[논문]방사성폐기물 처분에서 미생물의 역할과 중요성

백민훈; 이승엽; 노열

[국내논문] 방사성폐기물 처분에서 미생물의 역할과 중요성
Roles and Importance of Microbes in the Radioactive Waste Disposal 원문보기

방사성폐기물학회지 = Journal of the Korean Radioactive Waste Society, v.7 no.1, 2009년, pp.63 - 72

백민훈 (한국원자력연구원) , 이승엽 (한국원자력연구원) , 노열 (전남대학교 지구환경과학과)

초록
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방사성폐기물 처분에서 미생물에 대한 연구는 최근에 중요한 연구 결과들이 지속적으로 발표됨에 따라 그 중요성에 대한 인식이 차츰 확대되고 있는 추세이다. 본 연구에서는 방사성폐기물 처분에서 미생물의 역할과 영향들에 대한 연구결과 및 연구동향을 조사 분석하였다. 방사성폐기물 처분시스템에서 고려되고 있는 다중방벽들인 인공방벽과 자연방벽에서의 미생물들의 역할 및 연구결과를 정리하여 제시하였다. 인공방벽에서는 처분용기의 부식에 대한 영향과 압축된 완충재에서의 미생물의 생존가능성 및 역할에 대해 논의하였다. 천연방벽에서는 지하수 및 암반에 존재하는 미생물들의 역할을 자연유사연구 결과와 함께 정리하여 제시하였다. 또한 지하매질을 통한 핵종이동 및 지연특성에서 미생물의 역할과 다양한 작용과정들 및 영향을 최근 연구동향과 함께 분석하고 정리하여 제시하였다. 따라서 향후 심부 지하 환경에서 처분시스템의 거동 및 지중매질을 통한 방사성 핵종의 이동 등에 미치는 미생물의 영향에 대한 심도 있는 연구가 본격적으로 수행된다면 미생물의 중요성 및 역할에 대한 엄격한 평가를 할 수 있을 것으로 사료된다.

Abstract ▼ AI-Helper

Recently the importance and interest for the microbes has been increased because several important results for the effects of microbes on the radioactive waste disposal have been published continuously. In this study, research status and major results on the various roles and effects of microbes in the radioactive waste disposal have been investigated. We investigated and summarized the roles and major results of microbes in a multi-barrier system consisting of an engineered barrier and a natural barrier which is considered in radioactive waste disposal systems. For the engineered barrier, we discussed about the effects of microbes on the corrosion of a waste container and investigated the survival possibility and roles of microbes in a compacted bentonite buffer. For the natural barrier, the roles of microbes present in groundwaters and rocks were discussed and summarized with major results from natural analogue studies. Furthermore, we investigated and summarized the roles and various interactions processes of microbes and their effects on the radionuclide migration and retardation including recent research status. Therefore, it is expected that the effects and roles of microbes on the radioactive waste disposal can be rigorously evaluated if further researches are carried out for a long-term behavior of the disposal system in the deep geological environments and for the effects of microbes on the radionuclide migration through geological media.

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AI 본문요약
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문제 정의

분석하는 연구가 필요할 것이다. 따라서 본 연구에서 현재 국내에서 고려하고 있는 고준위폐기물 처분시스템[16]의 각 방벽별로 미생물들의 거동 특성 및 방사성 핵종의 거동에 미치는 영향들을 조사하고, 최근의 연구동향을 살펴보고자 한다.
본 연구에서는 방사성폐기물 처분시스템에서의 미생물의 다양한 영향 및 연구 동향 등을 개괄적으로 살펴보았다. 방사성폐기물 처분에서 미생물의 역할과 중요성은 현재 보편적으로 인식되고 있지는 않지만, 최근에 발표된 주요한 연구 결과들은 처분장의 장기 거동에서 미생물의 역할에 대한 중요성을 강조하고 있다.
대한 연구수행이 미진한 상황이다. 따라서 방사성 폐기물처분 분야에서 그동안 수행되어온 미생물에 대한 주요 연구 결과 및 연구동향 등을 포괄적으로 살펴보고, 처분장의 성능 및 안전성 평가와 관련된 미생물의 역할 및 중요성을 조사 . 분석하는 연구가 필요할 것이다.

제안 방법

표면에 다시 생성될 것이다. 용액으로부터 5 cm 길이의 건조밀도 1.6과 1.8 g/cm³로 압축된 불포화 완충재를 미생물이 이동할 수 있는지를 조사하기 위한 실험이 Pseudomonas Stutzeri를 이용하여 약 20주 동안 수행되었다[22]. 실험 결과, 비록 완충재들이 물로 완전히 포화되었지만 미생물은 전체 20주 동안 용액에서 완충재로 이동할 수 없는 것으로 나타났다.

