국립창원대학교 정대운 교수 연구팀이 캐나다 Concordia University 황재훈 교수팀, 미국 University of Central Florida 연구팀과 공동으로 과불화화합물(PFAS)을 분해할 구리 황화물 기반 광활성 소재를 개발했다고 17일 밝혔다. 연구 성과는 국제 학술지 'Separation and Purification Technology'에 게재됐다.

PFAS는 탄소와 불소(C-F)의 강한 결합 때문에 자연에서 거의 분해되지 않아 '영원한 화학물질(forever chemicals)'로 불린다. 코팅제, 포장재, 반도체 공정 등에 널리 쓰여 왔으나 환경·생물체에 축적되는 특성 탓에 전 세계적으로 규제가 강화되는 추세다.

세계보건기구(WHO)는 대표적 PFAS인 PFOA를 1군 발암물질로, PFOS를 2B군 발암가능물질로 재분류한 바 있다.

기존 흡착·이온 교환·막여과 기술로는 PFAS를 물에서 분리할 수는 있지만 오염 물질 자체를 분해하는 데는 한계가 있었다. 연구팀은 구리 황화물(copper sulfide) 계열 소재를 설계·합성해 자외선 기반 분해 성능을 평가한 결과, 혼합상 Cu₂S/CuS 소재가 PFOS를 약 95%, PFOA를 약 68%까지 제거할 수 있음을 확인했다.

핵심 성과는 단순 제거가 아닌 실질적 분해를 입증한 데 있다. 반응 후 불소 이온 방출을 확인해 C-F 결합이 실제로 절단됨을 밝혔고, 이는 기존 분리·농축 중심 기술과 구별되는 '파괴형 PFAS 처리' 가능성을 제시한 것이다.

아울러 기존 TiO₂ 등 산화물 광촉매가 의존해 온 활성산소종(ROS) 경로와 다른 황화물 기반의 새로운 분해 메커니즘을 규명했다는 점에서 학술적 의의가 크다는 평가다.

정대운 교수는 "난분해성 PFAS를 직접 분해할 가능성과 그 메커니즘을 체계적으로 규명한 성과"라며 "앞으로 실제 수계 환경과 가시광·태양광 조건에서 성능을 검증해 실용화 가능성을 높여갈 계획"이라고 말했다.

이번 연구는 한국연구재단 중견연구자지원사업과 국립창원대 G-램프(LAMP) 사업의 지원을 받아 수행됐다.