[그린 디톡스] ‘영원불멸’ PFAS의 규제, 친환경으로 종지부를 찍다

[그린 디톡스] '영원불멸' PFAS의 규제, 친환경으로 종지부를 찍다

대학생신재생에너지기자단 28기 정예빈

 

PFAS의 유해성 인식과 규제

PFAS(과불화화합물)는 "영원히 사라지지 않는 화합물"로 불리며 내분비계 교란물질로 인체에 유해한 영향을 미칠 뿐만 아니라 환경에 장기적으로 잔류하는 특성을 가지고 있다. 이러한 이유로 EU와 미국에서는 PFAS의 유해성을 우려하며 규제를 강화하고 있다.
PFAS는 프라이팬 코팅부터, 방수 의류, 식품 포장재, 전자 부품, 반도체 등 우리 일상생활 전반에 걸쳐 사용되고 있어 더욱 문제가 된다. 해외 규제의 강화에 따라 국내 수출 차질과 생산 공정의 변경 등 어려움에 직면하고 있으며, 특히 PFAS의 의존도가 높은 반도체와 디스플레이 시장에서의 타격이 크다.

한편, 반도체와 디스플레이 산업은 나날이 발전하며 그 규모와 정교성이 우수해지고 있지만, 이러한 산업은 공정 전후에 들어가는 막대한 에너지와 자원, 그리고 폐기물을 배출하기 때문에 첨단 산업의 친환경성을 논하자면 여전히 부족한 수준에 있다고 할 수 있다. 그러나 최근에는 기술의 발전뿐만 아니라 이러한 공정 중에서도 친환경을 확보하려는 노력이 이루어지고 있다.

특히 PFAS 사용 규제가 강화되면서, 관련 산업에서는 이를 대체할 수 있는 친환경 소재 개발이 시급한 과제로 떠올랐다. PFAS와 같은 유해물질의 문제는 단순히 인체 건강에 국한되지 않고, 생태계 전반과 지구 환경에까지 영향을 미치기 때문이다.
또한, 반도체 산업은 철강, 석유화학, 시멘트 등의 산업과 함께 탈탄소화가 시급한 산업 분야로도 꼽히기 때문에 지속 가능한 반도체, 디스플레이 생태계를 꾸려가기 위해서는 친환경 소재의 개발과 활용이 필수적이다. 

이처럼, 첨단 기술의 발전과 더불어 산업 전반에 걸친 '친환경 전환'이 요구되는 시점에서, PFAS 규제는 단순한 환경 이슈를 넘어 지속 가능한 산업 생태계 구축과도 직결된다. 이에 본 기사에서는 PFAS의 규제가 반도체와 디스플레이 산업에 미치는 영향을 살펴보고 대체재 및 친환경 대책 방안을 모색하고자 한다.

 

PFAS란?

PFAS는 과불화화합물(Per-and ployfluoroalkyl substances)로 ‘영원히 사라지지 않는 화학물질’로 불린다. 매우 강한 C-F결합으로 자연적으로 거의 분해되지 않아 환경과 인체에 장기적으로 축적되는 인공 화학물질이다. OECD(2021년)에 따르면 "PFAS는 하나 이상의 완전 불소화된 메틸기(-CF3) 또는 메틸렌기(-CF2-) 탄소를 포함하는 불소화 물질"로, 해당 탄소에는 수소(H), 염소(Cl), 브로민(Br), 요오드(I)가 결합되어 있지 않는 것으로 정의된다. 대표적인 PFAS 물질로는 PFOA (과불화옥탄산, Perfluorooctanoic acid)과 PFOS (과불화옥탄설폰산, Perfluorooctacnesulfonic acid)가 있다. 소수성과 소유성이라는 성질을 가지고 있어 발수, 발유가 효과가 뛰어나고, 내화학성과 내열성이 우수해 극한의 환경에서도 안정성을 유지한다. 이러한 성질 덕분에 다양한 산업과 생활 제품에 광범위하게 활용되어 왔다. 가령, 불소수지 코팅 (테플론, Teflon) 프라이팬, 소방용 폼, 방수·방오 코팅으로 의류, 카펫, 식품 포장재로 사용되기도 하고, 반도체나 전자 공정에서도 폭넓게 사용되고 있다.

