펄프

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1. 개요

펄프는 종이 및 판지 생산의 주요 원료로, 셀룰로오스 섬유를 포함하는 식물성 재료를 가공하여 얻는다. 펄프는 기원전 105년 중국에서 종이 제조 기술이 발명된 이후, 다양한 식물 재료를 활용하여 생산되어 왔다. 현대에는 목재를 주원료로 하며, 기계적 펄핑, 화학적 펄핑, 재생 펄핑 등의 공정을 통해 생산된다. 펄프는 목재 펄프, 비목재 펄프, 고지 펄프로 분류되며, 종류에 따라 종이의 품질과 용도가 달라진다. 펄프 생산은 환경적 영향을 미치므로, 지속 가능한 산림 경영 및 친환경 표백 기술 개발이 중요하다. 한국은 펄프 수입 의존도가 높으며, 펄프 자급률을 높이기 위한 노력이 필요하다.

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펄프
개요
설명	주로 제지업에 사용되는 섬유질 재료
같이 보기
관련 항목	섬유 영국의 밴드 펄프 (밴드) 기타 용법은 펄프 (동음이의) 참고
역사
발명	프리드리히 고틀로프 켈러가 발명

2. 역사

기원후 105년경 중국에서 채륜이 종이 제조를 발명하기 전에는 파피루스와 아마테와 같은 종이와 유사한 필기 재료가 고대 문명에서 주로 가공되지 않은 식물 재료를 사용하여 생산되었다.^[1]^[2] 현대 및 전통적인 종이 제조에 사용되는 펄프는 더욱 미세하고 규칙적인 셀룰로오스 섬유 슬러리를 생산하는 과정을 거치며, 이 섬유는 체에 걸러져 용액에서 분리된 후 건조되어 시트 또는 롤 형태로 만들어진다.^[3]

18세기 후반과 19세기 초, 목재 펄프의 사용과 자동 제지기계의 발명은 현대에 종이가 저렴한 상품이 되는 데 기여했다.^[6]^[10]^[8] 2006년 전 세계 목재 펄프 생산량은 1억 7,500만 톤이었다.^[14] 전년도에는 6,300만 톤의 시장 펄프(같은 시설에서 종이로 만들어지지 않은 펄프)가 판매되었으며, 캐나다가 전체의 21%로 가장 큰 생산국이었고, 그 뒤를 미국이 16%로 이었다. 펄핑에 필요한 목재 섬유의 출처는 "45% 제재소 잔재, 21% 원목과 칩, 그리고 34% 재활용 종이" (캐나다, 2014)이다.^[15] 시장 펄프의 93%는 화학 펄프였다.^[16] 스칸디나비아 반도와 북아메리카 대륙에서 침엽수 원료의 펄프가 많이 생산되기 때문에, 이 지역 제조업체들이 세계 펄프 시장 상황을 좌우했다.

2. 1. 고대 및 중세 시대

기원후 105년, 중국의 채륜이 종이 제조 기술을 발명하였다. 그 이전에는 파피루스, 아마테와 같은 식물 기반 재료가 사용되었다.^[1] 6세기까지 중국에서는 뽕나무 등을 재배하여 펄프를 생산했으며,^[5] 이는 한반도에도 영향을 미쳐 닥나무를 이용한 한지 제조 기술이 발달하는 계기가 되었다.

2. 2. 근대 및 현대

13세기에 유럽에서는 해진 옷, 어망 등을 이용한 펄프 제조 기술이 전파되었고, 이는 인쇄술 발전에 중요한 요소가 되었다.^[6] 19세기에는 산업화된 종이 제조 및 인쇄 산업의 생산 수요 증가로 펄프재 및 기타 나무 제품이 사용되기 시작했으며, 오늘날 전 세계 펄프 생산량의 95% 이상을 차지한다.^[7]

