스트론튬-90 신속 측정기술, 분석의 속도와 정확도 높였다

스트론튬-90 신속 측정기술, 분석의 속도와 정확도 높였다

2023.08.27 과학기술정보통신부

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국내 연구팀 개발 스트론튬-90 신속 측정기술, 분석의 속도와 정확도 높였다.

- 원자력연구원, 해수 중 스트론튬-90, 기존 3주에서 하루면 확인 (해양분야 국제학술지 게재)- - 국내 방사능 분석기관에 이전되어 실제 시료분석에 활용 예정 -

 

과학기술정보통신부(장관 이종호, 이하 ‘과기정통부’)는 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 게재*되었다.

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

 

* 게재된 연구성과 제목 : 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

 

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 2일 즉, 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. 김현철 박사는 “해수에서 스트론튬-90을 분리하는 것은 까다롭지만 새로운 시각에서 그 딸핵종*(daughter nuclide)인 이트륨-90을 간편하고 신속하게 분석함으로써, 해양방사능 분석에 변화를 가져왔다. 특히 상용화된 장비의 해외 수출을 위해 기술이전 받은 산업체와 협의 중이다”면서,

* 어떤 방사성 핵종이 붕괴하여 다른 핵종을 만드는 경우 생성된 핵종을 말함

 

“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.”라고 밝혔다.

스트론튬-90 신속분석법 기술개요

 

 

※ 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

 

연구자 이력사항

 

 

<원자력연구원 김현철 책임연구원>

 

1. 인적사항

○ 소 속 : 한국원자력연구원 원자력환경실

○ 전 화 : 042-868-4461

 

2. 학력

○ 2006-2011 박사, 포스텍 환경공학부

○ 2004-2006 석사, 포스텍 환경공학부

○ 1996-2003 학사, 아주대학교 환경공학과

 

3. 경력사항

○ 2011-2012 한국전력 전력기술연구원 녹색성장연구소

○ 2012-현재 한국원자력연구원 안전관리단 원자력환경방재부 원자력환경실 책임연구원

 

4. 기타 정보

○ 전문분야 : 환경 중 알파/베타 핵종 분석기술 및 분석기기 개발, 방사성폐기물 특성평가 기술 개발

○ 연구성과 : SCI급 논문 20편, 특허 등록 36건, 기술실시 18건(유상)

○ 2021-2023 : 「해양방사능 감시 강화를 위한 해수 중 스트론튬-90 신속 분석체계 구축」과제책임자

○ 2023-현재 : 원자력안전위원회 원자력안전규제기술개발 사업 「해양환경 방사성핵종 분석기술 개발」과제책임자

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[출처] 대한민국 정책브리핑(www.korea.kr)