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학술저널

전기화학적 레독스 산화환원 짝반옹을 활용한 삼중수소 제거 시스템 개발

최근 후쿠시마 원전 오염수의 해양 방류가 결정되면서, 원전 오염수 내 삼중수소가 그대로 방류될 위 기 에 놓여 문제 가 되 고 있다. 삼중수소 (Tritium)는 수소의 방사성 동위원소로 주로 원전시설에서 삼중수 (Tritiated water, HTO) 형태로 발생하며, 물 · 수증기 형태로 인체 유입이 용이하여 내부피폭의 우려가 큰 방사 물질로 취급된다. 하지만 물 분자와 유사 거동을 보여 기존의 후쿠시마 다핵종제거설비 (ALPS)로 제거가 불가하며, 전통적인 삼중수소 제거 기술 (i.e., 물 증류, 전기분해 및 촉매교환공정 등)이 있기는 하나 모두 에너지 소모가 크고 장치비가 고가이며 처리 용량이 작다는 한계가 있다. 따라서 대용량 처리가 가능한 새로운 방식의 삼중수소 제거 기술이 필요한 상황이며, 본 연구에서는 에너지 효율이 높고 확장성이 좋은 전기화학 기반의 레독스 산화환원 짝반웅을 활용한 삼중수소 제거 시스템을 개발하였다. 시스템은 다중채널 (i.e., 반응채널 유입수채널 및 농축채널) 형식으로 유입수채널에 이온교환수지를 충진하여 물의 해리 반웅을 통해 저항을 낮추고, 반웅채널에 레독스 물질을 순환시켜 낮은 전압에서도 모듈이 효율적으로 구동할 수 있도록 하였다. 또한 레독스 물질의 연속적인 산화 ·환원 반응을 통해 삼중수소의 효과적인 이온분리 및 제거를 유도하였고, 연구결과 대용량 시스템으로 실증화 가능성이 있는 전기화학 기반의 삼중수소 제거 기술을 확보할 수 있었다.

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