종이는 문화다. 한나라의 종이 소비량은 국민소득과 아주 밀접한 상관관계를 가지고 있다. 중국에서 우리나라로 2～7세기경 전해진 종이제조 기술은 당대에 계림지, 백추지 등으로 불릴 만큼 세계적으로 그 품질이 뛰어났다. 우리나라에서 751년 이전에 제작된 것으로 전해지는 “무구정광대다라니경(無垢淨光大陀羅尼經)”은 세계에서 가장 오래된 닥종이로, 현존하는 세계최고의 목판인쇄물이다. 또한 1377년 세계최초로 금속활자를 발명하여 “백운화상초록불조직지심체요절(白雲和尙秒錄佛祖直指心體要節)”이란 책을 인쇄하기도 하였다.   근래에는 종이의 생산에 있어서 생산성 향상 및 원가절감을 많은 노력을 기울이고 있으며, 설비의 광폭 및 고속화를 통해서 생산성 제고를 기하고 있다. 특히 국내에서도 80년대 말부터 세계 수준에 이루는 설비들이 속속 건설되었다.   도공지에서는 30-40% 차지하는 안료의 선택이 매우 중요하다. 20년 전만해도 점토(clay)가 대표적인 안료로서 많이 사용되어져 왔으나, 도공작업성, 품질향상 및 원가절감의 목적으로 중질탄산칼슘의 사용이 지속적으로 증가하고 있다. 국내의 풍부한 원료를 바탕으로 1992년부터 국내에서 양산되기 시작한 중질탄산칼슘은 해마다 급속하게 증가하고 있다. 아울러 품질도 매우 향상되어 초미립 입자의 안료도 생산되고 있다. 반면에 전량 미국과 브라질로부터 수입하고 있는 점토의 소비량은 감소하는 경향을 보이고 있다. 특히 제지 생산량 증가에 비하면 점토의 소비량은 상대적으로 크게 감소한 것이라 할 수 있다.  제지 산업의 특징   제지 산업은 한 국가의 GNP와 비례해 성장하며, 고액의 시설투자가 요구되는 산업이다. 즉, 인쇄용지를 1년에 150,000～300,000 톤을 생산하는 공장을 설립할 경우 약 1,500억～3,000억 정도의 자금이 소요되는 장치산업이다.   제지 현황   최근 컴퓨터와 인터넷통신이 급속하게 발달하고 있지만 제지 산업은 현재까지 꾸준히 증가하는 현상을 보이고 있다. 이는 인간의 새로운 분야의 문화 욕구가 생기기 때문이다.  표 1에서와 같이 세계적으로는 한국, 캐나다, 핀란드, 인도네시아 등이 대표적인 종이 수출국이고, 미국, 중국, 영국 등이 주요 수입국이다. 중국은 표 2에서 보는 봐와 같이 최근 10년간 약 850만 톤의 생산설비를 증설하였음에도 불구하고 2005년 현재 약 3백만 톤 이상의 종이를 수입하고 있다. 이는 급속한 경제 성장에 따른 소비의 증가 때문이다.  그리고 1999년을 정점으로 중국과 인도를 제외한 아시아 국가의 설비 증설은 미약한 편이다. 특히 태국, 타이완, 말레이시아 등과 같은 아시아 국가들은 1997년 IMF 이후 막대한 설비 투자금이 필요한 제지 산업의 신증설은 거의 없다.   한국 제지 산업   2006년까지 국내에 등록된 제지공장은 100개 업체가 120개의 공장을 가지고 있으며, 이 가운데 안료를 사용하는 인쇄용지와 백판지는 10여개 업체에서 25개 공장이 가동되고 있다. 생산액은 약 8조억 원으로 국내 제조업의 약 1%이다. 규모는 연간 1,086만 톤을 생산할 설비를 보유하고 있으며 1,070만 톤을 생산했다. 종이 1톤을 생산하는데 10～30톤의 물이 소요된다. 한국에서의 제지 산업의 현황은 표 3과 같다.   세계 제지 산업   그림 1에서 보는 바와 같이 세계 제지 산업은 중국의 성장으로 1～3%의 지속적인 성장을 할 것이다. 