종이 #2574 · GGWiki

개요

종이(紙, paper)는 목재, 천, 풀, 초식동물 배설물, 사탕수수 찌꺼기, 대리석 자투리 등 다양한 식물원에서 얻은 셀룰로스 섬유를 물에 기계적 또는 화학적으로 가공하여 생산되는 얇은 판상 재료이다[1][2]. 물에 분산된 섬유가 가는 망을 통해 배수되면서 표면에 고르게 분포되고, 이를 압착·건조하여 시트 형태로 만든다[2]. 위키데이터에서는 '글을 쓰거나 인쇄하거나 그리거나 포장할 때 주로 쓰이는 재료'로 정의하며, 제조 제품(manufactured product)의 하위 개념으로 분류한다[1]. 용도는 기재(substrate), 단열재, 바닥덮개, 건축자재, 예술, 포장, 위생용품, 지폐 등으로 광범위하다[1].

역사·유래

기원과 초기 발달

현대 종이의 직접적인 전구체에 해당하는 가장 오래된 고고학적 파편은 기원전 2세기 중국에서 발견되었다[2][3]. 펄프 제지 공정은 서기 105년경 한나라 궁정 환관 채륜(蔡倫, Cai Lun)에 의해 개발된 것으로 전해진다[2][3]. 다만 종이는 파피루스(papyrus)와 혼동되기 쉬운데, 어원적으로 라틴어 'papyrus'에서 유래했으나 둘은 별개의 기술적 발전이다[2][3]. 파피루스는 파피루스 식물의 줄기 속을 층층이 쌓아 만든 천연 섬유 적층체인 반면, 종이는 침연(maceration)을 통해 섬유 특성을 바꾼 뒤 망사 위에서 얽히게 하여 시트를 형성한다[2][3]. 파피루스는 이집트 지역 식물에 의존하고 생산이 노동집약적이며 습기에 약해 부서지기 쉬운 단점이 있었고, 결국 양피지·종이 등으로 대체되었다[2].

이슬람 세계와 유럽으로의 전파

제지술이 이슬람 세계로 전해진 경위에 대해서는 751년 탈라스 전투(Talas) 이후 포로로 잡힌 중국 제지 기술자들이 비밀을 전수했다는 설이 널리 알려졌으나, 진위는 불확실하다[2][3]. 722년 아랍군이 판지켄트(Panjikent)를 점령하기 전 통치자 디바슈티치(Divashtich)가 남긴 76점의 소그드어·아랍어·중국어 문서가 발견되어, 이미 8세기 초부터 이 지역에서 종이가 쓰였음이 확인된다[3]. 313년경 둔황(Dunhuang)에서 소그드어 종이 문서가 출토되었고, 8세기 말 바그다드에서 제지가 이루어졌음이 기록되어 있다[3]. 13세기에는 중동에서 중세 유럽으로 제지 지식이 퍼져 최초의 수력 제지소가 건설되었고, 바그다드를 통해 서방에 소개되었기 때문에 초기에는 '바그다티코스(bagdatikos)'라 불렸다[2][3].

산업화와 목재 펄프의 등장

19세기 산업화로 제지 비용이 크게 낮아졌다[2][3]. 1844년 캐나다 발명가 찰스 페너티(Charles Fenerty)와 독일 발명가 프리드리히 고틀로프 켈러(Friedrich Gottlob Keller)가 독립적으로 목재 섬유를 펄프로 만드는 공정을 개발하면서[2][3], 넝마(rag) 등 재활용 섬유에 의존하던 종이 생산이 목재 펄프 중심으로 전환되었다[2]. 1774년 독일 법률가 유스투스 클라프로트(Justus Claproth)가 재활용 종이에서 인쇄 잉크를 제거하는 탈묵(deinking) 공정을 발명했다[2][3].

작동 방식과 유형

펄프 제조 공정

펄프는 리그노셀룰로오스(lignocellulosic) 혼합물로, 기존에는 넝마·닥나무 등 저리그닌 원료를 기계적으로 분해했으나, 산업화 이후에는 펄프용 목재(pulpwood)를 화학적·기계적으로 처리한다[3].

