이 글의 목적은 인쇄 현장에서 사용되는 IPA를 안전하고 체계적으로 대체하기 위한 기준과 절차를 제공하여 품질, 비용, 안전, 환경 성과를 동시에 확보하도록 돕는 것이다.
1. 전환의 배경과 목표 정의
IPA는 인화점이 낮고 휘발성이 높아 화재 위험과 노출 위험이 존재하며 VOC 배출의 주요 원이 된다.
전환의 1차 목표는 동일 품질을 유지하면서 IPA 사용량을 단계적으로 0~저알코올 수준으로 낮추는 것이다.
2차 목표는 작업자 노출 저감, 화재 위험 저감, VOC 배출 저감, 총소유비용 절감이다.
목표는 수치로 정의해야 하며 예를 들어 인쇄 품질 불량률 1% 이하 유지, VOC 배출량 30% 저감, 세척 용제 사용량 20% 저감, 전환 기간 8주 이내 달성 등으로 설정한다.
2. 현 상태 진단 체크리스트
전환 전 최소 2주간 기초 데이터를 수집하여 기준선을 확정한다.
| 항목 | 측정 방법 | 현재값 기록 | 관리 기준 예시 |
|---|---|---|---|
| IPA 사용 지점 | 공정별 목록화(습수액, 블랭킷·롤러 세척, 잉크 희석 등) | 모든 사용 지점을 누락 없이 파악한다 | |
| 습수액 IPA 농도 | 부피% 측정 또는 굴절계 확인 | 현행값을 기준선으로 등록한다 | |
| 습수액 pH/전도도/표면장력 | pH 미터, 전도도계, 텐시오미터 | 공급사 권장범위 대비 편차를 기록한다 | |
| 인쇄 결함 지표 | 톤잉, 스커밍, 세트오프, 닷게인, 색밀도 | 작업지시별 품질 카드로 표준화한다 | |
| 세척 용제 사용량 | 일별 투입량 기록 | 단위 인쇄량당 사용량으로 환산한다 | |
| 작업자 노출 | 취급 시간, 환기 조건, 냄새 민원 건수 | 환기 성능과 교대별 차이를 기록한다 | |
| VOC 배출 추정 | 사용량×VOC 질량분율 | 전환 후 비교를 위한 기준선으로 보존한다 | |
| 설비 상태 | 댐핑 시스템, 롤러 경도, 블랭킷 상태 | 마모·오염 시 전환 전 정비를 수행한다 |
3. 대체물질 유형과 선택 기준
대체 전략은 저알코올화와 알코올리스 전환으로 구분한다.
저알코올화는 IPA 농도를 단계적으로 0~3% 수준으로 낮추고 대체 첨가제를 도입하는 전략이다.
알코올리스는 IPA를 0%로 운영하며 표면장력 조절제와 습윤제, 글리콜에테르계 성분, 계면활성제 패키지를 최적화하는 전략이다.
| 용도 | 대체물질·방법 예 | 핵심 물성·요건 | 주의사항 |
|---|---|---|---|
| 습수액(옵셋) | 알코올 대체 첨가제 패키지, 고성능 습윤제, 글리콜에테르계 조성 | 목표 표면장력, 안정 pH, 적정 전도도, 낮은 거품성 | 판재·고무롤러 팽윤성, 잉크와의 유화 균형을 검증한다 |
| 블랭킷·롤러 세척 | 고인화점 저취용 세정제, 물기반 세정제, 에스터계 세정제 | 충분한 세정력, 적절한 증발속도, 잔류 저점착성 | 고무·플라스틱과의 소재 적합성을 시험한다 |
| 플렉소·그라비아 세척 | 수계 세정제, 고비점 용제 혼합, 장치식 세척 | 아닐록스 손상 최소화, 도막 잔사 용해성 | VOC 함량과 폐수 처리성을 검토한다 |
| 공정관리 | 냉각수 온도 제어, 자동 혼합·투입 장치 | 온도 안정성, 배치간 재현성 | 혼합 오차를 주기적으로 교정한다 |
선택 기준은 품질 유지 가능성, 안전성, 환경성, 총비용, 공급 안정성이다.
