불소 수지 코팅은 다양한 특성을 가지고 있는 것이 특징입니다. 그 특성으로 여러 가지 문제를 해결할 수 있는 분야도 넓고, 다양한 제품 기능의 향상을 기대할 수 있습니다. 한편으로 "불소 가공은 위험하다"는 정보를 접하고 불안을 느끼고 있지 않으신가요? 이번에는 불소 수지 코팅의 특성 해설과 함께 안전성에 대해서도 과학적 근거에 기반하여 알기 쉽게 설명드립니다. 불소 수지 코팅제 도입에 참고가 되길 바랍니다.

"불소 가공=위험" "불소는 몸에 나쁘다"는 정보를 들어본 사람도 있을 것입니다. 하지만 일반적으로 사용되는 불소 수지 자체에는 위험이 없으며, 올바르게 사용하면 인체에 악영향이 없습니다.
SNS나 입소문으로 불소 가공에 대한 부정적인 정보가 퍼진 원인으로 생각되는 것은 불소 수지를 고온으로 가열했을 때 유독 가스가 발생할 가능성이 있다는 점일 것입니다. 350℃ 이상에서 계속 가열하면 불소 수지가 분해되어 가스가 발생할 수 있으므로, 불소 코팅이 시공된 조리기구의 공회전은 금물입니다.
또한 "불소 코팅이 벗겨져 체내에 축적된다"는 이야기도 종종 보입니다. 하지만 불소 코팅에 사용되는 불소 수지를 소량 섭취해도 축적되지 않고 배출됩니다.
애초에 불소 수지에는 1만 가지 이상의 종류가 있으며, 통칭 PFAS(유기불소화합물)라고 불립니다. 환경에 대한 악영향이나 발암성이 지적되고 있는 것은 PFAS의 일종인 "PFOS" "PFOA" "PFHxS"입니다. 이들 불소 수지는 국제적으로 제조가 금지되어 있으며, 당연히 프라이팬 등의 조리기구에는 사용되지 않습니다. 조리기구 등에 사용되는 불소 수지는 "PTFE"라는 종류로, 연구 결과 인체에는 무해한 것으로 밝혀졌습니다. 유해성이 있는 물질에도 "불소"가 사용되기 때문에 불소 전체에 대한 오해가 퍼졌다고 할 수 있을 것입니다.

다양한 특성을 가진 불소 코트란?
불소 수지는 불소 원자와 탄소 원자가 결합한 단위를 구조 내에 가진 고분자 화합물입니다. 불소 수지는 특이적인 표면 특성으로 비점착성, 내산성, 저마찰성, 발수발유성 등과 함께 내열성을 가지고 있어 프라이팬이나 다리미, 약품용 배관 내면 등에 사용되고 있으며, 공업적으로도 편리성이 높은 표면 가공으로 다방면에서 이용되고 있습니다.
일반적인 불소 수지 가공은 전문 공장에서 소부형 불소 수지를 300℃ 이상의 고온에서 처리하여 표면 가공됩니다.
하지만 불소 수지 가공에는 다음과 같은 단점이 있습니다.

이러한 불소 수지 가공의 단점을 보완하기 위해 전용 분자 설계를 통해 개발된 것이 "상온형 불소 코팅제 플루오로서프"입니다. 상온형 불소 코팅제는 제조 현장 등에서 간편하게 도포할 수 있는 코팅제로, 발수발유・방오・방수・방습・마찰 저감 등 불소 수지 가공과 동일한 표면 특성(내열성 제외)을 투명한 피막으로 얻을 수 있습니다.
상온형 불소 코팅제의 특성을 활용한 사용 용도로는 다음과 같은 것들이 있습니다.

간단하게 도포할 수 있는 다양한 편리성을 가진 상온형 불소 코팅제는 큰 매력을 가진 코팅제라고 할 수 있을 것입니다.

불소 수지는 원소의 조합에 따라 다음과 같이 종류가 나뉩니다.

【완전불소화수지(퍼플루오로)】

명칭	특징
PTFE(폴리테트라플루오로에틸렌)	높은 내열성・비점착성・내약품성을 가지며, 불소 수지 전체에서 가장 높은 점유율을 차지함.
PFA(테트라플루오로에틸렌・퍼플루오로알콕시에틸렌 공중합체)	PTFE의 특징에 더해 용접 가공이나 성형 가공도 용이함.
FEP(테트라플루오로에틸렌・헥사플루오로프로필렌 공중합체)	PTFE보다 내열성은 낮지만, PTFE의 실온 전이점이 없어 체적이 안정적임.

