영원히 분해되지 않는 물질” PFAS, 분해 방법이 있을까?

[객원 에디터 5기 / 이채은 기자] 화장품 속 유해 성분 중 하나인 PFAS(과불화화합물)은 분해되지 않고 환경과 신체 내에 남아있다는 성질 때문에 특히 유해하다고 여겨지는 성분이다. 그러나 최근 처음으로 PFAS를 분해하는 방법이 제시되었다. 미국의 노스웨스턴대 연구팀은 PFAS를 일반적인 물질로 분해했다는 연구 결과를 학술지 ‘사이언스’에 발표했다. 

PFAS는 과불화화합물로 아웃도어 제품과 종이컵 내부 코팅, 프라이팬 코팅, 화장품 등 여러 방면에서 유용하게 사용되고 있다. PFOA(과불화옥탄산)와 PFOS(과불화옥탄술폰산) 등을 포함하고 있으며 미국의 다국적 기업 3M에서 1947년 처음 제조했다. 화학 구조를 살펴보면 탄화수소의 기본 골격 중 수소가 불소로 치환된 형태이다. 수소성과 소유성을 띠어 물과 기름 중 어느 것과도 결합하지 않는다.

전문가들에 의하면 인체 내에 PFAS가 일정 수준이 넘도록 축적되면 암이나 기형아 출산 등의 문제를 일으킬 수 있다고 한다. 또한 영유아의 성장과 학습 행동에 영향을 미친다. PFAS는 인체에 영향을 미칠 뿐만 아니라 환경에도 많은 영향을 준다. 독성 물질이기 때문에 토양과 물을 오염시킨다. 이 토양과 물은 또 인간에게 영향을 미쳐 건강에 문제를 일으킨다. 이러한 이유에서 특정 국가들과 EU는 PFAS 사용을 금지하는 법안을 검토 중이다. 

전 세계에서 많은 양의 PFAS를 산업에서 사용 중이기 때문에 많은 사람들이 피해받고 있다. 식수에 과불화화합물이 함유된다면 사람들이 의도치 않게 물을 섭취하게 된다면 신체 내로 들어가 갑상선 암을 포함한 각종 암을 유발하고, 콜레스테롤 수치에 영향을 준다. 또한 몸이 과불화화합물이 흡수한 뒤 배설 속도가 느려 몸에 빠르게 쌓인다. 

지금까지 과학자들은 PFAS를 분해하기 위해 여러 도전을 해왔지만, 여러 이유로 성공적인 결과를 거두지 못했다. 오직 물속의 과불화화합물만 정수할 수 있지만 이 방법도 고온, 고압에서 소각하거나 상당한 에너지가 소모되기에 최적화된 방법은 아니다. 최근 미국 노스웨스턴대 윌리엄 딕텔 교수가 이끄는 연구팀의 실험에 따르면 PFAS를 분해하기 위해 새로운 저온 기술을 사용했다고 한다. 연구에 따르면 PFAS는 탄소(C)와 플루오린(F)의 강한 결합으로 인한 분해 저항력으로 분해하기 힘들다. 이전의 분해 방법들은 이러한 이유로 고비용이거나 어려웠다.

저온 기술을 통한 분해는 저비용이고 이전보다 쉬운 작업이다. 먼저 쌍극자 비양성자성 용매가 저온에서 탈탄산 시킨다. 다양한 사슬 길이를 가진 PFAS는 온화한 온도와 주변 압력에서 물과의 혼합물에서 NaOH가 있는 한 효율적인 광물화를 일으킨다. 이러한 조건에서 과불화화합물의 종류 중 하나인 과불화옥탄산은 탈불소화와 탄화플루오브 부산물로 완전히 분해될 수 있다. 일반 용해제와 시약으로 떼어낼 수 있다는 사실을 확인하면서 이 반응을 통해 다른 과불화화합물의 경우에도 일반화할 수 있음을 증명하고 있다고 한다. 

하지만, 이 연구원들은 이 연구 결과가 예비적이며 아직 상업적으로 적용되기는 이르다고 강조했다. 이 연구를 통해 PFAS 분해의 발전 가능성을 찾았으며 이를 적용한다면 앞으로의 환경오염과 신체에 축적되는 과불화화합물의 양을 줄일 수 있을 것이라 본다.