[논문]과불화 화합물 (PFCs); 새로운 도전과 과제

손희종; 유수전; 노재순

과불화 화합물 (PFCs); 새로운 도전과 과제
Perfluorinated Compounds; New Challenge and Problem 원문보기

대한환경공학회지 = Journal of Korean Society of Environmental Engineers, v.31 no.12, 2009년, pp.1151 - 1160

손희종 (부산광역시 상수도사업본부 수질연구소) , 유수전 (부산광역시 상수도사업본부 수질연구소) , 노재순 (부산광역시 상수도사업본부 수질연구소)

초록
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전세계적으로 과불화 화합물들에 의한 오염은 심각한 수준에 도달해 있다. 이들은 난분해성으로 환경에 장기간 머물며 생물축적 (bioaccumulation) 및 생물확대 (biomagnification)의 원인 물질로 인간과 동물들에게 심각한 피해를 유발한다. 또한, 이들은 광분해, 생물분해 및 화학적인 분해에도 매우 큰 내성을 가지고 있기 때문에 상 하수 처리공정에서 과불화 화합물에 대한 제거율이 낮다. 국내의 경우는 아직까지 주요 하천과 호소에서의 이들의 오염현황에 대한 변변한 조사나 연구보고도 없는 실정이다. 본 논문에서는 과불화 화합물들에 대한 국내에서의 관심을 고조시키기 위해 과불화 화합물의 종류 및 유래, 위해성, 상수와 하수에서의 거동 및 처리공정으로 나누어 과불화 화합물들에 대해 간략하게 기술하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

Perfluorinated compounds (PFCs) have been recognized as emerging environmental pollutants and are widely distributed all over the world. These compounds are hardly degradable and cause bioaccumulation and biomagnification during present for a long time in the environment: thereby after adversely biota and human bodies. It is difficult to remove PFCs using conventional water/wastewater treatment because of resistant property to photodecomposition, biodegradation and chemical decomposition. Moreover, domestic literature data on the pollution of PFCs in rivers and lakes are limited. In this paper, species, sources and risk of PFCs as well as behavior properties in drinking water/wastewater and treatment processes are demonstrated to encourage the domestic concern about PFCs.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

^8,9) PFCs는 현재 잔류성 유기오염물질(persistent organic pollutants, POPs)의 하나로 검토되고 있으며¹⁰⁾, 수많은 산업에 사용되고 있는 것에 비하면 환경에 미치는 연구에 대한 문헌이 너무 없는 실정이다. 따라서 본 지면을 통하여 PFCs가 어떤 물질들이고, 어떠한 경로로 우리에게 접근하여 위해성을 나타내며, 과연 대처방법은 어떤 것들이 있는지에 대해 소개하고자 한다.

가설 설정

최근 국제 물협회 (International Water Association, IWA)와 미국 수도협회 (American Water Works Association, AWWA)가 주관하는 학술발표회에서 신종 오염물질들에 대한 분석법, 조사실태 및 처리방안에 대한 많은 연구발표와 관심이 집중되고 있다.^1,2) 현재 이러한 움직임을 주도하는 물질이 과불화 화합물 (perfluorinated compounds, PFCs)이다. PFCs는 1947년 3M사에서 생산하기 시작하여³⁾, 1951년 DuPont사에서 fluoropolymer의 제조에 사용한 이래로 지난 반세기 동안 전 세계적으로 생산∙사용되어져 오고 있다.

제안 방법

^71,72) 또한, 물리∙화학적 처리방법에 의한 PFCs의 제거에 관한 문헌 자료는 거의 없다. 최근의 여러 연구결과들에서 이온교환 수지, 제올라이트 및 활성탄 등을 이용하여 PFCs 제거에 대한 연구를 수행하였다.^73~75) 활성탄 흡착의 경우 GAC (granular activated carbon) 공정 보다는 PAC (powder activated carbon)를 이용한 경우가 훨씬 PFCs 제거에 효과적으로 나타났고, 그 이유는 PAC의 경우 흡착제 크기가 GAC 보다 작기 때문에 흡착속도가 GAC 보다 40배 정도 단축되어 빠른 시간내에 흡착제거가 가능하다고 보고하였다.

