[2025 과학의 날] 세계 수준의 개방형 연구플랫폼 KBSI… 방사능 오염 대응기술 진전

한국기초과학지원연구원(KBSI)
1988년 설립, 초기 장비·인력 지원서 국가연구시설·장비 총괄 기관으로 확대
정성욱 박사 연구팀 '드론으로 뿌리는 친환경 방사능 정화기술' 개발 성과
물속 세슘, 제올라이트로 안전하게 제거… 수자원

KBSI 연구진이 연구 장비를 들여다 보고 있다. KBSI 제공

한국기초과학지원연구원(원장 양성광·이하 KBSI)은 1988년 설립된 정부출연 연구기관으로, 우리나라 기초과학 발전을 위한 핵심 연구 인프라를 구축하고 연구자들에게 필요한 분석지원을 제공하는 중추적인 역할을 수행해 왔다. 설립 당시 우리나라의 연구 환경은 첨단 과학기술 인프라와 고가의 연구장비, 이를 운용할 수 있는 전문 인력이 매우 부족한 상황이었다. 대학이나 연구소에서는 고가의 연구장비를 독자적으로 보유하거나 운용하기 어려운 상황 속에서 이러한 문제를 해결하기 위해 출범했다.

KBSI는 연구자들이 첨단 연구장비를 공동으로 활용할 수 있도록 연구 기반을 조성하고 연구자들에게 전문적인 분석서비스를 제공함으로써 국가의 연구역량을 강화하고 기초과학의 발전을 견인하는 데 주력해왔다. 설립 이후 지속적으로 연구인프라를 확장하고 전문 인력을 양성해왔으며 현재는 600여 점에 달하는 첨단 연구장비를 보유하고 있다. 이와 함께 관련 전문가 400여 명이 다양한 연구분야에서 최신 분석기술과 장비를 개발·구축하고 있다. 첨단 연구장비를 기반으로 바이오, 나노·소재, 지구환경 등 다양한 분야 최첨단 분석과학 연구를 수행 중이다. 단순히 장비를 운용하는데 그치지 않고 새로운 분석법을 개발하거나 국내외 연구기관과 협력해 공동연구를 수행하는 등 분석과학의 고도화에도 노력을 기울이고 있다.

KBSI 연구 장비.

KBSI는 국가연구시설장비 관리 전문기관으로서의 역할도 수행하며, 국가 연구장비의 효율적 활용과 투자 전략 수립, 정책 제안 등에 있어 중심적인 역할을 맡고 있다. 또 총사업비 1조 1643억 원의 대규모 예산이 투입돼 오창에 구축되고 있는 오창 다목적방사광가속기 구축 사업의 주관기관으로, 대형 과학기술 인프라의 조성과 미래 산업 경쟁력 강화를 위한 기반을 마련하고 있다.

KBSI는 '과학기술 발전과 연구산업 성장을 견인하는 세계 수준의 개방형 연구플랫폼'을 비전으로 혁신과 도전(미래도전 혁신환경 구축), 상생과 협력(글로벌 우수 연구성과 창출 기반 조성), 전문성(국가연구시설장비 전주기 관리 고도화), 연결(연구산업 성장 견인)의 핵심 가치를 바탕으로 정부출연 연구기관으로서의 국가적 역할을 다할 수 있도록 역량을 집중하는 데 노력하고 있다. 단순한 연구장비 중심기관을 넘어 '국가연구시설 및 장비를 총괄'하는 핵심기관으로 도약하고 있으며, 축적된 연구역량을 바탕으로 연구지원과 공동연구뿐만 아니라 분석과학기술 연구와 장비 개발, 창의적이고 실용적인 연구산업 전문 인재 양성을 통해 국가 과학기술 발전과 국민 삶의 질 향상에 실질적으로 기여해 나가고자 한다.

KBSI 연구 장비.

▲지구환경 분야 방사능 오염 기술 성과 진전… 수계 방사능 대응하는 흡착제 개발=KBSI는 분석과학의 고도화를 위한 지속적인 연구와 기술 개발에도 힘쓰고 있으며 특히 지구환경 분야에서 방사능 오염 대응 기술에서도 괄목할 만한 진전을 이루고 있다. 환경 방사능 대응 기술 연구가 한 단계 진화했다. 최근 지구환경연구부 환경방사능연구실 정성욱 박사 연구팀은 수계에서 발생할 수 있는 방사능 오염에 효과적으로 대응 가능한 새로운 흡착제를 개발했다. 이번 연구에서 개발된 '폼형 제올라이트(F-Zeo)'는 기존의 파우더형 제올라이트(P-Zeo)에 비해 확산성과 부유력이 크게 향상돼 대규모 수계에서도 보다 효과적인 제염이 가능하다는 점에서 주목을 받고 있다.

