[논문]폴리우레탄 기반 소비자 제품의 디메틸포름아미드 잔류량과 이의 저감화를 위한 조사 및 연구

박용기; 지원하; 한경석; 지민호

doi:10.7469/jksqm.2017.45.4.769

폴리우레탄 기반 소비자 제품의 디메틸포름아미드 잔류량과 이의 저감화를 위한 조사 및 연구
A Survey and Studies on the Residual Content of Dimethylformamide and its Reduction in Polyurethane-Based Consumer Products 원문보기

品質經營學會誌 = Journal of Korean society for quality management, v.45 no.4, 2017년, pp.769 - 780

박용기 (숭실대학교 경영학부) , 지원하 (FITI 시험연구원 물리시험팀) , 한경석 (숭실대학교 경영학부) , 지민호 (국가기술표준원 생활제품안전과)

Abstract ▼ AI-Helper

Purpose: The aim of this study is to conduct a survey of dimethylformamide(DMF) content in polyurethane(PU)-based consumer products and provide the information for the PU manufacturer and company to prepare a countermeasure for improving the quality competitiveness. Methods: This study selected PU-based consumer products(toddler shoes, children's bag, children's play mat, safety gloves), which is closely used in everyday life, and analyzed the residual DMF content in the consumer products. Results: In this study, it was confirmed that the average DMF content of toddler shoes, children's bag, children's play mat and safety gloves are 38 ppm, 119 ppm, 396 ppm and 826 ppm, respectively. In addition, most of the samples were found to meet the internationally accepted standard of 1,000 ppm and the DMF contents were reduced from at least 63 % to 85 % with a single washing process. Conclusion: The domestic PU manufacturers should seek ways to reduce the DMF through their production facility applications and introducing new materials such as water-soluble PU, and preparing the process development for their quality competitiveness.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

앞서 언급한 바와 같이, 업체의 매출액 규모가 작을수록 평균 DMF 함량이 증가하였으며, 국내외 PU 마켓에서의 경쟁력 제고를 위해서 업체 스스로 DMF 저감화에 대한 대응방안 마련이 필요함을 알 수 있었다. 다만, 규모가 작은 업체가 DMF의 저감화를 추진하는 것은 현실적으로 많은 어려움이 예상되는 바, 본 장에서는 습식 PU 공정에 대한 전반적인 고찰을 통하여 DMF 저감화에 대한 다양한 의견을 제시하고자 한다.
본 연구에서는 유해물질의 잠재적 리스크 예방을 위한 상기 3단계 모델을 이용하여, 최근 환경단체를 중심으로 국제적 관심과 안전관리 중요성이 증대되고 있는 화학물질인 디메틸포름아미드(Dimethylformamide, DMF)에 대한 국내외 규제 동향 정보를 제공하고, DMF를 이용하여 완제품을 제조하는 국내 폴리우레탄(Polyurethane, PU) 제조 업체의 신속한 대응방안 마련을 위해 일상생활에서 밀접하게 사용되는 PU기반 소비자제품(생활제품, 어린이제품)의 DMF 함량에 대한 실태조사를 진행하였다. 또한, PU 공정에 대한 전반적인 고찰 및 수세 공정에 따른 DMF 함량 분석을 진행하였으며, 궁극적으로는 본 연구의 결과와 고찰을 바탕으로 국내 PU 제조업체가 글로벌 트렌드인 DMF 의 저감화에 대한 필요성을 인지하고 신속한 대응방안을 마련하여 시장경쟁력을 확보할 수 있도록 다양한 정보를 제공하고자 한다.
본 연구에서는 유해물질의 잠재적 리스크 예방을 위한 상기 3단계 모델을 이용하여, 최근 환경단체를 중심으로 국제적 관심과 안전관리 중요성이 증대되고 있는 화학물질인 디메틸포름아미드(Dimethylformamide, DMF)에 대한 국내외 규제 동향 정보를 제공하고, DMF를 이용하여 완제품을 제조하는 국내 폴리우레탄(Polyurethane, PU) 제조 업체의 신속한 대응방안 마련을 위해 일상생활에서 밀접하게 사용되는 PU기반 소비자제품(생활제품, 어린이제품)의 DMF 함량에 대한 실태조사를 진행하였다. 또한, PU 공정에 대한 전반적인 고찰 및 수세 공정에 따른 DMF 함량 분석을 진행하였으며, 궁극적으로는 본 연구의 결과와 고찰을 바탕으로 국내 PU 제조업체가 글로벌 트렌드인 DMF 의 저감화에 대한 필요성을 인지하고 신속한 대응방안을 마련하여 시장경쟁력을 확보할 수 있도록 다양한 정보를 제공하고자 한다.
본 연구에서는 제품 내 함유되어 있는 유해물질의 잠재적 리스크에 대한 문제점을 발굴하고, 이에 대한 사례 연구의 개념에서 최근 국제 환경단체를 중심으로 이슈가 되고 있는 PU기반 소비자 제품의 DMF 함량에 대한 실태조사를 진행하였으며 분석 결과는 다음과 같다.
Figure 2는 각 품목군의 평균 DMF 함량을 나타내고 있으며, 그림에서 볼 수 있듯이 유아용 신발과 어린이용 가방의 평균 DMF 함량은 각각 38 ppm, 119 ppm, 어린이용 바닥매트와 안전장갑은 각각 396 ppm, 826 ppm의 평균 DMF 함량을 나타내는 것을 알 수 있다. 이러한 분석결과는 국내의 DMF 함량에 대한 관리 규정이 없음에도 불구하고, 어린이제품 제조업체를 중심으로 DMF 함량을 줄이기 위한 기술적 조치가 선행되고 있는 것으로 해석 가능하며, 본 연구에서는 업체의 매출규모를 바탕으로 DMF 평균 함량을 추가로 분석하여 이들 사이의 상관관계를 확인하였다. 업체의 매출 규모는 금융감독원 전자공시시스템(www.

