이 글의 목적은 크롬 도금 제품에서 6가크롬 용출 시험이 어떻게 수행되고 어떤 기준으로 적합 여부를 판단하는지, 국제 규격과 국내 RoHS 규제 흐름을 함께 정리하여 현장에서 바로 시험 의뢰와 결과 해석에 활용할 수 있도록 돕는 것이다.
1. 6가크롬과 크롬 도금의 관계 이해
크롬 도금은 장식성, 내식성, 경도 확보를 위해 가장 널리 사용하는 표면처리 공정 중 하나이다. 일반적으로 크롬 도금층 자체는 금속 크롬 또는 3가크롬 기반 공정으로 전환되고 있으나, 과거에는 6가크롬 기반의 크로메이트 피막, 패시베이션 처리 등을 함께 적용한 사례가 많았다.
6가크롬은 강한 산화력과 높은 용해도로 인해 금속 표면 보호에는 유리하지만, 인체에 대해서는 발암성과 피부·호흡기 자극성을 가진 고위험 물질이다. 소량이라도 용출되어 인체에 반복적으로 노출될 경우 알레르기성 피부염, 호흡기 질환, 암 위험 증가 등이 보고된 바 있다. 따라서 크롬 도금 제품에서 6가크롬이 도금층 또는 변색 방지 피막에 잔존하거나 사용 중 용출되지 않도록 관리하는 것이 중요하다.
최근에는 환경 규제 강화와 더불어 3가크롬 전환피막, 무크롬계(크롬프리) 표면처리로 대체하는 추세이다. 그러나 실제 제품에서는 기존 6가크롬 공정의 잔존 리스크, 협력사 공정 관리 미흡, 부품 교체 시 구형 부품 혼입 등으로 인해 6가크롬이 검출되는 사례가 여전히 발생하며, 이때 객관적인 시험과 기준에 따른 판정이 필요하다.
2. 크롬 도금 제품에 적용되는 주요 규제 기준
크롬 도금 제품의 6가크롬 용출 시험은 단독 규격이 별도로 존재한다기보다, 전기전자제품·자동차·소비재 등에 공통으로 적용되는 유해물질 규제(특히 RoHS, REACH 등)를 충족하기 위한 시험의 일부로 수행되는 경우가 많다.
전기전자제품 및 자동차 부품에 대해 가장 널리 적용되는 규제는 유럽 RoHS 지침과 이를 준용한 국내 전기·전자제품 및 자동차의 자원순환에 관한 법률이다. 이 규제들은 6가크롬을 포함한 특정 유해물질의 함량 한도를 “균질 물질(homogeneous material) 기준 질량%”로 설정한다.
| 구분 | 대상 제품 | 제한 물질 | 한도 | 기준 단위 |
|---|---|---|---|---|
| EU RoHS | 전기·전자제품 전반 | 6가크롬(Cr(VI)) | 0.1 % 이하 | 균질 물질 질량% |
| 한국 RoHS(전자제품 등 자원순환법) | 국내 판매 전기·전자제품·자동차 | 6가크롬(Cr(VI)) | 0.1 % 이하 | 균질 물질 질량% |
| ELV(자동차 폐기 지침) | 자동차 부품 | 6가크롬(Cr(VI)) | 0.1 % 이하 | 균질 물질 질량% |
| REACH 가죽제품 규제 | 피부 접촉 가죽제품 | 6가크롬 용출량 | 일반적으로 3 mg/kg 수준 | mg/kg(가죽) 용출량 |
크롬 도금 제품 중에서도 전기전자부품, 자동차용 금속부품 등은 위의 RoHS·ELV 기준을 만족해야 한다. 이때 크롬 도금층 또는 크로메이트 피막에서 6가크롬이 실제로 존재하는지, 사용 중 인체에 노출될 수준으로 용출되는지를 시험으로 확인한다.
3. 6가크롬 용출 시험의 개념과 단위
6가크롬 시험은 크게 “함량 시험”과 “용출 시험”으로 나눌 수 있다.