#### 화학 펄프화

목재에서 리그닌을 셀룰로스 섬유와 분리하기 위해 조리액(cooking liquor)으로 리그닌을 녹여 씻어내는 방식이다[2][3]. 셀룰로스 섬유 길이를 보존하므로 강도가 높고, 리그닌이 없어 시간이 지나도 변색·열화가 적어 '무목재지(wood-free paper)'라 부른다(트리프리 페이퍼와는 다름)[2][3]. 표백 시 섬유 5%가 손실된다[2][3]. 주요 공정은 세 가지다.

아황산 공정(sulfite process): 1840년대부터 시작되어 제2차 세계대전 전까지 주류였다[2][3].
크라프트 공정(kraft process): 1870년대 발명, 1890년대 첫 사용. 현재 가장 널리 쓰인다[2][3]. 리그닌과의 화학 반응으로 열이 발생해 발전용으로 쓸 수 있고, 무기 화학 시약을 회수·재사용한다[2][3].
소다 펄프법(soda pulping): 짚, 사탕수수 찌꺼기(바가스), 고규산염 활엽수 펄프화에 쓰이는 특수 공정이다[2][3].

#### 기계 펄프화

리그닌을 제거하지 않아 수율이 95% 이상으로 높으나, 잔존 리그닌이 빛·산소와 반응해 종이가 누렇게 변하고 부서지기 쉽게 만든다[2][3]. 섬유가 짧아 강도는 약하지만 화학 펄프보다 저렴하다[2][3].

열기계 펄프(TMP, thermomechanical pulp): 목재 칩을 증기 가열 정련기에서 두 강철 디스크 사이로 압착해 섬유화한다[2][3].
목재 펄프(GW, groundwood pulp): 껍질 벗긴 통나무를 연마기에 대고 회전 숫돌로 갈아 섬유를 얻는다[2][3].

#### 탈묵 펄프와 재활용 섬유 분류

재활용 공정은 화학·기계 펄프 모두에 적용 가능하다. 물과 기계적 작용으로 수소 결합을 끊어 섬유를 다시 분리한다[2][3]. 품질 유지를 위해 일정 비율 버진 펄프를 혼합하는 것이 일반적이며, 탈묵 펄프는 원지 품질과 같거나 낮다[2][3]. 재활용 섬유는 세 범주로 나뉜다[2][3].

제지 공장 파지(내부 공장 폐기물): 공장 내 미달·등급 변경 용지를 재펄프화. 판매되지 않으므로 진정한 회수 재활용 섬유로 분류되지 않는 경우가 많다[2][3].
프리컨슈머 폐기물(preconsumer waste): 길로틴 트리밍, 봉투 블랭크 폐기물 등 가공 과정에서 발생. 탈묵된 인쇄소 폐기물·미판매 출판물 포함[2][3].
포스트컨슈머 폐기물(postconsumer waste): 최종 용도로 사용된 뒤 회수된 사무용지, 잡지, 신문 등. 대부분 인쇄되어 있어 탈묵 공정을 거친다[2][3].

첨가제와 사이징

섬유 외에 백악(chalk)·고령석(kaolin) 등 충전제를 넣어 인쇄·필기 적성을 높인다[2]. 사이징(sizing)제는 펄프에 혼합하거나 후공정에서 종이 웹에 도포해 잉크·물감에 적합한 표면 흡수도를 조절한다[2].

초지·압착·건조

펄프를 초지기(paper machine)에 공급해 종이 웹을 형성한 뒤 압착·건조로 수분을 제거한다[2][3]. 압착 시 특수 펠트(felt)가 물을 흡수하며(수제 시 흡수지 사용), 건조는 초기에는 빨래처럼 널어 말렸으나 현대에는 증기 가열 캔 건조기(steam-heated can dryer)를 40개 이상 직렬로 배치해 93°C 이상에서 수분 6% 미만까지 건조한다[2][3].

