물 속 '영원한 화학물질' 1000배 빠르게 붙잡아 없앤다

[이데일리 강민구 기자] 프라이팬 코팅제와 반도체 공정에 쓰는 ‘과불화합물(PFAS)’은 자연에서 거의 분해되지 않아 ‘영원한 화학물질’로 불린다. 한국과학기술원(KAIST)을 포함한 국제 공동연구진이 이 물질을 기존보다 1000배 빠르게 없앨 수 있는 기술을 선보였다.

KAIST는 강석태 건설환경공학과 교수 연구팀이 부경대, 라이스대, 옥스퍼드대, 버클리국립연구소, 네바다대 연구진과 기존 정수용 소재보다 최대 1000배 빠르고 효율적으로 물속 PFAS를 흡착해 제거할 수 있는 기술을 개발했다고 30일 밝혔다.

주요 연구진.(왼쪽부터) 김건한 부경대 교수, 정명균 라이스대 박사, 강석태 KAIST 교수, 마이클 웡 라이스대 교수.(사진=KAIST)

PFAS는 탄소와 플루오르의 결합으로 이뤄진 화학물질의 집합물질이다. 절연성과 내열성이 뛰어나 프라이팬 코팅제, 방수 의류, 윤활유, 반도체 공정, 군수·우주 장비 등 다양한 산업에 쓰인다. 하지만 사용하거나 폐기 단계에서 환경으로 쉽게 유출돼 토양·물·대기를 오염시키고, 식품이나 공기를 통해 인체에 쌓인다.

2020년 조사 결과, 미국 수돗물의 45%, 유럽 하천의 50% 이상에서 PFAS 농도가 환경기준을 초과했다. 인체에 축적된 PFAS는 거의 배출되지 않아 면역력 저하, 이상지질혈증, 성장 저해, 신장암 등 다양한 건강 문제를 일으킬 수 있다. 이에 EU는 산업 전반에서 PFAS 사용을 단계적으로 금지했고, 미국은 2023년부터 제조·수입업체 보고를 의무화했다.

PFAS 정화는 일반적으로 오염수를 흡착해 농축한 뒤 광촉매 또는 고도산화 공정을 통해 분해하는 두 단계로 진행된다. 그러나 현재까지 흡착제의 부재로 정화 효율이 낮았다. 활성탄이나 이온교환 수지의 경우 흡착 속도와 흡착량이 모두 제한적인 것으로 나타났다.

연구팀은 이보다 최대 1000배 더 많은 PFAS를 빠르게 흡착할 수 있는 소재를 개발했다. 개발한 소재는 구리와 알루미늄이 결합된 점토 형태의 물질로, PFAS를 짧은 시간 안에 붙잡아 물에서 제거할 수 있다. 또한 열이나 화학 처리를 통해 여러 번 재사용할 수 있다.

연구 결과는 국제 학술지 ‘어드밴스트 머티리얼스(Advanced Materials)’에 지난 달 25일자 온라인 논문으로 게재됐다.