이제 새로 드라이클리닝 머쉰을 장만한다면 아마 하이드로카본 솔벤트를 사용하는 것일 가능성이 높다. 하지만 석유 솔벤트는 드라이클리닝 산업에서 사용된 역사가 아주 긴 만큼 그 종류가 다양하다. 어떤 세탁인은 석유 솔벤트와 하이드로카본 솔벤트가 전혀 다른 솔벤트라고 오해하기도 한다.
우리가 흔히 하이드로카본(hydrocarbon)이라고 부르는 신종 석유 솔벤트가 가장 큰 변화를 가져왔다. 그리고 현대적 드라이클리닝 머쉰은 이 솔벤트의 더 높은 발화점과 무취 특성에 맞게 개발됐다. 신형 머쉰들은 더 효율적이고 안전한 진공 증류, 솔벤트 마일리지 향상, 안전 작업 등 많은 혜택을 제공한다.
석유인가 아니면 하이드로카본인가?
최근 석유(petroleum)란 단어와 하이드로카본(hydrocarbon)이란 단어 때문에 혼동이 초래되기도 한다. 하이드로카본 즉 탄화수소란 단어의 사전적 정의를 보면 “탄소와 수소만으로 구성된 방대한 화학물질 그룹의 하나; 가장 큰 하이드로카본 출처는 석유 원유이다” (one of a very large group of chemical compounds composed only of carbon and hydrogen; the largest source of hydrocarbons is from petroleum crude oil) 라고 돼있다.
석유란 단어는 원유로 만든 대부분의 재래식 솔벤트를 가리킨다. 그리고 최근에는 엑손 사의 DF-2000나 쉐브론 사의 에코솔브와 같이 신종 석유 솔벤트가 나왔다. 두 제조업체 모두 이 솔벤트를 “하이드로카본”이라고 부르고 있다. 여기서 하이드로카본이라 함은 발화점이 높고 냄새가 나지 않는 석유 솔벤트라고 이해해야 한다.
재래식 석유 솔벤트와 신형 하이드로카본 솔벤트 간의 차이는 그 성분에 있다. 재래식 석유 솔벤트의 품질은 3가지 종류의 탄화수소(paraffinic, naphthenic, aromatic)를 어떻게 섞었느냐에 달려 있다. 대부분의 석유 솔벤트는 이 3가지 성분을 다 갖고 있지만 사용한 원유에 따라 그리고 정유한 정도에 따라 그 비율이 달라진다. 신종 하이드로카본 솔벤트는 원유 종류에 따라 품질이 달라지지 않는 방법으로 만들어지며, 대부분 파라핀 성분의 구성을 갖는다.
- 파라핀족 탄화수소(paraffinic hydrocarbon)는 3가지 중 가장 용해력이 약하다. 대신 환경 및 건강 문제가 적고 냄새도 거의 없다.
- 나프텐족 탄화수소(naphthenic hydrocarbon)는 모든 석유에서 발생한다. 이는 파파핀족 탄화수소보다 용해력도 높고 냄새도 강하다.
- 방향족 탄화수소(aromatic hydrocarbon)가 세 가지 중 용해력이 가장 높다. 대개 석유 솔벤트의 kB 계수는 방향족 성분이 결정한다. 즉 이 성분이 높을수록 kB 계수도 높다. 이러한 3가지 탄화수소 성분의 비율에 따라 솔벤트의 특성이 크게 달라질 수 있다. 그 결과 시중에는 다양한 석유 솔벤트가 판매되고 있다.
석유 솔벤트에서는 방향족 탄화수소의 성분을 제한하는 것이 바람직하다. 그 주된 이유 중 하나는 이름이 말해주듯 방향족 탄화수소는 냄새가 아주 강하다. 또한 방향족 탄화수소는 스모그 발생의 원인이 된다. 그 결과 여러 주정부가 클리닝 솔벤트의 방향족 탄화수소 함량을 법으로 제한하고 있다 (예: 남가주 AQMD의 Rule 102).
신종 “하이드로카본” 솔벤트의 성분은 대부분 파라핀족 탄화수소이고, 발화점이 높고(140℉ 이상), 독성도 낮다. 이는 거의 냄새가 없고, 취급이 안전하다.
미국 검사 및 재료 협회(ASTM)의 D235 규정은 석유 계통 솔벤트를 그 발화점, 비등점, 그리고 kB 계수에 따라 크게 4가지로 분류하고 있다.
