대체 세정제

대체 세정제 : 초미의 관심사

몬트리올 의정서가 개정돼 1,1,1-TCE 및 CFC-113의 생산 전폐시기가 2004년말에서 95년말로 앞당겨짐에 따라 「대체세정시스템」선택도 최종단계를 맞고 있다. 국내의 경우 개발도상국으로 분류돼 2005년까지 특정물질의 사용이 가능하기는 하나 주력산업 분야인 자동차, 프레스, 열처리도금, 도장·전처리, 전기·전자, 정밀기계·금속, 유리광학 등의 정밀 세정분야에서 탁월한 세정력을 가지고 광범위하게 사용돼 왔던 1,1,1-TCE, CFC-113의 경우 몬트리올의정서의 제2회 가입국 회의에서 생산 및 소비를 규제하기에 이르렀다.

따라서, 주 공급원인 미국과 유럽 제조업체들의 생산감축과 중단에 따라 수급에 큰 차질이 예상되며, 실제로 큰 폭의 가격상승이 지속되고 있는 실정이어서 국내 세정제 사용업체의 부담은 가중되고 있다. 또한 미국에 수출 판매하는 제품중 생산공정이나 제품자체에 오존층 파괴물질이 연관될 경우 경고라벨을 부착시켜야 하는 규제로 수출 주력 기업일수록 대체가 시급한 실정이다.

이러한 일련의 사태로 1,1,1-TCE 및 CFC-113이 주종으로 쓰여지고 있는 관련산업 정밀 세정분야의 대체세정시스템 선정이 시급한 것으로 지적되고 있다. 현재 많은 종류의 대체세정제 및 장치가 개발돼 판매되고 있으나 1,1,1-TCE 및 CFC-113에 필적할만한 대체세정제는 아직까지 개발되지 못하고 있으며, 1,1,1-TCE와 CFC-113을 세정제로 사용하는 업체의 대상 제품공정이 독특하고 세정공정이 일률적이지 않기 때문에 대체세정제에 대한 대책을 마련하지 못하고 있으며, 정보 또한 입수하기가 어려운 실정이다.

이러한 대체세정제 관련기술 연구를 위해 통산부와 과학기술처 등 정부차원에서 2차 개발사업을 시행하고 있고 대기업 및 세정관련업계에서도 많은 관심을 기울이고 있다. 국내 기업중 일부는 대체물질 전환에 성공했으나 나머지 대다수 기업들은 전환을 못하고 있는 실정인데, 이는 장기간 사용해온 현재의 세정장치를 폐기하고 신규 대체세정제 또는 세정장치를 초기에 도입할 때 신뢰성의 검증, 폐수처리 등 주변기술의 개발이 아직 불충분하기 때문이다.

특히 대체가 용이하지만 과도적으로 사용가능한 트리클로로에틸렌, 테트라클로로에틸렌(퍼크렌) 및 염화메틸렌 등의 염소계 용제에 대한 규제의 기본방향 및 대응 가능성이 명확하지 않다는 것도 대체화 촉진을 늦추고 있는 하나의 요인이라는 지적이다.

국내 대체세정 기술현황

CFC-113의 용도가 비교적 한정된데 비해 1,1,1-TCE는 금속부품세정, 드라이크리닝, 스프레이 등에 폭넓게 사용되고 있고 세정장치의 규모나 사용형태가 다양하기 때문에 대체세정 기술도 다양하다. 예를 들어 95년 JICOP가 조사한 결과에 의하면 세계 대체사례는 수계가 68%, 용제계가 24%, 무세정화가 8% 등으로 나타났다.

<수 계>

수계 세정공정의 기본구성은 세정, 헹굼, 건조지만 각각의 공정에 채용되고 있는 기술은 다양하다. 예를 들어 세정조에 대해서는 스프레이 세정, 젯트세정, 샤워세정, 분류, 요동, 초음파 등이 병용돼 린스조도 1조식에서 복수조까지 여러 가지며 건조에 대해서는 일반적으로 강제 건조방식이 채용되고 있다. 사용세정제는 오염의 종류, 금속의 재질 등을 근거로 선택되지만 시판되는 세정제의 세정제는 대동소이하다.

