정제수

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1. 개요

정제수는 증류, 탈이온화, 연수화 등의 과정을 통해 불순물을 제거하여 얻는 물을 의미한다. 다양한 정제 방법이 있으며, 증류는 끓인 증기를 응축하여 고체 오염 물질을 제거하고, 탈이온화는 이온 교환 수지를 사용하여 물 속의 이온을 제거한다. 정제수는 순도에 따라 여러 등급으로 분류되며, 제약, 실험실, 의료, 산업 등 다양한 분야에서 용매, 세척, 냉각수 등으로 사용된다. 일본 약국방 등에서 정제수의 순도 기준을 정하고 있으며, 특히 제약 및 의료 분야에서는 높은 순도의 정제수가 요구된다. 정제수는 일반적으로 안전하지만, 미네랄이 제거되어 장기간 섭취 시 주의가 필요하다.

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정제수

2. 정제 방법

정제수는 제조사마다 불순물 농도 등에 대해 자체적인 기준을 설정하는 경우가 있다.

의약품이나 의료용으로는 일본 약국방에서 정한 기준을 따른다. 제16개정 일본 약국방에서는 정제수를 "이온 교환, 증류, 역삼투 또는 한외여과 등을 단독 또는 조합한 시스템에 의해 '상수'로부터 제조된 것"으로 정의하고, 성상·순도 시험(유기 탄소), 전도율 등을 시험법으로 규정한다.^[22]^[23]

일반적으로는 별도로 정의된 "정제수(용기入り)"가 사용되며, 순도 시험(과망간산 칼륨 환원성 물질), 미생물 한도 등이 추가된 시험법을 거친다.

일본 약국방에서는 물을 상수, '''정제수''', 멸균 정제수, 주사용수로 분류하며, 정제수는 과학 실험의 용매나 콘택트렌즈, 의료용 기구 세척 등 잡균 혼입의 영향이 적은 용도로 사용된다.^[22]^[23]

배터리액 보충, 부동액 희석, 일반 기구 세척 등 더 완화된 조건이 필요한 경우, 각 업체에서 "공업용 정제수"를 제조·판매한다. 이는 제조 공정을 간략화하여 저렴하지만, 의료용으로는 부적합하다. 따라서 일본 약국방에서 정하는 정제수를 "의료용 정제수" 등으로 구분하여 부르기도 한다.

이 외에도 역삼투, 활성 탄소 여과, 미세 다공성 여과, 한외여과, 자외선 산화 또는 전기투석 등의 정수 방법이 사용된다.

2. 1. 증류

증류수는 증류 과정을 통해 생산된다.^[1] 증류는 물을 끓여 생긴 증기를 깨끗한 용기에 응축시켜 고체 오염 물질을 남기는 과정이다. 증류를 통해 매우 순수한 물을 얻을 수 있다.^[2] 흰색 또는 황색의 미네랄 스케일이 증류 장치에 남게 되는데, 이는 정기적인 세척이 필요하다. 모든 정제수와 마찬가지로 증류수는 박테리아 번식을 막기 위해 살균된 용기에 보관해야 한다. 많은 경우 탈이온수와 같이 보다 경제적인 대안이 증류수 대신 사용되기도 한다.

2. 2. 이중 증류

이중 증류수(ddH₂O, Bidest. water 또는 DDW로 약칭)는 깨끗한 물을 한 번 천천히 끓인 후, 다시 천천히 끓여서 응축된 수증기를 모아 만든다. 과거에는 생화학 분야에서 고순도 실험실용 물의 사실상 표준이었으며, 다양한 정수 방법이 널리 사용되기 전까지 실험실 미량 분석에 사용되었다.

2. 3. 탈이온화

탈이온수(DI water, DIW 또는 탈이온수)는 종종 탈염수/DM수와 동의어로 사용되며,^[4] 나트륨, 칼슘, 철, 구리와 같은 양이온과 염화물, 황산염과 같은 음이온을 포함하여 거의 모든 미네랄 이온이 제거된 물이다. 탈이온화는 특별히 제조된 이온 교환 수지를 사용하는 화학적 과정으로, 용해된 미네랄에 대해 수소 이온과 수산화 이온을 교환한 다음 재결합하여 물을 형성한다. 대부분의 비입자성 물 불순물은 용해된 염이기 때문에 탈이온화는 증류수와 일반적으로 유사한 고순도 물을 생성하며, 이 과정이 더 빠르고 스케일이 쌓이지 않는다는 장점이 있다.