- Type I: 스토다드 솔벤트
- Type II: 140℉ 솔벤트
- Type III: 무취 솔벤트
- Type IV: Low Dry Point
대부분의 석유 솔벤트는 이 4가지 카테고리 중 하나에 속한다. 하지만 일부 무취 솔벤트는 Type III의 kB 계수를 갖고 있으면서 Type II 또는 Type IV의 발화점이나 휘발성을 갖고 있기도 한다.
석유/하이드로카본 솔벤트의 특성
- 발화점(flash point)은 액체 상태의 솔벤트 위에 있는 솔벤트 증기가 스파크 또는 불이 있을 때 점화가 되는 온도를 말한다.
- 석유 및 하이드로카본 솔벤트는 어느 한 가지 비등점(boiling point)이 아니라 비등대(boiling range)를 갖고 있다. 왜냐하면 서로 비등점이 다른 다양한 성분이 들어있기 때문이다.
- 카우리-뷰타놀 계수(Kauri-Butanol Value; KBV)는 솔벤트의 오일 및 그리스 용해력을 표시한다. KBV가 높을수록 더 많은 오일과 그리스를 녹일 수 있다.
- 재래식 석유 솔벤트의 냄새는 주로 방향족 탄화수소 성분에 따라 변한다. 방향족 탄화수소와 나프텐족 탄화수소는 연료 같은 냄새를 갖고 있고, 파라핀족 탄화수소는 단 냄새가 난다.
- 허용노출한계(PEL, Permissible Exposure Limit)는 OSHA 규정 하에 작업자가 노출될 수 있는 최대 허용치이다. PEL은 대개 하루 8시간 작업 기준이며 대개 PPM(백만분의 일)으로 표시된다.
- 전국 화재보호 협회(NFPA)는 석유 솔벤트를 발화점에 따라 4가지로 구분한다.
- Class I Solvent: 발화점 100℉(37.8℃) 이하
- Class II Solvent: 발화점 100℉(37.8℃) 이상, 140℉(36.0℃) 이하
- Class III(a) Solvent: 발화점 140℉(36.0℃) 이상, 200℉(93.4℃) 이하
- Class III(b) Solvent: 발화점 200℉(93.4℃) 이상
- Class IV Solvent: 불이 붙지 않는 용액
머쉰의 특성
발화가 이뤄지려면 반드시 산소, 발화원 그리고 연료란 3가지 조건이 충족돼야 한다. 이 3가지 조건을 그래서 “불의 삼각형”(Fire Triangle)이라고 부른다. 현대적 하이드로카본 드라이클리닝 머쉰은 화재 안전을 위해 이 3가지 조건 중 하나 또는 그 이상을 제거하고 있다.
▲ 질소 장막 (nitrogen blanketing)
불이 나려면 반드시 산소가 있어야 한다. 일부 제조업체는 기계 안에 질소를 주입해 산소를 제거한다. 질소는 워쉬 및 드라이 싸이클에서 다 사용될 수 있다. 이런 기계는 산소 농도 측정기를 이용해 산소 농도를 점화에 필요한 최소치인 8% 이하로 유지한다.
▲ 진공 (vacuum)
진공 시스템에서는 드라이클리닝 머쉰 내부의 공기를 90% 이상 제거한다. 즉 공기를 제거함으로써 기계 내부의 산소 함량을 불이 붙을 수 없는 수준으로 낮추는 것이다. 이런 머쉰은 대개 탈수 싸이클에서 진공을 만들기 시작해 드라잉 싸이클까지 유지한다.
▲ LEL 모니터링
이 시스템은 불이 붙을 수 있는 솔벤트 증기의 함량을 드라잉 싸이클 중 최소치 이하로 유지한다. LEL 즉 폭발하한선이란 솔벤트 증기가 불이 붙을 수 있는 최소한의 농도를 말한다. 반대로 폭발상한선(UEL)은 솔벤트 증기가 불이 붙을 수 있는 최대한의 농도를 말한다. 솔벤트 증기 농도가 LEL과 UEL 사이에 있을 때 불이 날 수 있다. 솔벤트 농도가 LEL 보다 낮으면 불이 붙을 만큼의 연료가 존재하지 않는 것이며, UEL 보다 높으면 너무 젖은 상태여서 불이 붙지 못한다 (연소시키기에 필요한 산소 부족).