오히려 문제는 세정장치의 설치면적이 종래 장치와 비교해서 현저하게 넓어진다는 것과 다량의 폐액에 의한 폐수처리가 필요하다는 것이다.막분리 등의 방법에 의한 소형화된 처리장치 개발도 진행되고 있지만 가격이 비싸며 보급에는 기능향상과 대폭적인 비용절감이 필요하다.

<용제계 세정제>

용제계 세정제는 유기계 용제와 염소계 용제로 크게 나뉘는데 유기계 용제는 알코올류, 케톤류, 에테르류, 리모넨계, 석유계 등 종류가 많다. 모두가 용해력이 뛰어나고 건조가 용이하다는 특징이 있는 반면, 대부분 인화점이 낮고 한국 소방법에 해당되기 때문에 세정장치를 방폭수조로 채용한다든지 보유량을 규제치 이하로 낮추거나 배기 등의 작업환경 정비가 필요하다.

공장의 부지면적 및 주변의 여유가 있는 외국의 경우 소규모 세정에 유기용제가 많이 사용되고 있는 반면, 일본에서는 공장시설과 민가가 인접한 곳이 많아 문제점으로 부각되고 있다. 이러한 배경 때문에 국내 유기용제 제조업체는 비교적 비점이 높은 용제 개발에 주력하고 있으며, 세정장치 제조업체는 가열기구, 구동기구에 방폭시방을 채용한 세정장치와 세정조 자체에 포함되는 안전기구를 채용한 세정장치 개발에 주력하고 있다.

<염소계 용제>

대표적 염소계 용제는 트리클로로에틸렌, 퍼크렌, 염화메틸렌이며 유럽에서는 금속부품 세정의 일부나 드라이크리닝에 퍼크렌을 사용하는 움직임이 있지만 일본에서는 오염이 확인돼 규제가 강화되고 있다. 특히, 염화메틸렌에 대해서는 탈지능력이 뛰어나고 용도규제가 없기 때문에 대체세정제로 채용하려는 움직임이 있지만 증발열이 크고 부식이 심하기 때문에 사용하는데 세심한 주의가 필요하며, 작업환경 개선을 중시한 염화메틸렌 전용의 세정장치 도입, 배기, 환기설비의 완비 등 대폭적인 개선이 필요하다.

오존층 파괴물질의 대체물질로 개발된 HCFC에는 HCFC-123, HCFC-141b, HCFC-225 등이 있다. 이것은 불연성이고 끓는점 등의 물성이 종래의 CFC-113이나 1,1,1-TCE와 가깝기 때문에 기존장치와 거의 비슷한 세정장치, 세정방법이 가능한 것으로 기대돼 대체세정제의 유력한 후보물질이다. 그러나 HCFC-123에 대해서는 독성, HCFC-141b에 대해서는 오존파괴지수에 문제가 있다는 것이 보고되고 있어 사전에 조사·검토할 필요가 있다.

HCFC-225에 대해서는 만성독성에 관한 국제 공동 안전성 확인 시험이 진행중인데, 과도기적인 대체세정제로써 중소규모의 세정공정에 채용될 것으로 보이지만 이 경우에도 밀폐식 세정장치를 채용하는 등 대기중에 방출되는 것을 최소한으로 억제하는 대책을 세워야 한다. 또한 몇년전부터 오존층 파괴의 위험성이 없다고 해서 PFC가 개발돼 불연성이라는 장점 때문에 세정공정 탈수 등의 응용이 이루어지고 있다.

