[대전=뉴시스] 김양수 기자 = 국내 연구진이 잘 분해되지 않고 몸속에 축적돼 '영원한 화학물질'로 불리는 과불화화합물(PFAS)을 한번에 제거하는 기술을 개발했다.

과불화화합물은 탄소와 불소의 강한 결합으로 이뤄진 인공 유기화합물 그룹으로 프라이팬 코팅, 의류 방수, 식품 포장재 등 일상생활 전반에 걸쳐 사용된다.

한국연구재단은 부산대학교 정상현 교수팀이 물을 정화하거나 담수를 생산하는 막 증류공정 기반에서 단·장쇄 과불화화합물(PFAS)을 동시에 제거하고 농축할 수 있는 '이중 저항 야누스 PDA/PVDF 분리막'을 개발했다고 밝혔다.

야누스(Janus) PDA/PVDF 분리막은 하나의 분리막 양면에 전혀 다른 물리·화학적 성질을 부여해 두 가지 저항성을 동시에 갖는다. PDA(폴리도파민) 코팅면은 막에 오염물질이 달라붙지 못하게 방어하고 반대편 PVDF(폴리비닐리덴 플루오라이드) 층은 분리막 본연의 기능인 물이 막을 뚫고 반대편으로 넘어가는 걸 지연시킨다.

단쇄·장쇄는 분자를 구성하는 탄소원자의 개수에 따른 분류로, 각 성질에 따라 환경과 인체에 미치는 영향이 달라진다.

과불화화합물(PFAS)은 강한 탄소-불소(C–F) 결합으로 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 어렵다.

또 막 증류 공정은 PFAS 제거와 농축이 가능한 유망기술로 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.

이번에 연구팀은 친수성 PDA 층과 소수성 PVDF 층을 결합한 이중저항 야누스 구조 분리막을 통해 기존 문제를 해결했다.

이 분리막은 상부 친수층에서 장쇄 PFAS의 흡착과 오염을 억제하고 하부 소수층에서는 수증기만 선택적으로 통과시켜 막 젖음을 방지하는 기능분리구조를 갖는다.

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

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

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

이 기술은 고도 정수처리, 산업폐수 처리, 재이용수 생산 등 다양한 수처리 분야에 적용 가능하며 PFAS 규제 대응에 가능한 차세대 수처리 핵심 기반기술로 활용될 것으로 기대된다.

이번 연구 결과는 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 나노 및 소재기술개발사업의 지원으로 수행됐으며 수자원 분야 국제학술지 '디살리네이션(Desalination)' 온라인판에 지난달 20일 온라인 게재됐다.

정상현 교수는 "이번 연구는 기존 기술로는 어려웠던 단·장쇄 PFAS의 동시 제거를 가능케 했다는 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 말했다.


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