Research on the development of treatment technology is being actively conducted, due to the danger of radioactive waste discharged from nuclear power plants. In particular, the need for removal of strontium (Sr) has been increased, since Sr has a half-life of 29 years and causes fatal damage to the human body by replacing calcium in the body due to similar chemical structure. Although various methods for Sr treatment such as an ion exchanger, adsorption, microfiltration, and chemical precipitation, have been proposed, recently, as a semi-permanent Sr removal method, and adsorptive removal mechanism through a biological precipitation has been in the spotlight. However, the bio-mineralization metabolism, which is the fundamental mechanism for biological precipitation, depends on the various environmental conditions; hence, it is necessary to evaluate the adsorptive removal performance of Sr and metabolic capacity under various parameter. In addition, development of post-treatment techniques for long-term stable sequestration of Sr converted to the form of carbonate minerals by bio-mineralization should be implemented. In this study, ureolytic bacteria with optimal bio-mineralization performance were selected from the natural environment, and bio-mineralization properties and Sr adsorptive removal efficiency under various parameters were evaluated. In addition, as a post-treatment of SrCO3 produced by the bio-mediated Sr removal mechanism, SrCO3 was incorporated in cementitious materials in which blast furnace slag and fly ash were mixed in various ratios, and the physicochemical properties and hydration kinetics were investigated.
원자력 발전소로부터 배출되는 방사성폐기물의 위험성으로 처리기술 개발에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 특히, 29년 정도의 반감기를 가지며, 칼슘과 화학적 구조가 비슷하여 인체 내 유입 시 축적으로 인한 치명적 피해를 유발하는 스트론튬의 제거에 대한 필요성이 증대되어, 다양한 제거기법들이 제안되어왔다. 이온교환법, 흡착법, 마이크로필터법, 화학적 침전법 등 스트론튬 제거를 위한 다양한 방법들이 있으나, 최근에는 반영구적 스트론튬 제거 방법으로서 생물학적 침전법을 활용한 흡착적 제거 메커니즘이 각광받고 있다. 생물학적 침전법의 기본 메커니즘인 미생물의 생광물화 대사는 다양한 환경조건에 따라 그 성능이 달라지므로, 다양한 변수에서의 생광물화 활용 스트론튬 흡착적 제거 성능을 평가할 필요가 있다. 또한, 생광물화 대사에 의해 탄산염광물 형태로 제거된 스트론튬의 장기적으로 안정한 격리 및 제거를 위한 후처리 기법 개발 또한 요구된다. 본 연구에서는 자연환경으로부터 최적의 생광물화 성능을 갖는 우레아분해성 미생물을 선정하여, 다양한 변수 조건에서의 생광물화 성능 및 스트론튬 흡착적 제거 성능을 평가하였다. 또한, 바이오 기반 스트론튬 흡착적 제거 기법에 의해 생성된 SrCO3의 후처리로서, 슬래그와 플라이애시가 다양한 비율로 혼입된 시멘트계 재료 내에 SrCO3를 혼입하고 물리화학적 특성 및 수화도를 조사하였다.
