사례 연구: 항공기의 유압식 기계, 산소 계통 & 착륙 장치를 위한 더 안전한 증기 탈지
미국에 기반을 둔 한 주요 항공사의 MRO [유지, 보수, 점검(분해조립)] 시설이 이분들의 유압식 샵, 산소 계통 샵 및 착륙 장치 샵의 세척 절차 평가를 위해 저희를 불렀습니다. 이 세 부서들은 n-프로필 브로마이드 (nPB) 또는 트리클로로에틸렌 (TCE)이 들어 있는 대규모 증기 그리스 제거제를 사용했습니다. 이 항공사의 MRO 시설은 세척 능력을 약화시키지 않으며 더 안전한 용제를 찾고자 대체품이 있는지를 검토하고 있었습니다.
저희의 투자 이전에, 이분들은 진지하게 Chemours사의 데카불화부탄 (Vertrel)에 기반한 용제를 사용할지에 대해 고민하고 있었습니다만 해당 제품은 너무 비쌌고 n-프로필 브로마이드(nPB)와 트리클로로에틸렌(TCE)의 성능만큼 깨끗하게 세척하지 못했습니다. 이분들이 포기하고 단지 “요즘 용제로써는 더이상 좋아질 수 없어”라고 말할까요, 또는 계속 다른 제품이 있는지 찾아봐야 할까요?
운이 좋게도, 저희가 이분들의 세척 절차를 평가할 수 있었고 더 좋은 세척 성능에 더 안전한 선택인 Max-Kleen을 제공할 수 있는 기회가 있었습니다.
N-프로필 브로마이드(nPB) & 트리클로로에틸렌(TCE)의 건강상 유해점
N-프로필 브로마이드는 항공 MRO [유지, 보수, 점검(분해조립)]에서 일반적으로 이용되는 독성 화학물질입니다. 이 화학물질은 에어로졸 클리너, 증기 그리스 제거제, 초음파 세척기구 및 침지세척과 같은 다양한 산업용 클리너 및 그리스 제거제에 사용됩니다. N-프로필 브로마이드는 불연성이고 높은 용해능력이 있으며 많은 항공우주 제조업체의 기준을 만족하기 때문에 산업용 클리너로 보편적으로 사용됩니다. 모순적이게도, 이는 트리클로로에틸렌 (TCE)와 퍼클로로에틸렌과 (Perc) 같은 기존의 용제 클리너를 대신하는 “더 안전한” 물질로 묘사되어 왔지만, 안전에 있어서 N-프로필 브로마이드만의 문제점이 있는것으로 나타났습니다.
작업자가 높은 레벨의 n-프로필 브로마이드에 노출되었을 때 건강상에 막대한 영향으로 고통을 받았다고 인용된 예시들이 있습니다. 작업자들은 두통, 현기증 뿐만 아니라 신체 통제의 불가를 겪었다고 보고되었습니다. 추가적인 연구는 생식 능력과 암에도 관계가 있을 수 있는 가능성을 보여줍니다.