특히 최근 EU에 가입한 동유럽 국가를 비롯하여 중국, 인도와 같은 아시아 개발도상국을 중심으로 높은 성장을 보일 것이다.   중국의 제지 산업   세계자원의 블랙홀이라 불리는 중국은 연평균 10% 경제성장에 맞게 제지 산업도 최근 5년간 15%이상 급속하게 성장해 왔다. 특히, 무기안료를 주원료로 사용하는 아트지와 백판지는 30%대의 매우 급속한 성장을 지속하고 있다. 이는 2010년 까지는 지속할 것으로 예상하고 있다. 그 후 2020년 까지 평균 10%대의 지속적인 성장을 할 것으로 많은 전문가들이 예상하고 있다. 따라서 중국은 이제까지 그랬듯이 한국 제지 산업의 큰 시장임에 틀림없다.  제지용 무기 안료   충  전(loading)   종이는 펄프만으로 제조되는 것은 아니고 사이즈제, 사이즈 정착제, 전분, 고분자물질, 염료와 더불어 충전제를 함유하고 있다. 충전이란 충전제(filler) 또는 안료(pigment)라고 불리는 무기물이나 유기합성물의 분말을 종이 제조 시 종이 지층 내부에 첨가하는 것으로서, 즉 종이를 태웠을 때 남게 되는 회분의 대부분이 충전제인 것이다.   목 적 1) 원가절감   종이의 판매는 무게를 기준으로 판매하고 있어, 주원료인 펄프보다 가격이 저렴한 충전제를 적절하게 넣는 것은 원가절감 측면에서 매우 유리하다. 2) 불투명도 향상   동일한 평량에서 밀도를 높게 하여야할 경우 또는 평량이 낮은 박엽지의 경우 일반적으로 불투명도는 저하된다. 충전제의 첨가는 종이의 굴절률을 높게 하여 불투명도를 향상시킨다. 이 효과는 충전제 자체가 가진 굴절률이 높을수록 크며 또 같은 종류의 충전제의 경우 입자크기가 작을수록 좋다. 따라서 이산화티탄의 효과는 매우 좋다. 3) 평활성의 증가(인쇄적성의 개선)   충전제를 첨가함으로서 충전제 입자가 종이 내의 공간을 막음으로서 종이의 구조는 치밀해지고 표면의 불균일성을 보완하게 되어 평활성을 향상시킨다. 따라서 인쇄 시 인쇄판과 종이표면이 보다 균일하게 접촉하여 인쇄재현성이 향상된다. 4) 백색도의 향상   대부분의 충전제는 펄프보다 백색도가 높은 충전제의 첨가에 의하여 백색도를 향상시킬 수 있다. 특히 이산화티타늄이나 탄산칼슘은 그 효과가 우수하다. 5) 기타   충전제는 일반적으로 펄프보다 저가이며 따라서 종이 제조의 원가를 낮추는 면에서 유리하다. 그러나 다량 투입하면 종이의 강도와 사이즈도를 저하시키며 표리차(종이의 top/bottom면의 차이)의 원인이 되는 등 종이의 품질을 떨어뜨리는 면도 있다.   충전제 종류 1) 활석(Talc)   활석(Talc)은 천연 충전제로서 우리나라와 중국에서 대량 생산되고 있으며 오래전부터 사용된 가장 일반적인 충전제이다. 규산마그네슘의 수화물로 결정구조는 단사정계이고 경도는 비교적 낮다. 활석은 제지공정에 있어서 화학적으로 불활성이다. 판상 활석의 평활한 표면은 소수성이나 옆 부분이 친수성이기 때문에 수계에 분산될 수 있다. 또한 활석은 경도가 낮아 와이어 마모성이 적다. 2) 탄산칼슘(GCC, PCC)   천연으로 산출되는 석회석, 방해석, 대리석 등의 주성분인 탄산칼슘은 알칼리 충전제의 대표적인 것으로 권련지와 같은 특수한 지종을 제외하고는 전통적인 산성초지에서 사용이 불가능하다. 이는 정착제로 사용되는 알람(Alum)이 탄산칼슘과 반응하기 때문이다. 그러나 중성지에서 그 사용량이 늘어나고 있다. 활석과 함께 국내에 다량 매장되어 있으며 가격도 저렴하고 백색도와 불투명도 향상효과도 우수하다. 