그러나 탈이온화는 수지에 우연히 포집되는 것을 제외하고는 비전하 유기 분자, 바이러스 또는 박테리아를 크게 제거하지 않는다. 특수 제작된 강염기 음이온 수지는 그람 음성 박테리아를 제거할 수 있다. 탈이온화는 전기탈이온화를 사용하여 지속적이고 저렴하게 수행할 수 있다.

탈이온화에는 동류, 역류, 혼상의 세 가지 유형이 있다.

2. 3. 1. 동류 탈이온화

공통 흐름 탈이온화는 원수와 재생 화학 물질이 모두 이온 교환 컬럼의 상단으로 들어가 하단으로 나오는 최초의 하향 흐름 공정을 말한다. 공통 흐름 방식의 운영 비용은 재생제의 추가 사용으로 인해 역류 탈이온화보다 상대적으로 높다.^[1] 재생 화학 물질이 이온 교환 컬럼의 하단 또는 마감 수지에 닿을 때 희석되기 때문에, 생성물 품질은 유사한 크기의 역류 컬럼보다 낮다.^[1]

이 공정은 여전히 사용되고 있으며, 이온 교환 컬럼 내 재생제의 흐름을 미세 조정하여 최대화할 수 있다.^[1]

2. 3. 2. 역류 탈이온화

역류 탈이온화는 엔지니어링된 내부 부품이 필요한 두 가지 형태로 제공된다.

상향류 컬럼: 입력수가 하단에서 들어가고 재생제는 이온 교환 컬럼의 상단에서 들어간다.
상향류 재생: 물은 상단에서 들어가고 재생제는 하단에서 들어간다.

두 경우 모두 별도의 분배 헤더(입수, 재생제 투입, 출수, 재생제 배출)는 입력수 수질 및 유량, 재생 간 작동 시간, 원하는 생산수 분석에 맞게 조정되어야 한다.

역류 탈이온화는 이온 교환 방법 중 더 매력적인 방법이다. 화학 물질(재생제)은 서비스 흐름과 반대 방향으로 흐른다. 동향류 컬럼에 비해 재생에 필요한 시간이 적다. 최종 제품의 품질은 0.5ppm까지 낮출 수 있다. 역류 탈이온화의 주요 장점은 재생 공정 중 재생제 사용량이 적어 운영 비용이 낮다는 것이다.

2. 3. 3. 혼합 이온 교환 수지 탈염

혼합 이온 교환 수지 탈염은 하나의 이온 교환 컬럼에 양이온과 음이온 수지를 40/60으로 혼합한 것이다. 적절한 전처리를 거치면, 혼합 이온 교환 컬럼을 한 번 통과하여 정제된 생산수는 만들 수 있는 가장 순수한 물이다. 일반적으로 혼합 이온 교환 탈염기는 사용 전에 물 속의 마지막 몇 개의 이온을 제거하기 위한 최종 수질 연마에 사용된다. 소규모 혼합 이온 교환 탈염 장치는 재생 능력이 없다. 상업용 혼합 이온 교환 탈염 장치는 재생을 위해 정교한 내부 물 및 재생제 분배 시스템을 갖추고 있다. 제어 시스템은 이온 교환 컬럼 내에서 사용된 음이온 및 양이온 수지의 재생을 위해 펌프와 밸브를 작동시킨다. 각 수지는 별도로 재생된 다음 재생 과정에서 다시 혼합된다. 생성수의 높은 품질과 재생의 비용 및 어려움 때문에, 혼합 이온 교환 탈염기는 최고 순도의 물이 필요할 때만 사용된다.

2. 4. 연수화

연화는 물리화학적 조건(예: pCO₂, pH, E_h)의 변화로 인해 자연수에서 용해도가 낮은 미네랄이 침전되는 것을 방지하는 것이다. 이는 물에 존재하는 용해도가 낮은 이온이 불용성 염(예: CaCO₃, CaSO₄ 등)으로 침전되거나 화학적 과정과 상호 작용할 수 있을 때 적용된다. 물은 용해도가 낮은 2가 양이온(주로 Ca²⁺, Mg²⁺ 및 Fe²⁺)을 용해성 Na⁺ 양이온과 교환하여 "연화"된다. 따라서 연화된 물은 탈이온수보다 더 높은 전기 전도도를 갖는다. 연화된 물은 진정한 탈염수로 간주될 수 없지만, 더 이상 물의 경도를 유발하고 석회질의 형성을 유발하는 양이온을 포함하지 않으며, 이는 기본적으로 CaCO₃로 구성된 단단한 백악질 침전물로, 주전자, 온수 보일러, 관로 내부에 축적된다.