안전성 검토 시 인화점, 증기압, 자극성, 흡입 독성, 분해성 자료를 확인한다.
환경성 검토 시 VOC 질량분율, 생분해성, 폐기 용이성, 냄새 민원을 평가한다.
총비용은 단가만이 아니라 사용량, 세척 시간, 불량률, 교체 주기, 보험료 반영 비용까지 포함한다.
4. 파일럿 평가 계획(DoE) 체크리스트
단일 배치 비교가 아닌 요인 실험으로 최적점을 찾는 것이 효율적이다.
| 요인 | 수준 예시 | 반응 변수 | 합격 기준 예시 |
|---|---|---|---|
| 대체 첨가제 투입량 | 0%, 1%, 2% | 스커밍 발생, 색밀도 안정성, 물먹임 범위 | 스커밍 0건, 색밀도 Cpk≥1.33 |
| 습수액 온도 | 8℃, 10℃, 12℃ | 닛핑 안정화 시간, 닷게인 | 닛핑 3분 이내, 닷게인 기준선±5%p |
| 물 경도 | 연수, 중간, 경수 | 거품성, 판오염 | 거품 지수 기준 이하, 판오염 0건 |
| 프레스 속도 | 저속, 표준, 고속 | 세트오프, 잉크 건조 | 세트오프 불합격 0건 |
실험 전 표준 원지, 표준 잉크, 표준 작업 조건을 정의하여 비교 가능성을 확보한다.
작업자 간 편차를 줄이기 위해 체크리스트 기반으로 같은 절차를 반복한다.
5. 프레스 설정 변경 체크리스트
IPA 저감은 물·잉크 균형 재설정이 핵심이다.
| 항목 | 조치 | 검증 방법 |
|---|---|---|
| 댐핑 롤러 압압 | 공급사 기준으로 초기화 후 미세 조정 | 테스트 패턴에서 스커밍 유무 확인 |
| 습수액 표면장력 | 대체 패키지 투입량으로 목표치 달성 | 텐시오미터 수치와 실제 물먹임 폭 비교 |
| 온도 관리 | 냉각장치로 8~12℃ 범위 유지 | 온도 로그 기록과 품질 상관 검토 |
| 잉크 점도 | 작업 전 점도 확인과 교정 | 점도계 측정과 색밀도 안정성 확인 |
| 세척 절차 | 고무 swell 최소 조합으로 표준화 | 세척 후 롤러 경도·치수 주기 점검 |
6. 품질 관리 항목과 합격 기준 예시
전환 기간 동안은 로트마다 강화된 검사를 적용한다.
| 품질 항목 | 지표 | 합격 기준 예시 | 비고 |
|---|---|---|---|
| 색 재현성 | CIELAB ΔE* | 기준선 대비 ΔE*≤2.0 | 패치별 표본 10개 이상 |
| 밀착·건조 | 세트오프 시험 | 불합격 0건 | 라인 속도별 재현 |
| 닛핑 안정화 | 정상화 소요 시간 | 3분 이내 | 재가동 시 동일 기준 |
| 점묻음 | 스커밍 빈도 | 0건 | 교대별 기록 |
| 닿음 균일 | 닷게인 | 기준선±5%p | 판별 시트 유지 |
7. 안전·보건 및 환경 관리 체크리스트
대체물질이라도 화재·노출·환경 위험이 0이 아니므로 체계적인 관리가 필요하다.
| 영역 | 점검 항목 | 합격 기준 |
|---|---|---|
| 화재·폭발 | 인화점, 점화원 통제, 접지·본딩, 보관 분리 | 인화점 상승 확인, 위험물 분류에 맞는 보관 준수 |
| 노출 관리 | 국소배기, 밀폐 이송, 누출 시나리오 | 환기 성능 달성, 누출 대응 훈련 완료 |
| 보호구 | 내화학 장갑, 보안경, 방호복 | SDS 권고 수준 이상 지급·사용 |
| 표시·교육 | GHS 라벨, 작업장 표지, 교육 이수 | 라벨 누락 0건, 교육 이수 100% |
| 폐기물 | 오염 걸레·공병 분류, 임시보관, 위탁처리 | 법정 보관 기준 준수, 반출 기록 완비 |
| 법규 준수 | 물질등록 여부, 물질안전보건자료 최신화 | 필수 신고·등록 완료, 최신본 비치 |
8. VOC·비용 산정 프레임
VOC 배출 추정은 단순식으로 관리가 가능하다.