연방정부기관이 n-프로필 브로마이드를 규제하는데에 속도가 느렸던 반면에, CA OSHSB (캘리포니아 주 직업안전보건기준이사회)는 이 화학물질을 법령 65 아래 기형/생식 독성물질로 표시했으며 허용 노출 한도를 5ppm으로 설정했습니다. 펜실베이니아는 이 물질을 위험 물질목록에 포함시켰습니다. ACGIH(미국 정부 기관산업안전위생 담당자 회의)는 n-프로필 브로마이드의 TLV(역치한계치)를 10 ppm으로 표시했는데, 0.1 ppm으로 감소시키자는 제안이 있습니다. 독성에 있어서TCE(트리클로로에틸렌), PCE(퍼클로로에틸렌) 및 MeCl(클로로메테인)과 비교해서, nPB(n-프로필 브로마이드)는 NTP(미국 국가독성관리체계)에 의해 “인간 발암성이 있는 것으로 합리적으로 의심됨”으로 결정되었습니다.[1]
미국 환경 보호국 (EPA)는 2020 8월의 한 보고서에서 n-프로필 브로마이드 (nPB, 1-Bromopropane, 1-BP, CAS 106-94-5으로 알려져 있습니다)를 “16가지의 이용 조건에서 불합리한 위험이 있음”로 결정했습니다. “1-브로모프로페인 (n-프로필 브로마이드)에 대한 위험 평가의 비기술적 요약”은 n-프로필 브로마이드가 증기 그리스 제거제와 에어로졸을 포함하여 산업용 및 소비자 클리닝 및 그리스 제거에 사용되지 말아야 한다고 언급합니다. [2]
트리클로로에틸렌은 현재 국가적인 수준으로는 아주 약간의 규제가 적용되고 주 및 지역 수준으로는 규제가 많이 적용되고 있습니다. 2006년 12월 31일부터, TCE(트리클로로에틸렌)은 캘리포니아에서 접착제 제거제, 전자제품 클리너 및 그래피티 제거제로 사용되는 것이 금지되었습니다. [3] 연구에서는 트리클로로에틸렌이 간, 신장 및 폐암의 원인이 있는 것으로 나옵니다:
“쥐가 이용된 몇몇의 연구에서는 높은 수준의 트리클로로에틸렌이 간, 신장 또는 폐암에 원인이 될 수 있다고 제안했습니다. 물을 마시거나 또는 작업장의 공기를 통해 높은 수준의 트리클로로에틸렌에 장기간동안 노출된 사람들에 대한 몇몇의 연구는 증가된 암의 증거를 찾았습니다…”[4]
발암 물질에 대한 이 연구의 9번째 발암물질 보고서에 나온 바로는, 미국 국가독성관리체계(NTP)가 트리클로로에틸렌을 “인간 발암성이 있는 것으로 합리적으로 의심됨”이라고 결정했으며 국제 암 연구 기관 (IARC)는 트리클로로에틸렌이 “인간에게 아마도 발암물질일 것임”이라고 결정했습니다 [4]
그러므로, 만약 n-프로필 브로마이드와 트리클로로에틸렌이 그렇게 무섭다면, 왜 정비 샵들은 여전히 이러한 용제를 쓸까요?
사실대로 말하자면, 이 물질들은 훌륭한 클리너이며 불연성에 합리적인 가격으로 구할 수 있는 추가적인 장점이 있습니다. 이 물질들의 세척 성능에 버금가는 클리너를 찾는 것은 쉬울 수 있는 반면에, 그 밖의 다른 여러 장점들과 대등하는 장점들까지 맞추기는 더욱 힘듭니다.
증기 탈지가 무엇인가요?
증기 탈지는 세척되고 있는 물체에 응축 용제 증기를 포함하는 세척 프로세스입니다. 이 절차는 물이나 문지름이 요구되지 않습니다. 대신에, 증기 탈지 기계는 부품으로부터 오염물질을 제거하고 세척하기 위해 용제 증기를 사용합니다. 이 절차는 제조과정에서 플라스틱, 유리, 금속, 금 및 세라믹같은 다양한 재료를 세척하는데에 사용됩니다.
이 절차의 가장 기본적인 설정으로, 증기 그리스 제거제에는 섬프라고 불리는 두 탱크와 금속제 바스켓, 그리고 냉각 코일의 무리가 있습니다. 첫번째 섬프가 용제를 끓이고 (비등 섬프) 두번째 섬프 (린스 섬프)가 용제 증류액을 모읍니다.
이차적인 세척 방법으로, 해당 부품들이 보일 섬프에 담겨질 수 있습니다, 그 후 추가적인 교반을 위해 고주파 초음파로 교반됩니다.