하지만, 이러한 강합 결합력으로 인한 PFAS의 높은 분해 저항성은 환경에 잔류하며 생물체 내에 축적된다. 이로 인해 발암 가능성, 내분비계 교란에 따른 호르몬 불균형, 면역력 저하, 콜레스트롤 증가 및 손상 등 건강에 영향을 미치는 문제점들이 생겨난다.

 

해외 규제 현황

2023년 1월, 덴마크, 독일, 스웨덴, 노르웨이, 네덜란드 5개국은 PFAS의 유해성의 심각성을 인식하며, EU차원에서 약 1만여 종 이상의 PFAS 사용을 금지할 것을 제안했다.

PFAS는 발암성, 호르몬 교란 등 심각한 인체 유해성이 확인된 물질로, EU는 이에 ‘위험 회피(Risk Avoidance)’가 아닌 ‘위해 회피(Hazard Avoidance)’ 차원의 사전예방적 규제 원칙을 적용하고 있다. 기존에는 PFOS, PFOA 등 특정 PFAS 개별 물질에 대해서만 규제를 했으나, 현재는 탄소수에 관계 없이, 하나 이상의 과불소화탄소(-CF2-)를 포함하는 모든 PFAS 전체군으로 확장하여 포괄적으로 규제하는 방향으로 확대됐다. POPs(잔류성 유기오염물질) 규정에 따르면 스톡홀름 협약은 PFOS, PFOA, PFHxS 등의 환경과 인체 위해성이 높은 잔류성 물질 전반을 규제 대상으로 지정하고 있으며, 이에 따라 유럽 내 사용이 금지돼 있다.

EU는 2024년에는 소비자 화합물, 화장품, 석유·광업, 가죽, 섬유, 식품 접촉 포장재, 건설 제품에 대한 잠정 결론을 이미 도출한 상황이며, 2025년에는 F-gas(불화가스), 운송, 에너지, 의료기기, 윤활유, 전자, 반도체 제품을 검토할 예정이다. 이어 EU집행위원회는 이르면 2026년 중 EU PFAS 규제 초안을 발표할 것으로 전망된다.

미국을 포함한 주요국의 관심도 증가하면서 PFAS 관련 정책, 법, 측정 방법 등을 포함하여 대응책을 마련하고 있다. 특히, 미국의 경우 미국환경보호청(EPA)은 2024년 PFOA와 PFOS를 포함한 일부 PFAS 물질에 대해 미국 최초의 음용수 기준을 발표였다. 음용수 내 PFAS의 최대 허용 농도를 엄격하게 설정하여 직접적인 인체 노출 관리에 중점을 두고, 사용 제한에 대한 논의도 병행하여 추진 중이다.

미국의 PFAS에 대한 경각심은 영화 <Dark Waters>(2019)에서도 잘 보여준다. 이는 미국 화학기업 듀폰이 미국 웨스트버지니아 수로에 PFAS를 방출해 인체에 축적된 실화를 바탕으로 제작된 작품이다. 이러한 사회적 경각심과 위해성 연구 결과를 토대로, EU에 이어 미국 역시 주(州) 단위에서 규제 작업이 진행 중으로, 이르면 2025년부터 시행된다.

이외에도 캐나다에서는 캐나다 환경부 중심으로 고위험 분야부터 우선 적용 후, 점진적으로 적용 범위를 확대하는 방식으로 규제를 시행하고 있으며, 호주에서는 PFAS영향 최소화를 위한 과학 기반의 통합 관리 지침을 마련하고 있고, 일본의 경우 개별 물질의 점진적인 규제 및 실태조사 결과 공개를 확대하는 방향으로 정책을 추진하고 있다. 