국내 세정제 수요 및 공급업계 현황

97년 기준 국내 세정제 사용현황은 수계 30%, 탄화수소계 20%, 염소계 40%, 기타 용제가 10%가량으로 추정된다. 대기업의 대체세정에는 수계가 70% 이상, 탄화수소계가 20%, 염소계가 10%정도 사용되고 있으나 중소기업은 경제적인 부담으로 기존의 염소계 세정제를 많이 사용하고 있는 것으로 나타났다. 국내 대체세정 사례는 규모면으로는 50%를 넘어서고 있으나 업체수로는 몇몇 대기업의 대체사례외에는 거의 전무한 실정이다.

대기업에서 대체한 세정제는 국내 세정제 생산업체에서 생산되지 않고 일본, 미국, 유럽 등의 선진국에서 수압·사용하는 사례가 많으며, 이로 인한 국내 세정제 생산업체는 재료를 수입해 재가공하는 업체가 많은 것으로 알려졌다.

대체세정제 공급현황을 보면, 수계가 생산 60%, 수입 40%가량으로 추정되며, 베이스오일을 원료로 생산하는 탄화수소계는 70%이상 생산가능하며, 20%는 수입해서 재가공하고 있고 수입은 10%가량으로 대부분 큰 수요처 및 위험부담을 안은 수요기업에서 사용하고 있는 것으로 알려졌다. 염소계는 세정력이 뛰어난데 대부분 수입해서 사용하고 있으며, 15%가량만 국내 생산하고 있는 것으로 조사됐다. 또한 기타 대체세정제가 10%가량인 것으로 나타났다.

대체세정제 생산업계별 현황을 보면, 경성화학이 일본의 기술협조로 수계, 염소계 대체세정제를 95년부터 양산했는데, 화학안정성이 큰 TOP-CLEAN 등의 세정제를 공급하고 있는 것으로 조사됐다. 미창석유공업은 자체기술로 탄화수소계를 생산하고 있으며, MICLEAN Series류의 분산력이 뛰어나며, 안정성을 가진 세정제를 공급하고 있다.

또한 범우화학은 BW CLEANER Series의 탄화수소계를 생산하고 있으며, 삼성정밀화학은 일본 TOKUYASODA와 기술제휴로 염소계 세정제 METHA CLEAN Series를 91년부터 개발해 92년부터 공급하고 있다. 이것은 95%이상 회수가능하며 작업단축의 장점을 가지고 있는데 삼영무역, 유양화학, 석수화학을 통해 판매하고 있다. 세모는 순식물성 액체 세정액을 91년 자체개발해 94년부터 수계 대체세정제를 생산하고 있다.

SK와 이수화학은 국내 탄화수소계 원료인 베이스오일을 공급하고 있으며 폐수처리 해결, 가격저렴, 재생가능 등의 특징을 지닌 탄화수소계 세정제를 생산하고 있다. SK는 94년 250억원를 투자해 울산공단에 연간 3만톤 생산규모의 플랜트를 가동했다.

국내 탄화수소계 세정제 시장은 연간 4000톤 미만으로 추정되며 이수화학, SK, 미창석유공업, 범우화학 등에서 생산공급하고 세원종합상사, 삼아무역 등에서 수입공급하고 있는데, 국내에는 대기업의 수요가 큰 편이다. 이수화학은 92년부터 연구개발에 착수해 94년 50억원규모를 투자, 연간 2만톤 생산체제를 갖추고 생산에 들어갔으나 수요업계 인식부족 등으로 공장가동률이 저조한 실정이다.

한국하우톤은 미국 하우톤인터내셔널과 기술제휴로 소포성이 양호한 수계, 준수계, 탄화수소계, 염소계 등을 공급하고 있다. 그외에 우주환경산업, 한양산업, 한국금속유 등에서 소량 생산하고 있다. 한편, 국제기력공업은 CARROL이 제조한 수계 세정제를 수입해 철도청, 신도리코, 삼성항공 등에 공급하고 있으며, 동성물산은 일본 신에츠의 염소계, 수계 세정제를 공급하고 있다.

