
'영원한 화학물질(Forever Chemicals)'로 불리는 과불화화합물(PFAS)의 오염 양상이 빠르게 변화하고 있다. 과거에는 과불화옥탄산(PFOA), 과불화옥탄술폰산(PFOS) 등 장쇄(긴 사슬)의 PFAS가 주요 관리 대상이었지만, 최근에는 이를 대체한 단쇄(짧은 사슬)의 PFAS와 환경에서 분해되면서 생성되는 초단쇄 PFAS가 수계와 먹는물 오염의 상당 부분을 차지하고 있다. 국내 상수원과 수돗물을 대상으로 한 연구에서는 초단쇄 PFAS인 트리플루오로아세트산(TFA)이 한강과 낙동강 유역의 수돗물 시료 전량에서 검출됐다. 일부 수계에서는 총 PFAS 농도가 L당 2000ng(나노그램)을 넘어섰다. 문제는 기존 정수처리 기술로 이들 물질을 충분히 제거하기 어렵다는 점이다. 응집·침전·모래여과는 물론 입상활성탄(GAC)도 단쇄 PFAS에 대해서는 조기에 처리 성능이 떨어졌다. 수돗물에서 PFAS가 나올 수밖에 없다. 미국과 유럽연합(EU), 일본 등이 먹는물 PFAS 규제를 강화하는 가운데 국내에서도 장쇄 물질 중심의 관리체계를 단쇄·초단쇄 PFAS까지 포괄하는 방식으로 전환해야 한다는 지적이 나온다. ◇ 단쇄·초단쇄 PFAS 중심으로 오염 양상 변화 최근 국내 수질 분석기술의 발전과 비표적 분석(Non-Target Screening·NTS) 도입으로 기존에 파악하지 못했던 PFAS 오염 실태가 드러나고 있다. 스톡홀름협약과 국내외 규제 강화로 PFOA와 PFOS의 사용과 오염은 줄어드는 추세지만, 대체물질인 단쇄·초단쇄 PFAS의 비중은 커지고 있다. 일부 PFAS는 간 기능과 면역체계에 영향을 미치고, 혈중 콜레스테롤 상승, 갑상샘 질환, 생식·발달 장애 등과 관련이 있는 것으로 보고됐다. 특히 국제암연구소(IARC)는 PFOA를 사람에게 발암성이 있는 1군 발암물질로, PFOS를 발암 가능성이 있는 2B군 물질로 분류했다. PFOA는 인체 연구에서 신장암과 고환암 발생과의 관련성이 관찰됐지만, PFOS의 인체 발암성 근거는 아직 충분하지 않다. 물질마다 독성과 인체 영향에는 차이가 있으며, 노출량과 기간에 따라서도 건강 영향이 달라질 수 있다. 태아와 영유아 등 발달 단계에 있는 집단은 특히 주의가 필요하다. 단쇄·초단쇄 PFAS의 경우 사슬 길이가 짧아 물에 잘 녹고 이동성이 높은 물질이다. 이들은 수계에서 장거리 이동할 수 있고 기존 정수처리 과정에서도 제거하기 어렵다. 부산대 토목공학과 및 환경에너지연구소 오정은 교수 연구팀은 국제학술지 '환경 화학 공학 저널 (Journal of Environmental Chemical Engineering)'에 발표한 논문에서 이러한 실태를 보고했다. 연구팀은 2024년 가을 한강·낙동강 유역 9개 도시의 수돗물 41개와 시판 생수 7개 시료를 대상으로 표적·추정·비표적 분석을 수행했다. 분석 결과 초단쇄 PFAS인 TFA는 수돗물 41개 시료 모두에서 검출됐고, 평균 농도는 2016ng/L였다. 특히 낙동강 유역 수돗물의 총 PFAS 평균 농도는 2391ng/L로 가장 높았으며, TFA 평균 농도는 2349ng/L였다. 연구진은 낙동강 중·상류에 밀집한 전자·반도체·섬유·화학 산업단지의 산업폐수와 하·폐수 유입이 영향을 미쳤을 가능성을 제시했다. 한강 유역 수돗물의 총 PFAS 평균 농도는 1456ng/L, TFA 평균 농도는 1439ng/L였다. 도시 하수와 생활계 오염원의 영향을 받는 것으로 분석됐다. 