영원한 화학물질 ‘과불화화합물’ 한 방에 제거

정상현 부산대 교수팀, 이중저항 ‘야누스 분리막’ 개발 단·장쇄 과불화화합물 동시 제거… 99% 이상 제거율 자연계에서 거의 분해되지 않아 '영원한 화합물'로 불리는 과불화화합물(PFAS)을 제거할 수 있는 분리막 기술이 개발됐다. 전 세계적으로 강화되는 PFAS 규제 대응과 안전한 수자원 확보에 쓰일 것으로 기대된다. 한국연구재단은 정상현(사진) 부산대 교수 연구팀이 막 증류 공정 기반에서 단·장쇄 PFAS를 동시에 제거·농축할 수 있는 '이중 저항 야누스 PDA/PVDF 분리막'을 개발했다고 7일 밝혔다. PFAS는 자연 환경에서 분해되지 않고 축적되는 대표적인 난분해성 오염물질로, 프라이팬 코팅과 방수 의류, 반도체 공정 등에 쓰인다. 단쇄 PFAS는 이동성이 높아 제거가 어렵고, 장쇄 PFAS는 강한 흡착 특성으로 막을 오염을 유발한다. 막 증류 공정은 PFAS 제거와 농축이 가능한 유망 기술로 주목받고 있지만, 실제 적용할 경우 단쇄 PFAS에 의한 막 젖음과 장쇄 PFAS에 의한 막 오염이 동시에 발생해 장기 안정성이 떨어지는 한계가 있다. 연구팀은 친수성 폴리도파민(PDA) 층과 소수성 폴리비닐리덴플루오라이드(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 구조로 기능이 분리돼 있다. 분리막을 막 증류 공정에 적용해 단쇄·장쇄 PFAS를 동시에 제어할 수 있다. 성능 평가 결과, 단·장쇄 PFAS 물질 모두에서 99% 이상의 제거율을 보였고, 혼합 PFAS 조건에서도 높은 제거율과 안정적인 투과 성능을 유지했다. 연구팀은 처리수 내 PFAS 농도를 극미량의 ppt(1조분의 1) 수준까지 낮춰 세계 식수 기준치를 만족시키는 결과를 얻었다고 설명했다. 정상현 부산대 교수는 "기존 수처리 기술로 어려운 단쇄·장쇄 PFAS를 동시에 제거하는 분리막을 구현한 것"이라며 "앞으로 다양한 난분해성 미량오염물질 처리에 활용할 수 있는 범용 플랫폼 기술로 쓰일 것으로 기대한다"고 말했다. 연구결과는 수자원 분야 국제학술지 '디살리네이션' 온라인에 지난달 20일 실렸다. 이준기 기자 bongchu@dt.co.kr