현대 사회에서 자원 순환은 선택이 아닌 필수적인 과제가 되었습니다. 이는 일상적인 생활 쓰레기를 넘어 원자력 발전 과정에서 발생하는 방사성 폐기물 분야에도 해당됩니다. 원자력 발전소나 병원 등에서 배출되는 저준위 방사성 폐기물은 한 드럼당 처분 비용이 약 1,500만 원에 달할 정도로 막대한 예산이 소요됩니다. 사업자 입장에서 부피를 줄이는 것이 큰 숙제였던 상황에서, 최근 한국원자력연구원은 폐기물을 단순히 처분하는 대신 유용한 자원으로 재사용하는 획기적인 기술을 선보이며 학계와 산업계의 큰 주목을 받고 있습니다.

이번 연구의 핵심은 원자력 발전소 내에 보관 중인 폐활성탄과 붕산 폐기물을 탄화붕소로 전환하는 것입니다. 이 두 물질을 적절히 혼합하여 1,500도 이상의 고온으로 가열하면, 탄소와 붕소를 제외한 대부분의 물질은 휘발되어 분리되고 결과적으로 고순도의 탄화붕소가 형성됩니다. 이는 버려지던 폐기물을 원자력 발전의 필수 소재인 고부가가치 자원으로 바꾸는 현대판 연금술과 같은 기술이라 할 수 있습니다. 이러한 공정은 폐기물 관리의 패러다임을 바꾸는 중요한 첫걸음이 될 것으로 기대를 모으고 있습니다.

고출력 마이크로웨이브 장치를 활용해 혼합물을 가열하면 손쉽게 탄화붕소를 합성할 수 있습니다.

탄화붕소는 중성자 흡수 능력이 매우 뛰어나 우라늄의 핵분열 반응을 제어하는 데 필수적인 역할을 수행합니다. 원자로의 출력을 미세하게 조절하거나 핵물질을 안전하게 저장하고 운반하기 위해 활용되는 고가의 중성자 흡수체를 별도의 구입 비용 없이 폐기물로부터 직접 얻게 된 셈입니다. 기존에는 외부 시장에서 비싸게 사 와야 했던 소재를 자가 수급함으로써 경제성을 확보하는 것은 물론, 방사성 물질을 더욱 안정적으로 관리할 수 있는 핵심적인 기술적 토대를 마련했다는 점에서 그 의미가 매우 크다고 볼 수 있습니다.

기술의 경제적 파급 효과 또한 상당할 것으로 분석됩니다. 현재 국내 원자력 발전소에는 수만 드럼의 폐활성탄과 붕산 폐기물이 보관되어 있는데, 이를 탄화붕소로 전환하면 최종적인 처분 부피가 30% 이하로 급격히 줄어들게 됩니다. 또한 연구팀은 탄화붕소를 담는 지지체마저 극저준위 금속류 폐기물로 제조할 수 있음을 밝혀냈습니다. 물리적, 화학적 안정성이 뛰어나 별다른 특수 용기 없이 보관이 가능하다는 장점까지 더해지면, 향후 약 3,000억 원 이상의 막대한 비용 절감 효과를 거둘 수 있을 것으로 데이터 분석 결과 나타났습니다.

이번 성과는 여러 종류의 방사성 폐기물을 조합하여 새로운 형태의 소재로 전환했다는 점에서 세계적으로 유례를 찾기 힘든 독창적인 사례로 꼽힙니다. 현재는 모의 실험을 통해 기술적 개념을 성공적으로 검증한 단계이며, 앞으로 실제 방사성 폐기물을 활용한 소규모 실증과 공학 규모의 장치 개발이 이어질 예정입니다. 향후 관련 기술 기준과 활용 가이드라인이 명확하게 구축되어 상용화에 이르게 된다면, 방사성 폐기물을 골칫덩이가 아닌 소중한 자원으로 바라보는 발상의 전환이 우리 사회에 완전히 정착될 것입니다.