 

국내 규제 현황

아직 국내에서는 PFAS에 대한 별도의 규제는 시행되지 않고 있으나 전자제품, 반도체 등 한국의 수출 주력 품목에서 PFAS를 다루는 곳이 많아 해외의 PFAS 규제가 강화가 국내 기업 수출에 불러올 파장은 상당히 클 것으로 예상된다.

2024년 기준 국내 연간 수출액은 총 6838억 달러이며, 이 중 반도체가 1419억 달러(20.8%), 자동차는 708억 달러(10.4%)를 차지한다. 해당 산업은 전체 수출의 31%이상을 차지하는 핵심 수출 분야로, 글로벌 공급망에서 전략적 중요성이 높아서 PFAS규제가 본격화됨에 따라 직·간접적인 영향이 불가피할 것으로 전망된다.

또한, 유럽·미국에서 퇴출 움직임이 일고 있는 유해화학물질 PFAS을 원료로 사용하고 있는 국내 기업이 53곳으로 확인된 가운데,  SK계열사 3곳을 포함해 다수의 반도체 소재·부품·장비 회사가 이름을 올렸다. 이번에 확인된 기업들은 6000여종의 PFAS 중 국내에서 유해화학물질로 분류한 9종을 사용하는 곳에 불과하다. 유럽·미국이 더 많은 수의 PFAS를 규제 범위를 확대할 경우, 국내 기업이 받게 될 충격이 더욱 커질 것이라는 우려가 제기된다. 

무엇보다 이 PFAS는 우수한 내열성, 내화학성, 윤활 특성 등으로 인해 다양한 산업 분야에서 광범위하게 자리잡고 있어 대체가 쉽지 않다는 점이 더욱 발목을 잡는다. 따라서 주요국의 PFAS 규제 움직임에 정부가 선제적으로 대비해야 한다는 지적이 제기되고 있다.

 

PFAS의 중요성 in 반도체, 디스플레이 산업

 PFAS는 자동차 및 자동차 배터리, 전자부품 등 제작시 안전성과 신뢰성, 난연성과 내구성 등의 성능 충족을 위해 원료 또는 코팅제로 많이 사용되고 있으며, 반도체를 만들 때도 식각과 화학증착 공정에서 냉매나 세정제로 사용되고 있다.

특히 PFAS가 반도체 업계에서 주목을 받은 시점은 미국 3M이 지난 2022년 쿨런트(냉각수) 가동 중단을 선언하면서다. 통상 반도체 공정은 고온의 환경에 노출되는 일이 많기 때문에 칠러 장비에 쿨런트라는 소재를 넣어 열을 식히는 과정이 필수적인데, 이 쿨런트의 주 원료 중 하나가 바로 PFAS다. 3M은 전 세계에서 쿨런트 생산의 80% 가량을 차지해 온 기업으로 벨기에 정부가 환경 오염을 우려해 2022년 3월 현지 3M 쿨런트 공장에 무기한 가동 중단을 내리면서부터 반도체 업계의 공급망 불안이 우려되기 시작했다. 또한, 반도체 박막 증착, 식각, 세정 등 다양한 전공정 분야에서 PFAS소재가 필수적으로 사용되고, 뿐만 아니라 반도체 패키징용 소재, 계면활성제, 윤활제 등에도 PFAS가 함유된 제품이 사용되고 있어 대체에는 막대한 시간과 노력이 필요하지만 내화학성과 내열성이 필수적이기 때문에 대체 소재의 확보가 어려운 실정이다.
반도체 분야에서 PFAS관련 연구는 주로 PFAS사용 최소화 및 대체 소재 개발, 환경 영향 저감, 폐수 등 오염 물질 처리 기술 개발에 집중하고 있으며, 이에 따라 고가의 PFAS-free 소재 대체 물질 도입, 공정 조건 조정 및 최적화 연구, 추가적인 신뢰성 테스트 및 인증 등으로 기업 부담이 높아질 것으로 예상된다.

