PFAS는 “회수하여 버리기”에서 “파괴하여 순환하기”로: 물에 약한 리튬으로, 수질 오염을 구할 수 있을까? PFAS 분해 연구가 제시한 기대와 현실

1. PFAS는 "제거할 수 있어도 끝나지 않는다"

PFAS는 발수 및 내열 등의 성능 덕분에 다양한 용도로 확산되었지만, 분해되기 어려운 특성이 그대로 환경에 잔류하는 끈질김으로 이어졌다. 물에서 활성탄이나 이온 교환으로 제거할 수 있어도, 다음으로 남는 것은 "농축된 PFAS를 어떻게 처리할 것인가"라는 문제다. 회수, 보관, 소각, 고온 처리 등 어떤 방법도 비용과 설비, 그리고 부산물 위험에 대한 논의가 뒤따른다.

다시 말해, PFAS 대책의 핵심은 "제거"하는 것보다 "완전히 파괴"하는 것에 있다.

2. 힌트는 "배터리의 문제"였다

이번 연구가 흥미로운 점은, 발상의 출발점이 "성공담"이 아닌 "실패담"에 있다는 점이다. 리튬 금속 배터리에서는 리튬의 반응성이 너무 높아 전해질(특히 플루오린계)을 분해해버리는 경우가 있다. 배터리 제조사에게는 골칫거리지만, 연구팀은 거기에 "플루오린을 포함한 화학 물질을 파괴하는 힘"이 숨어 있다고 보았다.

PFAS도 역시 플루오린을 포함하고 있으며, 강력한 탄소-플루오린 결합(C–F)을 가지고 있다. 그렇다면 배터리 내의 "파괴하는 힘"을 오염 물질의 분해로 전용할 수 있지 않을까—이 역발상이 이번 방법으로 이어졌다.

3. 새로운 방법의 핵심: C–F 결합을 "Li–F 결합"으로 대체

보고된 것은 리튬을 매개로 한 전기화학적 "환원"으로 PFAS를 분해하고 탈플루오린화를 진행하는 접근법이다. 기존의 PFAS 분해는 산화(전자를 빼앗는)에 치우쳐 있어, 수계에서 사용하기 쉬운 반면, "장쇄를 단쇄로 자른 것뿐"이 되는 경우가 과제였다. 단쇄 PFAS는 이동성이 높아, 다른 의미로 골칫거리이기 때문이다.

한편 이 방법은 전기화학 셀 내에서 리튬이 PFAS에 전자를 전달하고, C–F 결합의 절단을 연쇄적으로 진행한다. 결과적으로 PFOA는 95% 분해되었고, 탈플루오린화도 높은 비율로 진행되어, 최종적으로 플루오린화물(LiF)로 "광물화"에 가까워진다. 포인트는, 단쇄 PFAS를 "최종 생성물로 남기지 않는" 방향을 목표로 하고 있다는 것이다.

더욱이 33종의 PFAS에 적용하여, 화합물마다 차이는 있지만, 많은 경우에서 높은 분해가 나타났고, 최대 99% 분해에 도달한 예도 보고되었다.

4. "파괴하고 끝"이 아니다—플루오린을 돌리는 "순환"의 시점

이 연구에서 또 하나 주목할 점은, 분해로 생성된 플루오린화물을 "가치 있는 플루오린 원천"으로 재활용할 수 있는 가능성을 제시한 점이다. PFAS는 플루오린 화학의 혜택을 사회에 확산시켰지만, 환경에 방출된 순간 부채가 된다.

따라서, 오염 물질에서 플루오린을 회수하여 PFAS가 아닌 화합물 제작으로 돌리는—"파괴" + "업사이클"이라는 설계 사상은, PFAS 대책을 "처분의 최적화"에서 "자원 순환"으로 밀어낸다. 실험실 단계에서도, 이 방향성은 정책 및 산업의 논의를 변화시킬 힘을 가진다.

5. 현실의 벽: 수처리에 도입하려면 "전처리"와 "안전 설계"가 무겁다

하지만, 기대가 큰 만큼 주의점도 명확하다. 가장 큰 병목은 "물"이다. 리튬은 물과 격렬하게 반응하기 때문에, 현장의 수처리에 그대로 투입하는 것은 위험이 따른다.

