화장품 PFAS 원료 넘어 공정 배출 관리 김귀용 교수 통합 기술 해법

기사 출처

PFAS, 원료를 넘어서 공정과 배출의 문제로

울산과학기술원 김귀용 교수

산업적 편의성이 높아 다양한 분야에서 광범위하게 사용되어 온 과불화화합물(PFAS)이 최근 장기적인 인체 및 환경 위해 가능성으로 인해 강력한 규제 논의의 핵심 주제로 부상했습니다. 특히 화장품 산업은 단순한 원료 배제를 넘어, 제조 공정 전반에 걸친 환경 관리 패러다임 전환을 모색해야 할 중요한 시점에 놓였습니다.

울산과학기술원(UNIST) 지구환경도시건설공학과 김귀용 교수 연구팀은 최근 저농도 PFAS를 선택적으로 농축하고 전기화학적으로 분해하는 통합 기술을 발표하며, 이 문제에 대한 새로운 해결책을 제시했습니다. 이번 서면 인터뷰를 통해 김귀용 교수님으로부터 PFAS 문제의 본질과 화장품 산업의 지속가능한 대응 방향을 심도 있게 다루어보고자 합니다.

PFAS 문제의 핵심과 화장품 산업의 대응

현실화된 PFAS 관리, 광범위한 산업 활용

환경공학 연구자 입장에서 PFAS 문제는 이미 현실적인 관리 단계에 진입한 사안입니다. 과거에는 대규모 산업 현장이나 소방용 소화약제 살포지 등 고농도 유출 사례 중심이었으나, 최근에는 음용수나 생활환경 전반에서 검출되는 극미량의 농도까지 관리 범위가 확대되었습니다. 아주 낮은 농도에 장기 노출될 때의 위험성도 속속 밝혀지면서 각국의 규제 기준도 급격히 강화되는 추세입니다. 연구 현장에서는 실험용 PFAS 시약조차 규제 강화와 수요 급증으로 확보에 어려움을 겪을 정도입니다.

PFAS가 산업 전반에서 널리 쓰인 주된 이유는 탄소와 불소의 결합 구조가 극도로 안정적이기 때문입니다. PFAS는 열이나 화학물질에 분해되지 않고 수분과 유분을 동시에 차단하는 특성이 있어, 표면 제어가 중요한 반도체, 섬유, 화장품 등에서 대체 불가능한 가치를 제공했습니다. 그러나 이러한 산업 공정에서의 장점은 환경에 노출되는 순간 치명적인 단점으로 작용합니다. 자연환경에서 거의 분해되지 않고 오랫동안 잔류하며 물과 토양을 거쳐 인간과 생태계로 회귀하는 특성을 보입니다. ‘영원한 화학물질’이라고 불리는 이유도 바로 분해되지 않고 축적되는 고유한 특성 때문입니다.

원료를 넘어서는 공정 전반의 관리와 처리 기술

김귀용 교수는 유럽을 중심으로 화장품 PFAS 규제가 강화되는 상황에서, 기업들이 원료 관리에만 머무르지 않고 제조 공정 전반에서 PFAS가 어디에서 어떤 형태로 유입되고 유출되는지를 면밀히 파악할 필요가 있다고 강조했습니다. 특히 제조 과정에서 발생하는 폐수나 세척에 사용되는 세정용수처럼, 직접적인 상품과는 거리가 있어 상대적으로 관리 사각지대에 놓이기 쉬운 경로들이 존재합니다. 이러한 지점들이 누적될 경우 배출량 측면에서는 결코 무시할 수 없는 수준이므로, 단일 제품 단위가 아니라 공정 전체를 기준으로 배출, 처리, 잔존을 관리하는 전주기적 대응이 필요합니다.

교수 연구팀이 최근 발표한 PFAS 선택적 포집 처리 기술은 물속에 희석되어 퍼져 있는 극미량의 PFAS를 효율적으로 한데 모아 처리하는 방법을 제시하는 데 핵심이 있습니다. 이 기술은 특정 산업만을 대상으로 한 것이 아니므로, 화장품 제조 공정 폐수에도 원리적으로 적용 가능합니다. 물론 실제 현장에 도입하기 위해서는 각 사업장의 수질 조건이나 세부 공정 특성에 맞춘 최적화 연구가 병행되어야 하며, 이를 통해 산업 현장에서 구현 가능한 기술로 발전시켜 나가는 것을 목표로 삼고 있습니다.