증기 탈지의 명확한 장점은 훌륭한 세척 결과, 반복성, 그리고 수동적인 클리닝 방식과 작업자의 기술에 대한 낮은 의존도입니다. 증기화된 용제의 사용으로 부품과 부품 사이에서 용제 또는 세척 용액을 재사용하는 세척 방식에 있는 문제인 교차 오염을 피할 수 있습니다. 용제의 사용은 이차적인 건조 절차없이 물질이 빠르게 건조될 수 있도록 합니다.
증기 그리스 제거제 용제가 다른 세척 재료에 비교할 때 일반적으로 더 비싸더라도, 용제들은 시간이 지남에 따라 경제적인 세척방식으로 될 수 있는 폐회로 절차 내에서 지속적으로 재활용됩니다. 추가로, 수용성 세척제에 일반적인 일괄처리 또는 인라인 시스템과 비교해서, 증기 탈지는 물을 가열하거나, 헹구기, 부품 건조, 또는 세척 이후의 오수처리가 요구되지 않습니다.
최고의 증기 탈지 용제를 어떻게 선택하나요?
증기 그리스 제거제 용제가 가능한 한 공비 혼합물에 가깝게 되어야 하는 점이 중요합니다, 이는 용제의 모든 구성 성분이 거의 같은 온도에서 끓는다는 의미입니다. 이로써 용제가 폐회로 내에서 수백회 환원될 때와 증발될 때 용제의 구성이 변하지 않도록 합니다.
공비 혼합물 (클리닝 세계에서 쓰이는 것처럼)은 기체의 조성과 액체의 조성이 완전히 동일한 두 성분 이상의 혼합액을 말합니다. 공비혼합물에는 성질이 독특한 것이 있습니다. 예를 들어서, 이원 용제 블렌드는 두가지의 용제들을 포함하며 이 용제들은 각각 자신만의 끓는점이 있습니다. 만약 이 두가지 용제가 정밀하게 혼합되면, 결과물은 각 구성물질의 끓는점과는 다른 끓는점을 가지게 되며 해당 절차에 걸쳐 이 끓는점을 유지하게 됩니다. 이로써 이 혼합물은 하나의 구성물질로 이루어진 것처럼 반응합니다.
공비 혼합물이 아닌 용제를 쓸 때에는, 상대농도의 변화를 야기하는 드래그 아웃 또는 증기가 냉각 구역을 벗어남으로써 용제의 손실이 발생될 것입니다. 용제 블렌드의 구성과 장비의 작동 조건 및 시간, 그리고 구성비의 변화는 안전하지 않은 작동 조건을 만들수 있고 또는 아무리 못해도, 세척 성능에 방해를 줄 수 있습니다. 예를 들어서, 용제 혼합물의 하나의 구성성분이 다른 구성성분의 인화성을 끌 수 있으며, 이로써 구성비율의 변화는 증기가 점화되는 가능성을 증가시킬 수 있습니다.
항공 MRO클리닝의 난점
항공 MRO [유지, 보수, 점검(분해조립)] 클리닝은 아주 중요하고, 용제와 장비의 올바른 조합을 요구하며 독특한 난점을 가지고 있습니다.
유압식 샵
유압 시스템은 튼튼하지만 외부 오염에 민감합니다. 유압 시스템과 구성부품에서 작업할 때에는, 시스템 내의 온전함을 유지하기 위해 청결이 절대적으로 요구됩니다.
먼지와 때는 유압 시스템의 적이며, 특히 금속 입자와 부스러기가 좋지 않습니다. 만약 유압 시스템 내의 악세서리 구동 기어박스 또는 다른 부품이 고장 날 때에는 이 시스템 내의 금속 입자들의 손상을 알고 계실 것입니다. 유압식 부품들이 철저히 깨끗하고 오염물이 없도록 유지하는 것이 고장에 대비할 수 있는 최선의 방어입니다.
가장 어려운 부분은 클리너로부터 해로운 잔류물이 남지 않고 밀폐된 시스템 내에서 있는 그대로 유압식 부품들을 통한 내부 통로와 유압식 라인을 세척 할 수 있으며 유압식 시스템과 호환되는 세척 용제와 그리스 제거제를 찾는 것입니다.