한편, 디스플레이산업에서 PFAS는 디스플레이 제조과정의 소재 및 부품 등에 사용되고 있으며, 특히 폴더블/OLED 등 차세대 디스플레이의 핵심 소재로 내열성과 내구성을 높이기 위해 PFAS가 첨가물로 사용되어 왔다. EU의 PFAS 제한 조치가 시행된다면 디스플레이 제조 설비 및 인프라 등 디스플레이 산업 전반에 큰 영향을 미칠 것으로 예상되어 대응이 시급한 상황이다. 이에 한국디스플레이산업협회는 EU의 PFAS 사용 제한 취지에 공감하고 필요성을 인지하고 있으나 즉각적인 PFAS-free 생태계 구축은 현실적으로 어렵다며 PFAS 12종에 대해 충분한 유예기간을 확보해달라는 내용의 의견서를 EU 당국에 제출했다.

더불어어 반도체, 배터리, 자동차 협회 등 국내의 다른 업계에서의 우려 사항도 산업부가 ECHA(유럽화학물질청)에 제안서로 제출하며 PFAS의 기술적 불가피성과 대체 소재 전환에 필요한 유예기간 확보를 요청하고 있다.

 

규제의 변화

미국은 2025년 들어 산업계의 반발과 현실적인 대응 문제로 연방 차원에서는 일부 규제를 완화하거나 적용 시기를 연장(2031년)하려는 움직임을 보이며 규제에 일부 변화가 나타났다. EU 또한 2024년 11월 ECHA는 전자기기 및 반도체 산업에서 반도체 세정제, 회로기판, 절연체, 포토레지스 등의 제품군에 대해 일부 대체불가 핵심 공정으로 인정하며 일부 산업 응용 분야에 조건부 사용을 허가하는 옵션을 검토 중이라고 밝혔다. 단, PFAS 생산·사용·폐기 과정에서의 배출을 최소화하기 위해 엄격한 조건을 부여하고 배출관리 방안이 있는 경우에만 적용할 것으로 보인다. 

EU는 갑작스러운 사용 금지 조치에 따른 사회적 영향을 고려하여 18개월간 전환 기간 부여 후, 용도에 따라 5년(대체 물질이 개발 중이거나 개발에 시간이 소요되는 산업용 기계 등)또는 12년(심장박동기와 같은 이식형 의료품 등 대안이 없거나 개발 장기 소요 제품 등) 간의 예외적으로 허용하며 '단계적 금지' 후 완전 금지하는 안을 제시하고 있다.

 

산업계는 마땅한 대체 물질이 없는 상황에서 PFAS사용을 금지할 경우 엄청난 혼란을 초래할 것으로 우려하고 있다. 그럼에도 언젠가는 유해한 화학물질의 사용의 중단을 맞이해야 하기에 우리는 먼저 대체 물질과 해결 방안을 찾아 대비해야 할 필요가 있다.

 

PFAS 규제의 대응 기술 

① PFAS 대체재

현재 반도체 업계가 주목하는 대체재는 HFO(하이드로플루오르올레핀), CO2(이산화탄소) 등이 있다. 에프에티스, GST, 유니셈 등 국내 칠러 장비업체들도 이들 물질을 유력한 대체 후보로 보고, 관련 기술 개발을 검토 중이다. 다만, HFO는 기존 쿨런트 대비 가격이 비싸고, CO2는 고온 환경에서 안정성이 낮아진다는 게 문제점으로 꼽히고 있다. 이 때문에 최근에는 실리콘계 오일 쿨런트가 대체재로 주목받고 있다. 실리콘계 쿨런트는 다른 대체재와 달리 비휘발성이어서, 오염 가능성이 적고 사용 수명이 길다. 적용 가능한 저온/고온의 폭도 넓다. 업계 관계자는 "삼성전자, SK하이닉스 등이 실리콘계 쿨런트를 적극 사들이면서 올해 물량이 이미 동이 났다"며 "실리콘계 쿨런트가 가진 단점을 극복하기 위한 테스트도 주요 반도체 업체를 중심으로 진행되고 있는 것으로 안다"고 전했다. PFAS 규제 발표 이후 PFAS를 대체하려는 많은 연구, 개발이 이루어지고 있지만 PFAS의 우수한 내열성과 내화학성과 같은 특성을 구현하기가 어렵고, 대체재의 효율과 생산성이 낮은 탓에 대체 물질 양산은 어려운 실정이다. 