18세기 후반과 19세기 초, 목재 펄프의 사용과 자동 제지기계의 발명은 현대에 종이가 저렴한 상품이 되는데 기여했다.^[6]^[10]^[8] 1840년대 독일의 프리드리히 고틀로브 켈러^[12]와 노바스코샤의 찰스 페너티^[10]가 기계적 펄핑을 독자적으로 개발하면서 대규모 목재 종이 생산이 시작되었다. 화학적 공정으로는 J. 로스가 목재 처리에 아황산을 사용했고, 벤자민 틸그먼이 1867년 목재 펄핑에 중아황산칼슘을 사용하는 미국 특허를 받았다.^[11] 1900년까지 아황산 펄핑은 목재 펄프 생산의 주요 수단이 되었다. 칼 F. 달이 개발한 황산염 또는 크라프트 공정은 1890년 스웨덴에서 최초로 시작되었다.^[11] 1930년대 초 G.H. 톰린슨이 회수 보일러를 발명하면서^[12] 크라프트 공장은 펄핑 화학 물질의 거의 전부를 재활용할 수 있게 되었고, 1940년대부터 주된 펄핑 공정이 되었다.^[11]

일본에서는 메이지 시대에 국산 펄프 생산이 시작되었지만, 제1차 세계 대전 발발로 유럽으로부터의 수송이 두절되었다. 카라후토 공업 등이 사할린에 공장을 건설하여 일본의 수요를 충족시켰다. 1941년까지 일본 펄프 수요의 80%는 사할린산 원료로 생산된 것이었다.^[50] 제2차 세계 대전 이후에는 사할린으로부터의 펄프 공급이 두절되어 알래스카펄프가 설립되어 공급이 이루어졌다.^[51]

2000년대 이후에는 유칼립투스 조림지가 증가하고 있는 브라질^[52], 인도네시아 등을 중심으로 활엽수의 이용도 늘고 있다.

3. 펄프의 성분

펄프는 주로 목재 또는 비목재 식물의 세포벽을 구성하는 셀룰로오스, 헤미셀룰로오스, 리그닌 등의 섬유질로 이루어져 있다. 헤미셀룰로오스는 산에 의해 쉽게 가수분해되어 추출되는 다당류의 총칭으로, 셀룰로오스와 함께 목재 세포막을 구성하지만, 냉수에는 추출되지 않고 알칼리 및 열수에 의해 쉽게 추출되는 특징을 가진다.

침엽수에는 갈락토글루코만난(galactoglucomannan), 아라비노-4-O-메틸글루쿠로노자일란(arabino-4-O-methylglucuronoxylan)이, 활엽수에는 O-아세틸-4-O-메틸글루쿠로노자일란(O-acetyl-4-O-methylglucuronoxylan)이 가장 많이 분포하고 있다.

목재에서 펄프의 주성분인 셀룰로오스를 최대한 남기고 리그닌 등의 다른 물질들을 제거하는 과정을 펄프화 공정이라 하며, 이는 크게 화학적 펄프와 기계적 펄프로 나눌 수 있다.

3. 1. 목재의 주성분

목재는 주로 셀룰로오스, 헤미셀룰로오스, 리그닌으로 구성되며, 이 외에 수지, 정유, 탄닌 등의 추출물과 무기물(10% 수준)도 포함되어 있다.^[19] 리그닌은 펄프 제조 과정에서 제거해야 하는 주요 성분으로, 펄프 폐액은 화학 약품 제조나 연료로 활용될 수 있다.

셀룰로오스는 펄프의 주성분으로, 함량이 높을수록 좋은 펄프로 평가된다. 셀룰로스는 6탄당으로 이루어진 탄화수소화합물이다.

헤미셀룰로오스는 셀룰로오스와 함께 목재 세포막을 구성하는 다당류로, 알칼리 및 열수에 의해 쉽게 추출되는 특징을 가지고 있다. 침엽수의 경우 갈락토글루코만난(galactoglucomannan), 아라비노-4-O-메틸글루쿠로노자일란(arabino-4-O-methylglucuronoxylan)이, 활엽수의 경우 O-아세틸-4-O-메틸글루쿠로노자일란(O-acetyl-4-O-methylglucuronoxylan)이 가장 많이 분포하고 있다.