랜딩기어(착륙장치) 샵
랜딩기어 조립은 정말 더러워지기 쉽습니다. 조립 과정에 있어서 수십개의 저크 (그리스) 꼭지 (압력을 주어 그리스를 주입하는 허브, 이음매)가 있고, 랜딩기어의 조립에서 각각의 부품들은 윤활유가 많이 칠해집니다. 그리스에는 때, 고무 및 브레이크 더스트, 그리고 전반적인 오물이 달라붙기 쉽습니다. 브레이크 어셈블리 주변의 부품들 또한 복사열로 온도가 높아집니다.
수리 또는 점검 (부싱, 슬리브 등)을 위해 부품들이 탈거 될 때에는 오래된 그리스가 완전히 제거되는 것이 아주 중요합니다. 오래된 그리스는 오염물로 가득차 있으며 완전히 제거되지 않으면 새 그리스를 즉시 오염시킬 것입니다.
랜딩기어의 유지는 부품들이 깨끗한 상태를 유지하는 것이 상당히 중요하기 따문에, 유지 절차에 있어서 그리스의 제거는 근본적입니다. 그렇지만 또한 안전해야 하고 낮은 플래시포인트를 유지해야 하며 잔류물을 남기지 않아야 합니다.
777 랜딩기어의 기름투성이인 부싱
737 랜딩 기어의 크로스 멤버 부싱 내부에 딱딱하게 굳어진 그리스
산소계통 샵
산소계통은외부의오염물에아주민감합니다. 산소샵은청결함에있어서아주까다로운기준에따라유지되어야합니다. 산소에관련된부품들이외부의오염물로부터오염되지않는것은문자그대로삶또는죽음의문제에직결되어있습니다. 그렇기때문에세척에이전트를현명하게선택하세요.
MRO 클리너 검증절차
목표는 현재 다양한 곳에서 사용되고 있는 n-프로필 브로마이드(nPB)와 크리클로로에틸렌 (TCE)을 베이스로 하는 용제들을 대신하는 단일 증기 탈지 용제를 찾는 것이었습니다. 대체할 수 있는 용제는 대체 하기 이전의 용제보다 성능이 뒤떨어지지 않아야 하지만 독성은 더욱 적어야 했습니다. 상업적으로 구할 수 있으며 증기 탈지용인 용제들은 아주 비싸기 때문에, 저희는 비용 또한 낮추기를 희망했습니다.
Chemtronics 연구실에서의 광범위한 내부 테스팅 및 다수의 일반 항공 오일 및 그리스를 세척 이후, Max-Kleen Tri-V 고성능 용제 (part #VVV5579)가 추천되었습니다. 저희는 이 제품이 효과적인 성능을 발휘할 것이라고 자신했습니다. 하지만 물론, 고객께섯 고객분만의 세척 작업을 통해서 여전히 제품을 검증해야 했습니다.
만약의 상황, 즉 이 제품이 성능을 발휘하지 못했을 때의 잠재적인 재료비용과 처리비용으로 인한 고민을 피하고 필요한 검증시험을 수행하는 데에 있어서 위험을 감소시키기 위해서, 고객의 거대한 증기 탈지 유닛을 채우는 데에 요구되는 드럼에 대하여 환불 보장을 제공했습니다.
그 후 광범위한 부품들과 땅에서 시험이 진행되었습니다. 작은 부품들은 바스켓 내부에서 가라앉았으며, 착즁장치 버팀대와 같은 큰 부품들은 곧바로 끌어내려졌습니다 (사진 확인바랍니다)
다양한 부싱 및 다른 착륙장치 부품들이 증기 구역으로 내려가고 있습니다.
착륙장치의버팀대가증기구역으로내려가고있습니다.
