 수중로봇※은 머리카락 두께의 1/10인 약 7㎛(마이크로미터) 크기여서 육안으로는 파우더처럼 보인다. 세슘을 흡착하는 페로시안화구리(copper ferrocyanide)를 입힌 이산화규소 마이크로입자가 기본 몸체인데, 입자의 한 쪽 면에는 백금 촉매와 니켈을 코팅해 운동 능력을 갖췄다. 방사성 폐수에 미세 로봇과 과산화수소를 함께 넣으면, 백금 촉매와 과산화수소가 화학적으로 반응하며 산소 방울이 생기는데, 이를 추진력으로 삼아 움직인다. 또, 자성을 가진 니켈의 특성을 이용해 외부에서 자기장으로 로봇의 이동을 제어할 수도 있다.
※ 미세 로봇(micro robot) : 다양한 에너지로 움직임을 제어하고 주어진 기능을 스스로 수행할 수 있는 1㎜ 이하 초소형 장치를 통칭

화학적 미세 수중로봇은 물 속에서 이동하며 방사성 세슘을 빠른 속도로 제거할 수 있어, 움직이지 않는 기존의 수동형 흡착제에 비해 세슘 제거 속도가 60배 빠른 것으로 나타났다. 폐수 속에 세슘과 비슷한 특성을 가진 나트륨과 같은 경쟁 이온이 존재하는 경우에도 98% 이상의 세슘을 성공적으로 제거해 폐수 정화에 소요되는 시간을 크게 단축할 것으로 기대된다. 방사성 폐수의 특성상 작업자의 피폭을 예방하는 것이 특히 중요한데 이 로봇은 외부에서 자기장을 조절해 원격으로 제어할 수 있기 때문에 방사선 노출을 최소화할 수 있다. 또한 세슘 포획 후 미세 로봇만 회수하여 방사성폐기물로 분리·처분할 수 있어 효율적이다.

연구를 주도한 박찬우 박사는 “미세 수중로봇은 방사성 폐수 처리에 획기적인 발전을 가져올 수 있을 뿐 아니라 수계 환경 정화, 산업 폐수 정화 등에도 활용할 수 있다”며, “보다 더 친환경적인 추진체를 개발하고 원격제어기술을 보완하는 등 2023년 상용화를 목표로 연구를 보완해나갈 계획”이라고 밝혔다. 박원석 원장은 “연구원은 원자력 안전을 위한 다양한 기술을 준비하고 있다”며, “앞으로도 국가 현안 해결을 지원하기 위한 기술개발에 박차를 가하겠다”고 밝혔다. 이번 연구는 과학기술정보통신부 미래원자력연구센터 사업으로 수행되었으며, 연구결과는 환경 분야 저명 학술지인 ‘유해물질 저널(Journal of Hazardous Materials)’ 5월호에 게재되었고, 지난 5월 27일 관련 특허 등록을 완료했다.

2019 원자력안전해석 심포지엄(이하, 심포지엄)가 지난 7월 4일(목)부터 7월 5일(금)까지 2일간 대천 한화리조트에서 개최됐다.

한국원자력안전기술원(이하, KINS)이 주최한 이번 심포지엄은 ‘국민안심을 위한 안전해석의 역할과 책임’이라는 대주제로 한국수력원자력(KHNP), 한국전력기술(KEPCO E&C), 한전원자력연료(KNF)를 포함한 27개 유관기관의 관련분야 전문가 300여명이 참석했다.

동 심포지엄은 국내 원자력 유관기관 관계자들이 한자리에 모여, 안전해석 분야의 주요 활동 결과를 공유하고 소통하는 자리로 올해 14회째를 맞이한다.

첫날 종합세션은 KINS 이진호 부원장의 환영사를 시작으로 KINS, 부산대학교, 한국수력원자력, 한국원자력연구원에서 심포지엄 주제관련 발표가 진행됐으며, 이어서 부산대 정재준 교수를 좌장으로 국내 전문가 6명을 패널리스트로 참석자들과 자유롭게 소통하는 토론시간을 가졌다.