3. 2. 비목재의 주성분

비목재 펄프는 목재 펄프와 비슷한 성분을 가지지만, 섬유의 길이나 백색도 등에서 차이가 있다. 볏짚, 바가스, 갈대, 케나프, 뽕나무 등 다양한 식물이 비목재 펄프의 원료로 사용된다.^[16]^[34]

펄핑에 사용되는 전형적인 원료 비교^[36]
구성 요소	목재	비목재
탄수화물	65–80%	50–80%
	40–45%	30–45%
	23–35%	20–35%
리그닌	20–30%	10–25%
추출물	2–5%	5–15%
단백질	<0.5%	5–10%
무기물	0.1–1%	0.5–10%
	<0.1%	0.5–7%

비목재 펄프는 목재 펄프에 비해 섬유가 길고 백색도가 낮은 경향이 있지만, 이러한 특성을 활용하여 한지나 얇은 특수 용지에 많이 사용된다. 하지만 원료 수집 및 집적이 효율적이지 않고 대규모 생산이 어려워 일반적으로 목재 펄프보다 가격이 비싸다. 한지 제조에 사용되는 꾸지, 미츠마타 등의 식물은 기계를 이용한 대량 생산에는 거의 사용되지 않는다.

'''볏짚 펄프''': 벼과 식물인 보릿짚이나 볏짚을 원료로 사용한다.^[44] 보리나 쌀 수확 후 공급이 시작되지만, 수확 시기 외에는 공급이 어렵다는 단점이 있다. 또한 생산 지역, 토양, 품종에 따라 품질이 크게 달라지기 때문에, 같은 품종이나 생산 지역에서 원료를 집적하여 생산하는 것이 좋다.
'''바가스 펄프''': 벼과 식물인 사탕수수에서 설탕을 만들고 남은 찌꺼기를 원료로 사용한다.^[45]^[46] 열대 지역에서는 안정적인 공급이 가능하지만, 지역에 따라서는 계절에 따라 사탕수수 수확이 불가능하여 공급이 중단될 수 있다.
'''갈대 펄프''': 벼과 식물인 갈대를 채취하여 원료로 사용한다.^[47] 중화인민공화국 후난성 등에서 실제로 사용되고 있으며, 일본 시가현 등에서 실험적으로 사용되고 있다.^[48]^[49]
'''케나프 펄프''': 아욱과 식물인 케나프를 채취하여 원료로 사용한다.
'''뽕나무 펄프''': 양잠에 사용되는 뽕나무과 식물인 뽕나무 가지를 부수적으로 원료로 사용한다. 중화인민공화국 광시 좡족 자치구 등에서 실제로 사용되고 있다.
'''과일 펄프''': 오렌지, 귤, 자몽, 사과 등 감귤류의 중과피, 조직막, 과실주머니 등의 섬유를 원료로 사용한다.

4. 펄프 제조 공정

펄프는 크게 기계적 펄핑, 화학적 펄핑, 재생 펄핑으로 나눌 수 있다. 펄프 제조는 박피(debarking) – 조각만들기(chipping) – 스크리닝 – 펄핑(화학적, 기계적) 순으로 이루어진다.^[21] 이렇게 만들어진 펄프는 종이, 휴지, 위생용품 등의 원료로 사용된다.

목재 칩은 탄산나트륨, 수산화나트륨, 황산나트륨 등 화학 물질로 예비 처리될 수 있다. 이는 화학적 펄프 제조 공정보다 낮은 온도, 짧은 시간, 덜 극단적인 pH 조건에서 수행된다. 이러한 하이브리드 공정을 통해 만들어진 펄프는 화학적 열기계적 펄프(CTMP)라고 불린다.

4. 1. 전처리 공정

펄프 제조를 위한 전처리 공정은 다음과 같다.

박피(debarking): 원목 껍질을 제거하는 과정이다. 껍질은 이물질이 많고 셀룰로오스 함량이 적어 펄프 제조에 쓰이지 않는다.
조각만들기(chipping): 껍질을 벗긴 원목을 작은 조각(Chip)으로 만들어 화학 약품과 증기가 목재 내부에 고르게 침투하도록 한다.
스크리닝(screening): 칩 크기를 고르게 하는 과정이다. 너무 크거나 작은 칩(fines-미세분)을 제거하여 약품 침투를 돕고 펄프 품질을 높인다. 촘촘한 망으로 여러 번 걸러 버려지는 목재를 최소화한다.^[21]

4. 2. 기계적 펄핑 (Mechanical Pulping)

물리적인 힘을 가하여 목재를 섬유화하는 방법으로, 에너지 소비가 많지만 펄프 수율이 높다.

