국내 연구팀 개발 해수 중 스트론튬-90 신속 측정기술, 기존 3주에서 1일만에 확인

국내 연구팀이 개발한 스트론튬-90 신속 측정기술, 분석의 속도와 정확도 높였다. 일본이 후쿠시마 원전 오염수 속 스트론튬(Sr)을 ALPS(알프스·다핵종제거설비)로 제거했다는 주장을 검증할 수 있는 기술이어서 더욱 주목된다.

스트론튬-90 신속 측정기술 개발

 

▶ 원자력연구원 스트론튬-90 신속측정기술(해양분야국제학술지 게재)

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스트론튬-90은 우라늄-235와 플루토늄-239의 핵분열과 자연계에 존재하는 토륨, 우라늄의 동위원소의 자발 핵분열시에 나오는 스트론튬의 방사성 동위원소이다.

한국원자력연구원 원자력환경실 김현철 박사팀이 개발한 해수 중 스트론튬-90 분석기술을 기존보다 빠르고 정확하게 고도화하고, 관련 분석장비를 상용화했다고 밝혔다. 이번 연구성과는 해양분야 국제저명학술지인 「Marine Pollution Bulletin」 2023년 8월호에 게재되었다.

※ 「Marine Pollution Bulletin」은 해양생물학분야 저널인용보고서(JCR, Journal Citation Reports) 상위 1.7% 수준인 세계적 권위의 학술지

★참고자료

Strontium-90 levels in seawater southeast of Jeju Island during 2021–2023

연구팀은 이번 연구에서 개발한 분석법의 활용 확대를 위해 국내 방사능분석기관들을 대상으로 이론과 실습이 포함된 기술세미나를 진행하였으며, 그 성과로 올해 9월경부터 한국원자력환경공단을 시작으로 국내 방사능분석기관*에서 실제 시료 분석에 활용할 예정이다.

* 원자력환경공단(KORAD), ㈜한수원 한빛본부, 경북대학교

스트론튬-90 신속측정기술이란? 기대효과!

해수에는 스트론튬-90 외에도 칼슘, 마그네슘 등 화학적 거동이 유사한 물질이 많고, 그 중에서도 극미량인 스트론튬-90만을 정확히 분리하여 측정하는 것은 매우 어렵다. 고(高) 숙련된 분석자에 의존적인 기존의 분석법은 분석에만 최소 3주 이상 소요되는 단점이 있다.

스트론튬-90은 시간이 지나면 베타선을 방출하면서 이트륨-90을 만들어 내는데, 14일이 지나면 스트론튬-90과 이트륨-90의 방사능은 같아진다. 연구팀은 이러한 특성에 착안하여, 이트륨-90을 흡착하는 수지(resin)와 자체 개발한 자동핵종분리장치(KXT-H, Kaeri eXtraction Technology-Hybrid)를 이용해 이트륨-90을 분석하여 스트론튬-90의 방사능을 간접적으로 확인하는 분석법을 2021년에 개발하였으며, 이는 기존 분석법의 분석 소요시간을 3주에서 2일즉, 1/10로 단축하였다.

이번 연구성과는 2021년보다 더 진일보한 것으로, 자체 개발한 대용량 해수 전처리 장비의 시료 처리능력을 2배 향상시켜 전처리 소요시간을 6시간에서 3시간으로 단축함으로써 총 분석시간이 1일이면 가능하게 되었고, 분석대상인 이트륨-90의 회수율도 60-70%에서 90%수준까지 고도화하였다.

해수 시료량이 증가할수록 더 정확하고 정밀하게 평가할 수 있기 때문에, 이번 연구성과는 신속성, 정확도, 정밀도 측면에서 기존 분석법보다 향상된 것이다. 연구팀은 고도화된 기술과 장비를 활용하여 제주도 동남권 해역을 2021년 11월부터 2023년 3월까지 조사한 결과, 스트론튬-90의 양이 평년과 유사한 0.5~1.23 mBq/L로 나타났고, 수심이나 계절에 따른 농도 변화는 관찰되지 않았다고 밝혔다. 아울러 이번에 개발한 검사법은 해양방사능 감시에 도움이 될 전망이다.

국가적으로 해양방사능 감시 강화에 따른 분석물량이 급증하는 이때, 우리 연구팀이 개발한 기술과 분석 장비를 국내 방사능 분석기관이 활용하게 됨에 따라 앞으로 국내 방사능 분석역량 향상에 기여할 것으로 기대된다.

스트론튬-90 신속분석법 기술개요

스트론튬-90 신속분석법 기술에 대한 개요는 아래 그림과 같다.

신속분석법은 현행 분석법으로 3주가 소요되는 측정 시간을 단 1일로 단축시켰다.

※ 영속평형: 모(母)핵종의 반감기가 딸핵종의 반감기보다 월등히 길 경우, 일정시간이 지나면 딸핵종의 방사능 농도는 모핵종의 방사능 농도와 같아짐 (스트론튬-90 반감기 28.8 년, 이트륨-90 반감기 2.7 일)

※ 신속분석법: 자동핵종분리장치는 원자력연구개발사업의 연구성과로 기술실시, 전저리장치는 긴급대응연구사업의 연구성과로 기술실시함.

신속분석법 개발 연구진

스트론튬 신속분석법을 개발한 연구진은 한국원자력연구원 원자력환경실 소속 임종명 실장과 김현철 책임연구원이다.

한국원자력연구원 신속분석법 개발 연구진