[쿠키과학] '홍합 접착원리로 방사능 제거'… 원자력연·UNIST, 8배 빠른 제염 기술 개발

카테콜 기반 폴리우레탄 코팅, 세슘 제거 효율 94.9%
기존 24시간→3시간 단축, 오염수 문제 최소화
폐기물 재활용 가능, 원전 해체 활용 기대

승인 2026-03-26 15:23:51

홍합 접착 단백질을 모사해 개발한 박리형 제염 코팅제 원리. 한국원자력연구원

한국원자력연구원(이하 원자력연)과 UNIST가 공동연구로 홍합의 접착 원리를 이용해 방사성 오염물질을 기존보다 8배 빠르게 제거하는 차세대 제염 기술을 개발했다.

공동연구팀은 강력한 접착력을 가진 카테콜 물질을 적용한 폴리우레탄 기반 박리형 제염 코팅 기술을 확보했다.

원자력 시설은 방사성 물질이 건물과 장비 표면에 흡착되기 때문에 이를 신속하게 제거하는 것이 핵심이다.

그러나 기존 화학세정이나 고압세척 방식은 오염물 확산과 대량의 오염수가 발생하는 문제가 있었다.

연구팀은 이를 해결하기 위해 코팅제를 오염 표면에 도포한 뒤 건조시키고, 이를 테이프처럼 떼어내면서 방사성 물질을 함께 제거하는 방식의 제염 코팅 기술을 개발했다.

카테콜은 홍합의 접착 단백질에서 유래한 물질로, 다양한 표면에 강하게 달라붙는 특성을 갖는다.

연구팀은 카테콜을 폴리우레탄 고분자 말단에 결합해 코팅제의 접착력을 극대화했다.

이를 통해 오염 입자와 표면을 동시에 강하게 포집할 수 있도록 설계했다.

그 결과 스테인리스강 표면에서 방사성 세슘 이온 제거 효율은 약 94.9%로, 기존 상용 제품 93.8%보다 우수한 성능을 보였다.

아울러 작업시간도 크게 줄였다.

기존 코팅 방식은 제염에 약 24시간이 필요하지만, 이 기술은 3시간 만에 작업이 가능하다.

이와 함께 다공성 구조를 가진 시멘트 표면에서도 성능 개선이 확인됐다.

코팅, 건조, 박리 과정을 두 차례 반복한 결과, 제거 효율은 13.1%로 상용 코팅제 8.4%보다 약 1.5배 높았다.

이는 카테콜 기반 접착력과 코팅 내부 결합력이 오염 물질을 효과적으로 포집한 결과로 분석된다.

스테인리스강 표면에서 박리형 제염 코팅제를 활용한 제염 과정. 한국원자력연구원

또 연구팀은 사용 후 코팅 폐기물을 아세톤 용매에 다시 용해할 수 있다는 점도 확인했다.

이를 통해 방사성 물질을 분리하고 흡착제로 제거하면 폐기물 저감과 소재 재활용이 가능하다.

이번 연구를 주도한 양희만 박사는 “이번 기술은 빠른 제염 속도와 높은 제거 효율, 폐기물 처리 및 재활용 가능성까지 동시에 확보했다”며 “원전 해체와 방사능 사고 대응 등 원자력 안전 분야에서 폭넓게 활용될 것”이라고 설명했다.

한편, 이번 연구는 국방과학연구소 민군협력진흥원 민군겸용기술개발사업의 지원으로 수행됐고, 연구결과는 국제학술지 ‘머터리얼즈 호라이즌스(Materials Horizons)’에 게재됐다.
(논문명: 대면적 방사성 세슘 제염을 위한 박리 가능한 카테콜 종결 폴리우레탄 코팅 / Strippable catechol-terminated polyurethane coating for large-area radioactive cesium decontamination)