PFAS: 알아야 할 모든 것

1. PFAS는 무엇인가?

PFAS(Per- and Polyfluoroalkyl Substances)는 탄소 원자 5~18개로 이루어진 인공 합성된 화학 물질입니다. 'Perfluorinated'라는 용어는 알킬 체인의 모든 수소 원자가 플루오린 원자로 대체된 상태를 의미합니다. 가장 잘 알려진 PFAS는 PFOS(Perfluorooctane Sulfonate)와 PFOA(Perfluorooctanoic Acid)입니다. 이들은 소수성의 perfluorinated 탄소 체인(CnH2n+1)과 친수성의 작용기(-SO3-, -COO-)로 구성되어 있어 다양한 산업 분야에서 표면 처리 용도로 사용됩니다.

PFAS는 무수 수소-플루오린 포함 유기물질에 전류를 가하는 방식인 Simons Electrochemical Fluorination(SEF) 기술을 통해 합성됩니다. 이 과정에서 탄소-수소 결합은 탄소-플루오린 결합으로 변환됩니다. 탄소-플루오린 결합은 강한 결합 에너지와 높은 산화환원전위, 완벽한 오비탈 겹침 특성을 가지고 있습니다. 이러한 독특한 특성으로 인해 PFAS는 높은 불연성을 가지며 산과 잘 반응하지 않습니다. 그 결과 PFAS는 화학적 안정성과 양극성(Amphipathic)으로 인해 물에 잘 녹으며, 소방용 거품, 가정용품(카펫, 옷, 종이포장재, 붙지 않는 조리기구 등) 제조에 사용됩니다.

 

오비탈( orbital )겹침: 화학 결합에서 오비탈 겹침은 동일한 공간 영역에서 인접한 원자들의 오비탈이 서로 모여 연결됨을 의미합니다. 이는 두 원자 사이의 결합 형성으로 이어집니다.
양극성(Amphipathic): 극성의 친수성 부분과 무극성의 소수성 부분을 모두 포함합니다.

 

2. PFAS의 독성

PFAS의 장기 사용이 인체 건강에 미치는 유해성에 대한 관심이 점점 커지고 있습니다. 과거 실험에서는 PFAS가 설치류의 생존률 저하, 성장 및 발달 지연 등의 해로운 영향을 미치는 것으로 나타났습니다. 최근에는 EPA 가이드라인에 따라 인체 건강에 대한 종합적인 평가가 이루어졌고, 그 결과 PFOA는 궤양성 대장염, 고콜레스테롤, 임신성 고혈압, 갑상선 질환, 고환 및 신장암과 연관이 있는 것으로 밝혀졌습니다. 또한, PFOS는 인간 면역체계에 부작용을 미칠 수 있는 것으로 나타났습니다. EPA 연구 결과, 거의 모든 사람들의 혈액에서 PFOA와 PFOS가 검출되었습니다.

3. PFAS의 사용용도

PFOA와 PFOS는 2000년대 초반부터 미국 내 제조업체에서 자발적으로 생산량이 크게 줄어들었습니다. 2006년에는 8개의 주요 화학회사들이 PFOA와 관련 화학물질의 전세계적인 생산을 줄이기 위해 동참했습니다. 최근 스톡홀름 컨벤션에서는 PFOS와 PFOA를 잔류성 유기오염물질 리스트에 추가하여 규제를 강화했습니다. 그러나 PFAS는 여전히 금속 도금, 소방용 거품, 방제약, 사진 코팅, 가스 필터, 의료 기구 제조 등 다양한 분야에서 널리 사용되고 있습니다.

 

4. PFAS의 기준농도

PFAS의 유해성에 대한 관심이 높아지면서, EPA는 2016년에 PFOA와 PFOS의 통합 Lifetime Health Advisories 농도(음용수에 대한 권고 기준으로, 시행 가능한 규제 기준 X)를 70 ng/L로 발표했습니다. 대부분의 미국 주에서는 이 기준을 채택하고 있지만, 캘리포니아주는 PFOA와 PFOS의 건강 권고 기준을 각각 14 ng/L와 13 ng/L로 설정하고 있으며, 미네소타주는 각각 35 ng/L와 27 ng/L로 설정했습니다. 높은 기준을 적용하는 버몬트주는 PFOA, PFOS, PFHxS, PFHpA, PFNA의 통합 농도를 20 ng/L로 설정했습니다.

 

기존의 수처리 기술을 사용해 PFAS를 완전히 제거하기는 어려운 상황입니다. 결과적으로 PFAS를 비용 효율적으로 정화하기 위한 기술 개발이 환경 과학 및 공학 분야에서 중요한 과제가 되고 있습니다.

 

Bye Bye~