마이크로-로봇으로 방사선 폐기물을 청소한다 (KISTI)

전 세계적으로 늘어나고 있는 에너지 수요를 충족시키기 위해서는 원자력 발전이 유력한 방법 중 하나이다. 그런데 문제는 원자력 발전소에서 발생하는 방사성 폐수나, 환경에 노출될 수 있는 방사성 동위원소를 제거하는 방법을 찾아야 한다는 점이다. 체코와 대만 과학자들은 매우 작은 자가-추진 프로펠러가 달린 로봇을 이용해 폐수로부터 방사성 우라늄을 제거할 수 있다는 연구 결과를 발표했다. 관련 연구는 ACS Nano지에 게재되었다.

체르노빌과 후쿠시마 원자력 발전소에서 발생했던 방사선 폐기물 노출 사고가 환경과 사람, 야생 동물들에게 얼마나 큰 부정적인 영향을 줄 수 있는지 보았다. 이에 과학자들은 폐수에서 방사성 우라늄을 포획하고, 분리하고, 이를 제거할 뿐 아니라 회수할 수 있는 방법을 개발하고자 노력해 오고 있다. 하지만 노력에 비해 진행 속도는 느린 편이다. 최근에 개발된  방법 중에서 가장 유망한 것은 금속-유기 프레임워크(MOFs)을 이용하는 것이다. 이 물질은 다공성 구조를 하고 있어, 방사성 우라늄을 포함한 특정한 물질들을 포획할 수 있다. 이번에 연구진이 제작한 것은 ZIF-8라고 불리는 막대기형의 MOFs로, 막대기 끝에 소형모터를 장착해 방사선 폐기물을 빠르게 청소할 수 있게 했다고 말했다.  

연구진은 사람 머리카락의 1/15의 직경을 가진 ZIF-8을 제작했으며, 여기에 철 원자와 철산화 나노 입자를 첨부함으로 구조를 안정화 시켰을 뿐 아니라, 자성을 띄도록 했다고 밝혔다.  막대기 모양의 나노 입자의 끝에는 촉매성 백금 나노입자를 장착함으로, 과산화수소(H2O2) 연료로 물에서 산소 방울이 만들어지게 했다는 것이다. 이렇게 생성된 산소는 마이크로 로봇 크기의 60배 정도 길이를 1초에 갈 수 있다고 연구진은 주장했다. 모의실험에 사용된 방사선 폐기물에서, 마이크로 로봇은 한 시간에 96%의 우라늄을 제거할 수 있었다고 연구진은 발표했다. 수거된 우라늄이 탑재된 마이크로 로봇은 자석로 수집해서 재활용을 할 수 있었다고 연구진은 말했다. 언젠가는 자가-추진 마이크로로봇이 폐기물을 처리하는데 도움이 될 거라고 연구진은 주장했다.