햇빛 이용 영구 화학물질(PFAS) 분해 기술 개발

英 바스대학, PFAS 분해 촉진 화학반응 가속화 효소 확립

 

‘영구(永久) 화학물질’로 불리는 과불화화합물(PFAS: polyfluoroalkyl substances)은 립스틱을 비롯한 각종 화장품에서부터 음식물이 달라붙지 않는 주방용 조리도구, 소화용(消火用) 포말제에 이르기까지 다양한 제품들에 사용되고 있다.

이와 관련, 영국 바스대학 관계자들이 주도한 국제 연구팀이 햇빛을 이용해 영구 화학물질의 분해를 촉진하기 위한 화학반응을 가속화시켜 주는 새로운 효소를 개발해 화제다.

이 같은 내용은 체내에 축적된 영구 화학물질이 장기적으로 건강에 미치는 영향이 아직까지 충분히 알려져 있지 못한 형편임을 상기할 때 주목할 만한 것이다.

연구팀은 차후 이 기술의 개발이 보다 진전되어 환경에서 영구 화학물질을 탐지하거나 제거하는 데 유용하게 사용될 수 있기를 요망했다.

연구팀은 영국 왕립화학회(RSC)가 발간하는 온라인 학술지 ‘RSC 진보’誌(RSC Advances)에 지난달 26일 “고유 미세다공성 고분자가 흑연질 질화탄소에서 헵타데카플루오로-1-노나놀의 분해를 촉진하는 효과” 제목으로 이 같은 연구결과를 게재했다.

이 논문에서 연구팀은 제조하기 쉬운 시제품으로 확립한 탄소 기반 촉매(carbon-based catalyst)가 PFAS를 분해하는 데 유용하게 사용될 수 있을 것이라고 설명했다.

PFAS는 발수성(發水性)을 나타내는 데다 고도로 안정된 화학물질이어서 색조화장품에서부터 음식물이 달라붙지 않는 냄비에 이르기까지 다양한 제품들에 사용되고 있다.

특히 PFAS는 화학적으로 볼 때 매우 안정된 물질이어서 자연적으로 분해되지 않고, 이로 인해 사람의 체내 뿐 아니라 상수도 시스템, 먹이사슬, 그리고 폭넓은 의미의 환경에 축적된다는 사실이 입증되어 왔다.

그런데 이 PFAS가 체내와 환경에 축적되었을 때 장기적으로 미치는 영향은 충분히 규명되지 못한 형펀이다.

다만 일부 연구결과들을 보면 PFAS의 체내 축적이 발암 위험성 증가와 관련이 있는 것으로 밝혀진 바 있다.

바스대학 연구팀은 브라질 상파울루대학, 영국 에딘버러대학 및 스완지대학 연구진과 공동으로 질화탄소와 경질(硬質) 미세다공성 고분자 물질이 결합된 시제품 효소를 개발했다.

고유 미세다공성 고분자 물질은 PFAS가 시제품 효소와 결합되도록 촉진해 준 데다 햇빛을 이용해 이산화탄소와 불소로 분해를 촉진한 것으로 나타났다.

이 중 불소는 일부 치약 제품들에 사용되고 있는 화학물질이다.

이번 연구에 제 1저자로 참여한 상파울루대학 농업핵에너지센터의 페르난다 C.O.L 마르틴스 박사는 6개월 동안 바스대학에 체류하면서 프로젝트에 참여했다.

마르틴스 박사는 “PFAS가 립스틱에서부터 방수용 의류에 이르기까지 다양한 제품들에 사용되고 있지만, 장기간에 걸쳐 사람의 체내와 환경에 축적된다”면서 “이번 프로젝트를 진행하는 동안 간편하게 제조할 수 있는 탄소 기반 효소과 고유 미세다공성 고분자 물질을 결합시킨 결과 PFAS를 효율적으로 분해하는 성과를 도출할 수 있었던 것”이라고 말했다.

한편 이 기술은 PFAS를 분해하는 용도 이외에도 영구 화학물질을 탐지하는 센서에도 사용될 수 있을 것으로 보인다.

PFAS에서 발산되는 미량의 불소를 감지하는 데도 적용될 수 있을 것이기 때문.

아직 이 기술은 시제품을 생산해 확보한 단계이지만, 연구팀은 기업 파트너들을 물색해 이 기술을 확대적용하고 최적화하는 방안을 모색한다는 방침이다.

전체적인 프로젝트를 주도한 바스대학 화학과 및 이 대학 부속 지속가능성‧기후변화연구소의 프랭크 마켄 교수는 “현재 PFAS를 탐지하는 일이 대단히 어려운 과제에 속하는 데다 전문적인 실험실에서 고가의 장비 사용을 필요로 한다”면서 “우리가 개발한 신기술이 차후 간단하고 휴대가 가능한 센서에 적용되어 실험실 밖에서 환경에 존재하는 PFAS를 탐지하는 데 유용하게 사용될 수 있을 것”이라고 결론지었다.