계산식 예시는 다음과 같다.
연간 VOC 배출량(kg) = Σ[사용량(L) × 밀도(kg/L) × VOC 질량분율]이다.
전환 전·후 계산을 같은 기준으로 수행하여 저감 효과를 정량화한다.
총소유비용은 구매 단가, 사용량, 세척 시간, 불량률, 폐기 비용, 보험료, 교육 비용을 포함하여 비교한다.
9. 전환 절차 로드맵
1단계는 현 상태 진단과 목표 설정이다.
2단계는 후보 물질 스크리닝과 공급사 기술자료 수집이다.
3단계는 파일럿 DoE와 합격 기준 확정이다.
4단계는 SOP 초안 작성과 안전성 검토이다.
5단계는 제한된 라인에서의 제한적 양산 검증이다.
6단계는 전 라인 확대와 사후 모니터링 체계 고도화이다.
10. 공급사 자료·승인 문서 체크리스트
승인 전에 문서 기반 검토를 완료해야 한다.
| 문서 | 확인 내용 | 합격 기준 |
|---|---|---|
| SDS 16항목 | 위험문구, 인화점, 독성, 노출대책 | 필요 보호구 정의와 응급조치 명확 |
| 기술자료(TDS) | 권장 농도, 물성, 호환성 | 설비·소재 적합 범위 명시 |
| 규제 적합성 | 등록·신고, 제한물질 부존재 확인 | 요구 증빙 수령 완료 |
| 품질 보증 | 규격, 로트관리, COA | 로트별 변동성 관리 계획 제출 |
| 환경성 | VOC 분율, 생분해성, 폐수 영향 | 사내 기준 충족 |
11. 교육·SOP 업데이트 핵심 포인트
대체물질 취급법, 혼합 비율, 표준 세척 절차, 유출 대응, 라벨 읽기, 폐기 절차를 교육한다.
SOP에는 책임·권한, 사용 전 점검, 혼합·투입, 품질 확인, 이상 시 복귀 절차, 기록 보존 항목을 포함한다.
변경관리 문서에는 전환 사유, 영향평가, 교육 계획, 위험평가, 롤백 기준을 포함한다.
12. 자주 발생하는 문제와 즉시 조치
| 문제 | 원인 가설 | 즉시 조치 | 근본 대책 |
|---|---|---|---|
| 스커밍 발생 | 표면장력 과다, 물먹임 부족 | 대체 첨가제 소폭 증량, 물먹임 폭 확대 | 목표 표면장력 재설정과 자동 제어 도입 |
| 톤잉 증가 | 유화 불균형, 잉크 점도 과저점 | 잉크 점도 조정, 댐핑 온도 하향 | 잉크·습수액 상용성 재평가 |
| 세트오프 | 건조 지연, 과다 수분 | 건조 조건 상향, 물먹임 감소 | 대체 조성의 증발 특성 재검토 |
| 롤러 팽윤 | 세정제와 소재 비적합 | 즉시 사용 중지, 롤러 상태 검사 | 세정제 조성 변경과 소재 적합성 시험 |
| 냄새 민원 | 잔류 용제, 환기 부족 | 환기 증가, 세척 잔류 제거 | 고비점·저취 조성 전환과 밀폐 이송 |
13. 단계적 저감 운영 권고안
1주차에는 품질 위험을 최소화하기 위해 현재 조건에서 IPA를 75% 수준으로 감량한다.
2~3주차에는 결함 누적이 없으면 50% 수준으로 감량한다.
4~5주차에는 대체 첨가제 최적화를 병행하여 25% 이하로 감량한다.
6~8주차에는 알코올리스 조건을 시험하고 합격 기준을 만족하면 전면 전환한다.