그리고 현재 오미아코리아(주)와 태경산업(주)에서 슬러리 상태로 공급하고 있어 사용이 간편하고 입도분포가 좋아 와이어(Wire) 마모도도 적은 편이다.    3) 이산화티탄   백색도와 불투명도에 탁월한 효과가 있어 성서지, 경량코트지(LWC, Light Weight Coated paper) 등과 같은 박지(평량이 낮은 종이)와 장식재의 일종인 HPM(High Pressure Melamine)의 재료로 사용되는 화장판지(Decorate paper)의 뒤비침을 해결하기 위해서 사용된다. 그러나 종이의 주원료인 펄프보다 고가인 관계로 사용에 제한이 따른다. 4) 기타(점토, 황산바륨, 수산화알루미늄, 규조토)   점토(clay)는 북미에서는 사용되나 국내에서는 사용 실적이 없고, 수산화알루미늄은 불연지, 난연지 등에 적용된다. 규조토는 마모성이 심하다.   충전제 사용량   충전제의 사용량은 뚜렷한 경향은 없고 인쇄용지 생산량과 비례한다. 그리고 제지공장들이 중성지화 하면서 탄산칼슘의 사용량이 꾸준히 증가하고 있다. 특히 중탄 슬러리의 증가세는 뚜렷하다. 그 이유는 사용이 간편하고 와이어 마모가 적으며, 종이의 여러 특성을 향상시킬 수 있기 때문이다.   충전제 가격   근래에 저가의 중국산 활석이 국내에 대량으로 수입되고 있으며, 그 양이 점차 증가하고 있다. 하지만 품질 면에서 다소 떨어진다.   도 공(Coating)   종이(원지, Base Paper)에 안료, 바인더(Binder)를 비롯한 여러 첨가제를 혼합한 도공액(coating color)을 도포하는 것을 말한다. 도공액은 원지를 피복하여 평활한 도공층을 형성하고 잉크를 수리하여 양호한 인쇄효과를 발현해야 한다. 도공액 특성중 도공적성, 도공지 품질, 인쇄적성 등의 성능을 만족시키기 위해서는 도공 방법, 도공지의 등급, 인쇄방식 등에 적합한 원료를 선택해야만 한다. 도공액은 안료, 바인더, 보조약품으로 구성된다.   도공에 사용되는 입자의 크기가 작게 되면, 일반적으로 백색도, 불투명도, 광택도는 상승한다. 그러나 한편으로 입자경은 슬러리의 점도와 접착제 소요량에도 영향을 미치며 일반적으로 입자경이 작게 되면 슬러리의 점도는 상승, 접착제 소요량은 증가한다. 이것은 안료의 비표면적과 관계가 있다.   단지 슬러리의 점성은 입자크기 뿐 만 아니라 입자형태, 표면적, 표면전하 등의 영향도 크게 받을 수 있다. 도공안료는 실제로 결정계의 크기를 측정함으로 얻어진 입자크기 분포곡선 등에서 결정될 수 있는 개개의 최종입자 크기와 달리, 이것을 응집해서 집합체를 형성하고 있는 것이 많다. 따라서 최적의 슬러리 점성을 위해서 적당한 분산제를 사용하여 탈응집시킬 필요가 있다.   또한 안료의 경도가 높으면 도공 시 블레이드와 와이어 등 제조공정에서 기계마모에 의한 손실을 초래할 뿐 아니라 인쇄 시 인쇄판과 블랭킷을 마쇄시키기 때문에 좋지 않다. 안료의 마모도는 안료 자체의 경도에 의해 좌우되지만 결정형상과 불순물로서 함유되어 있는 석영의 함량에도 영향을 받는다.   도공용 안료에는 앞서 기술된 성질 모두를 고르게 구비한 안료는 적고 대개의 경우는 여러 종류의 안료를 혼합해 접착제의 종류, 접착제량, 사용원지, 도공 조제설비, 도공 형식 및 경제성을 따졌을 때 요구되는 품질에 맞는 안료를 선택하는 것이 중요하다.   목  적   안료 사용의 주된 목적은 요철을 가진 종이 표면을 매우는 것보다는 표면 평활성을 개선시키고, 백색도, 불투명도, 백지광택 등의 광학적 성질을 개선시킬 뿐 아니라 종이의 잉크 수리성, 바니쉬 보유성, 잉크광택도, 내수성 등의 인쇄적성을 개선시킨다. 