이 글의 목적은 세정 공정에서 발생하는 폐용제의 화학적 특성을 체계적으로 이해하고, 안전관리와 재활용 품질관리를 현장에서 바로 적용할 수 있도록 핵심 개념, 주요 지표, 대표 오염 시나리오, 분석 항목과 판단 기준을 실무 관점에서 정리하는 것이다.
1. 세정 공정 폐용제가 “새 용제”와 다른 이유
세정 공정에서 배출되는 폐용제는 단일 물질이 아니라 “기본 용제 + 공정 오염물 + 분해생성물 + 혼입된 소량의 물”로 구성된 혼합계가 되는 경우가 많다. 이 혼합계는 시간이 지날수록 조성이 변하고, 조성 변화는 곧바로 인화성, 증발성, 독성 노출 가능성, 재활용 적합성에 영향을 준다.
특히 세정 대상이 오일·그리스·왁스·수지·바인더·포토레지스트·플럭스·접착제·잉크·미세분진인 경우, 폐용제에는 비휘발성 잔류물과 고비점 성분이 증가하는 경향이 있다. 반대로 세정 중 외기 유입이 크거나 저장 용기가 불량하면 저비점 성분의 손실이 커져 증기압이 낮아지고, 상대적으로 고비점 성분 비율이 올라간다.
2. 폐용제 화학적 특성의 핵심 지표 10가지
2.1 인화점(Flash Point)
인화점은 폐용제 안전관리에서 가장 먼저 확인해야 하는 지표이다. 인화점이 낮아질수록 상온에서 가연성 증기 발생 가능성이 커지고, 작업장 점화원 관리, 환기, 정전기 관리의 난이도가 상승한다. 혼합용제는 조성 변화로 인화점이 급격히 변할 수 있어 “입고 시 1회 측정”만으로 관리하면 위험하다.
2.2 끓는점 범위(Boiling Range)와 증류 곡선
끓는점 범위는 폐용제의 휘발성 분포를 보여주는 지표이다. 저비점 성분이 많으면 증기 발생량이 증가하고, 고비점 성분이 많으면 증류 재활용 시 잔사 증가와 가열부 오염이 커진다. 세정 공정에서는 단일 끓는점보다 “범위”가 더 실무적이다.
2.3 증기압(Vapor Pressure)과 증발 속도
증기압은 동일 온도에서 증기 발생 잠재력을 정량적으로 나타내는 값이다. 증기압이 높은 폐용제는 개방 작업 시 공기 중 농도 상승이 빠르며, 국소배기 성능이 부족하면 노출 관리가 실패하기 쉽다. 증기압은 온도 의존성이 매우 크므로, 보관·이송·세정 온도에서의 거동을 함께 고려해야 한다.
2.4 혼화성(Miscibility)과 상분리
세정 공정 폐용제는 물 혼입이 흔하다. 물과 완전 혼화되는 용제(예: 알코올류, 일부 글리콜에테르류)는 수분 증가가 용해도와 세정력, 건조성, 정전기 특성에 영향을 준다. 물과 비혼화성인 용제(예: 다수 탄화수소계)는 수분이 상분리를 일으켜 탱크 바닥에 물층이 형성되고, 부식·미생물·펌프 캐비테이션·증류 트러블을 유발한다.
2.5 밀도·점도·표면장력
밀도는 상분리 판단과 오염물 축적 경향을 이해하는 데 유용하다. 점도는 오염물(수지, 고분자, 오일) 축적에 민감하여 펌핑·여과·스프레이 분사 품질에 영향을 준다. 표면장력은 젖음성과 직접 연결되어 세정 품질 변동의 단서가 된다.
2.6 전기전도도와 정전기 위험
비극성 용제는 전기전도도가 낮아 정전기 축적 위험이 커지는 경향이 있다. 폐용제는 오염물(이온성 불순물, 수분, 첨가제)로 인해 전도도가 변할 수 있으며, 이 변화는 정전기 점화 위험과도 연결된다. 접지·본딩만으로 충분하다고 단정하지 말고, 공정 조건에 맞는 정전기 관리 기준을 설정해야 한다.
2.7 산도·알칼리도(산가, pH 등)와 부식성
폐용제는 공정 부산물로 산성 물질이 생성되거나, 세정 대상에서 산성/염기성 잔류물이 용출되어 산가가 증가할 수 있다. 산성화는 금속 배관·탱크의 부식을 촉진하고, 염소계 용제의 경우 금속과 반응하여 부식성 부산물이 증가할 수 있어 관리가 필요하다.
