이들은 환경에서 제거하기 가장 어려운 오염물질 중 하나이며 물과 먹이 사슬에 축적될 수 있으며 이들의 존재는 공중 보건에 대한 우려가 커지고 있음을 나타냅니다. 우리는 수많은 일상 제품과 다양한 산업 공정에서 수십 년 동안 사용된 대규모 인공 화학 물질인 PFAS에 대해 이야기하고 있습니다.
이를 즉시 식별하는 것이 필수적이지만 현재 이용 가능한 분석에는 정교한 장비, 전문 인력 및 장비를 갖춘 실험실이 필요합니다. 이러한 이유로, 해당 지역에서 이러한 오염 물질을 직접 감지할 수 있는 더 간단하고 빠른 시스템을 개발할 수 있다면 중요한 차이를 만들 수 있습니다.
Acque del Chiampo와 베로나 대학이 수행한 새로운 연구는 정확하게 이 방향으로 나아가고 있으며 이미 초기 고무적인 결과를 얻었습니다. 과학자들은 빛을 사용하여 물에 존재하는 일부 PFAS를 식별하는 혁신적인 시스템을 연구하고 있습니다. 그리고 테스트의 첫 번째 단계에서는 최소한 통제된 실험실 조건에서 이 원리가 작동한다는 사실이 입증되었습니다.
PFAS가 위험한 이유와 물에서 이를 탐지하는 것이 중요한 이유
PFAS(과불화 알킬 물질)는 발수성, 발유성 및 내열성을 위해 사용되는 매우 광범위한 합성 화학 화합물 계열입니다. 우리는 일부 팬의 들러붙지 않는 코팅부터 방수 직물, 식품 포장부터 얼룩 방지 제품, 다양한 산업 응용 분야까지 다양한 분야에서 이를 발견했습니다.
문제는 이러한 화합물 중 다수가 극도로 지속성이라는 것입니다. 탄소와 불소 사이의 결합은 특히 분해에 대한 저항력이 있으며 일단 환경에 분산되면 매우 오랫동안 그곳에 남아 있을 수 있습니다. 이것이 그들이 종종 불리는 이유이기도합니다. “영원한 화학물질“, 또는 영원한 화학 물질.
일부 PFAS는 토양과 지하수를 오염시키고 강과 하천에 도달하며 물과 음식을 통해 먹이 사슬에 들어갈 수 있습니다. 이러한 화합물 중 일부에 장기간 노출되면 면역체계 변화, 콜레스테롤 수치 증가, 발달 문제는 물론 일부 질병의 위험 증가 등 여러 가지 건강 영향과 관련이 있습니다.
가장 잘 알려지고 연구된 화합물 중에는 PFOA(퍼플루오로옥탄산)와 PFOS(퍼플루오로옥탄술폰산)가 있는데, 이 두 물질은 과거에 널리 사용되었으며 현재는 국제 제한 대상입니다. 이것이 바로 새로운 이탈리아 연구가 초점을 맞춘 처음 두 분자입니다.
빛을 이용해 PFAS를 검출하는 새로운 시스템
이 연구는 Acque del Chiampo와 베로나대학교 생명공학과의 협력으로 2026년 2월에 시작되었으며, 18개월간 협약을 맺었습니다.
목표는 야심적입니다. 광학 반응을 통해 다양한 유형의 PFAS를 인식할 수 있는 감지 시스템을 개발하여 잠재적으로 수질 모니터링 작업을 더 간단하고 빠르게 만드는 것입니다.
하지만 실제로는 어떻게 작동하나요?
베로나대학교 발광재료연구소 소장인 파비오 피치넬리(Fabio Piccinelli) 교수가 주도한 그룹은 란탄족에 속하는 특정 금속 이온의 특성을 연구하고 있습니다. 특히, 적절한 자극을 받으면 빛을 방출할 수 있다는 흥미로운 특성을 지닌 요소인 3가 유로피움 이온에 관심이 집중되었습니다.