이와 함께 둘째 날까지 진행된 기술세션에서는 안전해석 관련 산․학․연 실무자들을 중심으로 4개 분야(안전해석, 중대사고, PSA, 노심/핵연료) 총 30편의 논문 발표와 심도 있는 토론이 이어졌다.

한국원자력의학원(원장 김미숙)은 박지애 박사와 경희대학교 김형중 박사 공동연구팀이 자기공명영상(MRI) 기반의 도전율 영상을 이용하여 방사선 치료 후 암 조직 및 주변 정상조직의 변화를 보다 정확하게 영상화 할 수 있는 가능성을 제시했다고 밝혔다.

자기공명영상 검사는 방사선 치료 반응을 평가하는 중요한 검사이지만, 기존의 검사 기법은 조직변화를 영상으로 보여주는 민감도 및 대조도가 낮아서 진단의 정확성이 떨어지는 한계가 있어왔다.

연구팀은 기존의 자기공명영상 기법들과 함께 도전율 영상을 이용하여 방사선 조사에 의한 조직변화를 관찰하고 그 결과를 비교 분석하였다. 정상 쥐의 뇌에 방사선을 쪼인 후 조직변화를 영상으로 보여주는 민감도를 측정한 결과, 기존의 자기공명영상 기법인 T2강조영상 및 확산강조영상*에서는 최대 20%이내였으나, 도전율은 최대 250%로 높게 나타났다. 또한 기존 기법들은 시간에 따른 조직변화의 양상이 불규칙적이지만, 도전율은 조사 직후부터 시작하여 시간 경과에 따른 변화가 일관성 있게 관찰되었다.

방사선 치료는 조직성분의 이온화를 유발하므로 방사선을 쪼인 조직은 그렇지 않은 조직에 비해 이온들이 많이 생성되고 이로 인해 도전율이 현저하게 증가하여 자기공명영상에서 높은 민감도를 갖는 대조도 정보를 나타낸다. 연구결과는 미국 전기전자공학회(IEEE)에서 발간하는 의공학 및 의료영상분야 국제 전문 학술지(Transactions on Medical Imaging)에 2019년 4월 29일 게재되었다.

연구팀은 이번 연구성과를 토대로 의료영상장비의 방사선에 의한 생물학적 영향을 도전율 영상을 이용하여 평가하고, 나아가 방사선 사고에 의한 피폭 및 일상생활 방사선에 의한 영향을 도전율 영상을 이용하여 평가할 수 있는 기술을 구축할 예정이다. 이번 연구는 과학기술정보통신부에서 지원하는 ‘방사성 동위원소 응용연구 인프라 구축 및 운영’ 사업의 일환으로 수행되었다.

한전원자력연료(사장 정상봉)는 지난 5월 9일 오전 “노사가 함께하는 청렴 에이전트” 발대식을 개최하였다.

한전원자력연료는 사내 청렴의식 제고와 청렴한 조직문화 실천을 위해 전 직원을 대상으로 청렴 에이전트를 모집하였으며, 모집결과 부장급을 비롯하여 과장, 직원에 이르기까지 다양한 직급의 직원 총 22명이 선정되었다. 이들은 향후 2년간 청렴 에이전트로 활동하며 반부패·청렴 교육 시행, 청렴 아이디어 제안, 전사 차원의 청렴 정책 제시 등의 역할을 수행하게 된다.

한편, 청렴 에이전트 발대식과 아울러 매월 9일을 “KNF 청렴의 날”로 지정하는 청렴 선포식도 열려 전 직원의 청렴에 대한 의지를 높였다. 한전원자력연료는 그간 전사적 청렴ㆍ윤리문화 확산을 위해 반부패 경영 국제표준 ISO37001 인증 획득, 청렴 및 윤리교육, 청렴 공모전 및 퀴즈대회 등 다양한 활동을 이어오고 있다. 정상봉 사장은 “자율적 참여에 의한 청렴 에이전트 모집에 직원들의 폭넓은 참여와 관심에 감사드린다”며 “노사가 함께 청렴 실천의지를 제고하고 청렴문화를 선도하여 국민의 사랑과 신뢰를 받을 수 있는 회사로 거듭나자”고 강조했다.