【부분불소화수지】

명칭	특징
PVDF(폴리비닐리덴플루오라이드)	내화학약품성도 있고 자외선에도 강해 공업 분야에서 사용됨.
PCTFE(폴리클로로트리플루오로에틸렌)	투명성이 높고 수증기나 가스를 통과시키기 어려워 화학 분야에서 사용됨.
ETFE(에틸렌・테트라플루오로에틸렌 공중합체)	강인하고 전기 절연성도 뛰어나 코팅이나 화학 탱크 등에 사용됨.
ECTFE(에틸렌・클로로트리플루오로에틸렌 공중합체)	전기 특성과 고온에서도 강도를 유지하는 등 장점이 있지만 일본에서는 거의 사용되지 않음.
PVF(폴리불화비닐)	내후성이 높아 태양전지의 백시트에 사용됨.

불소 수지가 어떤 분야에서 사용되는지 알고 싶으신 분은 꼭 함께 확인해 보시기 바랍니다.

그럼 상온형 불소 코팅제가 가진 다양한 성능에 대해 구체적으로 설명하겠습니다. 일반적으로 다음과 같은 특성이 있습니다.

"발수발유성"이란 물이나 기름을 튕겨내는 성질을 말하며, 주로 다음과 같은 상황에서 효과를 발휘합니다.

상온형 불소 코팅제는 "방습절연성"이 높고, 또한 표면 피막이 화학 변화의 영향을 받기 어려워 "내산성"도 높은 억제력이 있습니다. 다음과 같은 상황에서도 효과를 발휘합니다.

어떤 약품에 대한 내성을 부여해야 하는지에 따라 선택하는 불소 코트의 사양이 달라집니다. 따라서 사전 협의가 필요하다는 점에 주의가 필요합니다.

상온형 불소 코팅제의 "방오성의 높음"은 표면 장력의 낮음과 관계가 있습니다. 표면 장력이 낮으면 오염의 흡착력도 낮아지므로 오염이 잘 묻지 않고 제거도 쉬워집니다.
"방오성"은 주로 다음과 같은 상황에서 효과를 발휘합니다.

많은 사람이 접촉하는 곳이나 오염을 방지하고 싶은 곳에 불소 코팅을 시공하면 깨끗한 상태를 유지하기 쉬워집니다.

상온형 불소 코팅의 피막은 "굴절률의 낮음"이 특징 중 하나입니다. 이는 광학적인 굴절률이 낮아 반사광을 줄일 수 있고, 투과하는 빛의 양을 늘릴 수 있음을 의미합니다.
"굴절률의 낮음"은 주로 다음과 같은 상황에서 효과를 발휘합니다.

태양광 패널 등 실외에서 사용되는 제품에서는 발수성이나 방오성 등도 동시에 갖추고 있는 것이 중요하므로 불소 코팅 사용이 효과적입니다.

상온형 불소 코팅을 시공한 표면은 마찰 계수가 낮아지는 "저마찰성"을 가집니다.
"저마찰성"은 주로 다음과 같은 상황에서 효과를 발휘합니다.

상온형 불소 코팅은 점착성・부착력이 낮아 "높은 이형성"이라는 특징을 가집니다. 수지 성형용 금형 등에 이용하면 수지나 고무의 부착을 줄일 수 있어 생산성을 향상시킬 수 있습니다.
"이형성"은 다음과 같은 상황에서 효과를 발휘합니다.

더 얇은 막 두께의 불소 코팅을 선택하면 미세한 형상의 금형에서도 정확하게 이형이 가능합니다. 제조 현장에서 도포할 수 있는 제품이라면 재도포나 금형 추가 시에도 간단하게 이형성을 부여할 수 있습니다.

불소 수지 코팅은 특성이 많아 아래와 같은 폭넓은 분야에서 활용되고 있습니다.