② PFAS 제거 및 분해 기술

대체재의 개발에 어려움이 규제 강화의 발걸음을 따라가지 못한다면, PFAS를 최소화하며 영원히 분해되지 않는 화합물이라는 타이틀을 바꾸는 방법도 생각해볼 수 있다. 분해되지 않아 잔류되는 강한 결합이 문제의 원인이 된다는 점에서 이를 빨리 분해하는 분해 기술의 연구도 이루어지고 있다.
국립부경대학교 재료공학 김건한 교수 연구팀은 질산염이 삽입된 구리-알루미늄 이중수산화물을 합성해 PFAS를 흡착·분해하고 반복 사용할 수도 있는 기술을 개발한 연구 내용은 국제학술지에 게재했다. 연구팀은 PFOA로 가득찬 흡착제를 500도에서 탄산칼슘(CaCO3)과 함꼐 열처리하면 흡착된 PFOA의 약 54%가 무독성 불화칼슘(CaF2)으로 전환되며, 반복사용이 가능하다는 것을 입증했다.
또한, 미국 리버사이드 캘리포니아대(UC Riverside) 진용류 교수와 뉴욕 클라크슨대 양양 교수는 10일 과학 저널 네이처 워터에서 자외선(UV)/아황산염, 전기 화학적 산화(EO) 공정을 결합해 상온상압에서 물속의 PFAS를 거의 완전히 분해하는 데 성공했다고 밝혔다. UV/S-EO 공정을 PFAS에 오염된 물에 적용한 결과 전기화학적 산화 반응이 물속에서 PFAS 분자의 C-F 결합이 파괴되는 것을 방해하는 유기화합물을 분해하고, 상온상압에서도 PFAS가 거의 완전히 분해되는 것으로 확인됐다. 화재진압용 거품을 통해 다량의 PFAS에 오염된 물은 UV/S-EO 공정 처리 후 PFAS 농도가 처리 전의 50분의 1에서 5천분의 1로 감소한 것으로 나타났다.

 

유해물질 규제와 대응 방향성

[자료1. 첨단산업과 환경]

출처: chatGPT 생성 이미지

환경에 대한 우려가 커짐에 따라 환경 규제가 강화되는 경향 속에서 규제는 친환경 소재 개발을 가속화하는 계기로 작용하게 된다. 하지만 PFAS와 같이 생활 전반에 사용되고 있는 물질의 규제로 인한 대체는 쉽지 않다. PFAS는 반도체, 전자, 의료기기 등 첨단 산업에서 기능적으로 필수적인 소재이므로, 무조건적인 규제보다는 대체 기술 개발과 점진적 전환을 위한 R&D가 병행돼야 한다. 환경 규제가 업계에 미치는 영향은 불가피하지만, 규제 변화에 발을 맞춰 신속히 대체 소재 개발 및 대응 체계를 구축하는 것이 필요하다. 친환경 사회로 나아가기 위해서는 온실가스 감축, 친환경 에너지 전환의 측면 뿐만 아니라 우리가 일상 속에서 무심코 사용하는 다양한 물질의 친환경적 전환의 발걸음도 필수적이다. 지속가능한 첨단산업을 위해서는 이러한 변화에 맞춰 대체 소재와 실직적인 대책 마련을 위한 점진적으로 노력이 필요하다.

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10월의 대학생신재생에너지기자단 기사 더 알아보기

1. "SOFC가 열어가는 발전용 연료전지의 새 지평", 27기 권준혁, https://iksung.tistory.com/155

2. "금연 책(策)이 전자담배? 오염으로 책(責)될 운명", 26기 류호용, https://iksung.tistory.com/154

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참고문헌 

[PFAS의 유해성 인식과 규제] 

[PFAS란?]