기사에서도, 적용의 어려움으로 "환경에서 PFAS를 추출하여 유기 용매계로 옮길 필요"가 시사되고 있다. 즉, 분해 단계 이전에, 회수, 농축, 용매 교환이라는 "무거운 전처리"가 필요할 수 있다. 그러면 처리 비용, 용매의 안전 관리, 폐액 처리 등이 한꺼번에 현실성을 띠게 된다.

연구 측도 수계에서 작동하는 환원 시스템을 목표로 하고 있지만, 물속에서 동등한 환원력을 안전하게 다루기 위해서는, 전극 재료, 반응 제어, 프로세스 설계의 난이도가 높아진다. 여기가 "대단한 연구"를 "사회 구현"으로 옮기는 승부처다.

6. SNS의 반응: 기대가 앞서지만 "현장 시선의 지적"도 강하다

SNS에서는 우선, 기대감이 강하다.

• "PFAS는 흡착해서 모으는 것만으로는 안 된다. 파괴할 수 있다면 전진"

• "단쇄 PFAS를 남기지 않는 방향이라면 희망이 있다"

• "배터리의 결점을 환경 기술로 전용하는 것, 발상이 좋다"

한편으로, 기술 및 구현 측의 반응은 냉정하다.

"유기 용매계라면 전처리가 무겁다. 결국 거기가 비용의 산이 아닐까?"

• "물과 반응하는 리튬을, 어떻게 안전하게 대규모로 운용할 것인가?"

• "‘최대 99%’는 특정 조건의 이야기. 오염 현장의 혼합 PFAS에서 재현할 수 있을까?"

과학 뉴스의 확산은 빠르고, 기대의 말과 같은 속도로 "검증 포인트"가 나란히 놓인다. 이번 SNS의 분위기는, "드디어 파괴할 수 있을지도 모른다"는 고양과 "하지만 현장은 만만치 않다"는 현실주의가, 딱 균형을 이루고 있다.

7. 앞으로의 PFAS 대책은 "역할 분담"이 되어갈 것이다

PFAS 오염은 농도도 형태도 제각각이다. 저농도의 광역 오염, 공장 유래의 고농도 폐수, 수지나 필터에 잡힌 농축물—모두를 단일 기술로 해결하는 것은 어렵다.

따라서 앞으로는, (1) 광역에는 제거 및 회수, (2) 농축물에는 파괴 및 광물화, (3) 가능하다면 회수 원소를 재활용, 이라는 "분업"이 현실적인 해결책이 될 것이다.

이번 리튬 환원법은, 그 (2)(3) 측면에서 지도를 바꿀 가능성이 있다. 아직 연구 단계이지만, "단쇄를 남기지 않고, 플루오린을 무기화하며, 더 나아가 자원으로 돌리는"—이 발상이 당연해졌을 때, PFAS 대책은 "봉쇄 중심"의 시대에서 한 단계 나아갈 것이다.

출처 URL

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R&D World: UChicago의 연구로, PFOA를 95% 분해, 33종 PFAS에 적용, 22종에서 70% 초과, 2종에서 99% 분해, 플루오린화물의 재활용, 구현상의 과제(유기 용매, 수중 적용의 어려움 등)를 요약.

https://www.rdworldonline.com/new-method-breaks-down-up-to-99-of-pfas/

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  대학 발표(University of Chicago Institute for Climate and Sustainable Growth, 2026-01-20): 배터리 열화의 지식을 PFAS 분해로 전용한 경위, PFOA의 분해 및 탈플루오린화, 단쇄 PFAS를 남기지 않는 목표, 가치화(PFAS-free 화합물로의 이용)에 언급.

https://climate.uchicago.edu/news/researchers-use-failed-batteries-to-fight-forever-chemicals/

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  해설(Chemical & Engineering News, 2026-01-27): 연구의 위치(배터리의 "결점"을 PFAS 파괴에 응용), 구현의 우려(리튬의 안전성, 스케일 문제) 등 제3자 시점의 보충.

https://cen.acs.org/environment/persistent-pollutants/PFAS-lithium-battery/104/web/2026/01

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  참고(PubMed의 논문 기록): PFOA에서의 95% 분해, 94% 탈플루오린화, 단쇄 PFAS를 최종 생성물로 만들지 않는 점 등, 연구 요지의 확인용.

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41559420/

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  SNS 반응의 한 예(X 게시물): 연구의 수치(95% 분해, 94% 탈플루오린화)와 "배터리 화학의 전용"을 강조하여 확산하고 있는 게시물 예.

https://x.com/Rainmaker1973/status/2021998835854410162

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