제안 방법

본 연구에 사용된 시료의 상세 내역과 대표적인 DMF 분석 결과는 Table 2에 정리하여 나타내었다. 분석대상으로 PU 합성 가죽이 많이 사용되는 어린이용 가방 16종, 유아용 신발 29종, 어린이용 바닥 매트 16종 및 일상생활에서 많이 사용되는 안전장갑 24종을 선정하여 DMF 함량에 대한 실태조사를 진행하였다. 분석대상에 어린이 제품이 많이 포함된 이유는 동일한 양의 화학물질 노출에 따른 인체 위해성이 성인보다는 영·유아가 훨씬 더 취약하므로 다양한 제품군의 조사가 필요했기 때문이며, 각 품목별 시료준비는 온라인 사이트 판매 우선순위를 바탕으로 구매하여 준비하였다.

이론/모형

Figure 5는 본 연구의 실태조사 결과를 바탕으로 DMF 1,000ppm을 초과한 일부 시료의 반복 수세에 따른 DMF 함량 변화를 나타내었으며, 상세 결과는 Table 3에 정리하여 기재하였다. 반복 수세에 사용된 시험방법은 KS K ISO 6330에 따라 수세와 건조 절차를 진행하였다. Figure 5에서 볼 수 있듯이 1회 수세에 따른 DMF 함량은 시료별로 최소 63%에서 최대 85%까지 감소하는 것을 관찰할 수 있으며, 초기 469ppm의 DMF 함량을 지닌 A시료의 경우 1회 수세 이후 68ppm으로 DMF 함량이 크게 감소하였다.
또한, 모든 분석대상 품목은 현행 국가기술표준원 ｢전기용품 및 생활용품 안전관리법｣ 및 ｢어린이 제품 안전 특별법｣상 안전관리 대상 품목에 해당되나, 앞서 언급한 바와 같이 국내의 DMF 함량에 대한 별도의 안전기준이 규정되어 있지 않은 관계로 실태조사에 인용된 기준은 EU REACH의 1,000 ppm을 적용하였다. 완제품에 함유된 DMF의 분석은 PU재료, PU코팅재료, PU폼 등 대부분의 인조가죽용 PU재료의 DMF 함량 평가에 적합한 것으로 알려진 표준 분석 방식(EN 16778:2016, ISO TS 16189:2013)에 따라 진행하였다.

