세슘 흡착제 및 제조방법

A07

분말활성탄을 고분자로 개질하여 …..세슘 흡착 소재 제조방법

Cesium absorbent and Method of manufacting the same

기술완성도-TRL6 :Full Scale 시제품 개발

한줄 기술 요약

방사능 원소인 세슘이 물속에 유출된 경우 안전한 식수 공급을 위한 고효율 세슘 제거용 흡착제에 관한 기술

합성 소재 내 세슘을 제거하기 위한 프러시안 블루가 필요하고 함량을 높이기 위해서 다중 고정화방식(LBL Assembly)기술로 원전 해체 폐기물 제거 /재난안전확보 뿐만 아니라 호수의 방사능 예방 흡착제, 인공제염제 등에 활용 가능 기술

개발배경 및 해결과제

  • 한강 식수원과 연결되는 팔당댐에 방사능 물질인 세슘 10g만 유입되어도 음용수 기준을 초과하여 식수원으로 사용할 수 없는 사태 발생, 이에 따라 수중 방사능 흡수 기술개발이 절실
  • 보다 경제적인 수중 세슘 이온 제거를 위해 분말 활성탄의 표면을 고분자로 개질하고, 분말활성탄의 표면에 프러시안 블루를 형성하는 방법을 통한 세슘흡착제를 제공함

기술의 우수성

  • 흡착제에 부착된 프러시안블루 함량을 향상시키기 위한 방법으로 염화철을 추가적으로 반응시키는 다중 고정화방식 적용
  • 프러시안 블루의 함량이 증가로 흡착 능력이 향상되어 99.8%의 세슘 제거
  • 세슘 흡착제는 지지체 존재하에 프러시안 블루가 in-situ에 합성되어 결합 성능 및 물리적 안정성 확보 
  • 프러시안블루 고정화 흡착제의 지지체는 친수성 고분자물질은 하이드로겔 타입 제작

기술의 차별성

  • 합성방식/다중고정화방식, 합성시약 국산화로 CNT 계열보다 흡착제 투입량 대비 25배 절감
  • 프러시안 블루의 함량은 기존 흡착제보다 5.5배, 세슘 흡착성능은 7.5배 증가
  • 고효율 세슘 흡착제는 기존 사용화 제작 및 공급단가에 8배 절감 및 대량 생산 가능
  • 세슘 흡착제는 사용용도 및 기능에 따라서 파우더 및 필터 등으로 활용가능

구현방법 1

  • 합성된 COP-PAC를 디메틸술폭시드, 아세톤, 3차 증류수 및 에탄올 순서로 세정하여 표면이 공유결합 유기 고분자로 개질된 분말 활성탄(COP-PAC)을 제조함

구현방법 2

  • 제조된 분말 활성탄을 염화철과 혼합한 후 원심분리기로 침전물을 분리하고, 이 침전물과 페리시안화 칼륨을 혼합하여 다시 침전물을 분리 한 뒤 건조시켜 프러시안 블루(세슘 흡착제)를 합성함

활용분야

  • 방사능 제염
  • 흡착섬유
  • 유해물질 흡착제
  • 천연광물 흡착제

적용제품

  • 액체여과기
  • 세슘 흡착 건설재료
  • 세슘제거용 흡착섬유
  • 천연광물 흡착제

기술동향 1

 

  • 2011년 일본 후쿠시마 원전 사고 이후 국내외에서 방사성 물질 정화 방법에 대한 관심이 부각되어 방사성 제거를 위한 흡착제 관련 특허 출원이 급증함
  • 연도별 방사성원소 흡착기술에 대한 출원 건수는 2016년 기준 2010년 대비 15배 증가하였고 특히, 방사성 원소 중 세슘에 대한 흡착 기술이 전체 출원의 56% 수준임
  • 국내의 경우, 40% 이상의 특허가 주로 한국원자력연구원과 대학•연구소에서 출원되고, 세슘 흡착제의 경우 흡착제의 구성 재료에 대한 연구에서 기존 연구된 흡착용 물질의 성능 개선에 집중됨

기술동향 2

 

  • 대표적인 알츠하이머 관련 임상은 미국 등 선진국의 다국적 기업 중심

 

  •  국내에서 지원한 임상의 비중은 현재까지 미미한 수준이나, 세계에서 4번째로 알츠하이머 진단용 조영제를 출시하는 등 진단분야에서 일부 성과를 보이고 있음

시장전망 1

  • 세계 방사성 폐기물 관리 시장은 2015년 188억 달러규모에서 연 평균 2.5% 성장하여 2020년 213억 달러를 달성하였음.

시장전망 2

  • 국내의 경우 2006년부터 2015년까지 연평균 12.1%씩 성장하여 2015년 1,572억원의 시장규모를 형상하였으며 높은 성장세를 보이고 있음