한국원자력연구원 첨단방사선연구소(소장 이남호) 연구팀이 종이컵, 프라이팬 등의 표면코팅에 사용돼 유해성 논란을 일으킨 과불화합물을 효율적으로 환원‧분해하는 기술을 개발했다.
과불화합물 중에서도 유해성이 높아 발암물질로 분류되는 과불화옥탄산(PFOA)을 전자빔을 쏴서 대량으로 처리하는 전자빔 산화.환원라디칼 조합 기술이다.
과불화합물은 탄소와 불소가 강하게 결합한 물질로 물과 기름에 쉽게 오염되지 않고 열에 강해 포장재, 코팅제 등 각종 소비재 제품에 흔히 사용되고 있다.
분해가 잘 되지 않아 체내에 오랜 기간 축적되며 발암 가능성, 태아 기형, 면역독성 등 다양한 인체 유해성이 세계적으로 보고되고 있다.
국내에서도 종이컵과 프라이팬은 물론 각종 가정용품 등의 표면코팅에 사용되면서 인체 유해성 논란이 끊이지 않고 있다.
연구팀의 이번 기술은 10mg/L 농도의 과불화합물 하‧폐수를 하루에 수천 톤씩 처리할 수 있으며 상대적으로 농도가 수백만 배 낮은 국내 하수는 전량 처리가 가능할 것으로 전망되고 있다.
연구팀은 물 분자에 전자빔을 쏘면 다양한 산화‧환원 라디칼(쌍을 이루지 않은 전자를 가진 원자 혹은 화합물로서 매우 불안정한 상태이며 활성이 높아 쉽게 화학반응을 일으킴)이 생성되는 것을 확인했다.
물의 pH를 알칼리성으로 조정하고 용존산소농도를 낮추는 등 화학 조건을 최적화한 후, 환원라디칼을 활성화시킬 수 있는 유도물질을 전자빔과 함께 조사하면 과불화합물의 분해가 매우 효과적인 것도 검증했다.
전자빔만을 조사했을 때보다 산화라디칼 생성은 줄고 환원라디칼은 더 생성됐다.
현재까지 통용되는 산화제, 자외선, 오존 등을 이용한 과불화합물의 화학적 분해 방법은 효율은 낮은 대신 시간과 비용이 많이 들어 현실적인 처리 방법을 찾기 위해 세계적으로 다양한 연구가 진행 중인 상황이다.
이번 기술을 통해 기존의 화학적 처리기술과 비교해 오염을 최소화하고, 짧은 시간에 대용량 처리가 가능할 것으로 전망된다.
또 향후 과불화합물 처리 외에도 지하수의 질산성질소, 브로메이트 등 여러 난분해성 오염물질 처리에도 적용될 가능성이 있다는 평가다.
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