성능/효과

분석에 사용된 샘플은 최종 제품 내에 DMF가 잔류하고 있을 확률이 높은 PU기반 소재로 제작된 유아용 신발과 어린이용 가방, 어린이용 바닥 매트 및 일상생활에서 다양한 용도로 사용되는 안전장갑 등 총 4개의 품목군을 선정하였으며, 분석 결과 유아용 신발과 어린이용 가방은 각각 38ppm, 119ppm, 어린이용 바닥 매트와 안전장갑은 각각 396ppm, 826ppm의 평균 DMF 함량을 나타내는 것을 확인하였다. 결과적으로 대부분의 분석대상이 국제적으로 인용되고 있는 기준인 1,000ppm을 충족하는 것으로 확인되었으나, ① 일부 제품이 기준치를 초과하고, ② 업체의 규모가 작을수록 DMF의 평균 함량이 증가하는 것으로 보아 국내 PU 제조업체의 대응방안 마련이 반드시 필요하다고 판단된다. 아울러, DMF 저감화를 위한 효과적인 정보를 제공하기 위해 본 연구에서는 반복 수세 공정에 따른 평균 DMF 함량 변화를 관찰하였으며, 1회 수세 공정만으로 최소 63%에서 최대 85%까지 DMF 함량이 감소되는 것을 확인하였다.
결과적으로는 국내 제조업의 근간을 이루고 있는 중소, 영세기업을 비롯한 대부분의 기업들이 이러한 잠재적 리스크의 근본적인 문제를 해결하기 위해서는 ① 유해물질에 대한 최신 정보를 지속적으로 모니터링하고, ② 국내 제조업계의 실태조사 등에 대한 정보가 신속하게 공유되어야 하며, ③ 이를 바탕으로 기업이 공정 단계 개선을 통해 유해물질의 관리를 품질경영 프로세스로 적시에 접목하는 것이 잠재적 리스크로부터 피해를 최소화할 수 있는 가장 바람직한 모델이 될 수 있다고 판단된다.
kr)을 통해 개별 업체의 매출액으로 평가하였으며, 전자공시시스템에 등록되어 있지 않은 중소·영세 업체의 매출규모는 모두 100억 미만으로 일괄처리하였다. 그 결과, 품목별로 중복업체를 모두 포함한 전자공시시스템 분석에 따라 매출액 100억 미만은 28개 업체로 집계되었으며, 100~500억 사이는 15개 업체, 500억 이상은 42개 업체로 분류가 되었다.
분석에 사용된 샘플은 최종 제품 내에 DMF가 잔류하고 있을 확률이 높은 PU기반 소재로 제작된 유아용 신발과 어린이용 가방, 어린이용 바닥 매트 및 일상생활에서 다양한 용도로 사용되는 안전장갑 등 총 4개의 품목군을 선정하였으며, 분석 결과 유아용 신발과 어린이용 가방은 각각 38ppm, 119ppm, 어린이용 바닥 매트와 안전장갑은 각각 396ppm, 826ppm의 평균 DMF 함량을 나타내는 것을 확인하였다. 결과적으로 대부분의 분석대상이 국제적으로 인용되고 있는 기준인 1,000ppm을 충족하는 것으로 확인되었으나, ① 일부 제품이 기준치를 초과하고, ② 업체의 규모가 작을수록 DMF의 평균 함량이 증가하는 것으로 보아 국내 PU 제조업체의 대응방안 마련이 반드시 필요하다고 판단된다.
그중에서도 최종 제품에 함유된 유해물질의 검출이라는 잠재적 리스크가 기업에 미치는 영향은 제품 브랜드 이미지 손상 및 소비자의 불매운동 전개로 인한 유·무형의 막대한 손해로 이어질 수 있을 것으로 예상되며, 사안에 따라 소비자의 집단소송으로 확산될 경우 기업에게는 돌이킬 수 없는 리스크를 안겨줄 수 있을 것으로 판단된다. 실례로 최근 여성용 위생용품의 휘발성 유기화합물 검출 논란이 사회적 이슈로 부각되면서 해당 기업은 제품의 회수 및 판매중지 등의 조치를 취해야 했으며, 소비자가 집단행동에 나서는 등 결과적으로는 기업의 이미지가 크게 손상되며 경영 전반에 걸쳐 큰 어려움을 겪게 된 사례도 있었다. 물론, 제품에서 검출된 휘발성 유기화합물의 양이 인체 위해성에 큰 영향을 미치지는 않는 것으로 정부의 조사결과가 발표되었지만 한 번 추락한 제품 브랜드 이미지와 기업의 신뢰도를 다시 회복하기 위해서는 많은 시간과 노력이 필요하다는 것은 자명한 사실이다.
결과적으로 대부분의 분석대상이 국제적으로 인용되고 있는 기준인 1,000ppm을 충족하는 것으로 확인되었으나, ① 일부 제품이 기준치를 초과하고, ② 업체의 규모가 작을수록 DMF의 평균 함량이 증가하는 것으로 보아 국내 PU 제조업체의 대응방안 마련이 반드시 필요하다고 판단된다. 아울러, DMF 저감화를 위한 효과적인 정보를 제공하기 위해 본 연구에서는 반복 수세 공정에 따른 평균 DMF 함량 변화를 관찰하였으며, 1회 수세 공정만으로 최소 63%에서 최대 85%까지 DMF 함량이 감소되는 것을 확인하였다.
앞서 언급한 바와 같이, 업체의 매출액 규모가 작을수록 평균 DMF 함량이 증가하였으며, 국내외 PU 마켓에서의 경쟁력 제고를 위해서 업체 스스로 DMF 저감화에 대한 대응방안 마련이 필요함을 알 수 있었다. 다만, 규모가 작은 업체가 DMF의 저감화를 추진하는 것은 현실적으로 많은 어려움이 예상되는 바, 본 장에서는 습식 PU 공정에 대한 전반적인 고찰을 통하여 DMF 저감화에 대한 다양한 의견을 제시하고자 한다.
또한, Figure 1(B)의 확대 분포도를 살펴보면, 유아용 신발은 분석대상 중 90%에 해당하는 26개 시료가 100 ppm 이하의 DMF 수치를 나타내었으며, 그 외 3개 시료 역시 300 ppm을 넘지 않는 것을 알 수 있다. 어린이용 가방 역시 분석대상 16개 시료 모두 REACH 기준 1,000 ppm 보다 크게 낮은 수치를 보였으며, 이 중 50%인 8개 시료는 100 ppm 이하의 결과를 나타내었다. 반면, 어린이용 바닥매트는 분석대상 16개 시료 중 11개 시료가 300 ppm을 넘지 않는 결과를 나타내었으나, 2개 시료는 500 ppm을, 3개 시료는 1,000 ppm을 초과하였다(Fig.