지하수를 원수로 사용하는 시판 생수 7개 브랜드의 총 PFAS 평균 농도는 485ng/L, TFA 평균 농도는 484ng/L로 하천수 기반 수돗물보다 낮았다. 다만 생수에서도 PFAS가 검출돼 지하수 역시 오염에서 완전히 자유롭지는 않은 것으로 나타났다. 한강 수돗물에서는 초단쇄 물질이 65%, 단쇄 물질이 30%였다. 낙동강에서는 각각 50%와 43%를 차지했다. 국립창원대 전준호 교수 연구팀의 '미관리 수질오염물질 탐색체계 구축(2025)' 연구와 국립환경과학원의 '수돗물 중 미량유해물질 실태조사 및 관리방안 연구'에서도 비슷한 결과가 나왔다. 전국 주요 수계와 70개 정수장을 조사한 결과 PFOA와 PFOS 농도는 감소한 반면 탄소 수 4~6개의 단쇄 PFAS 검출 빈도는 50~87%에 달했다. 이들 연구는 국내 PFAS 관리의 초점이 장쇄 물질에서 단쇄·초단쇄 물질로 확대돼야 함을 보여준다. 특히 TFA는 높은 수용성과 이동성 때문에 기존 오염원 관리와 정수처리 방식만으로 제어하기 어려워 별도의 관리전략이 필요하다. ◇ 기존 정수처리 공정, 단쇄·초단쇄 PFAS 제거에 한계 국립환경과학원은 지난해 '정수처리공정에서 미량유해물질 효율적제어방안 연구'에서 낙동강 수계 고도정수처리 정수장 5곳을 대상으로 공정별 미량유해물질 제거 효율을 평가했다. 조사 결과 응집·침전, 모래여과, 소독 등 기존 공정의 PFAS 제거율은 0~10% 미만이었다. 단쇄 PFAS는 대부분 제거되지 않고 정수처리 과정을 통과했다. 일부 정수장에서는 원수보다 정수에서 특정 PFAS 농도가 오히려 높아지는 현상도 관찰됐다. 기존 공정의 한계를 보완하기 위해 부산대·세종대·서울시립대·단국대·국립환경과학원 등이 참여한 공동 연구팀은 국제학술지 '수처리공학 저널(Journal of Water Process Engineering)'에 파일럿 실증 연구를 발표했다. 국립환경과학원의 지원으로 단국대 등이 수행한 '정수처리공정에서 과불화화합물 처리효율 개선방안 연구'도 흡착 매체별 처리 성능을 비교했다. 두 연구는 하루 1㎥ 규모의 활성탄과 이온교환수지 시설을 장기간 운전해 PFAS 제거 성능을 평가했다. 가장 우수한 성능을 보인 것은 PFAS 선택성 이온교환수지였다. 장기 운전에서 누적 제거율이 98.8% 이상이었다. 장쇄뿐 아니라 단쇄 PFAS도 높은 제거 성능을 유지했다. 입상 활성탄은 종류에 따라 누적 제거율이 88.8~93.6%였다. 장쇄 PFAS는 비교적 안정적으로 제거했지만 단쇄 물질은 흡착 성능이 빠르게 저하됐다. 흡착제가 오염물질을 충분히 흡착하지 못해 처리수로 빠져나오기 시작하는 파과(Breakthrough)가 조기에 발생한 것이다. 이는 단쇄 PFAS의 낮은 소수성으로 활성탄에 대한 흡착 친화력이 떨어지는 데다 원수 속 다른 유기물질과 흡착 자리를 놓고 경쟁하기 때문으로 분석됐다. 특히 국내 정수장의 활성탄 운영 방식과 단쇄 PFAS의 파과 시점 사이에 큰 차이가 확인됐다. 기존 정수장의 활성탄 재생·교체 주기는 통상 2~9년이지만, 실증시험에서 단쇄 PFAS의 파과는 약 3~6개월에 발생했다. 기존의 맛·냄새 관리 중심으로 활성탄 교체 주기를 유지하면 단쇄 PFAS가 상당 기간 정수처리 공정을 통과할 수 있다는 의미다. ◇ 미국·EU·일본, PFAS 먹는물 규제 강화 국제사회는 PFAS의 환경 잔류성과 생물체 축적성, 일부 물질의 독성과 건강 위해 가능성에 대응해 먹는물 규제를 강화하고 있다. 