영원히 제거되지 않는 화학물질, 1000배 빨리 없앤다

KAIST, 과불화합물 빠르게 흡착하는 신소재 개발
활성탄·이온교환수지 최대 1000배 성능..재사용 가능

KAIST는 ‘영원한 화학물질’로 불리는 과불화합물(PFAS)을 1000배 빠르게 제거할 수 있는 소재를 개발했다. KAIST 제공.

자연에서 영원히 분해되지 않는 ‘과불화합물’(PFAS)을 기존보다 1000배 빠르게 제거할 수 있는 기술이 나왔다.

KAIST는 강석태 건설및환경공학과 교수 연구팀이 김건한 부경대 교수, 마이클 S. 윙 미국 라이스대 교수 연구팀 등과 함께 기존 정수용 소재보다 최대 1000배 빠르고 효율적으로 물 속 PFAS를 흡착·제거할 수 있는 소재를 개발했다고 30일 밝혔다.

프라이팬 코팅제와 반도체 공정 등에 쓰는 PFAS는 탄소(C)와 플루오르(F) 결합으로 이뤄진 화학물질의 집합물질이다. 절연성과 내열성이 뛰어나 프라이팬 코팅제, 방수 의류, 반도체 공정, 군수·우주 장비 등 다양한 산업에 폭넓게 쓰인다.

하지만 사용과 폐기 단계에서 환경으로 쉽게 유출돼 토양·물·대기를 오염시키고, 식품이나 공기를 통해 인체에 쌓인다. 인체에 축적된 PFAS는 거의 배출되지 않아 면역력 저하, 이상지질혈증, 성장 저해, 신장암 등 다양한 건강 문제를 일으킨다.

이 때문에 유럽연합(EU)은 산업 전반에서 PFAS 사용을 단계적으로 금지했고, 미국은 2023년부터 제조·수입업체 보고를 의무화했다.

PFAS 정화는 일반적으로 오염수를 흡착·농축한 뒤 광촉매나 고도산화 공정을 통해 분해하는 두 단계로 진행된다. 현재 활성탄이나 이온교환 수지를 이용해 정화하지만 흡착 속도와 흡착량이 모두 제한적이다.

연구팀은 이보다 적게는 10배에서 많게는 1000배 더 많은 PFAS를 빠르게 흡착할 수 있는 소재를 개발했다. 이 소재는 구리와 알루미늄이 결합된 점토 형태의 물질로, PFAS를 짧은 시간 안에 붙잡아 물에서 제거할 수 있다.

성능도 우수해 하수처리수와 같이 물 속에 다양한 유기물이 존재하는 경우에도 최소 70% 이상의 성능을 나타낸다.

또한 열이나 화학 처리를 통해 여러 번 재사용할 수 있어 환경 면으로도 지속 가능하다.

이 연구결과는 국제 학술지 ‘어드밴스트 머티리얼스’ 지난달 25일자 온라인으로 실렸다.

이준기 기자 bongchu@dt.co.kr