고객 사례

식기와 배수구를 청결하게 유지하는 비법을 찾아낸 BASF

JMP®, 화학자들과 함께 인산염 대체 물질을 찾는 데 일조

BASF

과제세정제에 인산염 사용을 금지한 규제에 대응하여 유사한 세정 특성을 가진 화학 조성을 찾기 위해 BASF의 화학자 팀이 꾸려졌습니다.
해결책SAS의 JMP® 통계적 발견 소프트웨어는 이 팀이 다양한 화합물의 성능을 평가하는 데 도움을 주고 평가에 소요되는 시간도 대폭 단축해 주었습니다.
결과BASF 화학자들은 JMP를 활용하여 현재 전 세계 식기 세정제 제조사들이 인산염 대체제로 사용 중인 새로운 세정제 조성을 만들어냈습니다.

2010년 7월, 식기세척기에서 금방 꺼내는 접시, 컵 및 기구가 생각보다 깨끗하지 않다는 인식이 미국 전역에 퍼지기 시작했습니다. 범인은 인산염, 좀 더 정확히 말하면 인산염의 부재 때문이었습니다.

인산염은 식품 입자와 기름을 벗겨내는 데 효과가 좋지만 호수나 강으로 흘러들어가면 햇빛을 차단하고 수중 산소를 빼앗는 녹조를 일으켜 생태계를 교란시킬 수 있습니다.

이에 2010년 여름, 16개 주에서 인산염 함유량이 0.5%를 초과하는 가정용 식기세척기 세정제의 판매를 금지했습니다. 그리고 세정제 제조사들은 모든 자사 제품에서 인산염을 없애면서 발빠르게 대응했습니다.

세계 최대 화학 회사인 BASF의 연구원들은 인산염과 똑같은 세정 작용을 할 수 있는 물질을 찾아야 했습니다. 이 임무는 BASF의 케어 케미컬 사업부 소속 화학자들에게 주어졌고, 글로벌 기술 주 고객 담당자였던 Jim Dailey도 그 일원이었습니다.

Dailey는 “화학자로서 우리는 항상 동반 상승 효과를 찾아내려고 합니다. 이 프로젝트에서는 동반 상승 효과를 일으켜 원하는 특성을 발현할 수 있는 화학 성분을 찾고자 했다”고 말합니다.

“인산염과 유사한 세정 특성을 지닌 화학 성분의 혼합물을 찾는 것이 목표였죠.”

그리고 마침내 SAS의 JMP® 통계적 발견 소프트웨어를 이용해 Trilon® M이라는 BASF 제품과 기타 증진 성분이 함유된 혼합물이 인산염 대체제로서 그 효과가 가장 크다는 사실을 입증해 보일 수 있었습니다. Trilon M은 동종 제품 최초로 미 환경보호국의 환경친화적 제품 설계(Design for the Environment) 프로그램 인증을 획득했습니다. 증진 성분은 알칼리성을 높여 세정 효과를 증진하는 무기 화합물입니다.

Dailey와 동료 화학자들은 인산염 대체 프로젝트에 착수할 당시부터 메모리와 데스크톱에서 통계와 그래픽을 연동해 주는 JMP를 이용했습니다.

JMP는 Dailey와 동료들이 데이터를 효과적으로 탐색하는 데 도움을 주었을 뿐 아니라, 작업 시간을 단축하는 데도 크게 기여했습니다. JMP의 실험 계획 도구를 사용한 덕분에 다양한 혼합물을 대상으로 다중 요인 실험을 실시할 수 있었습니다. Dailey는 JMP가 실험 계획 시간을 75%이상 단축해 주었다고 평가합니다.

“저는 화학자지 통계학자가 아닙니다. 따라서 일을 쉽고 빠르게 진행하도록 해 준 JMP에게 감사하지 않을 수 없습니다.”

Dailey는 이어 “실험 계획 기능 덕분에 최소한의 실험 횟수로 공간을 커버할 수 있었다”고 설명합니다. “그런 다음 데이터를 모델링하고 아직 실험을 실시하지 않은 영역에서의 성능까지 예측할 수 있었습니다. 그리고는 다시 실험을 통해 확인하는 거죠.”

주방 테스트

BASF의 케어 케미컬 사업부는 계면활성제, 중합체, 피부 진정제,킬레이트제, 자외선 차단제, 살생물제 등 개인 및 가정용, 산업 및 업소용 세정제와 기술 응용제에 사용되는 다양한 제품을 생산합니다. 세계 굴지의 소비자용/상업용 세정제 대기업 여러 곳이 BASF의 고객입니다.

Dailey는 연구 개발을 담당하고 있기 때문에 2008년 인산염 사안도 맡게 되었습니다. 이미 인산염을 배제하는 쪽으로 움직임이 있었던 차에 Dailey는 산업용/업소용 세정제에서 인산염을 대체할 조성을 평가하는 프로젝트에 착수했습니다.

