“수백년 간 썩지 않는다” 영원한 독성물질 ‘과불화화합물’…99% 완벽 제거

- 부산대 정상현 교수팀, 과불화화합물 제거하는 양면 분리막 개발

프라이팬. 기사와 작접적 관련은 없음.[게티이미지뱅크]

[헤럴드경제=구본혁 기자] 수백년간 자연분해되지 않아 영원한 화합물로 불리는 과불화화합물을 완벽 제거할 수 있는 기술이 국내연구진에 의해 개발됐다.

한국연구재단은 부산대학교 정상현 교수 연구팀이 막 증류 공정 기반에서 단·장쇄 과불화화합물(PFAS)을 동시에 제거하고 농축할 수 있는 이중 저항 ‘야누스 PDA/PVDF 분리막’을 개발했다고 7일 밝혔다.

과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 나노 및 소재기술개발사업 지원으로 수행된 이번 연구결과는 국제학술지 ‘디살리네이션(Desalination)’에 3월 20일 게재됐다.

과불화화합물(PFAS)은 프라이팬 코팅, 방수 의류, 반도체 공정에 쓰이는 물질로 강한 탄소-불소(C–F) 결합으로 인해 자연환경에서 분해되지 않고 축적되는 대표적인 난분해성 오염물질이다.

특히 단쇄 PFAS는 이동성이 높아 제거가 어렵고, 장쇄 PFAS는 강한 흡착 특성으로 막 오염을 유발해 기존 수처리 기술로는 두 종류를 동시에 처리하기 어려웠다.

막 증류 공정은 PFAS 제거와 농축이 가능한 유망 기술로 주목받고 있지만, 실제 적용 시 단쇄 PFAS에 의한 막 젖음(wetting)과 장쇄 PFAS에 의한 막 오염(fouling)이 동시에 발생해 장기 안정성이 떨어지는 한계가 있었다.

연구팀은 이런 문제를 해결하기 위해 친수성 PDA 층과 소수성 PVDF 층을 결합한 이중저항 야누스 구조 분리막을 설계했다.

이 분리막은 상부 친수층에서 장쇄 PFAS의 흡착과 오염을 억제하고, 하부 소수층에서는 수증기만 선택적으로 통과시켜 막 젖음을 방지하는 기능 분리 구조를 갖는다.

이를 막 증류 공정에 적용해 앞서 단·장쇄 PFAS의 상반된 거동을 동시에 제어할 수 있는 기술을 구현했다.

PDA/PVDF 분리막 기반 막증류 공정 개략도.[부산대학교 제공]

성능 평가 결과, 대표적인 단·장쇄 PFAS 물질 모두에서 99% 이상의 제거율을 달성했고, 혼합 PFAS 조건에서도 높은 제거율과 안정적인 투과 성능을 유지했다.

특히 처리수 내 PFAS 농도를 극미량의 ppt(1조 분의 1) 수준까지 낮추는 데 성공, 세계적인 식수 기준치를 넉넉하게 만족시켰다.

정상현 교수는 “이번 연구는 기존 기술로는 어려웠던 단·장쇄 PFAS의 동시 제거 문제를 해결했다는 점에서 의미가 크다”며 “향후 다양한 난분해성 미량오염물질 처리에 적용가능한 범용 플랫폼 기술로 활용해 강화되는 PFAS 규제 대응 및 안전한 수자원 확보에 기여할 것으로 기대된다”고 밝혔다.