또한 감열지, 감압지 등과 같이 특수 기능을 부여하기 위해서도 코팅을 한다. 그 대표적인 도공지의 배합비는 표 7과 같다.   도공방식 1) 블레이드 도공(Blade Coating)   안료와 접착제 등을 60%이상의 농도로 혼합하여 블레이드로 미터링(metering)하는 방식을 말하며, 일반 고급아트지와 LWC 제조에 적용된다. 2) 에어나이프 도공(Air Knife Coating)   안료와 접착제 등을 50% 내외의 농도로 혼합하여 고압공기로 도공량을 조정하는 하는 방식을 말하며, 판지의 1차도공(pre-coating)이나 감압지(NCR)의 제조에 적용한다. 3) 미터링사이즈프레스(Metering Size Press)   안료와 접착제 등을 10～60% 범위의 농도로 혼합하여 로드바(rod-bar)로 미터링하여 롤 코팅(roll coating) 하는 방식을 말하며, 필기용지, 복사지, 잉크젯용지, LWC, 전단지 등의 제조에 적용된다.    안료 종류   천연계는 점토, 활석, 중질탄산칼슘 등이 있고, 합성된 무기안료로는 침강성탄산칼슘, 세틴화이트, 이산화티탄, 수산화알루미늄 등이 있다. 무기안료가 이렇게 다양한데 반해 합성유기 안료로는 밀실형, 중공형의 2가지가 주로 사용되고 있다. 도공용 안료는 일반적으로 다음과 같은 성질이 요구된다. 1. 백색도, 불투명도 및 광택도가 높은 것(특수용도로 사용될 경우 예외) 2. 입도분포가 적당하고 미세할 것 3. 물에 분산이 쉽고 점성이 우수할 것 4. 화학적으로 불활성일 것 5. 도료 중에 다른 성분과 상용성이 좋을 것 6. 접착제 소요량이 적을 것 7. 마모성이 작을 것 8. 가격이 저렴할 것 1) 점토(clay)   점토는 널리 사용되는 도공용 안료 중에 하나이고 형태는 육각 판상구조로서, 코팅후 슈퍼캘린더링(광택기, supercalendering)후 종이 표면에 평행하게 배열하여 높은 광택을 얻게 된다. 그리고 친수성이고 광택과 평활도에 효과가 있다.   점토의 사용량은 90년 중반을 정점으로 사용량이 보합세를 나타내고 있는데 제지 산업의 증가량에 비하면 상대적으로 감소하고 있다. 수입되고 있는 대부분의 점토는 일반점토이다. 이는 국내 종이 생산의 대부분이 일반 도공지이기 때문이다. 판상 점토(delaminate clay)는 경량도공지(LWC)에 사용되고, 소성점토(calcined clay)는 잉크흡수성이 뛰어나 특수한 목적으로만 사용된다.   제지용 국가별 수입량은 미국과 브라질에서 전량 수입하고 있다. 전체가격의 반이 물류비이다. 그리고 아시아 지역의 대부분이 국내와 유사하다. 2)  중질탄산칼슘   탄산칼슘은 오랜 기간 동안 유럽에서 도공용 안료로써 사용되었고, 일반적으로 높은 백색도와 흡유성, 광산란 계수를 지니지만, 1급 점토(clay)와 비교했을 때 낮은 백지광택을 가진다. 중질 탄산칼슘의 제조 방법은 건식분쇄법과 습식분쇄법으로 구분되며, 침전에 의해 화학적으로 얻어지는 경질 탄산칼슘이 있다. 이것은 모두 입도분포가 다양하여 도공용 재료로써 유용하게 사용된다. 미세한 입자의 안료가 도공용에 사용되는 반면 다소 큰 입자는 충전용에 주로 사용된다.   습식 분쇄품은 미립자(2㎛ 이하 90%)이기 때문에 고속의 코터 블레이드 하에서 작업적성이나 레올로지의 문제없이 고농도의 도공액의 제조가 가능하므로 현재 사용량이 늘어나는 추세이다. 