쇄목 펄프(GW): 목재를 통째로 돌로 처리하는 방법이다. 주로 신문용지, 저급 잡지 등에 사용된다. 70°C~75°C에서 사용하며 수율은 98.5% 정도로 매우 높지만, 리그닌 함량이 매우 크다. 따라서 종이의 불투명도와 두께를 증가시키지만, 단섬유 및 미세섬유 함량이 높고 내구성이 낮으며, 공기나 빛에 의해 쉽게 황변(yellowing)된다. 잉크 흡습성이 높다는 특징도 있다.
쇄목 기계 펄프(SGW): 돌을 사용하여 목재를 처리한다.
압력쇄목 기계펄프(PGW): 2.5바의 압력을 가한 후 100°C 이하의 물로 세척하는 전처리 과정을 거친다. 수율은 98.5%이다.
열쇄목 기계펄프(TGW): 약 80°C의 물과 증기로 열을 가한 후 쇄목기계에 투입한다. 수율은 98.5%이다.
리파이너 펄프(RMP): 칩을 회전하는 디스크 사이로 통과시켜 섬유화하는 방법으로, 쇄목 펄프보다 강도가 높다. 리파이너(Refiner)의 좁은 틈을 칩이 통과하면서 물리적으로 처리된다. 평행하게 설치된 두 개의 회전하는 원반 중심에 칩을 물과 함께 보내 전단력으로 칩을 분쇄한다. 디스크 리파이너의 일반적인 회전속도는 1500 또는 1800 rpm이다. 실제 공정에서는 직렬로 연결하여 다단으로 사용하는 경우가 많다. 1차 리파이닝은 칩을 단섬유화하고, 2차 리파이닝은 단섬유를 피브릴화(fibrillation)시켜 섬유 간 결합력을 증대시킨다. 수율은 97.5% 정도이다.
압력 리파이너 펄프(PRMP): 리파이너 공정 전에 압력을 가하는 전처리를 거친다.
열기계 펄프(TMP): 칩을 높은 온도로 전처리하고 가압 리파이닝하여 제조되는 펄프이다. 열을 가해 리그닌의 연화를 유도하여 용출을 용이하게 한다. 리파이닝 전 고온의 수증기를 이용하는 전처리 공정이 추가되어, 리파이너 기계 펄프에 비해 섬유가 잘 보존되고 강도 특성이 우수하다.

4. 3. 화학적 펄핑 (Chemical Pulping)

화학적 펄핑은 펄핑 방법 중에서 리그닌의 용출을 돕는 화학 약품을 첨가한 후 증해(cooking)하는 과정을 뜻한다. 화학 약품을 투입하여 일정 시간 및 온도에서 리그닌을 제거한다. 원하는 온도를 달성하기 위해 일정 압력하에 실시하고, 증해 후 화학 약품은 다시 회수된다. 기계적 펄핑에 비해 상대적으로 에너지를 적게 소비하고, 수율은 낮지만 순수한 셀룰로오스의 비율이 크기 때문에 더 효율적인 펄핑 방법이다.

화학 펄핑은 황산이온(hydrosulphideion), 중아황산 이온 (bisulphiteion), 수산화이온(hydroxide ion) 등의 화학 약품 작용에 의해 리그닌이 수용성으로 용출되는데, 첨가되는 약품의 종류는 다양하다. 대표적으로 크라프트 펄핑, 소다 펄핑, 설파이트 펄핑이 있다.