- 함량 시험: 시료를 분해하거나 추출하여 전체 6가크롬의 질량비(ppm 또는 %)를 정량하는 방식이다.
- 용출 시험: 실제 사용 조건을 모사한 용액(끓는 물, 알칼리 용액, 인공 땀 등)에 일정 시간 침지하여, 금속이나 코팅 표면에서 용액으로 빠져나온 6가크롬의 양을 측정하는 방식이다.
크롬 도금 제품의 경우, 도금층 또는 크로메이트 피막에서 6가크롬이 직접 존재하는지 여부를 확인하기 위해 “용출 시험 + 비색 정성 판정” 방법이 널리 사용된다. 전기전자 제품 분야에서는 IEC 62321 계열 규격이 대표적이다.
금속 코팅에서의 6가크롬 용출 시험 결과는 보통 다음과 같은 단위로 표현한다.
- µg/cm² : 도금 또는 피막 표면 1 cm²당 추출된 6가크롬 질량
- mg/kg : 가죽, 고분자 등에서 용출액을 환산할 때 사용하는 질량 대비 질량 단위
크롬 도금된 금속 부품은 IEC 62321-7-1 방식에 따라 “도금 표면적 기준 µg/cm²”로 시험하여, 설정된 정량한계(LOQ)와 비교해 음성·양성·불확실 영역으로 판정하는 것이 일반적이다.
4. IEC 62321-7-1에 따른 크롬 도금층 6가크롬 용출 시험 절차
전기전자 제품에 사용되는 크롬 도금 금속 부품의 6가크롬 용출 시험에는 “금속 위 부식방지 코팅에서 6가크롬 존재 여부를 비색법으로 확인하는 끓는 물 용출 규격”이 사용된다. 해당 규격은 시험소에 따라 IEC 62321-7-1, 그와 동등한 국가 규격, 또는 이를 기반으로 한 시험 방법으로 운용된다.
4.1 시편 선정 및 표면 준비
- 시편은 실제 양산품과 동일한 공정·도금 조건을 가진 부품에서 채취한다.
- 표면 오염(손자국, 윤활유, 방청유 등)은 시험 전에 용제(예: 알코올, 헥산 등)로 부드럽게 닦아 제거한다.
- 알칼리 세정제는 크로메이트 피막을 손상시킬 수 있으므로 사용하지 않는 것이 원칙이다.
- 표면에 투명/유색 유기 코팅이 있는 경우, 매우 미세한 사포 등으로 얇게 연마하여 하부 크롬 도금층·크로메이트 피막을 노출시킨 후 시험한다.
시험에서는 일정한 표면적을 확보하는 것이 중요하다. 규격에서는 보통 약 50 cm²(±5 cm²)의 유효 표면적을 기준으로 하며, 볼트·너트·와셔 등 소형 부품은 여러 개를 합쳐 요구 표면적을 맞춘다.
4.2 끓는 물 용출 조건
금속 코팅에서 6가크롬을 추출하기 위해 끓는 탈이온수(혹은 정제수)를 사용하는 것이 특징이다. 핵심 조건은 다음과 같다.
- 용출 용액: 고순도 정제수
- 시편 표면적과 용액 부피 비: 약 1 cm² : 1 mL 비율 유지
- 용출 온도: 물이 끓는 온도(약 100 ℃)
- 용출 시간: 끓는 상태에서 약 10분 전후 유지
- 용출 후 부피 보정: 냉각 후 50 mL 등 규정 부피로 맞춤
절차를 요약하면 다음과 같다.
- 정제수를 끓이는 동안 탈기(탈산소) 처리 후 부품을 완전히 침지한다.
- 끓는 상태에서 규정된 시간 동안 유지하여 도금층·피막에서 6가크롬이 물로 용출되도록 한다.
- 시편을 제거한 뒤 용액을 냉각하고, 탁도·침전물이 있으면 여과 후 부피를 다시 맞춘다.
4.3 1,5-디페닐카바자이드 비색법에 의한 정성·정량
용출액에 포함된 6가크롬은 1,5-디페닐카바자이드(diphenylcarbazide) 시약과 반응하여 붉은색~자주색 계열 복합체를 형성하며, 이를 540 nm 근처 파장에서 비색 측정한다.