후속연구

다시 말하면, 현실적으로 연구개발 여건이 부족한 국내의 중소·영세 업체가 코팅단계에서의 기술적 도입을 시도하기에는 상대적으로 위험부담이 클 수 있으므로 보다 면밀한 검토가 필요할 것으로 사료된다.
종합하면, 국내 PU 제조업체가 제품 내 함유되어 있는 DMF의 잠재적 리스크에 대비하기 위해서 ① 단기적으로는 기존 PU공정의 생산설비 응용을 통해 DMF를 저감할 수 있는 방안을 모색하고 이를 품질경영 프로세스에 접목하는 것이 시급하며, ② 중·장기적으로는 DMF를 적게 사용할 수 있는 수성PU와 같은 신소재 도입 및 이에 따른 공정기술 개발이 반드시 수반되어 DMF에 대한 잠재적 리스크를 제거해야 할 것으로 사료된다. 물론 국내의 모든 제조업체가 소비자로부터 신뢰받는 브랜드 이미지를 구축하고 보다 안전한 제품을 소비자에게 제공하기 위해서 품질경영과 유해물질에 대한 잠재적 리스크 관리의 중요성을 인지하고 시장 변화에 신속하게 대응하는 것이 가장 중요한 핵심 요소임을 다시 한번 강조하는 바이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	PU란?	대표적인 고탄성 소재로 알려져 있는 PU는 고유의 물리적 특성에 기인하여 탄성사, 인조피혁, 방수 의류, 신발과 같은 합성섬유 분야뿐만 아니라 건축자재, 자동차 용품 및 가구에 이르기까지 매우 다양한 분야에 사용되고 있으며 (Lee et al., 2014), 2016년 수출 270백만불(거래량 76,228톤), 수입 110백만불(거래량 24,094톤)을 기록하고 있는 국내 소재분야의 핵심부품소재이다(K-stat, 2017).
	DMF가 인체에 끼치는 영향은?	한편, DMF는 눈, 피부, 점막을 약하게 자극하여 피부와 접촉 시 수포와 접촉성 피부염을 유발하는 것으로 알려져 있으며, 대표적인 간독성 물질로도 알려져 있다(Joo et al., 2006).
	국내의 DMF 관리 현황중에서 완제품에 대한 DMF 규제가 없는 이유는?	3% 이상 함유한 혼합물질에 대해 유독물질로 규정하고 있으며, 작업환경 노출 기준은 고용노동부가 ｢산업안전보건법｣으로 작업환경에서 근로자 보호를 위한 대기 노출 기준을 10 ppm으로 규정하고 있다. 다만, 완제품 단계에서의 DMF 함량에 대한 국내 규제는 없는 실정이며, 이는 완제품에 잔류하고 있는 DMF의 노출 경로, 전이량 및 이에 따른 인체 위해성이 확실하게 규명되지 않았고, 이러한 이유로 미국, 일본 등 다수의 국가에서도 섬유, 가죽 등의 완제품에 대한 DMF 규제를 실시하고 있지 않는 것으로 판단된다.

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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