[사이테크+] '영원한 유해 화학물질' PFAS 분해 방법 찾았다

美 연구팀 "상온상압서 PFAS 분해 자외선-전기화학 산화 공정 개발"

식품 포장과 조리기구, 화재 진압용 거품 등에 널리 사용되지만 잘 분해되지 않아 '영원한 화학물질'로 불리는 과불화화합물(PFAS)을 거의 완전하게 분해할 수 있는 방법이 개발됐다.

미국 리버사이드 캘리포니아대(UC Riverside) 진융류 교수와 뉴욕 클라크슨대 양양 교수팀은 10일 과학 저널 네이처 워터(Nature Water)에서 자외선(UV)/아황산염, 전기 화학적 산화(EO) 공정을 결합해 상온상압에서 물속의 PFAS를 거의 완전히 분해하는 데 성공했다고 밝혔다.

PFAS는 과자 봉지부터 음식이 붙지 않는 조리기구까지 수많은 제품에 사용돼 왔으며, 군사시설과 공항 등에서는 항공연료로 인한 화재를 예방, 진압하는 거품에 대량 사용돼 지하수 오염의 주요 원인으로 지목되고 있다.

특히 PFAS는 특정 암과 질병 위험을 높이는 것으로 밝혀진 뒤 미국 환경보호청(EPA)이 과불화옥탄산(PFOA)과 과불화부탄산(PBFA)의 식수 내 함량을 각각 4ppt(4ng/ℓ)와 1ppt로 제한하는 지침을 내놓는 등 세계적인 보건 이슈로 떠올랐다.

문제는 PFAS 분자에는 매우 강력한 탄소(C)-불소(F) 결합이 포함돼 있어 자연에서는 시간이 흘러도 거의 분해되지 않는다는 점이다.

이 때문에 PFAS는 '영원한 화학물질'(forever chemical)로도 불린다.

이 연구에서 자외선(UV)을 이용한 PFAS 분해를 연구해온 진 교수팀과 전기화학적 산화(EO) 반응을 연구해온 양 교수팀은 자외선과 아황산염을 이용한 공정과 전기화학적 산화 반응을 연결, 새로운 PFAS 분해 공정(UV/S-EO)을 개발했다.

UV/S-EO 공정을 PFAS에 오염된 물에 적용한 결과 전기화학적 산화 반응이 물속에서 PFAS 분자의 C-F 결합이 파괴되는 것을 방해하는 유기화합물을 분해, 상온상압에서도 PFAS가 거의 완전히 분해되는 것으로 확인됐다.

화재진압용 거품을 통해 다량의 PFAS에 오염된 물은 UV/S-EO 공정 처리 후 PFAS 농도가 처리 전의 50분의 1에서 5천분의 1로 감소한 것으로 나타났다.

류 교수는 "자외선 공정과 전기화학적 산화 공정을 결합해 PFAS로 오염된 다양한 수질의 샘플에서 PFAS를 거의 완전히 파괴할 수 있었다"며 "이 방법은 물탱크, 호스, 소방장비 등의 PFAS를 제거하는 데 매우 적합하다"고 말했다.

이어 "이 공정은 오염된 지하수를 이온교환 기술로 정화하는 대형 탱크에서 이온교환 수지에 달라붙는 PFAS를 제거할 수도 있다"며 "상수도 시설에서 PFAS를 정화하는 데도 도움이 될 것"이라고 덧붙였다.

◆ 출처 : Nature Water, Jinyong Liu et al., 'Near-complete destruction of PFAS in aqueous film-forming foam by integrated photo-electrochemical processes', http://dx.doi.org/10.1038/s44221-024-00232-7



/연합뉴스