캘리포늄 대체 기술 개발

많은 사람들이 세상에서 가장 비싼 물질이라고 하면 다이아몬드를 떠올린다. 그러나 인공적으로 만들 수 있는 금속 중 다이아몬드보다 500배나 비싼 금속이 있다. 1g당 300억원이 넘는 이 금속의 이름은 ‘캘리포늄’이다.

캘리포늄은 자연 상태에서도 핵분열로 중성자를 내뿜는다. 이런 특성 때문에 원자로 기동 시 핵분열을 유도하는, 쉽게 말해 원자로용 번개탄 역할을 수행한다. 중성자가 물질과 반응하는 특성을 이용해 철강이나 시멘트의 수분 함량 같은 원자재의 성분 분석에도 사용한다. 국방·항공 분야에서는 폭탄, 균열을 탐지하는 장치에까지 활용하는 등 이용이 증가하고 있다. 다만 반감기가 2.645년으로 짧아 시간이 지날수록 발생하는 중성자가 줄어 1~2년마다 교체해야 하고 교체 후 잔여물도 방사성폐기물로 관리해야 하는 단점이 있다.

캘리포늄은 비싼 만큼 생산 과정도 매우 까다롭다. 플루토늄을 특수 반응로에 넣어 만들기 때문에, 미국과 러시아에서 매우 제한적인 양만 생산한다. 최근 들어서는 중국의 산업 수요와 원자력발전소 증가로 가격이 2배 이상 급등했다고도 한다.

다행히 미국을 중심으로 전기 공급만으로 중수소를 가속시켜 중성자를 생산하는 장치가 개발돼 캘리포늄을 대체할 수 있게 됐다. 최근 국내에서도 자체 개발에 성공해 실용화를 추진하고 있다. 세상에서 가장 비싼 금속을 조만간 우리 기술로 대체할 수 있기를 기대해 본다.

이동원 한국원자력연구원 핵물리응용연구부장