이온교환수지(KNiFC-PAN 및 AMP-PAN)를 이용한 해수 중 방사성 세슘의 신속-정밀 분석방법

Abstract

본 연구에서는 이온교환수지 (KNiFC-PAN (Potassium-Nickel HexacyanoFerrate(II)-polyacrylonitrile) 및 AMP-PAN (Ammonium MolybdoPhosphate-polyacrylonitrile))를 이용해 해수 100L에서 방사성 세슘 (137Cs)을 보다 신속하고 높은 효율로 정밀하게 분석할 수 있도록 기존에 잘 알려진 AMP-resin 기반의 분석 방법을 개선 및 최적화하였다. 137Cs 은 고순도 게르마늄 (HPGe) 감마선 분광 시스템 (Ortec Inc., USA)을 사용하여 측정했다 (상대 검출효율 100%, 에너지 보정 오차 <±1%). 분석법 최적화를 위하여 해수 중 137Cs 분석을 다양한 조건에서 수행하였으며; i) 교반 시간 (1시간, 3시간, 4시간), ii) 이온교환수지 양 (6.5g, 19g, 25g), 및 iii) 교반 유형 (교반, 교차 교반, 공기 거품) 먼저, 샘플 교반 시간의 경우 최소 3시간 동안 레진과 반응 시 최상의 회수율을 나타냈으며, KNiFC-PAN 레진의 경우 94.5±2.6%, AMP-PAN 레진의 경우 74.6±1.6% 였다. 따라서, 모든 (교반 기반의 흡착 및 농축 전처리 과정)은 3시간 동안 수행되었다. 두번째로 이온교환수지 양 (6.5g, 19g, 25g)에 따라 25g을 사용한 경우, AMP-PAN 레진 81.6± 2.4%, KNiFC-PAN 레진 93.8±2.1%로, 6.5g 및 19g보다 1-4배 높았다. 셋째, 교반 유형에 따라 양방향 교반을 할 때 AMP-PAN 레진은 74.60±1.6%, KNiFC-PAN 레진은 93.8±2.1%로 회수율이 다른 교반 유형보다 두 배 이상 높았다. 또한, 실험 조건에 관계없이 KNiFC-PAN 레진을 사용할 때 AMP-PAN 레진보다 항상 약 1.2배 이상 높은 분석 효율 (또는 화학적 수율)을 보였다. 기존의 AMP공침 방법은 현장에서 채수 후 실험실 이동 및 전처리와 계측까지 약 7일이 걸리나 본 분석 방법은 전처리 6시간, 계측 8시간 (uncertainty< 10%) 으로 실험 시간을 현저히 단축시킬 수 있었다. 본 실험 결과는 해양에서 긴급한 모니터링이 필요한 해양방사능 오염 모니터링에 최적화된 137Cs 분석 방법으로 보다 정확하고 신속하게 해수 중 방사성 세슘을 분석할 수 있다는 것을 제안한다.