방사성 폐수 속 세슘 잡아내는 미세 수중로봇 최초 개발


한국원자력연구원 박찬우 박사팀, 

연구 성과 전문 저널에 기고

    2011년 후쿠시마원전 사고 이후 방사성 폐수의 안전한 처리 방법에 대한 관심이 커지고 있는 가운데, 국내 연구진이 폐수 속을 헤엄치며 방사성물질인 세슘만 제거하는 화학적 미세 수중로봇을 개발했다.


한국원자력연구원(원장 박원석)은 해체기술연구부 박찬우 박사팀이 원격 제어로 방사성 폐수 속을 유영하면서 세슘을 감지·제거하는 화학적 미세 수중로봇을 개발했다고 19일 밝혔다.



방사성 폐수는 원자력시설의 운영․사고 등 다양한 상황에서 발생할 수 있으며, 폐수 속에는 세슘, 코발트 등 다양한 핵종이 포함되어 있다. 그 중에서도 방사성 세슘은 물에 잘 녹아 외부 유출 가능성이 높은 반면 제거가 까다롭고, 반감기도 30여년에 이른다. 또한 감마선을 방출하고 체내 흡수 시 근육 등에 축적될 수 있으며, 환경에 유출될 경우에는 장기간 생태계에 영향을 줄 수 있어 방사성 폐수 정화 과정에서 중요한 핵종 중의 하나이다.


현재 세슘 제거에 주로 사용되는 흡착제의 경우, 작업자의 안전을 위해 까다로운 준비가 필요할 뿐 아니라, 사용한 흡착제와 설비 자체가 2차 폐기물로 남는 한계가 있다. 이에 원자력연구원은 그 동안 미생물이나 나노자석 등 다양한 방법을 이용한 방사성 폐수 처리기술을 개발해왔다.




이번에 개발에 성공한 화학적 미세 수중로봇은 머리카락 두께의 1/10인 약 7㎛(마이크로미터) 크기여서 육안으로는 파우더처럼 보인다. 세슘을 흡착하는 페로시안화구리(copper ferrocyanide)를 입힌 이산화규소 마이크로입자가 기본 몸체인데, 입자의 한 쪽 면에는 백금 촉매와 니켈을 코팅해 운동 능력을 갖췄다.


방사성 폐수에 미세 로봇과 과산화수소를 함께 넣으면, 백금 촉매와 과산화수소가 화학적으로 반응하며 산소 방울이 생기는데, 이를 추진력으로 삼아 움직인다. 또, 자성을 가진 니켈의 특성을 이용해 외부에서 자기장으로 로봇의 이동을 제어할 수도 있다.


화학적 미세 수중로봇은 물 속에서 이동하며 방사성 세슘을 빠른 속도로 제거할 수 있어, 움직이지 않는 기존의 수동형 흡착제에 비해 세슘 제거 속도가 60배 빠른 것으로 나타났다. 폐수 속에 세슘과 비슷한 특성을 가진 나트륨과 같은 경쟁 이온이 존재하는 경우에도 98% 이상의 세슘을 성공적으로 제거해 폐수 정화에 소요되는 시간을 크게 단축할 것으로 기대된다.




방사성 폐수의 특성상 작업자의 피폭을 예방하는 것이 특히 중요한데 이 로봇은 외부에서 자기장을 조절해 원격으로 제어할 수 있기 때문에 방사선 노출을 최소화할 수 있다. 또한 세슘 포획 후 미세 로봇만 회수하여 방사성폐기물로 분리·처분할 수 있어 효율적이다.


연구를 주도한 박찬우 박사는 “미세 수중로봇은 방사성 폐수 처리에 획기적인 발전을 가져올 수 있을 뿐 아니라 수계 환경 정화, 산업 폐수 정화 등에도 활용할 수 있다”며, “보다 더 친환경적인 추진체를 개발하고 원격제어기술을 보완하는 등 2023년 상용화를 목표로 연구를 보완해나갈 계획”이라고 밝혔다.


박원석 원장은 “원자력연구원은 원자력 안전을 위한 다양한 기술을 준비하고 있다”며, “앞으로도 국가 현안 해결을 지원하기 위한 기술개발에 박차를 가하겠다”고 밝혔다.


