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방사선으로 독성물질 분해한다

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2015년 07월 31일 15:28 프린트하기

방사선은 에너지 상태 또는 핵자 구성비가 불안정해 원자핵이 스스로 붕괴하며 내놓는 입자나 전자기파를 뜻한다. 강력한 투과력과 분해력(화학결합 파괴) 등을 갖고 있는 것이 방사선의 특징이다.

 

이런 특징 때문에 방사선은 양면성을 보여준다. 방사선이 인체에 노출되면 유전자 변이, 암 등의 질환을 일으킬 수 있지만, 정교하게 제어된 환경에서 사용하면 유용하다. 예를 들어 방사선은 의학용 진단 및 치료는 물론 보안 검색, 환경 정화, 유전공학 등의 분야에 폭넓게 쓰이고 있다. 이 중에서도 방사선은 독성물질 분해에 유용하게 활용되고 있다.

 

폴리염화비페닐 선택적으로 제거
방사선은 일반 환경에서 쉽게 분해되지 않는 독성물질도 제거할 수 있다. 한국원자력연구원은 폴리염화비페닐(Poly Chlorinated Biphenyl, PCB)이란 독성물질에 방사선의 일종인 강력한 전자선을 쬐어 분해하는 기술을 개발한 바 있다. 폴리염화비페닐은 각종 암, 간 기능 이상, 갑상선 기능 저하, 면역기능 장애, 생리불순, 저체중아 출산 등을 유발하는 것으로 알려져 있는 염소계 유기화합물이다.

 

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폴리염화비페닐은 스톡홀름 국제 협약에 따라 2028년까지 이를 함유한 폐기물을 환경친화적으로 처리하도록 의무화하고 있다. 1960년대 말 일본에서는 식용유 및 사료용 기름 제조과정에 폴리염화비페닐이 섞여 들어가 1만 4000명이 건강상의 피해를 입고 닭 70만 마리가 폐사하기도 했다.

 

특히 폴리염화비페닐은 송전탑이나 전신주의 변압기, 콘덴서 등 전기설비에 사용되는 절연유에 함유돼 있다. 한국원자력연구원 정읍방사선과학연구소는 전자선을 쬐어 변압기 폐절연유에 포함된 폴리염화비페닐을 선택적으로 제거하고 절연유를 재활용하는 기술을 개발했다.

 

연구진은 전자선의 강력한 에너지를 이용해 폴리염화비페닐을 구성하는 다량의 염소이온을 탈리시켜 처리하는 방법을 동원했는데, 이 방법으로 상온, 상압에서 짧은 시간에 모든 폴리염화비페닐을 제거하는 기술을 개발했던 것이다. 염소이온이 탈리된 폐절연유는 물리적 특성이 변하지 않아 적절한 후처리를 하면 재활용까지 할 수 있다.

 

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이동식 전자빔 가속기도 개발
 전자선(전자빔)은 텅스텐 등을 고온으로 가열해 발생한 전자에 고압의 전기를 가해 빛의 속도에 가깝게 가속함으로써 높은 에너지를 지니도록 한 것이다. 이 에너지를 이용하면 물질의 구조를 바꾸고 유해한 미생물을 사멸시키거나 원하는 화학반응이 선택적으로 일어나게 할 수 있다. 따라서 전자선은 고분자 재료 개발, 나노 소재, 전력반도체 제조, 폐수 및 배기가스 정화, 친환경 도료 건조, 식품 및 의료용구 멸균, 포장용기 생산 및 멸균 등의 다양한 산업 분야에서 활용되고 있다.

 

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정읍방사선과학연구소에서는 이동식 전자빔 가속기를 자체 개발한 바 있다. 이동식 전자빔 가속기란 자체적으로 전자선 차폐가 되도록 고안된 전자빔 발생장치를 차량에 탑재한 뒤 환경오염 현장에서 직접 오염물질을 정화시킬 수 있도록 설계한 장비다.

 

전자빔 가속기를 이용해 오·폐수에 전자빔을 쪼이면 오·폐수의 대부분을 차지하는 물을 분해해 OH 라디칼, 전자 등 강력한 산화물질을 생성함으로써 오염물질을 산화시키거나 파괴하고 미생물을 멸균할 수 있다. 또 오염 가스에 포함된 오염물질을 파괴하거나 독성물질을 무독성으로 바꿀 수 있다. 특히 이동식 전자빔 가속기를 이용하면 하수 속에 포함된 대장균을 살균하고, 내분비 장애물질, 항생 물질을 분해할 수 있다.

 

방사선은 폴리염화비페닐 뿐 아니라 다양한 유해폐기물을 처리하는 데 활용될 수 있다. 현재 축산폐수를 막기 위해 방사선을 융합시켜서 폐수를 처리하는 기술, 방사선을 이용해 토양과 지하수 등을 정화하는 연구, 하수종말처리장에서 대장균, 내분비 장애물질, 항생 물질을 동시에 처리할 수 있는 기술들이 개발되었으며, 방사선을 이용한 하수 처리 기술은 하루에 약 500톤을 살균 처리할 수 있어 실용성도 높은 것으로 평가된다.

 

* 본 기사는 한국원자력문화재단의 아톰스토리(http://atomstory.or.kr)에서 발췌한 내용입니다.  


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