폴리머 인사이트 #11. 인류에게 중요한 물! 물을 위한 수처리 소재부터 수처리 주요 인증까지
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화학이야기

폴리머 인사이트 #11. 인류에게 중요한 물! 물을 위한 수처리 소재부터 수처리 주요 인증까지

2018년 12월 5일

인류에게 중요한 물! 물을 위한 수처리 소재부터 수처리 주요 인증까지

갈수록 중요해지는 물

물이 점점 중요해지면서 수처리 시장도 꾸준히 성장하고 있습니다. ‘수처리(Water Treatment)’란 물을 이용하려는 목적에 맞게끔 만드는 과정을 말합니다. 정수 처리, 오수 처리, 하수 처리, 폐수 처리 등으로 나눌 수 있습니다. ‘수처리’는 오염된 물을 사용 목적에 적합하도록 물에서 오염 물질을 제거하고 처리하기 때문에 ‘물처리’라고도 부릅니다. 목적에 따라서 크게 용수 처리와 폐수 처리로 나뉩니다. 용수 처리는 음료수와 공업 용수를 대상으로 합니다. 폐수 처리는 도시 하수와 공장 폐수를 대상으로 이루어집니다. 수처리는 이물질을 제거하고 박테리아와 바이러스 제거, 탈기, 탈색, pH 조절, 탈알칼리 등의 과정으로 이루어집니다. 이 처리 과정은 물의 이용 목적에 따라 각각 다릅니다.

 

수처리란? 물을 이용하려는 목적에 맞게끔 만드는 과정, 물에 대한 요구가 높아지면서 수처리 제품에 사용되는 소재까지 규제 강화!

점점 물에 대한 요구가 세밀해지면서 깨끗한 물, 건강한 물 등 물의 질만이 아니라 물을 담거나 이송할 때 쓰이는 제품, 정수 제품 등에 대한 규제도 강화되었습니다. 이런 흐름에 맞춰서 현재는 해당 제품에 사용된 소재에까지 그 규제를 강화하고 있습니다. 그럼 이런 수처리 제품에 사용되는 대표적인 소재는 무엇일까요? 또 소재로 인증을 받아야 하는 대표적인 수처리 인증 제도에는 어떤 게 있을까요?

수처리 제품에 사용되는 대표적인 소재

수처리 제품에 사용되는 소재 중 대표적으로 들 수 있는 소재는 폴리페닐렌에테르(Polyphenylene Ether, PPE)입니다. 폴리페닐렌에테르는 플라스틱의 가볍고 강한 특성을 살린 신소재, 엔지니어링 플라스틱(Engineering Plastic, EP)의 한 종류입니다. 1915년 폴리페닐렌에테르에 대한 연구가 최초로 시작되었지만 낮은 분자량과 수율(투입 수에 대한 완성된 양품의 비율) 때문에 공업적으로는 큰 관심을 끌지 못했습니다. 하지만 1957년 미국의 제너럴일렉트릭(General Electric)사의 해이(Hay)가 구리/아민 컴플렉스 촉매를 이용해 산화커플링 중합으로 고분자량의 폴리페닐렌에테르 합성에 성공함으로 주목을 끌게 됩니다. 이 일로 폴리페닐렌에테르는 엔지니어링 플라스틱으로 성장하게 됩니다.

 

수처리 제품에 사용되는 대표적인 소재, 폴리페닐렌에테(Polyphenylene Ether, PPE)

현재 폴리페닐렌에테르는 자동차와 전자기기 등 다양한 제품의 소재로 사용되며 내열성이 뛰어나고 내화학성이 우수하다고 평가받습니다. 특히 내가수분해성(물과 작용하여 일어나는 반응이 적은 성질)이 뛰어나며, 고온인 80도에서도 유해 물질이 나오지 않아서 식음수나 농업 용수 등 물이 닿는 제품에 사용되는 소재입니다.

수처리 주요 인증

식음수나 농업 용수처럼 물이 닿는 제품을 만드는 데 사용되는 소재의 판매를 위해서는 수처리 인증을 필수적으로 획득해야 합니다. 수처리 인증은 각 나라와 지역에 따라 다양합니다. 각각 수처리 인증을 담당하는 기관이 존재하기 때문입니다. 하지만 여기서는 중요한 네 가지 인증을 살펴보고자 합니다. 네 가지 인증은 NSF, WRAS, ACS, KTW입니다.

 

수처리 주요 인증 및 국가

NSF(National Sanitation Foundation)

미국 국가 공중 위생국으로 독립된 비영리 기관입니다. 물, 음식, 공기 및 환경 분야의 규격을 개발하고 인증을 진행합니다. NSF 인증은 수처리 제품만이 아니라 음식에 관한 제품 등에도 부여받는 인증으로, 미국 및 캐나다, 호주, 뉴질랜드 지역에서 제품을 판매하려면 반드시 획득해야 하는 인증입니다. 또한, NSF는 미국 환경보호청(Environmental Protection Agency, EPA)과 세계보건기구(World Health Organization, WHO)에 승인된 인증으로써, 음용수만이 아니라 음용수 처리용 화학품, 음용수 접촉 배관 제품 및 부품, 음료수 등의 포장재까지 다양한 범위의 규격을 갖추고 있습니다.

WRAS(Water Regulations Advisory Scheme)

영국에서 물과 관련된 음용수 규격의 승인과 등록을 서비스하는 기관입니다. 영국과 북아일랜드 지방에서는 물 관련 제품 및 소재를 판매하려면 인증을 획득해야 합니다. 이 기관은 음용수로 인해 발생하는 오염을 줄이자는 취지에서 설립되었으며, NSF와 마찬가지로 음용수 제품만이 아니라 각 부품, 원재료까지 인증을 부여합니다. 음용수에 닿는 접촉 배관과 부품, 고무 링까지 평가합니다.