2. 5. 탈염

엄밀한 의미에서 탈염(demineralization)이란 물에서 용해된 모든 광물질을 제거하는 것을 의미한다. 따라서 단순한 이온 제거로 얻는 용해된 염을 제거할 뿐만 아니라, 용해된 수산화 철(Fe(OH)₃) 또는 용해된 실리카(Si(OH)₄)와 같은 중성의 용해된 물질도 제거해야 한다. 이 두 가지는 물에 자주 존재하는 용질이다. 이런 방식으로 탈염수는 탈이온수와 동일한 전기 전도도를 가지지만, 비이온화 물질, 즉 중성 용질을 포함하지 않기 때문에 더 순수하다. 그러나 탈염수는 종종 탈이온수와 같은 의미로 사용되며, 사용되는 정확한 정의에 따라 연수와 혼동될 수도 있다. 즉, 불용성 광물로 침전될 수 있는 양이온만 제거하는 것("탈염"에서 유래)인지, 물에 존재하는 모든 "광물질"을 제거하여 용해된 이온뿐만 아니라 중성 용질도 제거하는지에 따라 달라진다. 따라서 탈염수라는 용어는 모호하며, 더 명확하게 하기 위해 탈이온수 또는 연수를 사용하는 것이 더 적절하다.

2. 6. 기타 정제 방법

역삼투, 활성 탄소 여과, 미세 다공성 여과, 한외 여과, 자외선 산화 또는 전기투석 등은 다른 정수 과정으로 사용된다. 이러한 과정들은 위에 나열된 과정들을 대체하거나 추가적으로 사용된다. 물을 식수로 만들지만 반드시 순수한 H₂O / 수산화물 + 하이드로늄 이온에 더 가깝게 만드는 과정으로는 희석된 차아염소산 나트륨, 오존, 혼합 산화제(전기 촉매 H₂O + NaCl), 아이오딘 등이 있다. 식수 처리와 관련된 논의는 "건강 영향" 부분을 참조하라.

3. 정제수 순도 기준

정제수의 순도 기준은 제조사마다 다를 수 있으며, 특정 용도에 따라 요구되는 순도가 달라진다.

의약품이나 의료용으로 사용되는 정제수는 일본 약국방의 기준을 따른다. 일반적인 정제수는 "정제수(용기入り)"로 구분되며, 추가적인 시험 항목이 있다.

완전히 탈기된 초순수는 의 전도성을 가지지만, 대기와 평형을 이루면 용해된 이산화 탄소(CO₂) 때문에 가 된다.^[10] 최고 등급의 초순수는 유리나 플라스틱 용기에 보관하면 안 되는데, 이는 용기 재료에서 오염 물질이 매우 낮은 농도로 용출(방출)되기 때문이다.^[11] 실리카로 만들어진 저장 용기는 덜 까다로운 용도에 사용되며, 초고순도 용도에는 초순수 주석 용기가 사용된다. 물의 전도도는 이온의 존재를 나타내는 좋은 척도이며, 여과 시스템의 효율성을 평가하는 데 사용된다. 일반적인 수돗물은 (50μS/cm) 정도의 전도도를 가지는데, 이는 탈염 또는 증류 장치의 출력보다 약 2~3 차수 높다.^[11]

배터리액 보충, 부동액 희석, 일반 기구 세척 등 더 완화된 조건이 필요한 경우에는 각 업체에서 제조·판매하는 "공업용 정제수"를 사용할 수 있다. 이는 각 업체 고유의 기준에 따라 제조 공정을 간소화하여 의료용으로는 부적합하지만 가격이 저렴하다. 따라서 일본 약국방에서 정하는 정제수를 "의료용 정제수" 등으로 구분하여 부르기도 한다.

