원자력(硏), 나노 융합 방사선 차폐 신소재 제조기술 이전 전량 수입 방사선 차폐재 수입 대체 및 해외 수출 기대
수입에 의존해오던 방사선 차폐재보다 성능이 우수한 나노 융합 방사선 차폐 신소재제조기술이 국내 연구진에 의해 개발돼 국내 기업에 이전됨으로써 방사선 차폐재 국내 생산의 길이 열리게 됐다.
한국원자력연구원(원장 정연호)은 원자력재료개발부 김재우 박사팀이 지식경제부 전력산업연구개발사업의 일환으로 개발한 방사선 차폐 성능과 물성이 향상된 나노 융합 방사선 차폐재 제조기술을 (재)울산테크노파크와 (주)아이피씨엔비의 중개로 (주)동원엔텍(대표 신승호)에 이전키로 하고 기술 실시 계약을 체결했다. 이번 계약은 정액기술료 7,700만원과 5년간 매출액의 2.5%를 경상기술료로 받는 조건이다.
이번에 이전한 기술은 국내(출원번호 10-2008-0106438) 및 미국(출원번호 12/464,733)에 특허 출원된 ‘나노 크기의 방사선 차폐물질을 포함하는 방사선 차폐재 및 이의 제조방법’으로, 산화붕소와 같은 방사선 차폐 물질을 나노 입자로 만들면서 동시에 표면 코팅 처리를 해 HDPE(고밀도 폴리에틸렌)와 같은 고분자 수지에 고밀도로 균일 분산시키는 것이 핵심이다.
김재우 박사.
김재우 박사팀은 방사선 차폐 물질을 볼밀법(ball-mill)을 통해 1㎛(마이크로미터)보다 작은 나노 입자로 만들면서 동시에 나노 입자를 고분자 수지와 같은 물질 또는 친화력이 높은 물질로 표면 코팅함으로써 나노 입자와 수지 간 물리적 결합도를 높여 방사선 차폐 성능과 기계적 물성을 기존 제품 대비 최대 20% 이상 향상시키는 데 성공했다.
기존 수입 방사선 차폐재는 마이크로미터 단위의 차폐 입자를 고분자 수지에 분산해 제조하는 기법을 사용해 입자와 수지의 접착성이 나빠 기계적 물성이 저하되고 방사선이 일부 누설되는 단점이 있었지만 이번에 이전한 기술은 나노 크기의 입자를 고분자 수지에 균일 분산시킴으로써 기계적 물성을 향상시켰을 뿐만 아니라 차폐능도 함께 향상시켜 차폐재의 경량화가 가능하다.
차폐재의 차폐 능력은 차폐층 내에서 차폐 입자가 원자핵과 충돌하게 되는 방사선의 통계적 거리에 따라 달라지는데 이번에 개발된 기술은 표면 처리된 방사선 차폐 나노 입자를 수지 내에 균일하게 분산시킴으로써 입자간 평균 충돌 거리를 짧고 균일하게 해서 차폐 능력을 향상시켰다.
일반적으로 나노 입자는 서로 뭉치는 현상이 있어 고분자 수지 내에 균일 분산시키는 기술은 매우 어렵고 경제성을 확보하기 어려운 것으로 알려져 있는데, 이번에 개발된 기술은 단순하면서도 효율적으로 이런 문제를 해결했다는 것에 의의가 있다.
외국의 경우에는 미국, 캐나다 등 원자력 선진국을 중심으로 수십 년 전부터 방사선 차폐재가 상용화됐지만 우리나라는 상용화된 기술이 없어 전량 수입에 의존해 왔다. 이번에 이전된 기술을 시발점으로 방사선 차폐재 수입 대체뿐만 아니라 해외 수출까지도 기대할 수 있게 됐다.
김재우 한국원자력연구원 원자력재료개발부 책임연구원은 “나노 입자 제조와 표면 처리가 동시에 가능한 고분자 나노 복합 방사선 차폐재 제조 기술은 사용후핵연료 관리와 같은 원자력 시설 뿐 아니라 방사선 차폐 에이프런, 고글 등 의료 및 산업 분야의 개인 차폐 소재 제조에도 직접적으로 활용 가능하다”고 밝혔다.