ACS(Attestation de conformite sanitaire)

프랑스의 인증 기관으로 프랑스 지역에서 물 관련 제품 및 소재를 판매하려면 획득해야 하는 인증입니다. 프랑스의 식약청에서 승인한 CARSO라는 실험실에서 ACS 인증을 발급해줍니다. 음용수와 닿는 모든 제품에 대한 인증을 부여합니다. 테스트 대상은 플라스틱만이 아니라 금속 제품도 해당합니다. 시험 전 검증 과정을 거치며 보증 기간은 5년으로 5년마다 갱신해야 합니다.

KTW(Kunststoffe und Trinkwasser)

독일 지역에서 물 관련 제품 및 소재를 판매하려면 획득해야 하는 인증입니다. 다른 어떤 인증보다도 까다롭고 그만큼 시간이 많이 소요됩니다. 물질의 성분표를 검토하고 용출 시험 등 절차에 따라 검증이 진행됩니다. 독일 가스 및 식음료협회(DVGW) 기관에서 발급해주는 인증입니다. 음용수와 접촉하는 비금속 제품 또는 재료에 대해 검증하며 섬유(Fiber) 제품에 대한 검증 테스트가 있습니다. KTW는 W270이라는 미생물 테스트를 진행하는 점이 특이합니다. 보증기간은 5년이며 5년마다 갱신해야 합니다.

수처리 시장의 이슈

수처리 시장은 여러 이슈에 따라 예민하게 반응하는 시장입니다. 어떤 점이 이슈화되고 있는지를 잘 알아야 대비책도 잘 세울 수 있습니다. 그런 의미에서 수처리 시장에서 주요한 이슈가 되고 있는 문제들을 살펴보겠습니다.

 

수처리 시장 주요 이슈 - 납 비검출, 탄화수소 비검출, 유리섬유 사이징 에이전트

납 비검출(Lead Free)

2011년 1월 4일 미국의 오바마 대통령은 안전음용수법(Safe Drinking Water Act)에서 납 미검출(Lead Free)의 의미를 개정했습니다. 그 개정안에 따라 공공 상수 시스템에 사용되는 모든 제품은 납 포함 가중치 평균값을 0.25% 기준으로 하향 조정했습니다. 이 기준은 2014년 1월 4일부터 미국 전역에 연방 규정으로 적용되었습니다.

부타디엔 비검출(Butadiene Free)

제품과 소재에 대해서 부타디엔 비검출에 대한 요구가 높습니다. 그 출처는 수처리 규격이 아닌 음식 규격(Food Contact Material)인 유럽 연합(EU)으로 추정됩니다. 해당 규격에는 사용할 수 있는 검증 받은 첨가제 목록이 기록되어 있습니다. 이 목록에 따르면 폴리머(Polymer) 생산품은 사용이 불가합니다. 또 전이 기준(Specific Migration Limit, SML)을 두고 있습니다. 용출 테스트에서 부타디엔(Butadiene, BD)이 검출되는 즉시 사용할 수 없다는 뜻입니다. 부타디엔 비검출(Butadiene Free)에 해당하는 제품과 소재 개발이 활발하며 이 이슈는 계속해서 점점 더 중요해지리라 판단됩니다.

유리섬유 사이징 에이전트(Glass Fiber sizing agent)

2016년부터 미국 식품의약국(Food and Drug Administration, FDA)과 유럽 연합(EU)에서 보강제에 대한 규격을 강화한다는 이슈가 있었습니다. 이 이슈 때문에 코팅용으로 쓰이는 유리섬유인 유리섬유 사이징 에이전트(Glass Fiber sizing agent)는 연방 리스트(Union List)에 등록되어 있어야 합니다. 바뀐 규제는 2016년부터 적용되고 있습니다.

또한, 다른 유럽 연합의 규제인 우수의약품제조관리기준(Good Manufacturing Practice)을 만족해야 합니다. 우수의약품제조관리기준(Good Manufacturing Practice)에 따르면 검증받은 공장에서 제품을 생산해야 하므로 이에 대한 대비책도 마련해야 합니다.

수처리 시장의 미래

인류에게 물은 중요한 존재입니다. 생활에 필요한 물을 확보하는 일은 세계적으로 중요한 과제가 되었습니다. 이런 이유로 깨끗한 물, 안전한 물에 대한 필요성이 높아지고 그에 따라 물을 담는 제품에 대한 요구사항도 까다로워졌습니다.

 

수처리 시장은 2020년 940조 원 규모가 될 것! 미래를 위해 수처리 시장을 준비해야 합니다

수처리 제품과 소재 관련 시장은 점차 그 규모가 커지고 있습니다. 시장 조사 기관 글로벌 워터 마켓(Global Water Market)은 수처리와 연관된 직간접적 시장이 2017년 기준 세계 880조 원 규모에서 크게 성장해 2020년에는 940조 원 규모가 되리라 예측했습니다. 수처리 시장은 현재 가격이 더 중요하지만 점차 기술력의 비중이 높아질 것입니다. 관련 업체들은 기술을 연구하여 미래 수처리 시장을 준비해야 할 것입니다.

 

내용 출처 : LG화학 테크센터 <폴리머 인사이트> 2015 겨울호 P.17 ‘수처리 인증 및 소재 LUMILOY GP2200K, GP2300K의 소개’(EP소재개발 1팀)

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