화장품 폐수에 다양한 계면활성제와 유기물이 섞여 있는 복합적인 환경에서도 기술적 효용성은 충분하다고 교수팀은 설명합니다. 실제 제조 현장의 폐수에서 PFAS만 단독으로 존재하는 경우는 거의 없기에, 복합적인 수질 환경에서 PFAS를 바로 분해하려고 하면 선택성이 떨어지고 에너지 소모는 커질 수밖에 없습니다. 연구팀이 저농도로 퍼져 있는 PFAS를 선택적으로 모으는 것에 먼저 주목한 이유도 여기에 있습니다. 계면활성제나 유기물이 섞여 있더라도 PFAS 고유의 물리화학적 특성을 이용해 흡착제 표면 특성을 조절하면 다른 물질과 구분해 선별적으로 모으는 것이 가능합니다. 복잡한 환경일수록 바로 분해하기보다 먼저 농축한 뒤 분해를 진행하면 공정의 에너지 부담을 크게 낮출 수 있어 훨씬 경제적이고 현실적입니다. 기존의 수처리 기술과도 유연하게 병행할 수 있어 전처리 단계로서 큰 의미가 있습니다.

미래 규제 방향: 전주기적 관리로의 전환

PFAS 이슈는 앞으로 원료 규제에만 머무르지 않을 가능성이 매우 높습니다. 이미 사용된 PFAS나 공정 중에 발생하는 잔존물까지 고려한다면, 결국 환경 배출량 관리와 모니터링, 환경영향평가 등 전방위적 관리 단계로 이행될 수밖에 없습니다. 이는 기업의 독자적인 노력만으로는 해결하기 어려운 부분이며, 환경공학적 기술 지원이 필수적으로 결합되어야 하는 지점입니다. 배출 관리와 처리 기술은 앞으로 더욱 중요한 화두가 될 것입니다.

혁신 기술과 지속가능한 협력의 필요성

독자적인 흡착-분해 통합 시스템의 이점

개발한 ‘흡착-분해 통합 시스템’의 기존 방식 대비 가장 큰 장점은 다음과 같습니다.

"기존엔 PFAS를 흡착한 뒤 필터를 소각하거나 매립하는 방식이 주를 이루었습니다. 이는 오염물질을 다른 매체로 옮기는 것에 불과하며, 이송 과정에서의 환경적 부담도 컸습니다. 우리 연구팀이 개발한 시스템은 흡착과 분해를 하나의 전기화학 시스템 안에서 완결합니다. 별도의 화학약품 없이 오직 전기적 제어만으로 흡착, 탈착, 분해를 처리하기 때문에 설비 투자비(CAPEX)와 운영비(OPEX)를 동시에 절감할 수 있습니다. 특히 폐기물 발생을 최소화하면서 저농도 오염을 해결할 수 있다는 점이 가장 큰 장점입니다."

환경공학 연구와 산업계의 시너지 창출

환경공학 연구는 산업을 제한하는 역할이 아니라, 지속가능한 산업 운영을 가능하게 하는 도구가 되어야 한다고 김귀용 교수는 말합니다. 특히 화장품처럼 소비자와의 접점이 넓은 산업은 제품의 품질만큼이나 제조 과정의 친환경성이 브랜드 가치와 직결되기도 합니다. 연구계와 산업계가 제품 설계 초기 단계부터 긴밀히 소통하고 협력하는 구조를 만든다면, 규제 대응의 문턱을 낮추는 것은 물론 더욱 창의적이고 기술적 선택지도 훨씬 넓어질 것입니다.

PFAS 문제는 이제 화장품 산업이 원료를 넘어 생산 공정 전반의 환경 관리를 심도 있게 고민해야 할 현실적인 과제가 되었습니다. 울산과학기술원 김귀용 교수 연구팀이 개발한 저농도 PFAS 흡착-분해 통합 시스템은 환경 부담을 최소화하며 효율적인 오염 해결 방안을 제시합니다. 이러한 혁신적인 환경공학 기술과 화장품 산업계의 긴밀한 협력은 강화되는 규제에 효과적으로 대응하고, 지속가능한 미래를 위한 새로운 가치를 창출하는 데 핵심적인 역할을 할 것입니다.

---

화장품 산업의 지속가능한 미래를 위한 PFAS 문제 해결에 이번 콘텐츠가 실질적인 도움이 되었기를 바랍니다. 유리코스는 앞으로도 업계에 필요한 우수한 정보와 신뢰할 수 있는 가이드를 제공하며, 건강한 뷰티 생태계 조성에 기여하겠습니다.