크라프트 펄핑: 수산화나트륨(NaOH)과 황화나트륨(Na2S)의 혼합액으로 증해하여 얻는 화학 펄프이다. 약액이 알칼리성이기 때문에 소다 펄프와 함께 알칼리 펄프로 분류하기도 한다. 목재 내에서 팽윤된 리그닌은 OH-와 SH-에 의해 화학적으로 분해되어 페놀레이트 (phenolate)나 카르복실레이트 이온(carboxylate ion)으로 용출된다. 크라프트 펄핑이 가장 효율적이고 현재 가장 많이 사용된다. 하지만 순수하게 리그닌만 용출되는 것은 아니다. 탄수화물 분해가 일어나면서 탄수화물도 용출되는데, 탄수화물(헤미셀룰로오스와 일부 셀룰로오스) 또한 화학적으로 분해되어 크라프트 펄핑 중에 리그닌 80%, 헤미셀룰로오스 50%, 셀룰로오스 10%가 용출된다.
소다 펄핑: 가성소다(NaOH, sodium hydroxide)만을 사용한 방법이다. 활엽수에 주로 이용되며, 증해액(Cooking liquor)은 가성소다(NaOH, 25-27%)와 탄산나트륨(Na2CO3, 2-4%)을 4:1의 비율로 섞어서 사용한다. 140 – 170℃ 사이의 온도에서 진행되며, 2 – 6 시간 정도 증해한다. 수율은 40 – 55%이다. 섭씨 180도 이상이 되면 탄수화물의 탄화가 일어나기 때문에 180℃를 넘지 않아야 한다. 가성소다를 첨가해서 증해를 하게 되면 팽윤(swelling), 벗김(peeling), 멈춤(stopping), 체인 분열(chain cleavage)를 일으켜 리그닌의 용출을 야기한다.
설파이트 펄핑: 슬폰산기(sulphurousacid, H2SO3)를 이용하여 증해하는 펄핑이다. bisulphiteions (H2SO3–) 이온이 탈리그닌 작용에 관여(pH 1-2)한다. 유기 용매(anthraquinone, ethanol, methanol, and peraceticacid)를 활용하기도 한다.

4. 4. 재생 펄핑 (Recycled Pulping)

재생 펄핑은 폐지나 절단 폐기물을 원료로 하여 펄프를 만드는 방법이다. 이 과정에서는 탈묵 과정을 거쳐 잉크 및 기타 이물질을 제거한다. 한국은 폐지 재활용률이 높은 편이지만, 고품질 펄프 생산을 위해서는 추가적인 기술 개발이 필요하다.

5. 펄프의 종류

펄프는 원료에 따라 크게 목재 펄프와 비목재 펄프로 나뉜다. 또한, 이미 종이가 된 것을 회수하여 원료로 사용한 고지 펄프와 목재나 비목재로부터 직접 만들어진 버진 펄프로 구분할 수 있다.

물리적인 힘으로 목재를 파쇄하여 만든 펄프를 기계 펄프(Mechanical Pulp, MP)라고 한다. 기계 펄프에는 쇄목 펄프(GP), 리파이너 그라운드 펄프(RGP), 열기계 펄프(TMP), 화학열기계 펄프(CTMP) 등이 있다. 기계 펄프 섬유는 강직하고 리그닌을 다량 함유하여 장시간 보관하면 퇴색하지만, 목재로부터의 펄프 수율은 80% 정도로 높다.

화학적 반응을 통해 목재를 분해하고 리그닌 등을 분리하여 제조된 펄프를 화학 펄프(Chemical Pulp, CP)라고 한다. 화학 펄프에는 크라프트 펄프(KP), 황화 펄프(SP), 알칼리 펄프(AP) 등이 있다. 화학 펄프 섬유는 셀룰로오스 순도가 높아 부드럽고 종이로 만들었을 때 강도가 강하지만, 목재로부터의 펄프 수율은 약 50% 정도이다.

화학 펄프는 갈색을 띠므로 시멘트 봉투 등의 용도를 제외하고는 표백 처리를 한다. 과거에는 염소계 표백제를 많이 사용해 환경 오염 문제가 있었지만, 산소, 오존, 과산화수소 등을 사용하는 산소계 표백 기술이 발전하면서 현재 일본에서는 대부분의 제지 공장에서 산소계 표백을 사용한다. (무염소 표백 펄프 참조)

분해·분리하고 남은 50%는 목재 섬유를 굳게 하는 리그닌과 수지 성분인데, 이 폐액(약품 포함)을 농축한 것을 흑액이라고 하며, 회수 보일러에서 연소시켜 제지 플랜트의 에너지로 이용하고, 소나무 재료에서 나오는 것은 로진의 원료가 되기도 한다.

현재 일본의 버진 펄프는 환경·사회·경제적 측면에서 적절하게 관리된 조림 목재 칩을 원료로 하는 KP가 주류이다.