2.8 과산화물(Peroxide) 생성 가능성
일부 에테르류 및 특정 용제는 공기·빛·시간의 영향으로 과산화물이 생성될 수 있다. 과산화물은 농축(증발·증류) 과정에서 위험이 급격히 증가할 수 있으므로, 해당 계열 용제가 포함될 가능성이 있으면 보관 기간 관리, 시험지(스트립) 기반 스크리닝, 농축 공정 전 안전 확인이 필요하다.
주의 : 에테르계가 포함될 가능성이 있는 폐용제를 증류·감압 농축·가열 농축하기 전에는 과산화물 관리 절차를 선행해야 하며, 결정·침전·캡 주변의 결정성 물질이 관찰되면 임의 개봉·이송·가열을 금지하고 안전 절차에 따라 조치해야 하다.
2.9 비휘발성 잔류물(NVR)과 고형분
NVR은 세정 공정 폐용제가 “재사용 가능한 용제인지”, “증류 재활용이 가능한지”, “필터·배관·노즐을 막는지”를 판단하는 핵심 지표이다. NVR이 증가하면 세정 후 잔막(필름) 불량과 건조 불량이 증가할 수 있다.
2.10 불순물의 성격(유기/무기/금속/할로겐/실리콘)
불순물의 성격은 안전뿐 아니라 재활용 공정 선택을 좌우한다. 예를 들어 금속 이온이 많으면 촉매적 산화로 변질이 촉진될 수 있고, 실리콘계 오염은 특정 공정에서 치명적인 결함 요인이 될 수 있다. 할로겐 함량은 혼합 금지 기준과 처리 루트에 영향을 줄 수 있다.
3. 세정 공정에서 자주 발생하는 폐용제 조성 변화 시나리오
3.1 저비점 성분 손실로 인한 “예상과 다른” 위험 변화
개방 용기 사용, 빈번한 뚜껑 개폐, 통풍이 강한 보관 환경에서는 저비점 성분이 우선적으로 손실된다. 이때 냄새는 줄어드는 것처럼 느껴질 수 있으나, 실제로는 고비점 오염물이 축적되어 점도·NVR이 증가하고 세정 품질이 악화될 수 있다.
3.2 수분 혼입에 따른 인화점·건조성·상분리 문제
공정에서 세정 후 수세 단계가 있거나, 장비에 응축수가 유입되는 구조라면 수분이 폐용제에 혼입될 수 있다. 수분은 혼화성에 따라 상분리 또는 균일 혼합으로 나타나며, 균일 혼합되는 경우에도 증발 거동과 인화점, 정전기 특성에 영향을 준다.
3.3 산화·가수분해·중합에 따른 변질
공정 온도가 높거나 금속 촉매성 오염이 존재하면 산화가 촉진될 수 있다. 특정 오염물(수지, 모노머, 반응성 첨가제)이 포함되면 저장 중 중합으로 점도가 증가하거나 젤화가 발생할 수 있다. 이러한 변질은 필터 막힘, 펌프 부하 증가, 배관 내 침전 형성으로 연결된다.
4. 폐용제 특성 파악을 위한 실무 분석 항목과 해석
현장에서 모든 항목을 매번 고정으로 수행하기보다, “위험 관리용 기본 세트”와 “재활용/품질 판단용 확장 세트”로 나누어 설계하는 방식이 효율적이다.
| 구분 | 분석 항목 | 목적 | 이상 징후 해석 포인트 | 권장 빈도 |
|---|---|---|---|---|
| 기본(안전) | 인화점 | 화재·폭발 위험 수준 파악 | 공정 변경·혼입으로 급변 가능하므로 로트별 관리가 유리하다 | 로트/탱크 교체 시 |
| 기본(안전) | 수분(Karl Fischer 등) | 상분리·부식·건조 불량 위험 파악 | 수분이 증가하면 세정 품질과 증류 안정성이 동시에 악화될 수 있다 | 주기 또는 이상 발생 시 |
| 기본(노출) | 주성분/휘발성 성분(GC-FID/GC-MS 등) | 증기 노출 및 혼합계 조성 파악 | 저비점 성분 증가 시 작업환경 농도 상승이 빠르다 | 공정 변경 시 |
| 기본(설비) | NVR(증발 잔류물) | 오염 축적·여과/노즐 문제 예측 | NVR 상승은 세정 후 잔막 불량의 대표 원인이 된다 | 주기 |
| 확장(품질) | 끓는점 범위/증류 곡선 | 재활용 공정 조건 설정 | 꼬리분(고비점) 증가 시 잔사·탄화 위험이 커지다 | 재활용 투입 전 |
| 확장(부식) | 산가/부식성 지표 | 탱크·배관 부식 위험 평가 | 산가 증가가 빠르면 저장 조건 또는 혼입원을 추적해야 하다 | 월/분기 |
| 확장(특수) | 과산화물 스크리닝(해당 시) | 농축·증류 안전 확보 | 검출 시 농축 금지 및 안전 절차 적용이 필요하다 | 보관 기간 경과 시 |
| 확장(공정) | 금속/이온/입자 | 민감 공정 결함 예방 | 특정 라인에서만 증가하면 오염원(장비·부품)을 의심해야 하다 | 민감 공정에 한정 |
주의 : “폐용제라서 어차피 폐기한다”는 전제로 특성 파악을 생략하면, 보관 중 가스 발생·압력 상승·상분리·침전·정전기 점화 같은 사고 형태를 놓치기 쉽다. 최소한 인화점, 수분, NVR, 조성(또는 대표 지표)은 안전관리 관점에서 필수로 설정해야 하다.