3. 1. 국제 표준

미국 화학 협회(ACS), ASTM International, CLSI(현재), 미국 약전(USP)을 포함한 여러 전문 기관에서 물 품질에 대한 기술 표준을 제정하였다.^[8] ASTM, NCCLS, ISO 3696 또는 국제 표준화 기구는 정제수를 순도 수준에 따라 1~3등급 또는 유형 I~IV로 분류한다. 이들 기관은 고도로 정제된 물에 대해 유사하지만 동일하지 않은 매개변수를 가지고 있다.

유럽 약전은 증류를 거치지 않고도 주사용수의 품질을 충족하는 물에 대한 정의로 고도로 정제된 물(HPW)을 사용한다. 실험실 환경에서 고도로 정제된 물은 "고도로" 정제된 다양한 품질의 물을 지칭하는 데 사용된다.

어떤 기관의 물 품질 규범이 사용되든, 특정 실험실 적용 분야에 따라 유형 I 물조차도 추가 정제가 필요할 수 있다. 예를 들어 분자 생물학 실험에 사용되는 물은 DNase 또는 RNase가 없어야 하며, 이를 위해서는 특수한 추가 처리 또는 기능 테스트가 필요하다. 미생물학 실험을 위한 물은 완전히 멸균되어야 하며, 이는 일반적으로 오토클레이빙을 통해 수행된다. 미량 금속 분석에 사용되는 물은 유형 I 물 규범보다 더 높은 표준으로 미량 금속을 제거해야 할 수 있다.

정제수의 최대 오염 물질 수준은 아래 표와 같다.^[8]

정제수의 최대 오염 물질 수준
오염 물질	매개변수	ISO 3696 (1987)			ASTM (D1193-91)				NCCLS (1988)			약전
오염 물질	매개변수	Grade 1	Grade 2	Grade 3	Type I	Type II	Type III	Type IV	Type I	Type II	Type III	EP (20 °C)	USP
이온	25 °C에서의 저항 [MΩ·cm]	10	1	0.2	18.2	1.0	4.0	0.2	>10	>1	>0.1	>0.23	>0.77
이온	25 °C에서의 전도도 [μS·cm⁻¹]	0.1	1.0	5.0	0.055	1.0	0.25	5.0	<0.1	<1	<10	<4.3	<1.3
산성도/알칼리도	25 °C에서의 pH	-	-	5.0–7.5	-	-	-	5.0–8.0	-	-	5.0–8.0	-	-
유기물	총 유기 탄소/p.p.b.(μg/L)	-	-	-	10	50	200	-	<50	<200	<1000	<500	<500
총 고형물	mg/kg	-	1	2	-	-	-	-	0.1	1	5	-	-
콜로이드	실리카 [μg/mL]	-	-	-	<2	<3	<500	-	<0.05	<0.1	<1	-	-
박테리아	CFU/mL	-	-	-	\ -	-	-	-	<10	<1000	-	<100	<100

3. 2. 일본 약국방

일본 약국방은 의약품이나 의료용으로 사용되는 정제수에 대해 규정하고 있다. 제16개정 일본 약국방에서는 정제수를 "'상수'로부터 이온 교환, 증류, 역삼투 또는 한외 여과 등을 단독 또는 조합한 시스템에 의해 제조된 것"으로 정의하며, "제조 후 신속하게 사용"해야 한다고 명시하고 있다. 단, 미생물 증식이 억제되는 경우에는 일시적으로 보존할 수 있다.^[22]^[23]

시험법으로는 성상·순도 시험(유기 탄소), 전도율이 규정되어 있다. 일반적으로는 별도로 정의된 "정제수(용기入り)"가 사용되며, 순도 시험(과망간산 칼륨 환원성 물질), 미생물 한도가 추가된다.^[22]^[23]

일본 약국방에서 물은 상수, '''정제수''', 멸균 정제수, 주사용수로 분류되며, 정제수는 과학 실험의 용매, 콘택트렌즈나 의료용 기구 세척 등 잡균 혼입이 큰 영향을 주지 않는 용도로 사용된다.^[22]^[23]

4. 정제수의 용도

정제수는 다양한 용도로 활용된다. 정제 과정을 통해 공정을 방해하거나 증발 시 잔류물을 남길 수 있는 오염 물질을 제거하기 때문이다.