식품	반죽기・롤・제빵 틀・포장 기계 등
화학	배관・탱크・밸브・필터・펌프 등
자동차	베어링・브레이크 패드・컴프레서・센서・안전벨트・전기 기기 등
산업・공업 생산	원심 분리기・롤러・금형・컨베이어・운반 기기・교반기・히트실러 등
전자 기기・반도체	기판・배선・전극・애자・도금 지그・땜납 지그 등
가전・OA 기기	전선・슬라이딩 부품・정착 롤・분리 손톱 등
항공・우주	탐사기의 기기나 배선 보호 등
의료	약품 포장・튜브・밸브・주사제 스토퍼 등
토목・건축	전동 기기・건축용 막재・외벽 도료 등

플루오로테크놀로지의 플루오로서프®는 제조 과정에서 발생하는 많은 문제를 해결할 수 있는 불소계 코팅제・발수발유 처리제입니다.

【특징】
・다양한 코팅 방법에 대응하며 실온에서 건조할 수 있습니다.
・"PFOA" "PFOS"에 해당하는 물질은 사용하지 않아 안전성이 뛰어납니다.
・수지 성분의 조성이나 농도, 사용하는 용제 등의 사양 변경에도 유연하게 대응할 수 있습니다.
・고객의 과제・니즈에 맞춰 전용품의 신규 개발도 가능합니다.

【용도 예】
・마이그레이션 방지
・리튬 전지 전해액으로부터의 보호
・커넥터 접속 랜드 좁은 피치 패턴의 부식 방지
・기판의 방습
・리튬 전지 전해액으로부터 배선판 보호
・유리 금형・전주 금형의 이형
・압출 성형의 이물질 저감
・스테인리스제 조작반의 방오
・디스플레이의 지문 방지
・방수 스프레이 원액
・롤러 슬라이딩 부분에서의 이음 방지
・광학용 필름의 반사 방지
・플럭스의 기어오름 방지
・회전축에서의 윤활유 유출 방지

불소 코트를 포함한 불소계 화합물은 "450℃ 이상의 고온에서 유독 가스를 발생시킨다" 등 그 위험성이 지적되는 경우가 있습니다.
하지만 불소 수지 가공이나 상온형 불소 코팅에 사용되는 불소 수지는 안전한 물질입니다.

위는 불소 화합물이 유독하다・위험하다고 말해지는 이유이지만, 이는 과학적 관점에서 보면 사실과 다르다는 것을 알 수 있습니다.
애초에 유기 화합물의 안전성은 그 분자량에 따라 크게 달라집니다.

저분자・중분자 화합물

저분자・중분자 화합물의 대부분은 실온에서 액체・기체・분말 상태로, 물이나 기름・용제에 녹기 쉬운 성질이 있어 체내에 흡수되기 쉽고 유해성이 높아집니다. 물질 예: 계면활성제나 접착제 등

고분자 화합물

고분자 화합물은 실온에서 고체로 안정된 상태를 유지합니다. 또한 물이나 기름・용제에도 잘 녹지 않아 생체 내에 흡수되지 않고 유해성이 크게 낮아집니다. 물질 예: 플라스틱・불소 수지 등

PFOS・PFOA와 불소 수지는 모두 불소 화합물이지만, PFOS・PFOA는 저분자 화합물에 속하고 불소 수지는 고분자 화합물에 속합니다. 같은 원자 구조를 가진 물질이라도 분자량에 따라 성질과 독성은 전혀 다릅니다.
최근에는 업계 내 자체 규제 등의 노력으로 감소・근절을 목표로 하고 있으며, 불소 수지 가공이나 불소 코팅에는 규제치 이상의 PFOS・PFOA가 포함되어 있지 않습니다.

불소 수지의 내열 온도는 450℃입니다
프라이팬을 공회전시키면 이 온도를 초과하여 유독한 화학 물질을 방출할 가능성이 있습니다.
식재료나 기름 등을 넣은 상태에서는 이 온도를 초과하지 않으므로(기껏해야 200℃ 정도) 일반적인 사용에는 문제가 없습니다.