세척 능력이 이전의 클리너만큼 훌륭했으며, 냄새의 경우 훨씬 더 좋았습니다. 다음의 질문이 나왔습니다: 새 용제 또는 재생 용제로 교체하기 이전에 얼마나 많은 부품들이 세척될 수 있나요? Max-Kleen Tri-V는 완전히 더러워지기까지 n-프로필 브로마이드와 트리클로로에틸렌이 견딜 수 있는 만큼 견뎠습니다.
이유는 이 제품이 진정한 공비혼합물이기 때문입니다. 또한 환원장치를 통해 재활용될 수 있으므로 경제적이고 위험 물질을 감소시킬 수 있습니다. 추가적인 장점으로, 두가지의 용제를 단일 용제로 단순화시킴으로써 하나의 용제가 다른 용제와 섞이며 남기는 흔적을 남기지 않고, 환원 과정에서의 교차오염 위험 또한 감소시킵니다.
검증 시험은 성공적이였고 Max-Kleen Tri-V는 이제 이 고객분들이 선택하신 용제가 되었습니다!
Max-Kleen Tri-V…고성능 세척을 위한 더 안전한 선택
Max-Kleen™ Tri-V는 항공기 부품 그리스 제거에서 일반적으로 확인되는 모든 종류의 토양들을 제거합니다. 이 제품은 알루미늄, 마그네슘, 티타늄 및 황동과 같은 금속을 위해 안정화되었습니다. Tri-V는 n-프로필브로마이드, 트리클로로에틸렌, 및 그 어떠한 위험한 공기 오염물질 또는 오존 파괴 물질을 포함하지 않는 혁신적인 화학제품입니다. 이 강력한 세척제는 잔류물을 남기지 않고 빠르게 증발합니다.
Max-Kleen Tri-V는 진정한 공비혼합물이기 때문에 액체와 기체의 조성이 같은 구성을 유지합니다. 이 제품은 단일 구성물처럼 반응하며 그렇기 때문에 끓어도 분리되지 않습니다. 이러한 점으로 장기간에 걸쳐 사용되거나 또는 따로 환원 장비를 통하더라도 성능의 변화를 피할 수 있습니다.
Max-Kleen Tri-V는 다음의 시험들을 포함하는 Boeing BSS7432 아래 시험되었고 검증되었습니다:
- 샌드위치부식시험(ASTM 1110) – 이시험은항공기구조의알루미늄합금이일상응용으로인하여부식되거나또는손상이있는지를결정합니다. 이시험은두접면사이에남아있을때의제품에대한부식전위를측정합니다. 이는건조과립또는액상제품에적용될수있습니다.
- 액침부식시험(ASTM F483) – 이전의시험과비슷하게, 액침통제시험은항공기구조의알루미늄합금이화학성분의노출에의해부식될수있는지를결정합니다.
- 수소취화(ASTM F519) – 이시험은실제로쓰여질것처럼, 해당세척액에금속또는합금의시편을노출시킵니다. 노출에이어, 해당시편은규정된하중에서인장시험을받습니다. 시험에통과하기위해서, 해당시편은파손되지않고하중에서 200시간또는그이상을반드시만족해야합니다.
- 다른시험들은페인트가칠해진표면에대한영향(ASTM F502), 아크릴크레이징시험(ASTM F484) 및잔류물ASTM F485을포함합니다.
더 많은 정보를 위해서는, 678-974-0031 또는 tsales@techspray.com를 통해 귀하의 Techspray 적용 전문가에게 연락하시기 바랍니다.
참조
[1] NTP, “Report on Carcinogens, Thirteenth Edition: 1-Bromopropane”, http://ntp.niehs.nih.gov/ntp/roc/content/profiles/bromopropane.pdf
[3] California Environmental Protection Agency Air Resources Board, Advisory No. 341, November 2005
[4] Dept of Health and Human Services, Agency for Toxic Substances 7 Disease Registry (ATSDR), http://www.atsdr.cdc.gov/tfacts19.html