미국 환경보호청(EPA)은 제5차 비규제 오염물질 모니터링 규칙(UCMR 5)을 통해 전국 1만여 개 공공 수도 시스템에서 29종 PFAS의 발생 실태를 조사했다. EPA는 지난 2024년 4월 국가 먹는물 수질규정(NPDWR)을 확정해 PFAS 6종에 법적 최대오염물질허용기준(MCL)을 도입했다. PFOA와 PFOS는 각각 4.0ng/L, PFHxS·PFNA·HFPO-DA(GenX)는 각각 10ng/L다. 미국은 공공 수도 시스템에 감시와 기준 준수를 위한 시설·운영체계를 마련하도록 하고 있으며, 규정의 이행 일정과 관련한 조정 논의도 이어지고 있다. EU는 먹는물 지침(DWD 2020/2184)을 통해 PFAS 20종을 합친 허용기준으로 100ng/L를, 전체 PFAS에 대한 총합기준으로 500ng/L을 정했으며, 지난 1월부터 회원국에 이행을 의무화했다. 일부 회원국은 더 엄격한 기준을 적용한다. 덴마크는 PFOA·PFOS·PFNA·PFHxS 4종 합계 2ng/L 이하, 스웨덴은 4종 합계 4ng/L 이하로 관리한다. 독일도 수돗물의 26종 PFAS를 대상으로 선제적인 모니터링을 실시하고 있다. 일본은 2020년부터 PFOS와 PFOA 합계 50ng/L를 잠정 목표치로 관리해왔다. 2024년 12월 중앙환경심의회 의결을 거쳐 이를 법정 수질기준으로 격상했으며, 2026년 4월부터 시행했다. 시판 미네랄워터 등 병입 생수에도 같은 기준을 적용하고 있다. 주요국의 규제는 개별 물질의 농도뿐 아니라 여러 PFAS의 혼합 노출과 전체 오염 수준까지 고려하는 방향으로 발전하고 있다. ◇ 국내 정수장, 단쇄·초단쇄 PFAS에 대응을 국내 연구 결과와 해외 규제 동향을 종합하면 상수원 오염원 통제, 정수장 고도처리 시설 개선, PFAS 파과 특성을 반영한 운영체계 개편이 시급하다. 무엇보다 상수원 감시 확대와 산업계 배출원 통제가 필요하다. 낙동강과 남한강 등 산업단지 인접 수계의 하·폐수처리장 방류수와 개별 산업시설의 PFAS 배출 실태를 정밀하게 조사해야 한다. PFAS는 일반적인 생물학적 하·폐수처리 과정에서 쉽게 분해되지 않는 물질이 많기 때문에 기존 유기물·영양염류 중심의 관리만으로는 배출을 통제하기 어렵다. 산업계 배출수와 공공하수처리시설 방류수의 정기 모니터링을 확대하고, 주요 물질별 배출허용기준을 단계적으로 마련할 필요가 있다. 먹는물 수질감시항목도 확대해야 한다. 특히 수돗물 시료 전량에서 검출된 TFA는 별도의 집중 감시 대상이 될 필요가 있다. 표적 분석만으로는 새로운 PFAS와 환경 내 변환산물을 모두 파악하기 어렵다. 고분해능 질량분석기(HRMS)를 활용한 비표적 분석을 확대하고, 미인지 전구물질과 분해 생성물을 조기에 찾아내는 한국형 미관리 수질오염물질 탐색체계(KRIMUS)를 발전시켜야 한다. 정수장에서는 PFAS 특화 고도처리 기술을 도입해야 한다. 활성탄을 교체하거나 신규 시설을 설치할 때는 단쇄 PFAS의 장기 흡착 성능을 고려해야 한다. 보다 근본적인 대안은 PFAS 선택성 이온교환수지의 도입이다. 단쇄 PFAS 오염이 높은 정수장부터 적용성을 검토하고, GAC와 선택성 이온교환수지를 결합한 복합공정도 고려할 수 있다. 원수의 유기물 오염 관리도 중요하다. 녹조가 발생할 경우 유기물이 활성탄의 흡착 자리를 선점해 PFAS 제거 성능을 떨어뜨릴 수 있다. 장기적으로는 원수에서 정수, 배수지, 수도꼭지까지 이어지는 통합 감시체계를 구축해 실제 수돗물의 PFAS 농도와 정수장 처리 성능을 연계해 관리해야 한다. 강찬수 기후환경 전문기자 kcs25@ekn.kr
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