이번 연구는 과학기술정보통신부 미래원자력연구센터 사업으로 수행되었으며, 연구결과는 환경 분야 저명 학술지인 ‘유해물질 저널(Journal of Hazardous Materials)’ 5월호에 게재되었고, 지난 5월 27일 관련 특허 등록을 완료했다.

정원영  robot3@irobotnews.com 로봇신문사





全省首台!智能巡检机器人在宁波投用


2019年06月18日 09:47:05 来源: 

中国宁波网 记者 徐展新 孙肖 通讯员 王幕宾 程国开 王群

身高50厘米,体重50千克,能在高压线路上悬挂移动,具有监控、排查、报警等功能……


  今天上午,国网宁波供电公司运检人员在鄞州区220千伏天田4480线路上安装了一台崭新的巡检设备,这是全省首台正式应用的智能巡检机器人,它将扮演“空中医生”的角色,为全市高压线路保驾护航。


 

zjnews.zjol.com.cn


 

中 ‘닝보전력망’, 전선 점검용 스마트 로봇 도입


드론 점검 시스템도 도입 운영

     공중에 설치된 전선 사이를 이동하면서 안전을 점검하는 로봇이 중국 저장성에서 작업에 투입됐다. 사람을 대신해 위험한 작업을 하면서 점검 업무의 안전성이 높아질 것으로 기대된다.


중국 전력회사인 '국가망닝보공전회사(国网宁波供电公司)'의 점검 담당 인력이 인저우(鄞州)구 22만 킬로볼트 4480선로상에 '스마트 점검 로봇'을 설치했다. 이는 중국 저장(浙江)성에서 처음으로 공중에서 이동하는 전선 순찰 로봇이 운영에 들어갔음을 의미한다.




스마트 점검 로봇은 높이 50cm, 무게 50kg으로 공중에 설치된 전선 위에서 여러 일을 수행할 수 있다.


2개의 확장 가능한 바퀴가 전선 위에 장착돼 이동할 수 있다. 전선을 레일 삼아 빠르게 이동하며 궤도를 바꿔 송전탑의 연결점을 넘어서는 등 모든 전선을 '장애물 없이' 순찰 및 감시할 수 있다. 전력망의 안전 운영을 위한 새로운 기술로 각광받을 전망이다.


닝보 전력망에는 드론을 이용한 점검 시스템도 도입됐다. 일부 비행금지 구역에서는 작업이 불가능하다. 이 구역에는 로봇을 투입한다. 비행금지 구역의 전선에서 시야각이 넓고 근거리 감시가 가능해지면서 업무 효율과 정확도를 동시에 높이고 있다.


중국에서는 최근 전력망 전선 근거리 작업 안전을 위해 로봇을 투입하는 사례가 증가하고 있다. (제휴=중국로봇망)

Erika Yoo  erika_yoo@irobotnews.com 로봇신문사


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宁波地处沿海,湿度较高,为此,这台巡检机器人应用IP65级防水防尘技术,增加使用寿命,同时配备了高分辨率可见光和红外检测等设备,能实现对输电线路杆塔、绝缘子、金具以及输电线路通道全过程状态监控,为地面基站运行人员开展“病例剖析”提供依据。



换句话说,一旦高压线路出现锈蚀、断裂或有异物影响,“空中医生”都能精准地发现并第一时间将信息传达到后台。巡检机器人虽然长期攀附在高压线路上,但并不用担心动力减少,电力部门在沿线部分铁塔安装了太阳能充电基站,作为机器人自动补给的“加油站”,基本可以实现全天候运作。



这台智能巡检机器人和配套太阳能充电基站的安装,是电力部门全市推广机器人巡视高压线路的第一步。经过1小时的调试,首个智能巡检机器人试点区段运行顺利完成,之后,总长11.44公里、穿越33座铁塔的线路将在“空中卫士”的保护下全线贯通。




标签: 巡检机器人;高压线路;监控;排查 责任编辑: 汪江军

https://zjnews.zjol.com.cn/zjnews/nbnews/201906/t20190618_10359088.shtml

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