- 1,5-디페닐카바자이드 시약을 아세톤과 물에 녹여 시험용 발색용액을 제조한다.
- 용출액에 인산용액을 소량 첨가하여 산성 조건을 맞춘 뒤, 발색용액을 첨가한다.
- 약 10분간 반응시킨 후 육안으로 색을 확인하거나 분광광도계로 흡광도를 측정한다.
- 동일한 시약을 사용해 미리 준비한 6가크롬 표준용액(예: 0.10 µg/cm², 0.13 µg/cm²에 해당하는 농도)과 비교하여 결과를 판정한다.
4.4 시험 결과 해석 기준(µg/cm² 기준)
금속 코팅에서의 6가크롬 용출 시험은 “존재 여부” 판단에 초점을 두며, 다음과 같이 세 구간으로 나누어 판정한다.
| 6가크롬 농도 범위 (µg/cm²) | 판정 | 설명 |
|---|---|---|
| < 0.10 | 음성(Negative) | 정량한계(LOQ) 미만으로, 코팅이 6가크롬계가 아닌 것으로 간주한다. |
| 0.10 ~ 0.13 | 불확실(Grey zone) | 코팅 두께·조성 편차로 인해 반복 시험이 권고되는 구간이다. 일반적으로 3회 시험 후 평균값으로 최종 판단한다. |
| > 0.13 | 양성(Positive) | 정량한계와 통계적 오차를 고려하더라도 6가크롬이 존재하는 것으로 판정한다. |
실무에서는 “음성”으로 판정된 경우 6가크롬이 없는 비크롬계 또는 3가크롬 계열 코팅으로 본다. “양성”으로 판정되면 해당 도금층 또는 크로메이트 피막이 6가크롬을 포함하는 것으로 간주하고, RoHS·ELV 등 규제 측면에서 부적합 판정을 받을 가능성이 매우 크다.
5. 기타 6가크롬 분석 규격과의 연계
크롬 도금 제품이라도 모든 경우에 끓는 물 용출 시험만으로 관리가 끝나지는 않는다. 코팅 아래 도료·폴리머, 주변 부품 등에서 6가크롬이 존재할 수 있기 때문이다. 대표적으로 다음과 같은 추가 규격이 활용된다.
- 폴리머·전자부품 내 6가크롬 정량: 유기용제를 이용한 팽윤 후 알칼리 소화, 비색법으로 정량하는 IEC 62321-7-2 계열 방법
- 금속·고분자에서의 중금속 정량: 산분해 후 ICP-OES, ICP-MS, AAS 등으로 총 크롬을 정량하고, 3가/6가 분리 시험을 병행하는 방법
- 가죽·섬유: 인공 땀 또는 규정 버퍼 용액으로 용출 후 6가크롬을 mg/kg 단위로 정량하는 ISO 17075 계열 방법
따라서 크롬 도금 제품의 6가크롬 시험 전략은 다음과 같이 구성하는 것이 일반적이다.
- XRF 등으로 전체 크롬 존재 여부를 스크리닝한다.
- 도금층·크로메이트 피막이 의심되면 끓는 물 용출 비색법으로 6가크롬 존재 여부를 판단한다.
- 필요 시 폴리머·도료·접착제·가죽 등 주변 소재에 대해 별도 6가크롬 정량 시험을 수행한다.
6. 크롬 도금 제품 6가크롬 용출 시험 실무 체크리스트
실제 시험 의뢰나 내부 평가를 준비할 때 고려해야 할 사항을 체크리스트 형태로 정리하면 다음과 같다.
