[이미디어= 황원희 기자] 작은 센서가 식수 속 ‘영원한 화학물질’(PFAS)을 신속히 검출할 수 있는 기술이 개발됐다. 미국 시카고대 프리츠커 분자공학부와 아르곤 국립연구소 공동 연구팀은 식수에서 극미량의 퍼·폴리플루오로알킬물질(PFAS)을 빠르게 감지하는 휴대용 장치를 선보였다고 밝혔다. 이번 성과는 국제학술지 네이처 워터(Nature Water)에 게재됐다.

PFAS는 논스틱 조리도구, 패스트푸드 포장재, 소방용 폼, 발수 가공 의류 등 다양한 산업·소비재에서 발견되며, 자연적으로 잘 분해되지 않아 ‘영원한 화학물질’로 불린다. 최근 암, 갑상선 질환, 면역 체계 약화 등과의 연관성이 밝혀지면서 미국 환경보호청(EPA)은 식수 내 PFOS와 PFOA에 대해 엄격한 규제치를 제안한 바 있다. 하지만 기존 측정법은 수 주가 소요되고 값비싼 실험실 장비가 필요해 실용성이 떨어진다는 한계가 있었다.

연구팀이 개발한 센서는 올림픽 수영장 규모의 물에서 모래알 한 알 수준에 해당하는 농도(250ppq)까지 검출 가능하다. 첸 준홍 교수는 “새로운 센서는 단 몇 분 만에 PFAS를 감지할 수 있어 기존 방식의 한계를 뛰어넘는다”고 강조했다.

핵심 원리는 AI와 머신러닝을 통해 설계된 분자 프로브에 있다. 특정 PFAS 분자가 센서 표면에 결합하면 전도도 변화가 일어나는데, 이 변화를 정밀하게 측정해 오염 정도를 정량화하는 방식이다. 연구팀은 특히 PFOS 검출에 성공했으며, EPA의 공인 시험법과 비교해도 정확도가 일치하는 것으로 확인됐다.

연구를 이끈 앤드루 퍼거슨 교수는 “컴퓨터 시뮬레이션과 머신러닝은 센서 민감도와 선택성을 높이는 강력한 도구”라며 “실시간 모니터링은 물론 다른 화학물질 탐지로도 확장할 수 있다”고 말했다.

향후 연구팀은 수천 종에 달하는 다른 PFAS 화합물은 물론 항생제, 바이러스 등 다양한 오염 물질까지 감지할 수 있도록 기술을 발전시킬 계획이다. 궁극적으로 소비자들이 가정에서 직접 수질을 확인할 수 있는 길이 열릴 것으로 기대된다.

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