영원히 분해 안 되는 발암 물질, 식수 실시간 검사한다

MIT 연구진, 극소량 과불화화합물(PFAS) 신속 감지하는 센서 개발

미 환경보호청(EPA) 연구원이 과불화화합물(PFAS) 연구를 위해 작은 용기에 물 시료를 붓고 있다./연합뉴스

자연적으로 분해되지 않아 ‘영원한 화학물질’로 불리는 PFAS(과불화화합물)는 암과 각종 질환을 일으키는 유해 물질이다. 각국이 PFAS에 대한 규제를 강화하는 가운데 PFAS를 빠르고 간편하게 분석할 수 있는 센서가 나왔다.

티머시 스웨거 미국 매사추세츠공대(MIT) 화학과 교수 연구진은 12일 식수에서 극소량의 과불화화합물(PFAS)을 감지하는 센서를 개발했다고 밝혔다. 연구 결과는 국제 학술지인 미 국립과학원회보(PNAS)에 오는 15일(현지 시각) 공개될 예정이다.

PFAS는 불소를 포함하고 있는 수천 가지 화합물이다. 1940년대부터 자동차나 배터리, 의료 장비, 반도체와 같은 다양한 분야에서 쓰여왔다. 하지만 암, 생식 문제, 면역과 내분비 체계 붕괴와 같은 영향을 미치는 것으로 알려지면서 세계 각국에서 PFAS에 대한 대규모 조사에 나서고 있다.

실제 미국의 비영리 환경단체 ‘환경워킹그룹’의 보고서에 따르면 전 세계 330종의 야생 동물에서 PFAS가 검출됐다. 국내에서도 수도권 부근과 남해안 일대에서 PFAS에 오염된 어류와 조류가 발견된 것으로 드러났다. 하지만 현재 주변 환경에서 PFAS를 검출하는 방법은 실험실에 시료를 보내 몇 주를 기다리는 게 전부다.

연구진은 코로나19나 임신 테스트기처럼 식수를 소량 떨어뜨리는 것만으로도 PFAS 양을 알 수 있는 센서를 개발했다. 센서는 물에서 PFAS 성분을 끌어내는 계면활성제를 폴리머에 코팅한 형태다. PFAS가 계면활성제에 달라붙은 뒤 PFAS의 양성자가 폴리머로 들어가면 저항이 바뀐다. 연구진은 변화하는 저항을 측정해 1mL(밀리리터)의 식수 시료에서 200ppt(1조분율)만큼 낮은 수준의 PFAS를 감지하는 데 성공했다고 밝혔다.

이번에 개발한 센서는 소비자가 직접 식수를 테스트하거나 반도체와 같은 산업 분야에서 PFAS 유출 여부를 확인하는 데 쓰일 수 있다. 연구를 이끈 스웨거 교수는 “오랫동안 PFAS에 둘러싸여 있었던 만큼 이를 감지하고 제거할 수 있어야 한다”며 “감지 기술이 실제로도 필요하다”고 강조했다.

다만 미 환경보호국(EPA)에서 정한 식수 내 PFAS 기준치는 0.004~0.002ppt다. 연구진은 분석할 수 있는 시료 부피를 1mL에서 1L로 늘린 대규모 장치를 꾸려 센서의 감도를 100배 이상 개선할 예정이라 덧붙였다.

참고 자료

PNAS(2024), DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.2317300121

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