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방사선, 환경을 밝히는 에너지가 되다

  • 2017.01.09.
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방사선은 에너지 상태에 있는 핵자 구성비가 불안정해, 원자핵이 스스로 붕괴하며 내놓는 입자나 전자기파를 뜻합니다. 이 때문에 강한 투과력과 분해력을 가지고 있는 것이 방사선의 특징인데요. 방사선이 가진 이 특징은 흡사 양날의 검입니다. 인체에 노출되면 치명적이지만, 정교하게 제어된 환경에서는 이보다 유용한 기술이 아닐 수 없습니다.

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인류 문명의 시작, 물에 있어서도 방사능은 유용합니다. 뜻밖에도, 방사선이 각종 폐수 정화에 효과가 있기 때문이지요. 기존 염소(Cl)를 사용한 수질정화 방식은 비용은 저렴하지만 발암물질인 트리할로메탄(THM)이 발생하고, 오존 소독은 안정성은 높지만 비용이 만만치 않은데다 일부는 염소 소독과 병행해야 하는 단점을 안고 있습니다. 하지만 전자빔 가속기 속에서 만들어진 방사선은 살균력과 유기물 분해에 능력을 발휘합니다. 화학 약품을 쓰지 않는데다 대용량 폐수 정화도 가능하고, 처리 시간마저 짧아 활용성이 뛰어납니다. 텅스텐 등을 고온으로 가열해 발생한 전자에 고압의 전기를 가함으로써 빛의 속도에 가깝게 가속, 높은 에너지를 갖도록 합니다. 이 에너지를 이용하면 물질의 구조를 바꾸고, 유해한 미생물을 제거하거나 원하는 화학반응이 선택적으로 일어날 수 있게 합니다.

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특히 방사선을 이용한 폐수 처리 기술은 하루에 약 500톤을 살균할 수 있어 실용성도 매우 높습니다. 이밖에도 축산폐수 처리 기술, 토양.지하수 정화, 하수종말처리장에서 대장균, 내분비 장애물질, 항생 물질을 동시에 처리할 수 있는 기술 또한 개발됐습니다.

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방사선은 폐수뿐만 아니라, 일반 환경에서 쉽게 분해되지 않는 독성물질도 제거합니다. 한국원자력연구원에서 개발한 폴리염화비페닐 분해 기술이 바로 그것입니다. 폴리염화비페닐은 각종 암, 간 기능 이상, 저체중아 출산, 갑상선 기능 저하 등을 유발하는 염소계 유기화합물로, 물에도 잘 녹지 않고 가열해도 분해되지 않는 환경 호르몬입니다. 폴리염화비페닐은 스톡홀름 국제 협약에 따라 2028년까지 친환경적으로 처리하도록 의무화하고 있습니다. 이 물질은 특히 송전탑이나 전신주의 변압기, 콘덴서 등 전기설비에 사용되는 절연유에 함유돼 있습니다. 한국원자력연구원은 변압기 폐절연유에 전자선을 쬐어 폴리염화비페닐을 선택적으로 제거하고, 절연유를 재활용하는 기술을 개발했습니다.

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▲변압기 내부

일회용기, 플라스틱, 그리고 쓰레기 소각장의 등장으로 처리가 불가능할 것 같았던 환경 호르몬 다이옥신도 방사선이 처리할 수 있습니다. 방사선은 다이옥신과 직접 반응해 최종적으로 인체에 무해한 물질로 분해시킬 수 있는데요. 활성탄 흡착에 의한 일시적 처리와는 달리 영구적으로 다이옥신을 제거할 수 있는 방법입니다. 현재 일본이나 영국 등에서 방사선을 이용한 다이옥신 처리법을 사용하고 있습니다.

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방사선을 이용한 수질정화의 단점은 하나, 초기 비용이 만만치 않다는 것입니다. 그러나 한 번 설치해두면 운전이 쉽고, 유지비가 저렴해 장기적인 안목으로는 오히려 가성비가 좋다는 평가입니다. 이처럼 환경오염으로 고통 받는 지구를 살리는 원자력, 믿어지시나요? 앞으로도 방사선을 이용한 독성물질 분해, 폐수 처리 기술은 더욱 발전해 어떤 환경 보전 분야라도 그 역할을 톡톡히 발휘할텐데요. 차세대 환경 기술로 발돋움할 원자력 에너지의 무궁무진한 발전, 무척 기대됩니다.

사진출처
한국원자력연구원
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