일반 산업: 오토클레이브, 핸드피스, 레이저 절단, 자동차 냉각 시스템 및 납산 배터리 등에 사용된다.^[5]
음료 산업: 상업용 음료 제조 시 맛, 투명도, 색상의 일관성을 유지하기 위한 주요 성분으로 사용된다.
기타:
스팀 다리미와 가습기에 사용하면 석회질 축적을 줄여 제품 수명을 늘릴 수 있다.^[12]^[13]
초기 보잉 707 모델과 같은 항공기 엔진의 성능 향상을 위해 사용되었다.^[14]
담수 및 해수 수족관에 사용되어 물고기를 보호하고 조류 생성을 방지한다. (단, 사용 전 재광물화가 필요하다.)
펄스 전력 응용 분야에서 단기간 고전압 유전체로 사용되기도 한다. (예: 샌디아 국립 연구소 Z 머신)
PC 수냉 시스템 및 레이저 마킹 시스템에 사용되어 시스템을 깨끗하게 유지하고 박테리아 및 조류 축적을 방지한다.
자동차, 창문 등을 세척한 후 헹굼제로 사용하면 얼룩을 남기지 않는다.
물 안개 소화 시스템에 사용되어 민감한 장비 손상 가능성을 줄인다.^[15]^[16]^[17]
가습기에 사용하여 시가에 세균, 곰팡이 및 오염 물질 축적을 방지한다.
물 공급식 폴 시스템을 사용하는 창문 청소에 사용된다.

일반적으로 물은 좋은 전기 전도체로 간주되지만, 순수한 물은 전도성이 낮다. 해수의 전도도는 5 S/m, 식수는 5-50 mS/m, 고도로 정제된 물은 5.5 μS/m(0.055 μS/cm) 정도이다.^[5]

4. 1. 제약 산업

정제수는 제약 산업에서 의약품, 활성 의약품 성분(API) 및 중간체, 공정서 기사, 분석 시약의 가공, 제제 및 제조에 사용되는 원료, 성분, 용매로 널리 사용된다.^[1] 물의 미생물학적 함량은 중요하며, 정기적인 모니터링과 테스트를 통해 미생물학적 통제 범위 내에 있는지 확인해야 한다.^[1]

상업용 음료 산업에서도 맛, 투명도, 색상의 일관성을 유지하기 위해 정제수를 주요 성분으로 사용한다.^[1] 이는 소비자에게 안전하고 만족스러운 음료를 보장하기 위함이다.^[1] 충전 및 밀봉 전 공정에서 개별 병은 항상 탈이온수로 헹구어 맛 변화를 일으킬 수 있는 입자를 제거한다.^[1]

납축전지의 셀 부식을 방지하기 위해 탈이온수와 증류수를 사용하기도 하는데, 생성 과정에서 물에서 더 많은 불순물이 제거되므로 탈이온수가 더 나은 선택이다.^[1]

일부 산업 공정, 특히 반도체 및 제약 산업에서는 대량의 매우 순수한 물이 필요하다.^[1] 이러한 상황에서는 급수를 먼저 정제수로 처리한 다음 초순수를 생산하기 위해 추가로 처리한다.^[1]

제약 산업에서 사용되는 또 다른 종류의 초순수는 주사용수(WFI, Water-For-Inject)라고 하며, 일반적으로 DI수 또는 RO-DI수의 다중 증류 또는 압축 증발 과정을 통해 생성된다.^[1] 이는 USP당 1mL당 100 CFU 대신 100mL당 10 CFU의 더 엄격한 세균 요구 사항을 가지고 있다.^[1]

4. 2. 실험실

정제수는 오토클레이브, 핸드피스, 실험실 테스트, 레이저 절단 및 자동차 사용을 포함한 다양한 응용 분야에 적합하다. 정제는 공정을 방해하거나 증발 잔류물을 남길 수 있는 오염 물질을 제거한다. 물은 일반적으로 좋은 전기 전도체이지만, 순수한 물은 열악한 전도체이다. 해수의 전도도는 일반적으로 5 S/m이고, 식수는 일반적으로 5-50 mS/m 범위에 있는 반면, 고도로 정제된 물은 5.5 μS/m (0.055 μS/cm)만큼 낮을 수 있다.^[8]

