In this study, as a fundamental study for the remediation of the radionuclides-contaminated soil, the adsorption of cobalt, strontium, and cesium on natural soil and kaolin were experimently investigated and adsorption characteristics were evaluated by using several adsorption kinetic and isotherm models. The pseudo-first-order kinetic model (PFOM), pseudo-second-order kinetic model (PSOM), one-site mass transfer model (OSMTM), and two compartment first-order kinetic model (TCFOKM) were used to evaluate the kinetic data and the pseudo-second-order kinetic model was the best with good correlation. The adsorption equilibria of cobalt, strontium, and cesium on natural soil were fitted successfully by Redlich-Peterson and Sips models. For kaolin, the adsorption equilibria of cobalt, strontium, and cesium were fitted well by Redlich-Peterson, Freundlich, and Sips models, respectively. The amount of adsorbed radionuclides on natural soil and kaolin was in the order of cesium > strontium > cobalt. It is considered that these results could be useful to predicting the adsorption behaviors of radionuclides such as cobalt, strontium, and cesium in soil environments.

원자력 발전소 중대사고에 의해 방사성 세슘(137Cs)이 지하수계로 유출될 경우를 가정하여, 연구 지역의 깊이에 따른 암석매질의 특성을 규명하고 세슘의 흡착계수를 정량적으로 평가하였다. 대상지역인 신고리 원전 3, 4호기의 지하 암석매질은 주로 석영 및 장석류로 이루어진 화강암 계열이며, 운모류를 10~20% 함유하고 있다. 비교적 얕은 심도(6.3~7.4 m)의 파쇄대에서 2차 광물인 녹니석이 일부 포함되어 있었지만, 기반암에서는 거의 발견되지 않았다. 137Cs의 흡착분배계수(Kd)는 파쇄대 지역에서 약 880~960 mL/g로 기반암 지역에서의 820~840 mL/g보다 비교적 높게 나타났으며, 이는 파쇄대에 포함되어 있는 풍화생성물인 2차 광물들에 의한 영향으로 판단된다. 따라서 137Cs이 지하 매질로 유출될 경우 대부분은 천부 지역에 흡착되어 세슘에 의한 오염 확산 속도가 지연될 것이라고 예상되며, 이러한 결과는 원자력 발전소 안정성 평가인자 자료로 활용될 것으로 기대된다.

현재 국내에서 상당량의 방사성 폐기물이 발생 및 보관되고 있으며, 이로 인한 세슘 및 스트론튬과 같은 방사성 핵종에 의한 토양 및 지하수 오염이 우려되고 있는 실정이다. 따라서 환경내로 유출될 수 있는 방사성 핵종에 대한 적절한 처리공법의 개발이 요구된다. 본 연구에서는 세슘이온(Cs＋)과 같은 방사성 핵종으로 오염된 지하수를 처리할 수 있는 경제적이고 친환경적인 흡착제를 개발하고자 한다. 이를 위해 층상망간산화물(layered manganese oxide)인 나트륨-버네사이트(Na-birnessite)를 합성하여 세슘을 이용한 등온흡착실험을 수행하여 수용액상에 존재하는 세슘이온의 흡착 제거능을 알아보았다. 등온흡착실험과 버네사이트에 대한 물리·화학적 물성실험 결과로 부터 세슘의 주요 제거기작은 나트륨-버네사이트내 층간에 존재하는 Na＋ 이온이 수용액상에 Cs＋ 이온과 치환되어 제거되는 것을 확인할 수 있었다.