□ 킬레이트제는 원자력발전소에서 금속 산화물을 제거하는 제염제로 사용되고 있다. 그러나 킬레 이트제를 사용한 금속 산화물의 제거 과정에서는 방사성폐기물의 발생이 불가피하며, 이로 인해 킬레이트제가 포함된 폐기물의 안전한 처리가 중요한 문제로 대두되고 있다. 국내 규정(원자력안전위원회 고시 제2020-11호 제16조(2))에 따르면, 킬레이트제가 0.1% 이상 함유된 폐기물은 처분 전에 반드시 킬레이트제의 특성이 제거되었거나, 최종 폐기물에서 그 함량이 일정 기준 이하임을 확인해야 한다. 따라서 방사성폐기물의 안전한 처리를 위해 킬레이트제의 정확한 정량 분석이 필수적이다.

현재 EDTA, NTA, 구연산과 같은 대표적인 킬레이트제의 분석에는 주로 UV-VIS 분광법이 사용되고 있다. 그러나 이 방법은 분석 환경 조건이 까다롭고 다양한 화학적 전처리가 필요하므로, 작업자의 숙련도에 따라 분석 결과에 오차가 발생할 가능성이 있다. 이러한 한계를 극복하기 위해, 본 연구에서는 이온크로마토그래피(IC)를 이용한 Sequential One-Shot Analysis(SOSA)라는 신속하고 간편한 킬레이트제 분석 방법을 개발하였다. SOSA 방법은 보다 간단한 절차와 높은 정확성을 통해 기존 분석 방법의 문제점을 개선하고, 방사성폐기물의 관리와 처분 과정에서 실용성을 높일 수 있다.

□ 본 연구에서는 원자력발전소에서 사용되는 킬레이트제(EDTA, NTA, 구연산)의 정량 분석을 위해 UV-VIS 분광 분석법과 Sequential One-Shot Analysis (SOSA) 방법을 적용한 이온크로마토그래피(IC) 분석법을 비교하였다. 두 분석법의 성능을 평가하기 위해 용출법으로 시료를 전처리한 후, 각각 UV-VIS 분광법과 이온크로마토그래피를 이용하여 분석하였다.

□ UV-VIS 분광법은 킬레이트제가 특정 파장에서 빛을 흡수하는 특성을 활용하여 시료의 흡광도를 측정하는 방법으로, 산(acid)과 자일레놀 오렌지(Xylenol Orange) 시약을 사용하여 킬레이트제의 농도에 따른 흡광도를 측정하였다. 이온크로마토그래피(IC) 분석법은 용리액과 pH 등의 조건을 변경하여 피크 면적과 농도의 상관관계를 기반으로 킬레이트제의 농도를 정량화하였다.

두 분석 방법의 비교 결과, UV-VIS 분광법은 킬레이트 종류에 따라 각각의 분석이 필요하지만, IC 분석법은 EDTA, NTA, 구연산 킬레이트제를 동시에 분석할 수 있고, 검출 한계와 정량 한계가 UV-VIS 분광법보다 더 낮아 미량의 킬레이트제 시료에서도 높은 정확도로 정량 분석이 가능하였다.

□ 기존의 UV-VIS를 이용한 킬레이트제 분석 방법은 킬레이트제별로 서로 다른 화학적 전처리를 필요로 하나, Sequential One-Shot Analysis (SOSA) 방법은 별도의 전처리 과정 없이 3가지 킬레이트제(EDTA, NTA, 구연산)를 동시에 분석할 수 있을 뿐만 아니라 그 결과를 60분 이내에 확보할 수 있는 장점이 있다. 또한 기존 방법은 환경 조건(온도, 습도 등) 및 시약에 따라 민감하게 반응하여 데이터 신뢰성에 영향을 줄 수 있지만, SOSA 방법은 분석 조건을 단순화하고 외부 환경의 영향을 최소화하여 데이터의 신뢰성과 재현성을 높였다.

본 연구 결과를 바탕으로 SOSA 방법은 분석자의 안정성을 높이고 인적 오류를 줄일 수 있어 향후 원자력발전소의 킬레이트제 분석과 방사성폐기물 관리 분야에서 중요한 분석 방법으로 활용할 수 있다.