울산과학기술원 연구팀이 개발한 탄소섬유 소재 약 1.4ｇ의 실물 모습. 머리카락보다 가는 탄소 섬유가 뭉쳐진 형태다. 울산과학기술원 제공

원자력 발전소 사고나 사용 후 핵연료 처리 과정에서 유출될 수 있는 방사성 요오드 기체를 빠르게 흡착해 제거할 수 있는 다공성 소재가 국내 연구진에 의해 개발됐다.

울산과학기술원(UNIST)은 신소재공학과 채한기, 이승결 교수팀이 방사성 요오드 기체를 빠르고 효율적으로 제거할 수 있는 초다공성 탄소섬유를 개발했다고 2일 밝혔다.

연구팀은 소재 내부에 다양한 크기의 기공을 많이 만들 수 있는 제조 기술과 산소 도핑 처리를 통해 이를 개발했다. 이 소재 1ｇ 안에 들어 있는 기공을 모두 펼쳐 붙이면 그 면적이 최대 2982㎡에 달한다. 이는 32평 아파트 약 30채의 바닥 면적에 해당한다.

이같이 넓은 내부 표면 덕분에 요오드 기체가 붙을 자리가 많다. 또 큰 기공들이 통로 역할을 해 요오드가 내부로 빠르게 이동해 흡착될 수 있다. 연구팀은 여기에 요오드와 상호작용을 일으켜 흡착을 더 강하게 만드는 산소를 첨가해 성능을 더 높였다.

그 결과 이 소재는 산소가 없는 탄소섬유와 비교했을 때 요오드 흡착량은 약 1.5배, 흡착 속도는 약 1.7배 향상된 것으로 나타났다. 이 탄소섬유 소재는 자기 무게의 최대 4.68배에 해당하는 요오드 기체를 흡착할 수 있다. 흡착 속도도 빨라 포화 상태에 도달하는 시간은 약 100분으로 짧다고 연구팀은 설명했다.

산업통상자원부와 한국산업기술기획평가원, 과학기술정보통신부의 지원을 받은 이번 연구 결과는 국제 학술지 ‘케미컬 엔지니어링 저널’(Chemical Engineering Journal)에 1일 게재됐다.