미국 화학 협회(ACS), ASTM International, CLSI(미국 임상 실험실 표준 위원회(NCCLS)), 미국 약전(USP)을 포함한 여러 전문 기관에서 물 품질에 대한 기술 표준을 제정하였다. ASTM, NCCLS, ISO 3696, 국제 표준화 기구는 정제수를 순도 수준에 따라 등급 1~3 또는 유형 I~IV로 분류한다. 이들 기관은 고도로 정제된 물에 대해 유사하지만 동일하지 않은 매개변수를 가지고 있다.^[8]

유럽 약전은 증류를 거치지 않고도 주사용수의 품질을 충족하는 물에 대한 정의로 고도로 정제된 물(HPW)을 사용한다. 실험실 환경에서 고도로 정제된 물은 "고도로" 정제된 다양한 품질의 물을 지칭하는 데 사용된다.^[8]

어떤 기관의 물 품질 규범이 사용되든, 특정 실험실 적용 분야에 따라 유형 I 물조차도 추가 정제가 필요할 수 있다. 예를 들어 분자 생물학 실험에 사용되는 물은 DNase 또는 RNase가 없어야 하며, 이를 위해서는 특수한 추가 처리 또는 기능 테스트가 필요하다. 미생물학 실험을 위한 물은 완전히 멸균되어야 하며, 이는 일반적으로 오토클레이빙을 통해 수행된다. 미량 금속 분석에 사용되는 물은 유형 I 물 규범보다 더 높은 표준으로 미량 금속을 제거해야 할 수 있다.^[8]

정제수의 최대 오염 물질 수준^[8]
오염 물질	매개변수	ISO 3696 (1987)			ASTM (D1193-91)				NCCLS (1988)			약전
오염 물질	매개변수	Grade 1	Grade 2	Grade 3	Type I	Type II	Type III	Type IV	Type I	Type II	Type III	EP (20 °C)	USP
이온	25 °C에서의 저항 [MΩ·cm]	10	1	0.2	18.2	1.0	4.0	0.2	>10	>1	>0.1	>0.23	>0.77
이온	25 °C에서의 전도도 [μS·cm⁻¹]	0.1	1.0	5.0	0.055	1.0	0.25	5.0	<0.1	<1	<10	<4.3	<1.3
산성도/알칼리도	25 °C에서의 pH	-	-	5.0–7.5	-	-	-	5.0–8.0	-	-	5.0–8.0	-	-
유기물	총 유기 탄소/p.p.b.(μg/L)	-	-	-	10	50	200	-	<50	<200	<1000	<500	<500
총 고형물	mg/kg	-	1	2	-	-	-	-	0.1	1	5	-	-
콜로이드	실리카 [μg/mL]	-	-	-	<2	<3	<500	-	<0.05	<0.1	<1	-	-
박테리아	CFU/mL	-	-	-	\ -	-	-	-	<10	<1000	-	<100	<100

4. 3. 의료

일본 약국방에서는 물을 상수, '''정제수''', 멸균 정제수, 주사용수로 분류하며^[22]^[23], 정제수는 과학 실험의 용매나, 콘택트렌즈 또는 의료용 기구의 세척 등, 잡균이 혼입되어도 그다지 영향이 없는 용도로 사용된다.

의약품이나 의료용으로 사용되는 정제수에 대해서는 일본 약국방에 정해진 것을 사용한다. 제16개정 일본 약국방에서는 "본 품은 이온 교환, 증류, 역삼투 또는 한외 여과 등을 단독 또는 조합한 시스템에 의해 '상수'로부터 제조된 것이다. 본 품은 제조 후 신속하게 사용한다. 단, 미생물의 증식 억제가 도모되는 경우, 일시적으로 이를 보존할 수 있다."라고 정의되며, 시험법으로서 성상·순도 시험(유기 탄소), 전도율이 규정되어 있다.

일반적으로는 별도로 정의된 "정제수(용기入り)"가 사용되며, 시험법으로서 전술한 것에 더해 순도 시험(과망간산 칼륨 환원성 물질), 미생물 한도가 추가되어 있다.

더 완화된 조건의 용도를 위해 (배터리액의 보충, 부동액의 희석, 일반적인 기구의 세척 등), 각 업체에서 "공업용 정제수"가 제조·판매되고 있다. 이것들은 각 업체 독자적인 기준에 따라 제조 공정을 간략화하고 있으며, 의료용으로는 부적합하지만 저렴하다. 따라서 일본 약국방에서 정하는 정제수를, 특히 "의료용 정제수" 등으로 구분하여 부르기도 한다.

