< 일러스트 OpenAI의 DALL·E 제공 >
[객원 에디터 9기 / 우성훈 기자 ] 물속에서 오랜 시간 분해되지 않고 남는 PFAS(영구화학물질)는 인체 건강과 생태계에 심각한 위험을 끼치고 있다. 미국과 호주에서 최근 보고된 연구에 따르면, 이 물질은 거의 98% 이상의 미국인 혈액에서 검출될 정도로 널리 퍼져 있으며, 암·호르몬 이상·생식 문제 등 다양한 문제와 연관되어 있다. 이런 위험성을 줄이기 위해서는 물속 PFAS를 효과적으로 제거하거나 분해할 수 있는 기술이 반드시 필요하다.
최근 호주 애들레이드 대학교 연구팀은 가시광선 활성 광촉매인 카드뮴 인듐 황화물(cadmium indium sulfide)을 사용해 PFAS를 무해한 플루오라이드로 분해하는 방법을 내놓았다. 이 광촉매는 빛에 노출되면 활성 산소종(reactive oxygen species)을 만들어내고, 이들이 PFAS의 강한 탄소-플루오린 결합을 깨뜨려 거의 99%까지 완전 분해하도록 돕는다. 연구자들은 이 방법이 향후 정수 처리 시스템에 도입되면, PFAS 오염을 획기적으로 줄일 수 있을 것으로 기대하고 있다.
국내외에서는 복합 전기화학적 처리 기술도 주목받고 있다. 전기산화(Electro-oxidation) 기술은 외부 화학물 추가 없이 전극에서 생성되는 산화물질로 강한 오염물질을 물과 이산화탄소로 완전 분해한다. 이 기술은 설정 및 운영이 비교적 간단하고, 난분해성 유기물질에 특히 효과적인 것으로 알려졌다.
또한, 나노입자를 활용한 정화 기술은 매우 작은 크기의 나노 물질을 이용해 오염 물질과 반응하거나 결합하여 이를 제거하는 방식이다. 특히 제로가치 철(nano zero-valent iron) 같은 나노 물질은 지하수 오염 처리에 이미 사용된 바 있으며, PFAS 제거에서도 잠재력을 인정받고 있다.
더불어, 초임계수 산화(Supercritical Water Oxidation, SCWO) 기술은 고온・고압 상태의 초임계수를 활용해 유기 오염물을 거의 완전하게 산화시킨다. 미국과 일본, 한국에서도 PFAS 폐기물을 처리하는 데 이 기술을 상업적으로 활용 중이다. 특히 한국 한화그룹이 대형 SCWO 장치를 제작한 바 있어 국내 기술력도 상당한 수준이다.
학계에서는 비열형 플라스마를 이용한 PFAS 분해도 실험 중이다. 최근 논문에 따르면, 이 방식은 다양한 PFAS 종류: PFCA, PFSA, GenX, ADONA 등을 효과적으로 분해할 수 있는 것으로 나타났다. 특히 GenX와 같은 신형 대체물질의 이온 결합 절단 방식에 대한 분해 메커니즘이 밝혀진 것은 주목할 만하다. 다만 아직 연구 단계이므로 실제 실용화를 위해서는 추가 연구가 필요하다.
이처럼 PFAS 제거를 위한 기술들은 다양하게 발전 중이다. 광촉매를 이용한 빛 활성 분해, 전기화학 기술, 나노 정화, 초임계수 산화, 플라스마 처리 등 모두 각기 장단점이 있으므로, 앞으로는 복합 시스템 형태로의 통합이 현실적 대안이 될 수 있다. 예를 들어, 정수장에서 PFAS를 먼저 흡착한 뒤, 초임계산화 또는 플라스마 기술로 이를 완전 분해하는 식이다. 연구자들은 이런 접근이 장기적으로 PFAS 없는 깨끗한 수질 환경을 만드는 데 핵심적인 역할을 할 것으로 보고 있다.