동일유화는 N.C.L사의 염소계·수계 세정제를, 동진종합화학은 Exxon의 탄화수소계를, 삼아무역은 Purac의 탄화수소계를 수입·공급하고 있다. 또한 세원종합상사는 일본 Pefroferm, Asahi, Elf Atochem, Mitsubishi, Kasei제품을 공급하고 있으며, 성화엔터프라이즈는 국제화학기술사의 제품을 공급하고 있다. 그밖에 소양화학, 유성정밀화학, 중외산업, AMSCO, 한국통상, 해광환경산업 등 중소기업에서 수입하고 있는 것으로 조사됐다.

국내 공급업체는 많으나 안정된 기술과 세정력이 뛰어난 기술개발이 부족하며, 수요업체의 국산 세정제에 대한 신뢰성 및 인식부족 등으로 대체 세정제의 보급이 활발하게 진행되지 못하고 있는 것으로 나타났다. 그러나 96년부터 통산부와 과학기술처 공동으로 4년간 총 76억원을 투입해 2차 CFC대체물질 개발사업을 추진하고 있는데, 한국정밀화학공업진흥회에서 연구개발 자금을 지원하고있다. 그밖에 삼성정밀화학, 이수화학, SK 등의 대기업 차원의 연구개발도 꾸준히 진행되고 있어 향후 국내 대체물질 개발은 활기를 띨 것으로 기대된다.

국내 세정장치 공급현황

대기업의 대체세정 사례는 수계가 70% 이상, 탄화수소계가 20%, 염소계가 10%정도로 나타났으나 중소기업은 경제적인 부담으로 기존의 염소계 세정제를 많이 사용하고 있는 것으로 나타났다. 국내 대체세정 사례는 규모면으로는 50%를 넘어서고 있으나 업체수로는 몇몇 대기업의 사례외에는 거의 전무한 실정이다. 이는 세정장치의 특성상 고가를 형성하고 있어 경기침체 등으로 자금압박을 받고 있는 중소기업은 엄두도 못내고 있기 때문이다.

국내 주요 세정장치 제작은 LG산전, 대일초음파, 한일초음파, 오리엔트초음파 등 10여개 업체가 참여하고 있는 것으로 조사됐다. 국내에서는 초음파세척기와 Spray세척기가 주종을 이루고 있는데, 세정장치 전체 시장규모는 1000억원가량으로 초음파세척기가 350억원, Spray세척기기 300억원으로 추정된다.

LG화학은 89년부터 미국 웨스팅하우스, 일본의 가이조·저펜필드와 기술제휴로 94년말부터 본격적으로 세정장치를 공급하고 있는데 LG전자 구미공장, 현대자동차, 삼성전기, 태일전자 등에 납품했으며, 97년 하반기 보급형 세정장치를 공급하기 위해 개발중이다. 이 경제형 보급기는 5000만∼6000만원에 출시할 계획으로 알려졌다.

경일초음파는 89년부터 연구개발해 93년 이후 새한, 삼화케미칼, 삼정 등에 공급했으며, 대일초음파는 탄화수소계 탈지세정시스템 고압세정장치를 공급하고 있는데 콤팩트한 설비로 뛰어난 세척력이 장점이며, 두언정공 등에 공급했다. 또한 오리엔트초음파는 일본 가이조와 기술제휴로 87년부터 제작해 현대자동차, 대우케리어, 삼성전관, 풍산금속 등에 납품했다.

한일초음파와 해광환경산업은 자체기술로 정밀부품세척과 전자부품 등의 세척장치를 제작해 삼성전자, LG전자, 오리온전기와 LG화학에 공급했다. 그밖에 일성기업, 서울초음파 등은 초순수세정장치를 개발한 것으로 알려졌다. Spray세척기 시장에는 화인기계, 하나엔지니어링 등 20여개 업체가 참여하고 있다.