4. 4. 산업

정제수는 오토클레이브, 핸드피스, 실험실 테스트, 레이저 절단 및 자동차 사용을 포함한 다양한 분야에서 활용된다. 정제 과정을 통해 공정을 방해하거나 증발 시 잔류물을 남길 수 있는 오염 물질을 제거한다.^[5] 물은 일반적으로 좋은 전기 전도체로 알려져 있지만, 순수한 물은 전기가 잘 통하지 않는다. 해수의 전도도는 5 S/m, 식수는 5-50 mS/m 수준인 반면, 고도로 정제된 물은 5.5 μS/m (0.055 μS/cm)까지 낮아져 1,000,000:1,000:1의 비율을 보인다.

정제수는 상업용 음료 산업에서 맛, 투명도, 색상의 일관성을 유지하기 위해 병에 담긴 음료 제조법의 주요 성분으로 사용된다. 이를 통해 소비자에게 안전하고 만족스러운 음료를 제공한다. 충전 및 밀봉 전, 각 병은 탈이온수로 헹궈 맛 변화를 일으킬 수 있는 입자를 제거한다.^[6]

탈이온수와 증류수는 납산 배터리 셀의 부식을 방지하는 데 사용되지만, 생성 과정에서 더 많은 불순물이 제거되는 탈이온수가 더 적합하다.^[7]

반도체 및 제약 산업과 같은 일부 산업 공정에서는 대량의 매우 순수한 물이 필요하다. 이 경우, 급수를 먼저 정제수로 처리한 후 추가 처리를 거쳐 초순수를 생산한다.

제약 산업에서 사용되는 또 다른 종류의 초순수는 WFI(주사용수)이며, 일반적으로 DI수 또는 RO-DI수를 다중 증류하거나 압축 증발시켜 만든다. WFI는 USP 기준 1mL당 100 CFU보다 더 엄격한 100mL당 10 CFU의 세균 요구 사항을 충족해야 한다.

의약품 및 의료용으로는 일본 약국방에 규정된 정제수를 사용한다. 제16개정 일본 약국방에서는 정제수를 "이온 교환, 증류, 역삼투 또는 한외 여과 등을 단독 또는 조합한 시스템에 의해 '상수'로부터 제조된 것"으로 정의하며, "제조 후 신속하게 사용"해야 하고, "미생물 증식 억제가 도모되는 경우 일시적으로 보존할 수 있다"고 명시한다. 시험법으로는 성상·순도 시험(유기 탄소), 전도율 등이 규정되어 있다.

일반적으로는 별도로 정의된 "정제수(용기入り)"가 사용되며, 앞서 언급된 시험법 외에 순도 시험(과망간산 칼륨 환원성 물질), 미생물 한도 시험이 추가된다.

일본 약국방에서는 물을 상수, '''정제수''', 멸균 정제수, 주사용수로 분류하며^[22]^[23], 정제수는 과학 실험의 용매, 콘택트렌즈 및 의료 기구 세척 등 잡균 혼입의 영향이 적은 용도로 사용된다.

배터리액 보충, 부동액 희석, 일반 기구 세척 등 완화된 조건이 요구되는 경우에는 각 업체에서 "공업용 정제수"를 제조·판매한다. 이는 각 업체 고유의 기준에 따라 제조 공정을 간소화한 것으로, 의료용으로는 부적합하지만 저렴하다. 따라서 일본 약국방에서 정하는 정제수를 "의료용 정제수" 등으로 구분하여 부르기도 한다.

4. 5. 음료 산업

정제수는 상업용 음료 산업에서 맛, 투명도, 색상의 일관성을 유지하기 위해 병에 담긴 음료 제조법의 주요 성분으로 사용된다. 이는 소비자에게 안전하고 만족스러운 음료를 보장한다. 충전 및 밀봉 전, 개별 병은 맛 변화를 일으킬 수 있는 입자를 제거하기 위해 탈이온수로 헹군다.^[6]

4. 6. 기타

정제수는 다양한 분야에서 활용된다.

