원자력연, 울산시 T사 방사성폐기물 처리·처분 기술 개발
우라늄폐기물 안전하게 처분 가능하고 부피도 획기적으로 줄여

연구진이 여과 장치를 활용해 규소 성분을 분리하고 있다. 원자력연구원 제공

연구진이 제조한 디스크 형태 고형물 샘플(왼쪽부터 이근영 책임연구원, 김광욱 책임연구원). 원자력연구원 제공

울산시 T사 석유화학 공장에서는 약 8600드럼의 저준위 방사성폐기물을 보관하고 있다. 과거 T사가 방사성물질인 우라늄이 포함된 촉매제를 이용해 석유화학 원재료를 생산하는 과정에서 발생한 폐기물이다.

적절한 처리 방법을 찾지 못해 울산시의 장기 미해결 현안으로 남아있던 이 폐기물에 대한 처리‧처분 기술을 최근 개발 완료했다.

한국원자력연구원은 울산시 T사 방사성폐기물의 부피를 70~90% 줄이고, 처분장 처분기준을 충족할 수 있도록 전환하는 우라늄폐기물 처리기술 및 공정을 개발했다고 13일 밝혔다.

우라늄이 포함된 촉매제는 1997년부터 약 7년간 사용되었는 데, 이후 임시 저장된 폐기물에 대한 적절한 해결 방안을 찾지 못하는 상황이 지속되자 국가가 나섰다.

과학기술정보통신부 원자력연구개발사업과 후속과제를 통해 연구원이 2015년부터 해당 방사성폐기물 처리를 위한 연구개발과 기술 실증을 진행해 왔다.

보관 중인 방사성폐기물은 미세한 분말 형태여서 이송 자체가 어렵다. 게다가 처분에 부적합한 유기오염물질과 중금속을 다량 포함하고 있어, 기존의 시멘트 고형화 방법을 적용하면 현재의 처분장 인수조건을 만족할 수 없고 폐기물 부피가 크게 증가하는 문제가 있다.

연구원은 폐기물을 용액화하고, 폐기물의 60% 이상을 차지하는 규소를 침전시켜 화학적으로 분리해 선택적으로 제거했다. 규소는 환경에 무해하기 때문에 처리가 용이하다.

이후 남겨진 우라늄 함유 폐기물은 열처리를 통해 고형화하는 데, 이 과정에서 처분에 적합한 물질로 전환하고 유리-세라믹 성분 안에 가두어 안정성을 높이는 데 성공했다.

특히, 고형화 과정에서 드럼에 효율적으로 포장하기 위해 고형물을 원형의 디스크 형태로 제작함으로써 전체 폐기물의 부피를 크게 줄일 수 있는 기술과 공정도 함께 개발했다.

폐기물 내 규소를 화학적으로 분리하고, 고형화하여 더 안전하게 처분할 수 있도록 처리하는 일련의 과정 모두 이번에 세계 최초로 시도했다. 기술개발의 전 과정은 실험실-벤치-파일럿 규모의 순차적 연구개발을 통해 실용화가 가능한 기술 수준을 확보했다.

관련 기술은 작년 5월에 국내외(한국, 미국, 일본) 특허 등록했다. 연구 결과는 ‘저널 오브 뉴클리어 머터리얼(Journal of Nuclear Materials)’, ‘워터 리서치(Water Research)’등 국내외 전문 학술지(SCIE)에 게재함으로써 기술적, 학문적 검증을 완료했다.

연구과제책임자 김광욱 박사는 “본 기술을 업체에 기술이전할 계획”이라며 “현재 준비 중인 울산 공장 내 방사성폐기물 처리시설의 인허가가 완료되면 본격적인 폐기물 처리·처분이 가능할 것”이라고 전했다.

연구개발에 참여한 이근영 박사는 “이번에 개발된 기술은 지금까지 국내외에서 시도되지 않은 신기술로서, 국가 연구개발 과제를 통해 공학적 검증을 완료하게 되었다”며 “국내 원천기술이 사업화로 이어져 지역 현안까지 해결하는 성공사례가 될 것으로 기대한다”고 밝혔다.

송현수 기자 songh@busan.com