분해 안됐던 '영원한 화학물질' 분해방법 찾았다

과불화화합물(PFAS)이 코팅된 소재는 물에 젖지 않는다. 위키미디어 제공

미국 연구팀이 환경과 생체 내에서 분해되지 않고 축적되는 발암물질인 과불화화합물(PFAS)을 분해하는 법을 찾았다. 

윌리엄 딕첼 미국 노스웨스턴대 화학과 교수 연구팀은 “일반 용해제를 사용해 상대적으로 낮은 온도에서 PFAS를 분해하는 방법을 찾았다”며 “저비용으로 쉽게 PFAS를 분해하는 방안이 될 것”이라고 19일 국제학술지 ‘사이언스’에 발표했다. 

PFAS는 기름과 물을 밀어내고 마찰과 고온을 견딜 수 있어 1940년대 개발 이후 산업계에서 널리 사용되고 있다. 늘어붙지 않는 프라이팬이나 일회용 컵의 방수 코팅제 등이다. 탄화수소의 기본 골격 중 수소가 불소로 치환된 형태의 이 화학 물질은 여러 개의 탄소와 불소가 매우 강하게 결합되어 쉽게 분해되지 않는다. 이런 이유로 '영원한 화학물질'로 불린다.

문제는 토양과 물에 오랫동안 축적된다는 점이다. 전체 미국 인구 중 98%의 혈액에서 PFAS가 발견됐다는 연구도 나오는 등 살아있는 조직에도 축적된다는 사실이 밝혀지고 있다. 

PFAS는 적은 양이라도 체내에 쌓이면 간을 손상하고 나쁜 콜레스테롤 수치를 높이며 면역력을 약화하고 각종 암을 유발하는 등 납만큼 위험한 것으로 분석된다. 분해를 위해서는 400도 이상의 고온에서 소각해야 하는 등 과정이 간단하지 않다. 소각 과정에서 일부가 연기를 통해 대기로 유출되거나 매립을 해도 약 30년 후 다시 침출되는 문제도 있다.

연구팀은 PFAS를 연구하는 과정에서 여러 개의 탄소와 불소가 강하게 결합한 부분의 반대쪽 끝에 전하를 띤 산소 원자 그룹이 존재한다는 점을 확인했다. 이어 이 산소 원자 그룹이 80∼120도의 일반 용해제와 시약으로 분해된다는 점도 확인했다. PFAS 분해에 있어 일종의 아킬레스건을 찾은 셈이다. 연구팀은 “산소 원자 그룹이 분리된 뒤에는 여러 반응들을 거쳐 전체 분자를 분해하는 방법에 접근할 수 있다”고 설명했다.

이번 연구는 약 1만 2000여 종에 달하는 PFAS를 분해하기 위한 돌파구를 찾은 연구라는 평가가 나온다. 이번에 분해가 확인된 PFAS 종은 10종이다. 약 7년간 PFAS 분해 방법을 찾아온 연구팀은 “이 방법을 아직 상업적 수준까지 확장해 적용할 준비가 되지 않았다”며 “추가 연구를 진행하겠다”고 밝혔다. 
 

[고재원 기자 jawon1212@donga.com]