PFOA 흡수하는 세균 발견…20일간 44% 감소

핵심 요약

2026년 1월, University of Nebraska–Lincoln의 Rajib Saha 연구진이 그람음성균 로도슈도모나스 팔루스트리스(R. palustris)가 과불화화합물(PFAS) 계열의 하나인 PFOA(퍼플루오르옥탄산)를 배지 실험에서 흡수해 20일 동안 시료 내 PFOA 농도가 44% 감소한 사실을 보고했다. 연구진은 해당 세균이 PFOA를 분해하지 않고 세포 내에 흡수하는 과정에서 세포 용해 시 방출 가능성을 관찰했다. 연구진은 활성탄(GAC), 음이온 교환 수지, 역삼투압(RO) 등 기존 처리 기술과 미생물 기반 여과를 결합하면 비용 효율성을 개선할 수 있다고 제안했다. 다만 흡수된 물질의 장기 거동, 현장 적용성, 안전성 검증이 추가로 필요하다.

핵심 사실

• 발표 시기: 2026년 1월(보도일자 2026/01/05), 연구책임자 Rajib Saha(University of Nebraska–Lincoln).
• 대상 물질: PFOA(퍼플루오르옥탄산), PFAS 계열의 대표적 오염물질.
• 실험 결과: R. palustris 배양 실험에서 20일간 배지 내 PFOA 양이 44% 감소함을 확인.
• 작용 기전: 연구진은 세균이 PFOA를 흡수(흡착·내재화)했으나 분해(분해성 전환)는 관찰되지 않았다고 보고.
• 안정성 관찰: 세포 용해 등으로 흡수된 PFOA가 방출되는 현상을 확인, 완전한 격리 방안 필요.
• 처리 제안: 활성탄(GAC), 음이온 교환, 고압 역삼투압 등 기존 기술과 미생물 여과 결합을 통한 비용 절감 가능성 제시.
• 연구 한계: 현 보고는 실험실 배양 조건 결과이며, 자연 환경·정수 시스템에서의 효과는 미확인.

사건 배경

PFAS는 널리 사용되는 불소화 유기화합물로, 물·토양·대기 등 환경에 잘 분해되지 않고 잔류하는 특성 때문에 ‘영원한 화학물질’로 불린다. 역학 연구들은 PFAS 노출이 면역 기능 저하, 갑상선 기능 이상, 간·신장 질환 등과 연관성이 있음을 보고해 규제·처리 수요가 꾸준히 증가해 왔다. 기존의 상용 제거 기술은 활성탄 흡착, 이온교환 수지, 역삼투압 등이 보편적으로 사용되지만 처리 비용과 잔류성·처리 후 처분 문제가 남아 있다. 이런 배경에서 미생물을 활용한 흡수·분해 기술은 비용과 에너지 측면에서 보완책이 될 수 있다는 기대가 증대되고 있다.

미생물 기반 처리 연구는 크게 두 갈래로 진행돼 왔다. 하나는 미생물이 오염물질을 화학적으로 분해(탈불화 등)하는 능력을 찾는 것이고, 다른 하나는 미생물이 물리적으로 흡착·격리해 농도를 낮추는 방식을 모색하는 것이다. 후자의 접근은 처리율을 높이는 대신 흡수된 물질의 최종 거동(영구 격리 vs 재방출) 문제를 반드시 해결해야 한다. 이해관계자로는 규제기관, 상수·폐수 처리업체, 지역사회가 있으며, 기술 채택은 경제성·안전성·규제 기준에 좌우될 것이다.

주요 사건

연구진은 실험실 배지에 PFOA를 넣고 R. palustris를 배양한 뒤 20일 간격으로 시료의 PFOA 농도를 측정했다. 그 결과 PFOA 총량이 초기 대비 약 44% 감소했으며, 감소 원인은 세균 세포 내부로의 흡수로 해석했다. 그러나 환경에서 화학적 결합을 깨뜨려 분해하는 현상은 검출되지 않아 ‘흡수는 일어났으나 분해는 발생하지 않았다’는 결론을 냈다.

추가 관찰에서 세포가 용해되거나 스트레스를 받을 경우 흡수된 PFOA가 다시 방출되는 사례가 확인되어, 단순한 흡수만으로는 장기적 제거가 보장되지 않는다는 한계가 드러났다. 연구진은 이를 보완하기 위해 흡수 미생물을 탄소 기반 흡착제나 고정화(immobilization) 매체와 결합해 처리 시스템을 설계하는 방안을 제시했다. 예컨대 활성탄층에 미생물을 결합한 여과 시스템 등과의 융합으로 초기 처리 비용을 낮추고, 최종 격리 단계에서 고체화·소각 등 추가 처분 방법을 적용할 수 있다.

연구팀은 이번 결과가 초기 탐색 단계의 실험실 성과임을 분명히 하며, 자연수나 폐수에 존재하는 혼합 PFAS, 경쟁 흡착 물질, 온도·pH 변화 등 실환경 변수를 고려한 추가 실험이 필요하다고 밝혔다. 또한 규모 확대와 장기간 안정성 검증이 선행돼야 상업적·공공 처리기술로의 전환이 가능하다고 덧붙였다.