유럽에서는 투입 안료비율의 70～100%를 탄산칼슘으로 대체 사용하고 있다.   중질탄산칼슘의 사용량은 90년대 들어서 제지공장들의 원가절감과 연구개발뿐만 아니라 탄산칼슘 제조사들의 기술발전으로 인해 급속하게 늘어났다. 하지만 향후 전망은 증가폭이 다소 둔화될 것으로 예상된다. 그 이유는 국내의 제지공장들의 신규 설비투자나 증설계획이 없기 때문이다. 국내에서 소비되는 중질탄산칼슘의 양은 현재로는 충분히 공급이 가능하며, 일부 회사는 향후를 대비하여 증설중이거나 계획 중에 있다.    향후 전망   제지 산업   제지 산업은 큰 변동 없이 성장하는 산업이다. 하지만 최근 환율하락으로 수출이 둔화되고, 펄프와 같은 원자재 값의 상승, 중국 저가제품의 국내 유입되면서 한국의 제지 산업은 많은 어려움에 처해있다. 하지만 자체 구조조정, 품질향상, 공정개선, 원가절감 등으로 올해 하반기부터 회복세로 전환될 것으로 전망된다. 특히 2008년 북경올림픽에 따른 폭발적 제지 수요를 예측하여 건설된 중국의 일시적인 과잉으로 한국을 비롯한 아시아 국가들이 몸살을 앓고 있다. 그러나 내년 하반기부터 중국의 지류 소비량이 생산량을 넘어서면서 원래의 시장구조로 자리 잡을 것이다.   또한 올 초 국내 메이저 3대 제지사가 미국 상계관세 최종심사에서 0% 판정을 받았고, 반면에 중국과 인도네시아 대형 제지사들이 20～100%에 이르는 관세를 부과 받아 향후 5년간 미국 수출이 어려울 것으로 예상된다. 그러므로 국내 제지 산업은 다시 회복세로 돌아설 것으로 기대된다.    제지용 안료의 전망   제지시장의 완급에 관계없이 국내 중질탄산칼슘 산업은 꾸준한 증가를 지속해왔다. 그 이유는 제지공장의 원가절감을 위하여 수입제품인 고가의 점토 대신 중탄 사용비율을 올리고 있고, 제지공장들의 시설개선으로 생산성이 향상되면서 종이 생산량이 년 평균 2-3% 증가하고 있기 때문이다. 그리고 중탄은 비중은 매우 높고 단가는 저렴하여 해상 및 육상운송비가 많이 들어 수입은 불가능하다. 향후 중탄의 품질이 향상되고 제품이 다양화 되면서 그 소비량도 함께 늘어날 것이다.    참고 문헌 1997 지류 생산량, 1998 한국제지공업연합회, 제지계 329(4), pp.65-66. 1998 지류 생산량, 1999 한국제지공업연합회, 제지계 330(4), pp.65-66. 1999 지류 생산량, 2000 한국제지공업연합회, 제지계 331(4), pp.67-68. 1999 Report of pulp & paper Report on World. Pulp and Paper Industry. 2000. 신동소 외, 1996, 제지과학. 광일문화사, pp.46-48. Casey, J. P., 1966, Pulp and Paper, Vol. III, Interscience, pp.1674-82. Corte, H., 1982, Handbook of Paper Science, Vol. 2, Elsevier. MacDonald, R. G., Franklin, J. N., 1970, Papermaking and Paperboard Making, 2nd edn., McGraw Hill, Vol. III, pp.58-67. Robert J. Kane, 1995, Paper Coating Additives, Tappi Press, pp.1-11.  ( 출처: 제 1회 석회석연구개발협의회심포지움 눈문집, p.13-25, 2007.09.)