5. 혼합용제의 위험도를 빠르게 추정하는 실무 계산 예시
현장에서 “지금 이 냄새가 위험한 수준인지”를 정량으로 연결하려면, 증기압과 농도 환산의 기본식을 이해하는 것이 도움이 된다. 아래 예시는 혼합용제의 완전한 거동을 대체하지 않으며, 현장 1차 판단을 위한 개념 예시로만 사용해야 하다.
# 혼합용제의 증기 농도(근사) 예시 # 가정: 이상기체, 용제 1종의 포화증기압(Psat) 사용, 공기 중 평형에 근접 # 입력: Psat_kPa(작업 온도에서 포화증기압), P_atm_kPa(대기압), 결과: ppmv Psat_kPa = 24.0 # 예: 특정 온도에서 포화증기압 24 kPa P_atm_kPa = 101.325 # 대기압 kPa mole_fraction_in_air = Psat_kPa / P_atm_kPa ppmv = mole_fraction_in_air * 1_000_000 print(ppmv) # 해석: # ppmv가 높게 나오면, 개방 작업에서 빠르게 고농도에 도달할 잠재력이 있다는 의미이다. # 실제 농도는 환기, 확산, 표면적, 혼합 상태에 따라 달라지므로 측정과 함께 사용해야 하다.6. 재활용(증류·여과·흡착) 관점에서 폐용제 특성 보는 법
6.1 증류 재활용에 유리한 폐용제의 특성
증류는 “휘발성 차이”를 이용하는 공정이므로, 끓는점 범위가 과도하게 넓지 않고 열분해·중합 경향이 낮은 조성이 유리하다. 또한 NVR과 고형분이 낮을수록 잔사 처리와 열교환기 오염이 줄어든다.
6.2 증류 재활용을 어렵게 만드는 신호
산가가 상승하는 경향, 점도 증가, 침전 형성, 젤화, 강한 색 변화, 특이한 자극성 냄새 변화는 변질 또는 반응성 부산물 축적의 신호일 수 있다. 이러한 신호가 있으면 단순 증류 조건 조정으로 해결되지 않을 수 있어, 전처리(여과·수분 제거·흡착)와 공정 안전성 검토가 필요하다.
6.3 분리 보관의 기술적 이유
폐용제는 “어떤 용제인지”보다 “무엇과 섞였는지”가 더 중요하다. 할로겐계 성분 혼입 여부, 강산·강염기·산화성 물질 혼입 가능성, 과산화물 생성 가능성 여부는 혼합 금지 기준을 결정한다. 분리 보관은 규정 준수 목적뿐 아니라, 재활용 수율과 안전성을 좌우하는 공정 변수이기도 하다.
| 관리 항목 | 권장 관리 방법 | 기대 효과 | 현장 체크 포인트 |
|---|---|---|---|
| 로트 분리(공정/라인별) | 발생원 기준으로 탱크·드럼 분리 | 조성 변동 감소, 재활용 품질 안정 | 라벨에 공정명·일자·주성분·혼입 금지 항목을 표기해야 하다 |
| 수분 관리 | 밀폐 이송, 응축수 유입 차단, 바닥 물층 배출 | 상분리·부식·증류 트러블 감소 | 드럼 하부 샘플링로 물층 존재를 확인해야 하다 |
| 고형분/침전 관리 | 전처리 여과, 침전 분리, 탱크 교반 기준 설정 | 펌프·노즐 막힘 예방 | 필터 차압 추세를 기록해야 하다 |
| 정전기 관리 | 접지·본딩, 유속 제한, 도전성 부품 사용 | 점화원 위험 감소 | 이송 호스와 용기 간 본딩이 유지되어야 하다 |
| 온도 관리 | 저장 온도 상승 억제, 직사광선 차단 | 증기 발생·산화·변질 억제 | 탱크 상부 공간의 결로·압력 변화를 관찰해야 하다 |
7. 현장 적용 체크리스트: “특성 이해 → 안전 → 품질” 순서로 설계
7.1 샘플링 원칙
폐용제 분석에서 샘플링 오류는 전체 판단을 무의미하게 만든다. 상분리 가능성이 있으면 상층·중층·하층을 구분해 채취하고, 휘발성 성분이 중요한 경우 밀폐 용기에 즉시 봉입해 손실을 최소화해야 하다. 또한 샘플 라벨에는 발생원, 날짜, 온도, 저장 시간, 혼입 가능 물질을 반드시 기록해야 하다.