산업 활용:
오토클레이브, 핸드피스, 실험실 테스트, 레이저 절단, 자동차 냉각 시스템 및 납축전지 등에 사용된다.^[7] 정제 과정은 불순물을 제거하여 장비 부식을 방지하고 수명을 연장시킨다.
스팀 다리미와 가습기에 사용하면 석회질 축적을 줄여 제품 수명을 늘릴 수 있다.^[12]^[13]
초기 보잉 707 모델과 같은 항공기 엔진의 성능 향상을 위해 사용되었다.^[14] 엔진 노킹 발생을 지연시키고, 터빈 엔진에서는 더 많은 연료 흐름을 허용하여 출력을 높이는 역할을 한다.
의료 및 제약:
의약품, 활성 의약품 성분(API) 및 중간체, 공정서 기사 및 분석 시약의 가공, 제제 및 제조에 사용된다.^[6]
음료 산업:
상업용 음료 제조 시 맛, 투명도, 색상의 일관성을 유지하기 위한 주요 성분으로 사용된다.
수족관:
담수 및 해수 수족관에 사용되어 물고기를 보호하고 조류 생성을 방지한다. 단, 사용 전 재광물화가 필요하다.
기타:
펄스 전력 응용 분야에서 단기간 고전압 유전체로 사용되기도 한다. (예: 샌디아 국립 연구소 Z 머신)
PC 수냉 시스템 및 레이저 마킹 시스템에 사용되어 시스템을 깨끗하게 유지하고 박테리아 및 조류 축적을 방지한다.
자동차, 창문 등을 세척한 후 헹굼제로 사용하면 얼룩을 남기지 않는다.
물 안개 소화 시스템에 사용되어 민감한 장비 손상 가능성을 줄인다.^[15]^[16]^[17]
가습기에 사용하여 시가에 세균, 곰팡이 및 오염 물질 축적을 방지한다.
물 공급식 폴 시스템을 사용하는 창문 청소에 사용된다.

일반적으로 물은 좋은 전기 전도체로 간주되지만, 순수한 물은 전도성이 낮다. 해수의 전도도는 5 S/m, 식수는 5-50 mS/m, 고도로 정제된 물은 5.5 μS/m(0.055 μS/cm) 정도이다.^[5]

참조

_[1] 웹사이트 Frequently asked questions about bottled water http://www.hc-sc.gc.[...] Health Canada 2000-11-23
_[2] 웹사이트 Separation by Distillation https://www.scientif[...] 2023-02-26
_[3] 웹사이트 University of Rochester - Investigation of Steam Turbine Extraction Line Failures http://www.districte[...] 2012-02-07
_[4] 웹사이트 Deionised Water 25L http://www.image2out[...] Image2output.com 2008-12-21
_[5] 웹사이트 Water conductivity http://www.lenntech.[...] Lenntech
_[6] 간행물 An approach for the reporting of microbiological results from water systems 2004-07
_[7] 웹사이트 What is Deionised Water? {{!}} Fortis Battery Care http://www.fortisbat[...]
_[8] 웹사이트 The Importance of Water Quality is Critical http://www.elgalabwa[...]
_[9] 간행물 A Critique of ASTM Standard D1193 http://www.readbag.c[...]
_[10] 간행물 De-Gassed Water Is a Better Cleaning Agent
_[11] 웹사이트 Conductivity https://web.archive.[...]
_[12] 웹사이트 How to Buy a Steam Iron http://www.consumers[...] Consumersearch.com
_[13] 웹사이트 Steam Iron Buying Guide http://www.homeinsti[...] Homeinstitute.com
_[14] 문서 SP-4221 The Space Shuttle Decision https://history.nasa[...] 2008-04-25
_[15] 웹사이트 http://www.tmasc.com[...]
_[16] 웹사이트 http://www.hghouston[...]
_[17] 웹사이트 Archived copy http://www.safetymgm[...]
_[18] 서적 Nutrients in Drinking Water World Health Organization
_[19] 웹사이트 Walton International - Home http://watersystems.[...] Watersystems.walton.com 2010-11-05
_[20] 웹사이트 Our Technology - Purification Technology http://www.drinkmore[...] Drinkmorewater.com
_[21] 웹사이트 Technical Information - HEC-3000 10-Step Water Purification System https://web.archive.[...]
_[22] 웹사이트 注射用水・滅菌精製水・精製水・蒸留水の違いは？ https://pharmacista.[...] 2016-03-26
_[23] 웹사이트 原薬製造用の製薬用水設備 https://www.ngk.co.j[...]

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