마무리 공정

무코팅 상태에서 아트지 등 코팅지 생산 시 탄산칼슘·고령석 등을 한쪽 또는 양면에 얇게 도포해 고해상도 망점 재현성을 확보한다(무코팅지는 150lpi 이상 부적합)[2]. 캘린더링(calendering)으로 표면을 연마하며, 코팅지는 무광·반광(실크)·유광으로 나뉜다[2]. 유광은 인쇄 이미지 광학 밀도가 가장 높다[2]. 웹 인쇄용은 릴(reel)로 감고, 시트 인쇄용은 절단한다[2]. 섬유는 기계 방향(machine direction)으로 배열되므로 시트는 보통 '롱그레인(long-grain)'으로 자른다[2]. 연속 용지(continuous form paper)는 폭에 맞춰 절단·천공·접지한다[2].

종이 결과 질감

포드리니어(Fourdrinier) 등 초지기로 만든 종이는 '망사 종이(wove paper)'로, 와이어 망이 웹을 운반하며 종이 결 방향과 직교 방향 밀도가 같은 패턴을 남긴다[2]. 질감 마감, 워터마크, 수제 레이드 페이퍼 모방 와이어 패턴은 후단 롤러로 구현한다[2]. 수제 종이에서 보이는 '레이드라인(laidlines)'과 '체인라인(chainlines)', '덱클 엣지(deckle edges)'는 기계지에는 나타나지 않는다[2][3].

사례

자료에 명시된 용도별 종이 종류와 제품 예시는 다음과 같다[2].

출판·필기·정보 저장

가치 표시: 지폐, 은행권, 수표, 보안지, 바우처, 티켓

정보 저장: 책, 공책, 모눈종이, 천공 카드, 사진 용지

출판·간행물: 책, 신문, 잡지, 포스터, 팸플릿, 지도, 표지, 광고, 광고판

개인용: 일기, 공책, 필기 패드, 메모 패드, 일지, 플래너, 스크랩 종이

업무·전문가용: 복사용지, 원장 용지, 타자 용지, 컴퓨터 프린터 용지, 송장, 영수증, 계약서, 공식 양식

소통용: 편지, 엽서, 항공우편, 전보, 신문용지, 카드지

문서 정리·발송: 봉투, 파일 폴더, 포장, 포켓 폴더, 칸막이 폴더

예술용: 도화지, 파스텔, 수채화, 스케치북, 목탄 그림, 문방구, 양피지

포장·산업·위생

포장: 골판지 상자, 종이 가방, 봉투, 포장지, 종이 끈

청소: 두루마리 휴지, 페이퍼 타월, 티슈

식기·용기: 황산지, 종이 접시·종이컵, 음료 카톤, 티백, 조미료 포장, 식품 포장, 커피 필터, 컵케이크 컵

건설·공예: 파피에마셰, 종이접기, 종이비행기, 퀼링, 페이퍼 허니콤, 사포, 복합재료 코어, 종이 공학, 도화지, 종이 실, 종이옷

기타 특수: 에머리 페이퍼, 블로팅 페이퍼, 리트머스 종이, 만능 지시약 종이, 종이 크로마토그래피, 전기 절연지(피시페이퍼), 거름종이, 벽지

종류 분류 (마케팅·브랜딩 관점)

종이는 일곱 범주로 분류된다[2][3].

다양한 인쇄 용지
상품 보호용 포장지(왁스지, 크라프트지 등)
문구용 필기지(원장, 은행, 채권 용지)
사이징이 거의 없는 흡수지
예술가·디자이너용 거친 표면 드로잉지(카트리지지 포함)
수제지(장식지, 앵그르지, 화지, 휴지 등) — 결 방향 없음
특수지(담배 종이, 두루마리 휴지, 기타 산업용지)

규격·두께·무게·밀도

두께: 캘리퍼스로 측정. 0.07~0.18 mm(미국: 인치 천분의 일, 그 외: μm)[2][3].

무게(연량): 미국은 기본 크기 500장(1림) 무게를 파운드(lb)로 표시(예: 20 lb, 24 lb, 28 lb, 32 lb; 표지 68 lb; 110 lb 이상 카드 스톡)[2][3]. ISO 216 지역은 평방미터당 그램(g/m², gsm) 사용(인쇄지 60~120 gsm; 160 gsm 초과 카드)[2][3].

