국내 연구진이 원자력발전소에서 나오는 폐수의 삼중수소 효과적으로 제거할 수 있는 기술을 개발했다.
한국과학기술원(KAIST)은 고동연 생명화학공학과 교수 연구팀과 박찬우 한국원자력연구원 박사 연구팀이 원전 폐수에 있는 삼중수소 제거 공정을 위한 이중기능 소수성 촉매를 개발했다고 27일 밝혔다.
고 교수팀은 금속·유기 골격체(MOF)와 다공성 고분자로 된 새로운 복합 구조 삼중수소 제거 촉매를 개발했다. 평균 2.5나노미터(㎚) 지름의 백금 입자를 금속·유기 골격체에 고르게 분포한 뒤 화학적 변형을 통해 소수성을 부여하는 구조다. 촉매가 물로 활성을 잃는 것을 방지하는 동시에 반응에 필요한 만큼의 물 분자를 촉매에 쉽게 접근할 수 있게 한 것이다.
연구팀이 개발한 촉매는 원전 운전 조건과 비슷한 매우 낮은 농도의 동위원소 삼중수소 제거 효과가 탁월했다. 특정 반응 조건에서 최대 76.3%의 반응 효율을 보였다. 4주 연속 가동해도 일정 수준 이상의 성능을 유지했다.
한국연구재단의 원전해체 안정성강화 융복합 핵심 기술개발사업 지원을 받아 이뤄진 이번 연구 성과는 국제 학술지 '에너지 앤드 인바이런멘탈 머티리얼스' 최근호에 게재됐다.
고 교수는 "비교적 간단한 금속·유기 골격체 소재의 소수성 조절로 촉매 비활성화의 주요 원인인 수분 저항성을 높이고, 삼중수소 제거 반응에 이용될 수 있는 새로운 구조의 촉매를 제안한 것"이라고 설명했다. 아울러 "삼중수소 폐액 처리뿐 아니라 반도체에 사용하는 중수소 원료 생산과 핵융합 연료 주기 기술 등 다양한 기술에 필수적인 수소 동위원소 분리 핵심 소재로 응용이 기대된다"고 밝혔다.