▲ 증류
하이드로카본 머쉰은 진공 상태에서 증류 작업을 한다. 진공 상태로 만드는 이유는 솔벤트가 끓는 온도를 낮추기 위해서이다. 석유 솔벤트를 대기압 상태에서 끓이면 온도가 너무 높아 솔벤트가 분해된다.
▲ 얼룩 제거
일부 세일즈맨들의 주장과 달리 재래식 얼룩 제거제를 재래식 석유 머쉰과 신형 하이드로카본 머쉰에서 사용할 수 있다. 재래식 얼룩 제거제는 더 강력한 솔벤트를 담고 있어 네일 팔리쉬, 립스틱 구두약 등 힘든 얼룩을 더 잘 제거할 수 있다. 하지만 재래식 스팟팅 약품은 사용한 후에 깨끗하게 수세하고 완전히 말린 후 드라이클리닝을 해야 한다.
하이드로카본 머쉰에서 수분 함량이 높아지면 수축, 탈색, 재침착 그리고 악취 등 많은 문제가 발생한다. 또 솔벤트 내에 스팟팅 약품이 축적되면 하이드로카본 솔벤트의 특성이 달라진다는 것 역시 잊어서 안 된다.
▲ 워터 세퍼레이터
모든 드라이-투-드라이 하이드로카본 머쉰과 회수 드라이어에는 워터 세퍼레이터가 달려있다. 제조업체에 따라 솔벤트와 물의 좀 더 효율적인 분리를 위해 워터 세퍼레이터를 2개 또는 3개까지 달기도 한다.
워터 세퍼레이터는 적어도 주 1회 이상 청소를 해야 한다. 워터 세퍼레이터 청소를 소홀히 하면 물 안에서 박테리아가 번식할 수 있고 그렇게 되면 악취 문제가 따른다. 일단 박테리아가 번식하면 이를 제거하는 게 아주 힘들다. 만일 솔벤트와 물 분리가 충분하게 이뤄지지 않으면 증류된 솔벤트와 함께 물이 솔벤트 탱크로 들어가고, 이렇게 되면 솔벤트 탱크에서 박테리아가 번식할 수 있게 된다.
▲ 세탁 퀄리티
전국의 다양한 플랜트에서 테스트를 실시한 결과 솔벤트 청결도, 정량 세탁 등 중요한 작업 기준을 준수할 경우 펄크 솔벤트와 석유 솔벤트가 비슷한 결과를 보여줬다.
석유/하이드로카본 솔벤트는 일부 염색, 구슬과 반짝이 등 장식물 등에 더 안전하다. KBV가 더 낮다보니 KBV가 90인 펄크보다 더 젠틀한 솔벤트가 되는 것이다.
석유/하이드로카본 솔벤트는 KBV가 낮고 비중도 낮아 펄크 솔벤트에서 보다 작업 시간이 더 길어야 한다. 대부분의 하이드로카본 머쉰은 한 싸이클을 마치는데 50~70분 정도 시간이 걸린다.
▲ 위험 폐기물 (hazardous waste)
연방 환경청에 따르면 석유 솔벤트 플랜트는 증류 찌꺼기란 단지 한 가지의 위험 폐기물을 만들어 낸다: 하지만 신종 하이드로카본 솔벤트를 사용하면 증류 찌꺼기가 일반적으로 공해 폐기물이 아니다. 배수를 잘한 카트리지 필터와 규조토 필터 시스템에서 나온 파우더 찌꺼기는 고체이므로 불이 붙는 고체로 분류되지 않고, 따라서 위험 폐기물로 분류되지 않는다.
하지만 석유 찌꺼기를 함부로 버릴 수 있다고 생각하면 안 된다. 석유는 토질 오염 물질로 분류되기 때문이다. 따라서 모든 솔벤트 찌꺼기는 위험 폐기물로 간주해 적정 폐기물 수거업체를 통해 버리는 것이 바람직하다.
▲ 기타 고려사항
석유/하이드로카본 솔벤트 머쉰은 지역 소방 규정을 준수해야 한다. 불이 붙을 수 있는 솔벤트이므로 지역에 따라 다양한 규제가 존재하며, 일부 지역에서는 스프링클러 시스템을 요구하기도 한다. 또한 보험 전문가와 상담도 필요하다.
끝으로 지역에 따라 펄크 솔벤트에서 대체 솔벤트로 전환할 경우 지원금이나 세금 크레딧을 제공하기도 한다.
이 글은 DLI의 TOI-698에서 나온 겁니다
