‘영원한 화학물질’ PFAS, 1000배 빠르게 제거한다

KAIST 포함 국제 연구진, PFAS 흡착·제거 소재 개발

강석태 한국과학기술원(KAIST) 건설및환경공학과 교수 연구진은 김건한 부경대 교수, 마이클 S. 웡(Michael S. Wong) 미국 라이스대 교수 연구진 등과 함께 기존 정수용 소재보다 최대 1000배 빠르고 효율적으로 물속 PFAS를 흡착·제거할 수 있는 기술을 개발했다./KAIST

한국을 포함한 국제 연구진이 자연에서 거의 분해되지 않아 ‘영원한 화학물질’로 불리는 과불화화합물(PFAS)을 기존보다 훨씬 빠르게 제거할 수 있는 기술을 개발했다.

강석태 한국과학기술원(KAIST) 건설및환경공학과 교수 연구진은 김건한 부경대 교수, 마이클 S. 웡(Michael S. Wong) 미국 라이스대 교수 연구진 등과 함께 기존 정수용 소재보다 최대 1000배 빠르고 효율적으로 물속 PFAS를 흡착·제거할 수 있는 기술을 개발했다고 30일 밝혔다. 연구 결과는 국제 학술지 ‘어드밴스드 머티리얼즈(Advanced Materials)’ 온라인판에 지난 9월 25일(현지 시각) 게재됐다.

PFAS는 탄소와 플루오르의 결합으로 이루어진 화학물질의 집합물질로, 절연성과 내열성이 뛰어나 프라이팬 코팅제, 방수 의류, 윤활유, 반도체 공정, 군수·우주 장비 등 다양한 산업에 폭넓게 쓰인다. 하지만 사용 및 폐기 단계에서 환경으로 쉽게 유출돼 토양·물·대기를 오염시키고, 식품이나 공기를 통해 인체에 축적된다. 인체에 축적된 PFAS는 거의 배출되지 않아 면역력 저하, 이상지질혈증, 성장 저해, 신장암 등 다양한 건강 문제를 일으킬 수 있다.

공동 연구진은 구리와 알루미늄이 결합된 점토 형태의 물질을 활용해 PFAS를 빠르게 흡착할 수 있는 새로운 소재를 만들었다. 소재는 PFAS의 한 종류인 과불화옥탄산(PFOA)을 수 분 만에 제거해, 활성탄보다 100배, 이온교환수지보다 10배가량 빠른 속도를 보였다.

실제 적용 가능성과 선택성을 검증하기 위해 다양한 수질조건에서 PFOA가 첨가된 용액을 대상으로 실험을 수행한 결과, 하수처리수와 같이 물속에 다양한 유기물이 존재하는 경우에서도 최소 70% 이상의 성능을 발휘할 수 있는 것으로 나타났다.

연구진은 여기서 한 걸음 더 나아가, 포집한 PFAS를 열처리를 통해 안전하게 파괴하는 방법도 개발했다. PFAS로 포화된 소재를 탄산칼슘과 함께 고온에서 가열하면, 독성 가스 배출 없이 포집된 물질의 절반 이상이 화학적으로 안정적인 물질로 전환됐다. 이 과정에서 소재는 다시 재생돼 최소 6회 이상 반복 사용할 수 있었다.

강석태 교수는 “이번 성과는 PFAS 제거 분야에 있어 세계 최초의 친환경·지속가능한 해법으로 PFAS의 포획-열분해-재생의 종합적 해법이 될 것”이라고 밝혔다.

참고 자료

Advanced Materials(2025), DOI: https://doi.org/10.1002/adma.202509842

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