| 항목 | 체크 내용 | 비고 |
|---|---|---|
| 제품 용도 | 전기전자, 자동차, 위생설비, 생활용품 등 규제 대상 여부 확인 | RoHS/ELV 적용 여부 판단 |
| 도금·피막 공정 | 3가크롬 도금 여부, 6가크롬 크로메이트 사용 여부, 후처리 정보 확보 | 공정표 또는 협력사 공정명세서 필수 |
| 시험 대상 구역 | 실제 노출되는 표면, 인체 접촉부, 내면/외면 구분 | 표면별로 별도 시편 준비 필요 |
| 시편 수량 및 표면적 | 규정 표면적(예: 50 cm²)을 맞출 수 있도록 부품 수량 계산 | 소형 부품은 여러 개 합산 |
| 시험 규격 지정 | 시험성적서에 IEC 62321-7-1 또는 동등 규격 기재 여부 확인 | 고객 요구 규격과 일치 필요 |
| 판정 기준 합의 | 0.10 µg/cm² 미만을 음성으로 인정할지, grey zone 처리 방법 합의 | 거래처·최종 고객과 사전 협의 권장 |
7. 사례형 해석: 시험결과를 어떻게 읽을 것인가
7.1 전기전자용 크롬 도금 볼트
예를 들어, PCB 고정용 크롬 도금 볼트에 대해 끓는 물 용출 시험을 수행하였다고 가정한다. 시험성적서에 다음과 같이 기재될 수 있다.
시험방법 : 금속 부식방지 코팅의 6가크롬 비색 시험 시편 : 크롬 도금 강재 볼트 (M4 × 15), 10개 유효 표면적 : 50 cm² 결과 : Cr(VI) 농도 : < 0.10 µg/cm² 판정 : 음성 (6가크롬 비검출, LOQ 미만) 이 경우 도금층에서 6가크롬이 검출되지 않은 것으로 간주하며, RoHS 6가크롬 항목에 대해 적어도 도금층에는 별도의 추가 조치가 필요하지 않은 것으로 해석할 수 있다. 다만 부품 전체의 RoHS 적합성을 위해 납땜, 수지, 기타 부품에 대한 시험 또는 적합성 자료도 함께 관리해야 한다.
7.2 욕실용 크롬 도금 금속부품
욕실 수전, 샤워헤드 등 장식 크롬 도금 부품에서 다음과 같은 결과가 나왔다고 가정한다.
Cr(VI) 농도 : 0.11 µg/cm² 판정 : grey zone (0.10 ~ 0.13 µg/cm²) 비고 : 3회 반복 시험 권고 이 값은 정량한계 바로 위 구간으로, 시편 간 코팅 편차에 따라 결과가 변동될 수 있는 구간이다. 시험기관에서는 일반적으로 다른 시편 또는 동일 시편을 이용해 3회 반복 측정 후 평균값을 사용하도록 권고한다.
- 반복 측정 평균이 0.10 µg/cm² 미만이면 실무에서는 음성으로 합의하는 경우가 많다.
- 평균이 0.13 µg/cm²를 초과하면 6가크롬 계열 피막으로 간주하고 대체 공정 검토가 필요하다.
7.3 차량용 도금 부품에서 양성 판정 사례
자동차용 장식 몰딩 부품에서 Cr(VI) 농도 0.20 µg/cm² 수준으로 양성 판정을 받은 경우, 다음과 같은 대응이 필요하다.
- 해당 부품의 도금 공정이 6가크롬 크로메이트 피막을 사용하고 있는지 공정 확인
- 3가크롬 전환피막 또는 무크롬 대체 공정 검토 및 샘플 제작
- 대체 공정 샘플에 대해 동일한 6가크롬 용출 시험을 반복하여 음성 판정 확보
- 완성차 고객사가 요구하는 RoHS·ELV 적합성 선언서 업데이트
8. 시험 전략 수립을 위한 실무 팁
- 도금업체에 “6가크롬 무사용” 또는 “3가크롬 전환피막 사용”에 대한 서면 확인서를 요구하되, 신규 프로젝트나 클레임 리스크가 큰 품목은 반드시 시험으로 검증한다.
- 대량 품목 중 리스크가 낮다고 판단되는 품목은 XRF 스크리닝으로 선별하고, 고위험 품목(인체 접촉부, 수출용, 마진이 큰 제품)은 정식 6가크롬 용출 시험을 수행하는 방식으로 비용과 리스크를 균형 있게 관리한다.