연구 성과 이미지.

기존 흡착제는 물속에서 빠르게 가라앉아 넓은 범위에 걸친 제염이 어려웠으며 환경 요인에 따라 흡착 효율이 크게 변동하는 단점이 있었다. 특히 수온이나 경쟁 이온의 농도 등에 흡착 효율이 달라져 실제 환경에서 활용하기에 제한적이었다. 그러나 이번에 개발된 폼형 제올라이트(F-Zeo)는 제올라이트를 기반으로 한 흡착제로 특히 수중에서의 부유 성능이 개선돼 대규모 수계에서도 보다 효율적으로 작용할 수 있다.

폼형 제올라이트(F-Zeo)는 폼 형태의 흡착제로, 특히 수중에서의 부유 성능이 개선됐다. 기존의 파우더형 제올라이트와 비교했을 때 수평 확산 범위가 약 2배 이상 넓어졌으며 이로 인해 제염 효율이 크게 향상됐다. 또 연구팀은 드론을 활용한 다지점 분사 실험을 통해 현장 적용 가능성도 성공적으로 검증했다. 실제 저수지 현장에서 수행된 실험에서는 폼형 제올라이트(F-Zeo)가 물속에 10시간 이상 부유하며 세슘을 지속적으로 제거할 수 있었으며, 제거율과 물의 탁도 변화 사이에 명확한 상관관계를 나타냈다.

이 기술의 가장 큰 특징은 실제 환경에서의 적용 가능성에 있다. 기존에는 대부분 실험실 기반의 연구로 한정되고 현장 적용에 있어 한계가 있었다. 그러나 이번 연구는 정적 실험실 환경을 넘어 실제 환경에서의 제염 효과를 입증한 사례로, 향후 대규모 수계에서 발생할 수 있는 방사능 오염에 효과적으로 대응할 수 있는 기술적 토대를 마련했다. 특히 연구팀은 드론을 활용한 실험에서 폼형 제올라이트(F-Zeo)의 수평 확산 범위가 최대 8ｍ까지 확장될 수 있다는 사실을 확인하며 대형 저수지와 같은 넓은 수계에서의 실질적인 활용 가능성도 높였음을 입증했다.

폼형 제올라이트(F-Zeo)는 향후 센서 기반 실시간 모니터링 기술과 결합되면, 방사능 오염 상황에 더욱 효과적으로 대응할 수 있을 것으로 기대된다. 실시간으로 오염 상태를 모니터링하고, 폼형 제올라이트(F-Zeo)를 분사함으로써 즉각적이고 정밀한 오염 제염이 가능해질 것이다. 이는 방사능 유출 사고나 자연재해 등으로 인한 방사능 오염 상황에서 빠르게 대응할 수 있는 시스템을 구축하는 데 기여할 수 있다.

정성욱 박사 연구팀 연구 성과 이미지.KBSI 제공

관련 연구성과는 2024년 수질 처리 분야 국제학술지 'Journal of Water Process Engineering'지에 게재됐으며 KBSI 환경방사능연구실을 중심으로, 연세대 한원식 교수 연구팀, 한국원자력연구원 황정환 박사와의 협력을 통해 수행됐다. 각 기관은 세슘 제거 소재의 특성 분석, 수계 확산 실험, 흡착 메커니즘 검증 등 다양한 연구 단계를 함께하며 기술의 현장 적용 가능성을 높이는 데 기여했다.

KBSI 정성욱 박사는 "이 연구는 기존의 실험실 수준을 넘어, 현장에서 실제 적용할 수 있는 방사능 오염 제거 기술을 구현한 사례"라며 "향후 드론과 연계된 제염 기술을 고도화해 수질 재난 대응뿐만 아니라 폐원전 부지 복원, 비상시 대처에도 적극 활용될 수 있을 것"이라고 밝혔다.

KBSI 관계자는 "이러한 연구 성과들을 바탕으로 세계적 수준의 분석과학 연구를 선도하며, 국가 과학기술 발전에 기여하는 핵심 연구 플랫폼으로서의 역할을 지속적으로 강화해 나갈 것이다. 특히 기초과학연구 기반을 체계적으로 구축하고 환경 개선과 지속 가능한 미래를 위한 연구를 적극 추진하며 미래선도형 수월적 연구성과 창출에 매진하고 있다"며 "연구장비산업의 전략적 육성과 지원을 통해 국가 산업의 경쟁력을 높이고, 대형 과학기술 인프라의 조성과 운영을 통해 과학기술 인프라 강국 실현에도 기여하겠다. KBSI는 앞으로도 혁신적인 분석기술 개발과 협력 중심의 연구 활동을 통해 과학기술 생태계를 이끄는 중추 기관으로 자리매김할 것"이라고 밝혔다. 임효인 기자

KBSI 본관 전경