성능/효과

8 g/cm³로 압축된 불포화 완충재를 미생물이 이동할 수 있는지를 조사하기 위한 실험이 Pseudomonas Stutzeri를 이용하여 약 20주 동안 수행되었다[22]. 실험 결과, 비록 완충재들이 물로 완전히 포화되었지만 미생물은 전체 20주 동안 용액에서 완충재로 이동할 수 없는 것으로 나타났다.
이렇게 독립적으로 각각 수행된 모든 연구결과들은 처분장 성능에 대한 지중 미생물들의 매우 큰 긍정적 역할은 산소로부터 처분장과 모암을 보호하는 능력이 무한하다는 것과 산화 환원 전위를 낮추는 지하수 성분을 생산하는 것임을 보여주었다.
Microbe-REX 프로젝트의 주요 연구결과는 혐기성 암반으로 유입된 산소가 호기성 미생물의 증식을 유발한다는 것이었디I 실험동안 배양 가능한 호기성 미생물의 수는 꾸준하게 증가한 반면 배양 가능한 혐기성 미생물의 수는 감소하였다. 따라서 이 실험을 통해 호기성 미생물들이 산소 주입 실험동안 산소감소에 지배적인 역할을 하였음을 알 수 있었다.
동일하게 관측되었다[5]. 혐기성 환원미생물들의 수는 깊이 증가에 따라 증가하는 것으로 나타났는데 이것은 페노스칸디아 순상지(Fennoscandian Shield)의 대수층 지하수들에서 얻은 결과들과 일치하는 것이었다. 총 철농도 및 황화물농도로 측정된 IRB 및 SRB 의 수 사이에는 직접적인 상관관계가 있는 것으로 관측되었다.
혐기성 환원미생물들의 수는 깊이 증가에 따라 증가하는 것으로 나타났는데 이것은 페노스칸디아 순상지(Fennoscandian Shield)의 대수층 지하수들에서 얻은 결과들과 일치하는 것이었다. 총 철농도 및 황화물농도로 측정된 IRB 및 SRB 의 수 사이에는 직접적인 상관관계가 있는 것으로 관측되었다. 일반적으로 IRB, SRB, Heterotrophic Acetogens (HAs) 및 Autotrophic Acetogens (AAs)가 많을수록 산화환원 전위가 낮은 것으로 나타났다.
보통 미생물 활동은 산화환원 전위를 감소시키지만, 채취한 Palmottu 지하수의 산화환원 전위값이 발견된 미생물들의 환원 활동과 직접 관련되어 있는 것이지 아닌지 결론을 내리기엔 미흡하다. 그러나 결론적으로 미생물들이 Palmuttu 지하수 시스템을 환원상태로 유지하는데 기여한 것으로 판단된다. 미생물들이 U(VI)를 U(IV)로 환원시킬 수 있다는 많은 연구 결과가 보고되었기 때문에[30-32], Palmottu 지하수 미생물을 이용한 연구결과들은 미생물들에 의한 U(vI)의 U(IV)로의 환원 반응과 직접 관련되어 있을 가능성이 매우 높다.
그러나 동시에 시료에서의 log &와 환원 가능한 산화물의 질량 분율이 역 선형관계에 있다는 것이 발견되었는데 이것은 금속 포획 (uptake)이 복합 고체들에 존재하는 세균들의 상대적인 비율에 의해 크게 영향을 받는다는 것을 의미하는 결과라 하겠다. 따라서 BIOS의 금속 축적 특성에 근거하여, 지하수 시스템에서의 용해된 핵종들의 이동은 세균들과 상호 혼합된 철산화물에 크게 의존한다는 것을 추론할 수 있다.
독성과 이동성이 강한 +6가 우라늄이 미생물에 의해 환원 및 침전되기 때문에 방사성핵종으로 오염된 지하수의 정화와 방사성폐기물 처분장에서 방사성 핵종의 이동을 지연시키거나 확산을 저지하는데 미생물을 이용할 수 있다. 또한 미생물의 신진대사작용 동안 미생물 배지 또는 지하수내 용존 상태로 존재하는 양이온 등을 홉수 (Bioaccumulation) 하므로 이를 이용한 오염된 환경의 복구에 그 이용가치가 있는 것으로 나타났다. 박테리아의 세포벽은 주로 카르복실기 (COO), 인산기 (PO43-) 및 수산기 (OH-)가 분포되어 있어 음(-)전하를 띠므로 토양 공극수, 지하수 또는 지표수에 존재하는 용존 양이온을 세포벽 에 수착함으로써 용존 양이온으로 존재하는 방사성 핵종 또는 오염물질을 제거하는 효과를 나타낸다(Fig.

후속연구

따라서 방사성 폐기물처분 분야에서 그동안 수행되어온 미생물에 대한 주요 연구 결과 및 연구동향 등을 포괄적으로 살펴보고, 처분장의 성능 및 안전성 평가와 관련된 미생물의 역할 및 중요성을 조사 . 분석하는 연구가 필요할 것이다. 따라서 본 연구에서 현재 국내에서 고려하고 있는 고준위폐기물 처분시스템[16]의 각 방벽별로 미생물들의 거동 특성 및 방사성 핵종의 거동에 미치는 영향들을 조사하고, 최근의 연구동향을 살펴보고자 한다.
이 산소는 구리 처분용기의 부식효과를 일으킨다. 지금까지 수행된 실험 결과들은 대체적으로 만약 지하수가 유입된다면 미생물들이 지하수로부터 산소를 제거하는데 매우 효과적일 것임을 보여주고 있다[5L 또한 SRB와 IRB (Iron-Reducing Bacteria) 들이 뒷채움재에서 지하수의 산화환원 전위를 낮추어 황화물 (sulphide)와 제1철(ferrous iron)을 생산할 것이다. 낮은 산화 환원 전위는 방사성핵종들의 사고적 유출의 경우에 방사성핵종의 낮은 유동성을 확보한다는 점에서 매우 중요하다.
아울러 KURT에서는 지하수에 존재하는 혐기성 미생물을 동정 (id&uifkWion)하고 우라늄과 같은 산화환원에 민감한 핵종들의 거동에 미치는 미생물의 영향 규명을 위한 실험적 연구틀 수행하고 있다. 따라서 향후 심부 지하처분환경에서 방사성 핵종의 지구화학적 거동 및 지중매질을 통한 이동 등에 미치는 미생물의 영향에 대한 심도 있는 연구가 본격적으로 수행된다면, 방사성폐기물 처분에서의 미생물의 역할과 중요성에 대한 보다 엄격한 평가를 할 수 있을 것으로 사료된다.

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저자의 다른 논문 :

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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