- 시험 결과가 grey zone에 걸리는 경우, 단일 시편의 특이값일 가능성을 고려해 반복 측정과 공정 분석을 병행한다.
- 인체 피부와 장시간 접촉되는 제품(손잡이, 레버, 쥐고 사용하는 공구 등)은 6가크롬뿐 아니라 니켈 용출(인공 땀 시험) 등 다른 알레르기 유발 금속 시험도 함께 검토하는 것이 바람직하다.
- 시험성적서를 보관할 때는 시험 규격, 시편 정보, 표면적, LOQ, 판정 기준 등을 함께 정리해두어 향후 고객사·인증기관의 문의에 체계적으로 대응할 수 있도록 한다.
FAQ
Q1. 3가크롬 도금이면 6가크롬 용출 시험을 하지 않아도 되는가?
3가크롬 공정만 사용하는 경우라도, 공정 오염·혼입·협력사 관리 미흡 등으로 인해 6가크롬이 미량 발생할 가능성을 완전히 배제하기 어렵다. 특히 수출용 전기전자·자동차 부품, 인체 접촉부품 등은 3가크롬 공정 선언만으로는 충분하지 않으며, 대표 시료에 대해 최소 1회 이상 6가크롬 용출 시험을 수행하는 것이 안전하다.
Q2. 용출 시험 결과가 음성이면 RoHS 0.1 % 기준을 모두 만족했다고 볼 수 있는가?
금속 도금층에 대해 6가크롬 용출 시험 결과가 음성이라면, 도금층이 6가크롬 계열 피막이 아님을 강하게 시사한다. 그러나 RoHS 기준은 제품 전체의 모든 균질 물질(도료, 수지, 접착제, 케이블 피복 등)에 적용된다. 따라서 도금층 이외의 다른 소재에 대해서도 별도의 시험 또는 공급망 자료를 통해 6가크롬 및 기타 규제물질의 적합성을 확인해야 한다.
Q3. 인공 땀 용출 시험과 끓는 물 용출 시험의 차이는 무엇인가?
인공 땀 용출 시험은 실제 피부 접촉 조건을 모사하여, 땀 성분과 유사한 조성의 용액에 시편을 침지한 뒤 금속 이온 용출량을 평가하는 방법이다. 니켈 알레르기, 가죽제품의 6가크롬 등 인체 접촉 제품에 주로 사용된다. 반면 끓는 물 용출 시험은 금속 코팅의 6가크롬 존재 여부를 짧은 시간에 민감하게 평가하기 위한 방법으로, 고온의 물에서 코팅층을 강하게 자극하여 6가크롬을 추출한다. 두 시험은 목적과 조건이 다르므로, 시험 목적에 따라 적절한 방법을 선택해야 한다.
Q4. 소량 생산품도 반드시 공인 시험기관에서 시험해야 하는가?
법적으로 공인 시험성적서 제출이 요구되는 인증·인허가 대상이 아니라면, 사내 시험 또는 협력사 시험 결과로 리스크를 관리할 수도 있다. 그러나 수출, 대형 고객사 납품, 사고 발생 시 책임소재 등을 고려하면, 최소한 대표 품목에 대해서는 공인 시험기관의 성적서를 확보하는 것이 실무적으로 유리하다. 특히 6가크롬과 같이 고위험 물질은 공신력 있는 시험기관 결과를 선호하는 경향이 강하다.
Q5. 시험 주기는 어느 정도로 설정하는 것이 적절한가?
시험 주기는 제품 리스크와 공정 안정성에 따라 다르다. 공정이 안정되고 3가크롬 또는 무크롬 공정이 장기간 유지되고 있다면, 신규 양산 전 초기 인증, 연 1회 정도의 정기 모니터링, 공정 변경 시 추가 시험 정도로 운영하는 경우가 많다. 반면 신규 공정 도입 초기, 불량·클레임 발생 시기에는 배치별 또는 월 단위 등 더 짧은 주기로 시험을 반복하여 공정을 안정화시키는 전략이 필요하다.