먼저 JMP를 사용하여 업소용 식기세척제, 산업용 세탁 세제, 유리 세정제의 성분 조성에서 동반 상승 효과를 평가하기 시작했습니다. 한 실험에서는 계란, 오트밀, 그레이비를 접시에 놓고 구운 후 업소용 식기세척기로 접시를 세척해 보았습니다.


"저는 화학자지 통계학자가 아닙니다. 따라서 일을 쉽고 빠르게진행하도록 해 준 JMP에게 감사하지 않을 수 없습니다."

Jim Dailey

글로벌 기술 주요 고객 담당자
BASF

Dailey는 “서로 다른 조성 간의 차이점을 보여줄 테스트 방법을 고안해냈습니다. 그런 다음 3 수준 혼합 실험 계획을 수립하고 JMP를 사용해 해당 공간을 매우 효과적으로 모델링했습니다. 즉, 킬레이트제, 중합체, 증진 성분의 혼합물을 살펴보았다”고 설명합니다. 식기세척기 세정제에서 킬레이트제는 세정 과정을 방해하는 물속의 금속에 대항합니다.

Dailey와 팀원들은 혼합 설계에 사용할 7가지 성분을 선정하여 각 조성의 효과를 조사했습니다. 그 결과, 특정 혼합물이 인산염을 함유한 제품에 버금가는 세정 효과를 발휘한다는 사실을 발견했습니다.

Dailey는 “이 효과를 발견할 수 있었던 건 JMP 덕분”이라고 말합니다.

적절한 동반 상승 효과가 있는 조성을 찾아낸 Dailey는 비용을 최소화하면서 성능은 극대화하는 데 JMP를 이용했습니다. “JMP 프로파일러에 만족도 함수를 적용하는 방법으로 두 반응의 만족도를 손쉽게 극대화할 수 있었습니다.” “최저 비용으로 계란을 가장 깨끗하게 닦아내는 방법을 찾은 거죠.”

BASF의 고객사들은 Trilon M 킬레이트제의 세정 효과를 확인했고, 현재 자사의 업소용 세정 제품에 사용하고 있습니다.

‘여러 측면에서 매우 유용’

JMP의 다중 요인 실험 기능은 Dailey가 연구 결과물을 명확하게 검증하는 데 도움을 준 것은 물론, 시간까지 절약해 주었습니다.

“변수를 한 번에 하나씩 적용하는 실험을 진행한 후에는 명확한 결론을 도출하기가 어려운 경우가 많았습니다.” “하지만 JMP 사용자 정의 실험 계획플랫폼을 사용하여 개발된 모형에서는 최적의 성능이 나타나는 지점을 시각화할 수 있어서 결론에 항상 확신을 갖게 됩니다.”

Dailey는 선택한 변수를 X축과 Y축에 끌어서 놓는 상호 작용 방식으로 분석 내용을 그래픽으로 작성하는 데 JMP 그래프 빌더를 자주 사용합니다.

“여러 측면에서 매우 유용합니다.” “데이터 탐색을 시작한 지 얼마되지 않아 금방 익숙해집니다.”

Dailey는 특히 크기가 매우 큰 테이블로 작업할 때 데이터 필터링 기능도 즐겨 사용합니다. 특정 행을 실시간으로 필터링할 수 있어 이 또한 작업 시간을 단축하는 데 유용합니다.

또한 소프트웨어의 평균 비교 기능도 마음에 들어합니다. “JMP는 신뢰 구간을 사용해 평균을 효과적으로 비교할 수 있기 때문에 매우 강력한 도구입니다.”

“평균을 제대로 비교하지 않거나 전혀 비교하지 않는 사람들이 많습니다.” “저는 반복성을 보여주고, 평균 비교를 통해 특정 제품이 다른 제품보다 나은 근거를 제시해야 한다고 팀원들에게 역설하곤 합니다.”

“이는 매우 중요한 단계인데, JMP는 이 기능을 매우 잘 수행합니다.”

더 의미 있는 결과를 더 빨리 얻는 것은 당연히 비즈니스의 관점에서도 좋은 일입니다. 특히 이 사례에서는 호수, 강물, 식기 모두에게 더 나은 결과를 가져왔습니다.


실험실의 식기 세척기는 새로운 세제를 시험하는데 도움이됩니다.


Dailey의 팀은 세제주기를 마친 안경의 청결을 살펴봄으로써 새로운 세제의 효능을 측정합니다.


세제와 같은 혼합물의 경우, 다른 모든 성분과는 독립적으로 하나의 인자를 변화시키는 것은 불가능합니다. 한 성분을 조정하면 다른 성분이 비례 변화합니다. 결과적으로 요인 공간, 설계 특성 및 해석 결과가 근본적으로 변경됩니다.


JMP 혼합 설계자는 심플렉스, 꼭지점 및 격자를 포함한 다양한 방법으로 이러한 실험을 지원합니다.

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