분석 및 의미

이번 발견은 PFAS 처리 연구에서 ‘미생물 흡수’라는 보완적 접근이 실험실 수준에서 유효할 수 있음을 보여준다. 특히 낮은 농도의 분산된 오염원 처리나 전처리 단계에서 농도를 낮추는 역할을 통해 전체 처리 비용을 줄일 잠재력이 있다. 다만 흡수와 분해는 본질적으로 다른 메커니즘이므로, 흡수만으로는 영구 제거로 보기 어렵다. 흡수된 물질의 장기 보존·처리 방법(예: 고정화, 소각, 안정한 매립 등)을 설계하지 않으면 2차 오염 위험이 남는다.

규제·정책적 측면에서는 이러한 기술이 상용화되면 비용-효과 평가에서 긍정적으로 작용할 수 있다. 예산 제약이 큰 공공 정수장이나 소규모 폐수 처리장에서는 초기 투자 대비 효율이 높은 하이브리드 솔루션을 선호할 수 있다. 그러나 안전성 검증(세포 붕괴 시 방출 위험, 미생물과 오염물의 상호작용)과 법적 책임 문제는 선결 과제로 남는다.

국제적으로 PFAS 규제가 강화되는 상황에서, 다양한 기술 포트폴리오(물리적·화학적·생물학적 방법)를 조합해 지역 특성에 맞게 설계하는 것이 현실적 대안이다. 특히 개발도상국이나 비용 민감 지역에서는 미생물 기반 전처리로 비용을 낮춘 뒤 고효율 후처리로 마무리하는 전략이 현실적이다. 단기적으로는 연구·파일럿 단계 확대, 장기적으로는 표준화·규격화가 필요하다.

비교 및 데이터

위 표는 이번 연구 결과(숫자: 44% 감소)와 상용 기술의 일반적 특성을 비교해 맥락을 제공한다. 각 기술은 PFAS 종류(사슬길이 등)와 수처리 환경에 따라 성능 차이가 크므로 단순 비교는 한계가 있다. 미생물 흡수 기술은 후처리와 결합할 때 비용·에너지에서 장점을 얻을 수 있지만, 안정성 확보가 핵심이다.

반응 및 인용

연구진은 이번 결과를 치료법의 완성으로 보기보다 ‘가능성 확인’으로 규정했다. 발표문과 보도자료에서는 추가 검증과 스케일업 연구를 강조했다.

“이번 결과는 PFOA를 물리적으로 세포 내로 흡수할 수 있음을 보여준다. 그러나 분해가 확인되지 않아 후속 처리가 필수적이다.”

Rajib Saha, University of Nebraska–Lincoln (연구책임자)

독립적 평가자들은 실험실 성과를 긍정하면서도, 실환경 적용을 위한 여러 안전장치와 경제성 검토를 요구했다.

“실험실 결과는 흥미롭지만, 세포 붕괴 시 재방출 가능성 등 현실적 위험을 해결해야 실제 처리현장에 도입할 수 있다.”

환경공학 전문가(독립 분석)

불확실한 부분

• 흡수된 PFOA의 장기적 안정성: 세포 내 격리가 영구적인지, 스트레스 시 재방출되는지 불확실하다.
• 실환경 적용성: 자연수, 폐수, 토양 등 복합 매질에서 동일한 효과가 재현되는지는 확인되지 않았다.
• 다른 PFAS에 대한 적용 범위: 단쇄·장쇄 PFAS 모두에 대해 유사한 흡수 효과가 있는지 근거가 부족하다.
• 스케일업과 경제성: 대규모 처리를 위한 고정화·처분 비용 등 실무적 비용 평가가 이루어지지 않았다.

총평

네브래스카대 연구진의 이번 보고는 PFAS 관리에서 새로운 접근 가능성을 제시한다. 세균을 이용한 흡수는 특정 조건에서 PFOA 농도를 의미 있게 낮출 수 있음을 보여주었지만, 분해가 확인되지 않아 단독 기술로는 지속적 제거를 보장하지 못한다. 따라서 본 성과는 ‘기술 포트폴리오’의 한 축으로 고려하되, 후속 연구를 통해 안전성과 처리완결성을 확보해야 한다.

향후 과제는 실환경 검증, 흡수물질의 안전한 최종처리 방안 마련, 미생물 고정화·결합 시스템 설계 등이다. 정책·규제 차원에서는 이러한 기술을 표준 처리공정에 통합하기 위한 성능 기준과 책임소재를 명확히 해야 한다. 독자는 이번 연구가 연구 초기 성과임을 인지하고, 향후 발표될 추가 실험·파일럿 결과를 주의 깊게 확인할 필요가 있다.

출처

• 후생신보 (언론 보도)
• University of Nebraska–Lincoln (연구기관, 공식)