한국원자력연구원 선진핵주기기술개발부 이종광 박사팀이 로봇과 센서를 활용한 방사성핵종 분리 장치를 개발했다고 3일 밝혔다.

이 기술은 방사성폐기물의 교차오염 가능성을 원천 차단하면서도 분석 과정을 신속하고 효율적으로 개선할 수 있다. 방사성폐기물 관리에서 핵종 분석은 필수적이다. 하지만 기존 수동 및 자동 분리 방식은 각각 속도 조절과 세척의 비효율성이라는 한계를 가지고 있었다.

수동 방식은 중력으로 시약을 투입하지만 속도 조절이 불가능했고, 자동 방식은 펌프와 밸브, 연결 튜브 등의 복잡한 구성으로 인해 작업이 번거로웠다. 특히 방사성 시료가 남지 않도록 매번 밸브와 튜브를 세척해야 했다.

연구팀이 개발한 장치는 로봇과 비접촉 센서를 활용해 이 문제를 해결했다. 로봇은 시약을 정확히 투입하면서도 방사성 시료와 직접 접촉하지 않아 교차오염 가능성을 차단한다. 또 기존 방식과 달리 튜브 사용량을 획기적으로 줄이고, 시료 잔류 및 막힘 걱정을 없앴다.

새롭게 적용된 비접촉 센서는 시약이 완전히 투입되었는지 감지하고, 핵종이 흡착·분리되는 과정을 실시간으로 모니터링한다. 기존에 설정한 시간에 의존했던 방식보다 훨씬 정밀한 분리가 가능해졌다.

이 장치를 통해 테크네튬(99Tc), 스트론튬(90Sr), 철(55Fe), 나이오븀(94Nb), 니켈(59,63Ni) 등 다양한 핵종을 기존 대비 3배 빠른 속도로 분리했다. 유효성 평가 결과 핵종 회수율은 83~97%에 달했다. 특히 철(Fe)은 시약의 양과 속도를 정밀하게 조절해 반응 시간을 약 33% 늘림으로써 더 우수한 분석 결과를 얻었다.

이 기술은 분석 화학 분야의 국제 학술지 *애널리티컬 케미스트리(Analytical Chemistry)에 지난달 11일 온라인 게재됐다. 해당 기술에 대한 다수의 특허도 등록을 마쳤다.

류재수 한국원자력연구원 선진핵주기기술개발부장은 “세계 최초로 개발한 이번 기술은 방사성폐기물 관리의 새로운 기준을 제시한 획기적인 성과”라며 “향후 기술 상용화를 통해 원자력 시설 운영 및 해체 과정에서 방사성폐기물 분석의 효율성을 크게 높일 수 있을 것”이라고 말했다.