1) 식품의약품안전처 [식품위해평가과], "혈청 중 과불화화합물 분석법 표준작업절차서(SOP)", 2024.11.06, https://www.nifds.go.kr/brd/m_13/view.do?seq=9663

[해외 규제 현황]

1) 심은정, 해외지상뉴스, " 유럽 연합(EU) PFAS 규제 및 현지 동향", 2025.05.08, https://dream.kotra.or.kr/dream/kotra/actionKotraShortUrl/mTKm72oR2FnR.do

2) 조나현, 한국과학기술기획평가원, "과불화화합물(PFAS) 규제 동향 및 대응 전략", 2025.09.01, https://www.nifds.go.kr/brd/m_13/view.do?seq=9663

3)허인학, 조선일보, "트럼프, 과불화화합물 규제 완화 예고… 반도체 업계 부담↓", 2025.07.06, https://it.chosun.com/news/articleView.html?idxno=2023092143693

[국내 규제 현황]

1) 동아일보, "EU, 배터리·반도체 핵심 ‘과불화화합물’ 전면규제 예고…정부 대응책 고심", 2024.05.11, https://www.donga.com/news/article/all/20230511/119241587/1 

2) 송경재, "3M '영원한 화학물질' PFAS 3년 안에 생산 중단", 2022.12.21, https://www.fnnews.com/news/202212210717283292

3) 신준섭, 국민일보, "[단독] 유럽·미국 PFAS 퇴출 움직임...K-반도체 쇼크 우려", 2023.07.02, https://v.daum.net/v/20230702175102547

[PFAS의 중요성 in 반도체, 디스플레이 산업]

1) 조성흠, 연합뉴스, "LG화학, 첨단 반도체 패키징 핵심소재 개발…AI시장 본격공략", 2025.09.29, https://www.yna.co.kr/view/AKR20250929020100003?input=copy

2) 한국디스플레이산업협회, "디스플레이협회, EU의 과불화화합물(PFAS) 규제에 팔 걷어 부쳐", 2023.08.24, http://www.kdia.org/bbs/bbsView.jsp?mgrId=28&bbsId=9781&cPage=1&cBlck=1&srchItem=ALL&srchWord=과불화화합물

[규제의 변화]

1)  이재윤, 머니투데이, "디스플레이協, EU에 의견서 제출 "과불화화합물 규제 유예해야", 2023.08.24, https://www.mt.co.kr/industry/2023/08/24/2023082414262926549

2) 장경윤, ZDNET Korea, ""PFAS 해결 25년 걸릴 수도"…삼성·TSMC 컨소시엄의 경고", 2023.-08.24, https://zdnet.co.kr/view/?no=20230823123707

3) 정은혜, 중앙일보, "국제 사용금지 물질 '과불화화합물'…한국만 사용 연장 신청, 왜?", 2025.05.11, https://www.joongang.co.kr/article/25335044

[PFAS 규제의 대응 기술]

1) 비에스포유, "과불화합물 PFAS란 무엇인가? - 개선책과 대안", 2025.04.30, https://blog.naver.com/bs4u2019/223850913124

2) 이주영, 연합뉴스, "[사이테크+] '영원한 유해 화학물질' PFAS 분해 방법 찾았다", 2024.05.10, https://www.yna.co.kr/view/AKR20240510048300017?input=copy

3) 장경윤, 디일렉, " 쿨런트 대체재 찾아나선 반도체 업계..."일부 제품 벌써 동났다"", 2023.04.19, http://www.thelec.kr/news/articleView.html?idxno=20736

4) 조정호, 연합뉴스, "부경대, 암 유발 화학물질 PFAS 흡착·분해 기술 개발", 2025.10.13, https://www.yna.co.kr/view/AKR20251013045100051?input=copy