[논문자료] 초임계 이산화탄소를 이용한 오염토양 제염 연구

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인구 증가와 기술의 발전에 따라 인류는 필연적으로 더욱 더 많은 에너지를 소비하며 요구하게 되는데, 특히 최근 전 세계적으로 일어나는 4차 산업혁명으로 인해 인류의 전기 기 수요는 그 이전과 비교할 수 없을 정도로 높아졌습니다.

전기를 생산하는 다양한 방식 중 화석 연료를 이용한 화력발전은 기존 발전 방식 중에서도 높은 공급 안정성과 낮은 가격으로 인해 가장 널리 사용되었는데, 하지만 최근 들어 전 세계적인 흐름인 환경 문제 이중에서도 탄소 배출 문제로 인하여 많은 나라들에서 화석 연료의 사용 비중을 낮추려고 하고 있습니다.

다양한 대체자원이 있지만, 이중에서 원자력 발전은 친환경적인 발전과 안정적인 공급능력으로 인하여 많은 나라들에서 이용되고 있다고 합니다. 하지만, 원자력발전은 방사성 폐기물 발생 및 처리라는 큰 과제를 남긴다는 한계가 있습니다.

 

논문출처: http://www.riss.kr/search/detail/DetailView.do?p_mat_type=be54d9b8bc7cdb09&control_no=8a6eeda32d1428bcffe0bdc3ef48d419&outLink=K

 

이 연구에서는 청정용매인 초임계 이산화탄소를 이용하여 방사성 오염물질을 대상으로 방사성 금속 이온 제염 연구를 수행하였고, 기존의 초임계 제염 연구는 실험실 규모로, 공정의 확장에 어려움이 있을 것이라 판단된다고 합니다.

따라서 공정의 확장과 효율 증진을 위하여 초음파 혼의 기계적 에너지를 연구에 적용하였고, 또한, 실제 적용 현장과 높은 유사도를 가질 수 있도록 토양 시편은 해체를 앞둔 고리·월성 원자력 발전소 인근 토양을 이용하여 시편을 제작하였습니다. 제작된 시편은 토양 입자 크기 별로 분류(Coarse : 0.50 ~ 1.00 mm / Medium : 0.25 ~ 0.50 mm / Fine : 0.10 ~ 0.25 mm)하였고, 표준시편으로 Sea sand(>1.00 mm)를 채용하여 이들과 비교하였다고 합니다.

준비된 시편들에 Co, Cs, Sr 안정동위원소 표준수용액을 이용하여 흡착하고 초임계 이산화탄소를 이용한 제염 기술을 적용하여 그 효과를 판단하였다고 합니다.

초임계 이산화탄소 시스템

 

초임계 추출기술은 증류와 추출기술의 원리가 복합된 기술로 기존의 기술로는 분리가 쉽지 않았던 열변성 혼합물, 고분자, 이성질체, 천연재료에서의 유효성분 분리 등을 수행할 수 있으며 에너지 절약형 청정기술로 다양한 산업에서 각광 받고 있습니다.

첨단 분리기술로 꼽히는 초임계 추출은 유체의 용해력을 이용해 물질을 추출하는 기술로 추출과 분리 단계로 이루어집니다.

 

 

추출단계에서는 시료와 초임계 유체 용매가 밀접하게 접촉되어 용해도의 차이에 의해 시료 중 가용성분이 초임계 유체로 용해되며 추출단계에서 나오는 용질을 함유한 초임계유체는 온도, 압력에 의해 다시 분리단계에서 용질로 분리됩니다.

추출단계에서 온도와 압력을 조절하면서 초임계 유체의 용해력을 변경시켜 시료 중 특정 성분만을 추출할 수 있습니다.

 

 

 

초임계 물질로 가장 많이 이용되는 Co2는 임계 조건에 쉽게 접근할 수 있으며 불연성, 화학적으로 안전합니다.

임계온도가 낮기 때문에 용질의 성분이 변질되지 않아 열변성 물질의 저온공정(의약품, 식품 추출)에 적합하며 화장품, 화학, 에너지 산업 등 친환경 공정기술로 많은 곳에서 사용되고 있습니다.

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