연구자들은 이러한 이온이 특정 PFAS 물질과 접촉하면 빛 반응이 변한다는 사실을 관찰했습니다. 즉, 오염물질의 존재로 인해 빛 방출의 변화가 발생하며 이를 측정하고 분석할 수 있습니다.
실험의 첫 번째 단계에서는 이러한 현상이 정확하게 확인되었습니다. 실험실에서 PFOA와 PFOS는 모두 유로뮴의 빛 반응을 변형시켰으며, 그 변화의 정도는 존재하는 물질의 농도에 따라 달라지는 것으로 나타났습니다.
또 다른 흥미로운 점은 두 화합물이 서로 다른 반응을 나타냈다는 것입니다. 이러한 세부 사항은 미래에 PFAS의 존재를 신호로 알릴 뿐만 아니라 서로 다른 분자를 구별할 수 있는 센서를 개발하는 데 매우 중요할 수 있습니다.
이 발견이 물 관리에 중요한 이유
오늘날에는 질량 분석법과 결합된 액체 크로마토그래피와 같은 고급 분석 기술을 사용하여 물 속의 PFAS를 식별하고 정량화합니다. 이는 매우 효과적이고 정밀한 방법론이지만 고가의 장비, 전문 실험실, 시료 준비 및 분석 절차가 필요합니다.
따라서 이러한 장비를 더 간단한 광학 시스템과 결합할 수 있는 가능성은 환경 모니터링을 위한 새로운 기회를 제공할 수 있습니다.
아이디어는 초기 검사를 수행하기 위해 각 샘플을 장비를 갖춘 실험실로 옮길 필요 없이 센서를 생성한 다음 현장에서 직접 사용할 수 있는 실제 분석 키트를 만드는 것입니다.
이러한 유형의 도구는 식수, 폐수 및 하수 시스템을 점검하는 데 특히 유용할 수 있으며, 오염 사례를 보다 신속하게 식별하고 시기적절하게 직접 분석 조사를 수행하는 데 도움이 됩니다.
제시된 결과는 여전히 통제된 실험 조건 하에서 수행된 예비 단계에 관한 것입니다. 따라서 우리는 수로에서 사용하거나 물의 음용성을 인증할 수 있는 장치에 직면하지 않습니다.
실제 물 샘플에 대한 연구는 계속될 것입니다
첫 번째 결과는 이미 일본 교토에서 열린 국제발광회의와 팔레르모에서 열린 희토류 물질에 관한 국제회의에서 두 차례의 국제 과학 행사에서 발표되었습니다.
이제 실험은 일련의 기본 단계로 계속됩니다. 연구자들은 PFAS에 민감한 물질을 정제하고, 다양한 물질에 대해 얼마나 선택적인지 확인하고, 무엇보다도 실제 식수 및 폐수 샘플에서 시스템을 테스트해야 합니다.
이 마지막 측면은 특히 중요합니다. 조건이 통제되는 실험실에서 반응을 관찰하는 것과 다양한 물질을 포함할 수 있는 환경 샘플에서 신뢰할 수 있는 결과를 얻을 수 있는 것은 또 다른 것입니다.
이 프로젝트에는 또한 PFAS 모니터링에 대한 전문 지식을 제공하고 대학 그룹과 협력하여 연구를 물 부문의 구체적인 요구 사항에 더 가깝게 만드는 Acque del Chiampo 분석 실험실도 포함됩니다.
총괄 이사인 Andrea Chiorboli가 설명했듯이, PFAS 비상 사태가 발생한 2013년부터 회사는 공급원을 보호하고 여과 시스템을 강화하며 수로 네트워크의 안전을 보장하기 위해 3,700만 유로 이상을 투자했습니다. 이제 베로나 대학교와의 협력은 문제를 해결하기 위한 새로운 기술 개발에 기여하는 것을 목표로 하고 있습니다.