성능/효과

1에 나타내었듯이 크게 perfluorinated sulfonate (PFSA)류와 perfluorinated carboxylic acid (PFCA)류로 나뉜다.¹¹⁾ PFSA류는 perfluorobutyl sulfonate (PFBS), perfluorohexyl sulfonate (PFHxS), perfluorooctyl sulfonate (PFOS) 등이 있고, PFCA류는 perfluorohexanoic acid (PFHxA), perfluoroheptanoic acid (PFHpA), perfluorooctanoic acid (PFOA), perfluorononanoic acid (PFNA), perfluorodecanoic acid (PFDA), perfluoroundecanoic acid (PFUnDA), perfluorododecanoic acid (PFDoDA) 등이 있다.
PFCs는 1947년 3M사에서 생산하기 시작하여³⁾, 1951년 DuPont사에서 fluoropolymer의 제조에 사용한 이래로 지난 반세기 동안 전 세계적으로 생산∙사용되어져 오고 있다.⁴⁾ 전세계적으로 PFCs의 생산량 및 사용량에 대한 자료는 보고된 바 없지만, 미국의 경우는 2000년도에 한 해에 5300톤 정도 생산되어 사용되었다.^5,6) PFCs는 매우 안정화된 물질로 난분해성이기 때문에 우리가 생활하는 환경 중에 널리 분포하여 잔존한다고 알려져 있다.
특히, 오염원과 멀리 떨어진 곳의 지표수에서도 대기를 통하여 휘발성 전구물질들에 의해 오염이 발생한다.⁵⁶⁾ 국내의 경우도 시화호와 반월공단 지역 지표수에서의 PFCs의 오염도를 조사한 결과에서 PFOA가 최대 62 ng/L, PFOS가 최대 651 ng/L까지 검출되었다.⁵⁷⁾
⁶¹⁾ Table 3에는 일본 Osaka시 정수장들의 유입원수와 처리수를 대상으로 계절별, 수원별, 정수처리 공정별로 PFCs의 검출농도 및 제거율을 조사한 자료를 인용하였다.⁵⁸⁾ 활성탄 흡착공정을 채택한²⁾번 공정의 경우는 1년에 1회에서 2회 정도 활성탄을 교체하여 활성탄 흡착으로 인해 PFCs가 90% 이상 제거되었고, 다른 정수처리 공정들에서는 PFOS의 경우 하절기에 -222%~22%, 동절기에 -15%~50%의 제거율을 나타내었고, PFOA는 하절기에 5%~56%, 동절기에 -17%~58%의 제거율을 나타내었다. 대부분의 정수처리 공정들에서 50% 이하의 제거율을 나타내었고, - 제거율을 보인 경우는 원수중에 함유된 PFOS와 PFOA 전구물질이 정수 공정으로 유입되어 정수처리 과정 중에서 PFOA와 PFOS의 생성으로 인해 처리수에서 일시적으로 농도가 증가된 것으로 나타났다.
⁵⁸⁾ 활성탄 흡착공정을 채택한²⁾번 공정의 경우는 1년에 1회에서 2회 정도 활성탄을 교체하여 활성탄 흡착으로 인해 PFCs가 90% 이상 제거되었고, 다른 정수처리 공정들에서는 PFOS의 경우 하절기에 -222%~22%, 동절기에 -15%~50%의 제거율을 나타내었고, PFOA는 하절기에 5%~56%, 동절기에 -17%~58%의 제거율을 나타내었다. 대부분의 정수처리 공정들에서 50% 이하의 제거율을 나타내었고, - 제거율을 보인 경우는 원수중에 함유된 PFOS와 PFOA 전구물질이 정수 공정으로 유입되어 정수처리 과정 중에서 PFOA와 PFOS의 생성으로 인해 처리수에서 일시적으로 농도가 증가된 것으로 나타났다.

후속연구

그러나 국내의 경우 PFCs에 대해 전국 주요하천과 오염원들에 대한 모니터링 결과도 전무한 실정이다. 따라서 각 상수원에 대한 PFCs에 대한 오염도 평가뿐만 아니라 오염원에 대한 조사도 심도 있게 진행되어야 할 것이다. 특히, 수돗물을 생산하는 정수처리 공정에서의 PFCs에 대한 거동과 명확한 제거 메카니즘을 밝히는 것 또한 급선무이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	PFCs는 어떤 용도로 사용되는가?	PFCs는 소수성(hydrophobic) 및 소유성(lipophobic)을 가지는 특성으로 인해 산업적으로 매우 다양한 용도로 사용되고 있는 물질로 중합체 첨가물, 방화제, 방오제, 반도체 세척용제, 계면활성제, 살충제, 윤활제, 페인트, 광택제, 식품포장재, 난연성 보온재, 부식억제제, 필름 등의 감광코팅제, 샴푸 및 개인위생용품 등 그 용도는 헤아릴 수 없을 만큼 다양하다.12,13) PFCs는 전 세계적으로 광범위하게 사용되어져 오면서 우리가 생활하는 환경중으로 상당량이 유출되었고13,14), 그 결과 전 세계적으로 급속히 퍼지는 결과를 초래하였다.
	환경중으로 유출된 PFCs가 상당한 기간 환경중에서 그들이 가지는 독성을 유지하며 잔류하는 특성은 무엇에 의해 유발되는가?	7,15) 또한, PFCs는 일반적인 환경조건에서는 안정한 상태로 존재하며, 특히 PFOA와 PFOS는 가수분해, 광분해 및 생물분해에 대해 내성을 가지며16), 자연 상태에서의 반감기 (half-life)가 41년 이상으로 보고되고 있다.17) 따라서 환경중으로 유출된 PFCs는 상당한 기간 환경중에서 그들이 가지는 독성을 유지하며 잔류하며, 이러한 특성은 다중의 탄소-불소결합들에 의해 발생하는 안정화에 의해 유발된다.18) Table 1에 과불화 화합물들의 구조 및 화학적 특성을 나타내었다.
	과불화 화합물들은 무엇의 원인 물질인가?	전세계적으로 과불화 화합물들에 의한 오염은 심각한 수준에 도달해 있다. 이들은 난분해성으로 환경에 장기간 머물며 생물축적 (bioaccumulation) 및 생물확대 (biomagnification)의 원인 물질로 인간과 동물들에게 심각한 피해를 유발한다. 또한, 이들은 광분해, 생물분해 및 화학적인 분해에도 매우 큰 내성을 가지고 있기 때문에 상 하수 처리공정에서 과불화 화합물에 대한 제거율이 낮다.

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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