퍼플루오로알킬 및 폴리플루오로알킬 물질(PFAS) 이해하기

PFAS는 높은 화학적 안정성과 계면활성제 특성으로 알려진 화학 물질의 한 종류로, 반도체 제조, 금속 가공 및 윤활유 생산을 포함한 다양한 산업 분야에서 널리 사용됩니다. PFAS는 독특한 소수성과 유소수성 특성 덕분에 가공 공정의 효율성을 높이고 제품 품질을 개선하는 데 필수적인 것으로 여겨져 왔습니다. 그러나 그들의 높은 안정성과 지속성은 환경 및 건강에 대한 심각한 우려를 불러일으켰습니다.

금속 가공에서 PFAS는 냉각 및 윤활 효과를 개선하기 위해 일반적으로 절삭유 및 윤활제에 계면활성제로 추가됩니다. PFAS의 플루오로카본 사슬 구조는 금속 표면에 안정적인 필름을 형성할 수 있게 하여 마찰과 마모를 줄이고, 도구 수명을 연장하며 가공 정밀도를 향상시킵니다.

예를 들어, 퍼플루오로옥탄술폰산(PFOS)과 퍼플루오로헥산술폰산(PFHxS)은 부식 방지 및 윤활 특성을 향상시키기 위해 다양한 금속 절삭 유체 및 윤활제 조제에 널리 사용되었습니다. 또한, 이러한 화합물은 고온 및 고압과 같은 극한 조건에서도 안정성을 유지할 수 있어 항공우주 및 의료 기기 제조와 같은 정밀 금속 가공 산업에서 특히 중요합니다.

PFAS의 점진적 단계적 폐지

금속 가공 및 윤활유에서 PFAS의 사용은 잠재적인 환경 및 건강 위험을 초래합니다. 이러한 물질은 분해하기 매우 어렵고, 생물 축적 특성을 가지며, 폐수 방출을 통해 자연 수역에 유입될 수 있습니다. 금속 가공에 사용되는 폐유, 절삭유 및 냉각제는 종종 상당량의 PFAS를 포함하고 있습니다.

적절히 처리되지 않으면 이러한 플루오르화 화합물은 토양과 지하수를 추가로 오염시켜 생태계와 인간 건강에 위협을 가할 수 있습니다. 연구에 따르면 PFAS는 인간의 내분비 시스템을 방해할 수 있으며, 암, 면역 시스템 손상, 생식 문제 등 다양한 건강 문제와 관련이 있습니다.

PFAS의 환경 영향에 대한 글로벌 우려가 증가함에 따라, 많은 국가와 지역에서 이러한 화합물에 대한 규제를 강화하기 시작했습니다. 미국 환경 보호국(EPA)은 PFOS, 퍼플루오로옥탄산(PFOA) 및 그 유도체를 독성 물질 관리법에 따라 목록화하여 산업 공정에서의 사용을 줄이거나 대체 물질을 찾도록 요구하고 있습니다.

유럽연합은 스톡홀름 협약에 따라 다양한 PFAS 물질의 사용에 대해 엄격한 제한을 부과하여 이들의 환경 및 건강 영향을 최소화하고 있습니다. 이러한 규제 조치는 금속 가공 산업이 PFAS가 없는 대체물과 보다 환경 친화적인 절삭유 및 윤활제 조성을 찾도록 촉구하고 있습니다.

금속 가공에서 PFAS-free 윤활제

금속 가공 윤활제의 제조에서 PFAS가 없는 대안이 주목받고 있습니다. 이러한 대안은 PFAS의 사용을 줄이거나 없애는 것을 목표로 하여 환경 오염의 위험을 낮추는 것입니다. 식물 기반 윤활유 및 합성 에스터 윤활유와 같은 일부 대체 기술은 유사한 방청 및 윤활 특성을 제공할 뿐만 아니라 더 나은 생분해성과 환경 호환성을 가지고 있습니다. 그러나 이러한 대안의 비용과 기술적 요구 사항은 여전히 도전 과제로 남아 있으며, 다양한 산업 응용 프로그램에서 성능과 안정성을 보장하기 위해 추가 연구 및 개발이 필요합니다.

금속 가공 폐수 처리를 위해 전통적인 물리적 및 화학적 처리 방법인 응집, 침전 및 산화환원 반응은 PFAS 제거에 완전히 효과적이지 않습니다. 최근 연구에 따르면 고급 산화 공정(AOPs), 막 여과 및 흡착 기술(예: 활성탄 및 수지 흡착)과 같은 고급 처리 기술이 이러한 지속성 유기 오염 물질을 제거하는 데 더 높은 효율성을 제공한다고 합니다. 그러나 이러한 기술의 적용은 비용, 에너지 소비 및 운영 요구 사항을 고려해야 하며, 추가적인 최적화 및 검증이 필요합니다.

금속 가공 및 윤활유에서 PFAS의 사용은 산업 성능에서의 장점을 강조하지만 환경 및 건강 위험도 동반합니다. 환경 인식이 높아지고 규제가 강화됨에 따라 산업계는 PFAS 사용을 줄이고 대안을 모색하며 폐수 처리 기술을 개선해야 한다는 압박에 직면하고 있습니다. 앞으로 금속 가공의 혁신은 효율성과 환경 요구 사항의 균형을 맞추어 지속 가능한 산업 변화를 촉진해야 할 것입니다.

◆ 인용 출처: Springer Nature

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