원자력연, 석유화학 공장 방사성폐기물 처리·처분 기술 개발

방사성폐기물 부피 70~90% 줄여…"업체에 기술 이전할 것"

울산 소재 T사 석유화학 공장에선 약 8천600 드럼의 저준위 방사성폐기물을 보관 중이다. 이는 과거 T사가 방사성물질인 우라늄이 포함된 촉매제를 이용해 석유화학 원재료를 생산하는 과정에서 발생했다. 적절한 처리 방법을 찾지 못해 울산시의 장기 미해결 현안으로 남아있던 이 폐기물에 대한 처리·처분 기술을 국내 연구팀이 최근 개발 완료했다.

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

우라늄이 포함된 촉매제는 1997년부터 약 7년간 사용됐다. 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 진행해왔다.

보관 중인 방사성폐기물은 미세한 분말 형태여서 이송 자체가 어렵다. 이 폐기물엔 처분에 부적합한 유기오염물질과 중금속이 다량 포함돼 있다. 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 무해해 처리가 용이하다. 이후 남겨진 우라늄 함유 폐기물은 열처리를 통해 고형화하는데, 이 과정에서 처분에 적합한 물질로 전환하고 유리-세라믹 성분 안에 가두어 안정성을 높이는 데 성공했다.

구진이 제조한 디스크 형태 고형물 샘플 (왼쪽부터) 이근영 책임연구원, 김광욱 책임연구원. 사진=원자력연

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

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

연구원은 관련 기술을 지난해 5월 국내와 미국, 일본에서 특허로 등록했다. 연구 결과는 '저널 오브 뉴클리어 머터리얼', '워터 리서치'등 국내외 전문 학술지(SCIE)에 게재돼 기술·학문적 검증을 마쳤다.

이번 연구과제 책임자인 김광욱 박사는 "이 기술을 업체에 기술이전할 계획"이라며 "현재 준비 중인 울산공장 내 방사성폐기물 처리시설의 인허가가 완료되면 본격적인 폐기물 처리·처분이 가능할 것"이라고 했다.

연구개발에 참여한 이근영 박사는 "이번에 개발된 기술은 지금까지 국내외에서 시도되지 않은 신기술로, 국가 연구개발 과제를 통해 공학적 검증을 완료하게 됐다"며 "국내 원천기술이 사업화로 이어져 지역 현안까지 해결하는 성공사례가 될 것으로 기대한다"고 했다.