각 단계는 최소 3회 이상의 반복 작업으로 확인하며 불합격 발생 시 이전 단계로 복귀한다.
14. 기록·지표 관리 양식 예시
| 일자 | 작업코드 | IPA 농도(%) | 표면장력(mN/m) | pH | 전도도(μS/cm) | 색 ΔE* | 불량코드 | 조치 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
지표는 관리도 형태로 시각화하여 추세를 감시한다.
15. 세척 공정 최적화 팁
세척은 오염 유형에 따라 단계화하는 것이 효과적이다.
먼저 저위험 수계 세정으로 잔사와 먼지를 제거하고 필요 시 고비점 세정으로 전환한다.
마무리 단계에서는 잔류 저점착성을 제거하여 잉크 오염 재부착을 방지한다.
세척 후 롤러 경도와 치수 변화를 월간으로 점검한다.
16. 설비·자재 호환성 시험 항목
블랭킷, 롤러, 호스, 씰, 도장면의 화학적 호환성을 시험한다.
시험 항목은 팽윤율, 경도 변화, 색상 변화, 균열, 접착력 변화이다.
가열·냉각 사이클과 반복 접촉 시험으로 내구성을 확인한다.
17. 물 관리 체계
연수 장치, 카트리지 수명, 재생 주기를 관리한다.
메이크업수는 미생물 증식을 억제할 수 있는 위생적 저장과 순환이 필요하다.
전도도와 pH 센서는 정기 교정으로 신뢰도를 유지한다.
수질 편차는 표면장력과 유화 균형에 직접 영향을 준다.
18. 벤치마크 지표
알코올리스 전환 후 생산성, 불량률, 세척 시간, 용제 사용량, VOC 배출, 민원 건수를 월별로 대시보드화한다.
목표 달성 여부는 분기별 경영 리뷰에서 확인한다.
19. 감사 대비 포인트
물질 목록, SDS 최신본, 교육 기록, 배출 추정 근거, 폐기물 인계 기록, 변경관리 문서, 파일럿 결과 보고서를 준비한다.
현장 표지, 위험물 구획, 소화 설비, 환기 성능 기록을 동선에 맞게 배치한다.
20. 현장 투입 전 최종 Go/No-Go 체크
| 영역 | 질문 | 판정 |
|---|---|---|
| 품질 | 주력 품목 3종에서 합격 기준을 3회 연속 충족했는가 | Go / No-Go |
| 안전 | 인화점 상승과 환기·보호구가 설계대로 확보되었는가 | Go / No-Go |
| 환경 | VOC 추정 저감률이 목표를 달성했는가 | Go / No-Go |
| 설비 | 호환성 시험에서 이상이 없는가 | Go / No-Go |
| 비용 | 총소유비용이 기존 대비 상승하지 않는가 | Go / No-Go |
| 교육 | 교대별 교육 이수가 100%인가 | Go / No-Go |
FAQ
알코올리스로 전환하면 초기 결함이 생기는가
물·잉크 균형 재설정 기간에 톤잉이나 스커밍이 일시적으로 증가할 수 있으나 표면장력과 온도를 안정화하면 해소 가능하다.
대체 첨가제 농도는 어떻게 정하는가
공급사 권장 범위를 시작점으로 DoE를 통해 최적점을 찾는 것이 합리적이다.
세척력은 약해지지 않는가
고비점 조성과 단계 세척을 적용하면 세척 시간을 크게 늘리지 않고도 동일 수준의 청결도를 확보할 수 있다.
설비 교체가 필수인가
대부분의 경우 설정 변경과 소모품 관리로 해결되나 롤러 소재나 씰의 호환성이 낮으면 교체가 필요할 수 있다.
법규 측면에서 무엇을 확인해야 하는가
물질 등록·신고, GHS 라벨, 교육 이수, 폐기물 관리, 배출 관리 문서를 점검하면 된다.
전환 실패 시 복귀 기준은 무엇인가
안전·품질 임계값 초과, 불량률 급증, 설비 손상 징후 발생 시 즉시 이전 단계 조건으로 복귀한다.