7.2 최소 관리 항목(Minimum Set) 권장
세정 공정에서 최소한으로 고정해야 하는 항목은 인화점, 수분, NVR, 조성(또는 대표 지표)이다. 이 4가지가 확보되면 화재·폭발 위험, 상분리·부식 위험, 세정 품질 저하 가능성, 재활용 가능성의 큰 틀을 빠르게 잡을 수 있다.
7.3 이상 징후 발생 시 즉시 적용할 판단 흐름
냄새 변화, 색 변화, 침전, 점도 증가, 거품 증가, 필터 차압 상승, 세정 후 잔막 증가 중 하나라도 나타나면, “공정 변경 여부 확인 → 수분/NVR/인화점 우선 확인 → 조성 확인 → 저장 조건 점검” 순서로 원인을 좁혀야 하다. 현장에서는 원인 추정보다 “데이터로 범위를 줄이는 속도”가 중요하다.
주의 : 폐용제의 혼합은 조성 예측을 불가능하게 만들고, 인화점·증기압·반응성 위험을 동시에 키울 수 있다. 혼합 금지 기준을 문서로 정의하고, 혼입이 의심되면 사용·이송·가열을 중단한 뒤 분석으로 확인해야 하다.
8. FAQ
폐용제의 인화점이 갑자기 낮아지는 경우가 실제로 발생하나?
발생할 수 있다. 저인화점 용제의 혼입, 세정 대상에서 휘발성 성분이 용출된 경우, 탱크 내 조성 층화로 샘플이 편중된 경우 등이 원인이 될 수 있다. 로트별 인화점 관리와 샘플링 위치 관리가 필요하다.
수분이 조금 섞여도 재활용 증류에 큰 문제가 되나?
문제가 될 수 있다. 혼화성에 따라 상분리로 설비 부식을 유발하거나, 증류 시 분리 거동을 불안정하게 만들 수 있다. 또한 수분은 일부 성분의 가수분해를 촉진하여 산가 상승과 변질을 유발할 수 있으므로 수분 관리는 기본 항목으로 설정해야 하다.
NVR 수치가 높으면 어떤 공정 문제가 먼저 나타나나?
여과 막힘, 펌프 부하 증가, 스프레이 분사 품질 저하가 먼저 나타나는 경우가 많다. 이후에는 세정 후 잔막 불량과 건조 불량이 증가할 수 있다. NVR이 상승하면 전처리 여과와 탱크 청소 주기, 재활용 투입 기준을 함께 조정해야 하다.
폐용제 조성 분석은 GC로 충분한가?
휘발성 성분 파악에는 유용하지만, 고비점 오염물과 비휘발성 잔류물, 수분, 산가, 금속/이온, 입자 같은 품질·설비 리스크를 모두 설명하기에는 부족하다. 최소 세트(인화점, 수분, NVR, 조성)로 시작하고 공정 민감도에 따라 확장 세트를 추가하는 방식이 효율적이다.
과산화물 위험은 연구실 이야기 아닌가?
산업 현장에서도 에테르계 성분이 포함될 가능성이 있으면 동일한 원리로 관리가 필요하다. 특히 농축·증류 과정은 과산화물 위험을 키울 수 있으므로, 해당 계열이 의심되면 보관 기간 관리와 스크리닝 절차를 운영해야 하다.
폐용제를 분리 보관하면 현장 운영이 번거롭지 않나?
단기적으로는 번거로울 수 있으나, 장기적으로는 안전사고 예방, 재활용 수율 향상, 품질 변동 감소로 전체 비용을 낮추는 방향으로 작동하는 경우가 많다. 분리 보관 기준을 “발생원 중심”으로 단순화하고 라벨링을 표준화하면 운영 부담을 줄일 수 있다.