불소 가공된 프라이팬을 올바르게 사용하려면 아래 사항에 주의해야 합니다.
Si센서 탑재 가스레인지로 교체하기
먼저 프라이팬의 온도가 지나치게 올라가지 않도록 사용하는 것이 중요합니다. 안전한 조리 온도의 기준은 제품에 따라 다르지만 200℃ 이하입니다. 일반적으로 볶음, 구이, 튀김 요리라도 조리에 사용하는 온도는 최고 180℃ 정도입니다. 보통 유해 가스가 발생할 정도로 프라이팬 온도가 올라가는 경우는 드물며, 장시간 센 불로 공회전했을 때에 한정됩니다.
장시간 공회전을 방지하려면 Si센서 탑재 가스레인지를 사용하는 것이 효과적입니다. 2008년 이후의 가스레인지에는 Si센서가 의무화되어 있어, 팬 바닥 온도가 일정 이상에 도달하거나 불을 끄는 것을 잊으면 자동으로 소화됩니다. 공회전은 화재로 이어질 수 있는 위험한 상태이므로 가스레인지 교체를 검토하시기 바랍니다.
코팅이 열화되면 교체하기
불소 코팅은 사용하면서 열화되어 벗겨집니다. 코팅이 열화되면 본래의 성능을 발휘할 수 없게 되고 오염이나 탄 자국이 들러붙기 쉬워지므로 정기적으로 교체하도록 합시다.
불소 코팅된 프라이팬의 수명은 그리 길지 않아 1~2년 정도라고 합니다. "탄 자국이 잘 생긴다" "구움 얼룩이 늘었다" "육안으로 코팅 벗겨짐이 보인다"는 경우에는 수명 기준과 관계없이 빨리 교체하는 것이 좋습니다.
코팅을 손상시키지 않는 사용・관리・보관을!
불소 수지는 부드럽고 손상되기 쉬운 성질을 가지고 있습니다. 조리 시에는 금속제 조리 기구를 사용하지 말고 나무제품을 사용하면 코팅 손상을 방지할 수 있습니다. 사용 후에도 딱딱한 수세미나 브러시로 씻지 말고 부드러운 스펀지를 사용하는 것이 좋습니다. 보관 시에도 코팅이 손상되지 않는 보관 장소・놓는 방법에 주의합시다.
그 밖에 고온 상태의 프라이팬에 갑자기 물을 부어 식히는 것도 코팅이 열화되는 원인입니다. 급격한 온도 변화로 수축이 일어나 코팅 벗겨짐을 앞당깁니다. 불소 코팅된 프라이팬을 씻을 때는 충분히 온도가 내려간 후에 하도록 합시다.

치과나 치약에 사용되는 것도 불소 화합물입니다. 적절하게 사용하면 입안에 사용해도 위험성이 없으며, 충치를 예방하고 치아를 튼튼하게 하는 데 도움이 됩니다. 치과나 양치질에서는 치아 표면에 불소 화합물을 도포하거나 입에 머금고 가글을 하지만, 체내에 흡수하는 것은 아닙니다. 물론 독성이 강한 불소를 포함하므로 대량으로 섭취하면 몸에 해롭지만, 입에 머금는 정도로는 중독이 일어날 수 없습니다.
불소로 인한 급성 중독이 일어나는 것은 2~4mg/kg이므로 체중이 20kg인 어린이라면 40mg의 불소를 섭취하면 중독이 된다는 것입니다. 예를 들어 1500ppm의 고농도 불소 함유 치약 1g에는 불소 화합물이 1.5mg 포함되어 있습니다. 중독이 일어나는 40mg의 불소 화합물을 섭취하려면 치약 튜브 약 27g 정도를 삼켜야 합니다. 치약을 그대로 마시는 상황은 거의 없을 것입니다.
"해외에서는 유해하기 때문에 불소가 금지되어 있다"는 이야기를 들어본 적이 있을지 모르지만, 해외에서도 전면적으로 금지된 것은 아니며 충치 예방에는 널리 사용되고 있습니다. 일본에서도 세계에서도 치과에 사용되는 불소 화합물에 관해서도 일반적인 사용 범위에서는 위험이 없다고 할 수 있습니다.

불소 코팅은 다양한 성능을 동시에 부여할 수 있어 기업이나 제품에서 널리 이용되고 있습니다. 또한 불안시되기 쉬운 안전성에 대해서도 증명되어 있습니다.
지금까지 소개한 불소 코팅의 특징이나 이용 사례를 참고로, 제품의 성능 자체를 향상시킬 수 있는 불소 코팅 이용을 검토해 주시면 감사하겠습니다.