LG화학, 한일초음파, 화인기계 등 주요 세정장치 기업들이 경제형을 연구 개발중이기 때문에 98년에는 중소기업의 세정장치설비에 대한 부담이 감소할 것으로 보인다. 한편, 관련업계에서는 최적 대체세정공정 기술개발을 위해 세정성 평가 및 방법이 산업현장을 토대로 이루어져야 하며, 그에 따라 모든 조건도 실질적이고 독창성을 갖춰야 할 것으로 지적하고 있다.

국내 대체세정제 전환사례

현재 사용하고 있는 세정제의 생산이 전폐됨에 따라 대체세정시스템 선택이 최종단계에 도달해 일부 대기업은 전환에 성공했으나 나머지 대다수 기업이 전환을 못하고 있는 실정이다. 국내에서는 수출주력기업 위주로 서서히 대체가 이루어지고 있는데, LG전자는 92년부터 10억원을 투자, 2년동안 연구개발하고 94년 20억원을 들여 창원1공장 콤프레서 공장에 1,1,1-TCE 세정제를 탄화수소계로, CFC-113세정제를 수계 알카리 세정제로 전환했다.

수계설비 7억원(3대), 탄화수소계 설비 4억원(3대), 부대설비 3억원(3대) 등을 투자한 LG화학은 경제성 있는 세정제 선정과 세정설비 개발로 전사 대체세정공정 정립을 계획하고 있다. 삼성전관은 94년부터 검토해 95년 수원공장에 트리클로로에틸렌을 염소계 대체세정제로, 97년에는 부산공장, 말레이시아, 멕시코, 독일 공장에서 탄화수소계로 전환했다.

삼성전관 전 공장에서 1/3 가량 대체했는데, 안정된 세정제와 세정제 기술이 이루어지면 전공정을 대체할 것으로 알려졌다. 대우전자부품은 95년말 개발을 단행해 96년 하반기에 투자집행, 97년 5월에는 정읍공장에 CFC-113을 DI WATER/수계로 전환했다. 대우전자부품의 관계자는 향후 세정제 및 세정장치 기술개발이 우선이며 DuPont 등의 신제품 개발을 기대하고 있다고 밝혔다. 대우전자부품은 일부를 대체했지만 단계적으로 전체 메인공정에 극대화할 계획으로 알려졌다.

대체세정기술의 전망 및 향후 과제

대체세정기술은 프린트 회로기판, 액정표시소자 및 베어링 등의 고부가가치 부품의 생산라인을 중심으로 실용화가 추진돼 대체세정제의 개발이나 자외선, 오존에 의한 표면세정화, 불활성 분위기 중에서의 납붙임 등 고도의 기술이 개발되고 있는 중이다. 그러나 한편에서는 배출수 처리시설 등을 갖지 못하는 중소규모 공장의 대체화는 지연상태고 세정제 및 경제성을 고려한 대체화 지침의 확립이 요구되고 있다.

대체세정제로 전환할 경우에는 무세정화 검토, 세정장치의 소형화, 폐액·배출수 처리의 경감화, 안정성, 환경보전성의 향상, 경제성을 고려해야 한다. 또한 대체세정시스템을 선정할때는 정보·기술·자금뿐만 아니라 환경시대에 대응하는 대체기술을 개발하고 도입해야 한다. 수질오염, 대기오염, 토양오염, 인체의 독성 등을 고려하지 않은 대체세정시스템은 결국 중복 투자로 인한 시간, 자금의 외형적 손실과 더불어 기회손실, 기업이미지 손실 등 기업존폐로 이어지는 결과로 나타나게 된다.

국내 대체세정시스템 전환을 위한 유일한 공식활동은 한국정밀화학공업진흥회의 위탁으로 국립기술품질원에서 대체세정제의 실태조사 및 평가와 대체세정시스템 프로그램개발과 관련산업별 최적 대체세정 공정기술을 개발해 관련기업에 보급하고 있는 정도다.

자료출처 : 케미칼리포트(1997년 11월 - 제 84호) / www.cischem.com

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