밀도: 휴지 250 kg/m³ ~ 특수지 1,500 kg/m³. 인쇄지 약 800 kg/m³[2][3].

규격: 북미는 관례 단위 기반(레터, 리걸 등), ISO 216은 면적 기준(A0=1 m², A1=A0 절반, … A4, A3 흔히 사용). 1922년 독일 최초 채택 후 미터법 확산과 함께 보급[2][3].

종이 안정성

초기 목재 펄프지에는 사이징용 백반(황산알루미늄)이 다량 첨가되어 산성이 강했고, 셀룰로스 가수분해로 '느린 불(slow fire)'이라 불리는 열화가 진행되었다[2]. 넝마지는 훨씬 안정적이다[2]. 현대에는 비산성 첨가제(알칼리 사이징) 사용이 보편화되어 안정성 문제가 크게 줄었다[2]. 기계 펄프지는 리그닌 잔존으로 황변하나, 표백 크라프트·아황산 펄프지는 백색도 유지가 필요한 서적·문서에 적합하다[2]. 목재 펄프지 자체가 넝마지보다 내구성이 낮은 것은 아니며, 노화 거동은 원료가 아닌 제조 방식에 달렸다[2]. 미국 의회도서관 테스트에 따르면 셀룰로스 자체에서 개미산·아세트산·젖산·옥살산 등이 생성되어 모든 종이가 산성 부패 위험을 안고 있다[2].

규제·논란·평가

환경적 영향

전 세계 종이 소비량은 최근 40년간 400% 증가해 탈산림화를 가속화했으며, 벌목 목재의 35%가 제지용이다[2][3]. 고생대 숲(old-growth forest) 벌목은 펄프의 10% 미만이지만 최대 쟁점 중 하나다[2][3]. 대부분 제지사는 조림으로 숲을 재생한다[2][3].

폐기물: 미국 연간 전체 폐기물의 최대 40%가 종이(7,160만 톤)[2][3]. 미국 사무직 근로자 하루 평균 31쪽 인쇄, 종이컵 연간 약 160억 개 사용[2][3].

표백 공정: 원소 염소(elemental chlorine) 표백 시 염소화 다이옥신 등 염소화 유기화합물이 다량 배출된다[2][3]. 다이옥신은 잔류성유기오염물질(POPs) 스톡홀름 협약으로 국제 규제되는 발암성 물질로, 생식·발달·면역·호르몬 장애를 유발하며 먹이사슬(고기·유제품·생선·조개류)을 통해 인간에 90% 이상 노출된다[2][3].

온실가스: 펄프·인쇄 산업은 2010년 전 세계 배출량 약 1%, 2012년 약 0.9% 차지[2][3].

현재 생산·소비 동향

유엔식량농업기구(FAO) '펄프 및 종이 생산 능력 조사' 2022~2024년판에 따르면 아시아가 북미를 제치고 펄프·종이 생산 1위 대륙이 되었다[2]. FAO 2021년 통계에서 그래픽 용지(인쇄·출판용) 생산량은 2000년대 중반 정점 이후 감소해 연 1억 톤 미만으로 떨어졌으나, 판지·위생용품을 포함한 기타 종이·판지 생산량은 3억 2천만 톤을 넘어 지속 증가 중이다[2]. 2010년대 이후 전자상거래 확산으로 판지 수요가 확대되었고, 코로나19 봉쇄로 더욱 가속화되었다[2].

미래 기술·대체재

PaperFoam: 종이 기반 발포 포장재로 확장 플라스틱과 유사 기계적 특성을 가지며 생분해·일반 종이와 동시 재활용 가능[2].
옥수수 단백질(제인, zein) 코팅: PFOA 등 합성 코팅 및 석유계 코팅 대체재로 고지방 식품 포장(팝콘 봉투 등)에 연구 중[2].
합성 인쇄 매체: 타이벡(Tyvek), 테슬린(Teslin) 등 종이보다 내구성 강한 소재 도입[2].

감각 마케팅 관점

연연구에 따르면 종이 무게(연량)가 무거울수록 소비자가 지각하는 품질, 전문적 신뢰도, 브랜드 위신이 높아지는 햅틱 피드백 효과가 있다[3].

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