방사성핵종 화학분리 자동화를 위한 인라인 칼럼 유동 보상 제어

국문 초록 (Abstract)

핵종분석은 방사성폐기물의 처분을 위해 필수적인 핵심 기술로서, 시료 전처리, 핵종분리, 계측 등의 일련을 과정을 포함한다. 현재 방사능 준위가 낮은 환경시료를 대상으로 이온교환수지법 또는 추출 크로마토그래피법 등의 칼럼 분리 공정을 자동화하는 시스템들이 개발된 바 있다. 하지만, 보다 준위가 높은 핵종분석에는 여전히 중력 분리방식을 사용하는 수동식 공정에 의존하고 있으므로, 보다 효율성 높고 경제성 있는 화학분리공정 및 장치 개발이 필요하다. 칼럼 분리 공정에서 유체 이송을 자동화하기 위해 튜빙 펌프가 널리 사용되고 있다. 튜빙 펌프는 튜브 내부에만 액체가 통과하므로 펌프 구성품들이 방사성 시료 또는 부식성 산 용액과 전혀 접촉하지 않으며, 비교적 세정이 용이한 장점이 있다. 또한 모터의 회전속도를 제어하여 유량을 조절할 수 있으므로 시스템 구현이 간단한 장점이 있다. 하지만 튜빙 펌프는 튜브의 노후화, 강산에 의한 변형, 탄성력 변화 등이 생기는 경우 롤러의 회전 속도를 정밀하게 제어하더라도 유속이 달라지게 된다. 본 연구에서는 실제 유속을 측정하고 이를 설정 유속과의 오차를 감소시킬 수 있는 새로운 구동 파라미터를 산출하는데 활용함으로써 설정 유속을 유지하며 유체를 이송시킬 수 있는 인라인 칼럼 유동 보상 제어 알고리듬을 제안하였다. 또한 검증 모듈의 제작, 제어 회로 설계, 오픈 소스를 활용한 제어 알고리듬을 구성하고 예비 성능시험을 수행하여 제안된 개념의 유효성을 평가하였다. 이러한 연구 결과는 현재 수행중인 이동형 원전 해체 방사성폐기물 핵종분석 설비 개발 연구에 접목하고, 추가적인 성능 검증 및 최적화를 거쳐 상용화할 예정이다.