5. 1. 목재 펄프

침엽수를 원료로 하는 침엽수재(독일어로 Nadelbäume^de)는 섬유가 길고 튼튼하여 강도가 높은 종이를 만드는 데 적합하다. 반면 활엽수를 원료로 하는 활엽수재(독일어로 Laubholz^de)는 섬유가 짧고 고와 인쇄 용지에 적합하지만, 강도는 침엽수재보다 낮다. 전나무와 소나무 등이 침엽수재 펄프의 주 원료이며, 유칼립투스와 포플러 등이 활엽수재 펄프의 주 원료이다.

스칸디나비아 반도와 북아메리카 대륙에서 침엽수 원료의 펄프가 많이 생산되어 이 지역 제조업체들이 세계 펄프 시장 상황을 좌우했다.

일본의 경우, 메이지 시대에 국산 펄프 생산을 시작했지만 제한적이었고, 제1차 세계 대전 이전에는 스웨덴산 수입품에 의존했다. 전쟁 발발 후 사할린에 공장을 건설하여 수요를 충족시켰으나, 제2차 세계 대전 이후 사할린으로부터의 공급이 중단되면서 알래스카펄프를 통해 알래스카주 남동부 삼림 자원에서 펄프를 공급받았다.^[51]

2000년대 이후에는 브라질,^[52] 인도네시아 등에서 6~7년마다 수확 가능한 유칼립투스 조림지가 증가하면서 활엽수 이용이 늘고 있다.

5. 2. 비목재 펄프

非木材パルプ^중국어는 볏짚, 바가스, 갈대, 케나프, 뽕나무 등 다양한 식물성 자원을 활용하여 생산되며,^[44]^[45]^[46]^[47]^[48]^[49] 한지나 얇은 특수지에 많이 사용된다. 목재 펄프에 비해 섬유가 길고 백색도가 낮은 특성을 가지며, 원료 수집 및 집적이 효율적이지 않고 대규모 생산도 되지 않아 일반적으로 목재 펄프보다 가격이 비싸다. 한지에 사용되는 꾸지(Paper mulberry (kozo)), 미츠마타(三椏) 등의 식물은 기계에 의한 대량 생산에는 거의 사용되지 않는다.

6세기까지 중국 농부들은 종이 제조 과정에 사용할 펄프를 생산하기 위해 뽕나무를 재배했다. 뽕나무 외에도 대나무, 하비스쿠스 나무껍질, 푸른 샌달우드(Pteroceltis), 짚, 그리고 목화로 펄프를 만들었다.^[5]

'''볏짚 펄프''': 벼과 보리(麥藁)·볏짚(稲藁) 등이 원료가 된다.^[44] 보리(麥)·쌀 수확 후 공급이 시작되지만, 수확기 이외에는 공급되지 않는 단점이 있다. 또한, 생산 지역, 토양, 보리·쌀 품종에 따라 품질이 크게 변동하므로, 같은 품종의 보리·쌀이나 생산 지역에서의 원료 집적에 의한 생산이 바람직하다.
'''바가스 펄프''': 벼과 사탕수수의 압착 찌꺼기(製糖残渣)를 원료로 한다.^[45]^[46] 열대 지방에서는 안정적인 공급이 가능하지만, 지역에 따라서는 계절 요인에 의해 사탕수수를 수확할 수 없는 시기에는 공급이 중단된다.
'''갈대 펄프''': 벼과의 갈대를 채취하여 원료로 한다.^[47] 중국 후난성 등에서 실용적으로 사용되고 있으며, 일본 시가현 등에서 선전적으로 사용되고 있다.^[48]^[49]
'''케나프 펄프''': 아욱과의 케나프를 채취하여 원료로 한다.
'''뽕나무 펄프''': 양잠에 사용하는 뽕나무과의 뽕나무 가지를 부차적으로 원료로 한다. 중국 광시 좡족 자치구 등에서 실용화되고 있다.
'''과일 펄프''': 오렌지, 귤, 자몽, 사과 등의 감귤류의 중과피, 조직막, 과실주머니 등의 섬유질.

5. 3. 고지 펄프

고지 펄프는 폐지나 절단 폐기물을 원료로 하는 펄프를 말한다. 탈잉크 처리한 것을 DIP(De-Inked Pulp)라고 부른다.^[1] 원료인 폐지를 물에 용해시켜 기계적인 힘이나 중력, 계면활성제 등의 약품을 이용하여 종이섬유 이외의 이물질(금속이나 필름, 점착성 수지, 인쇄 잉크, 복사토너 등)을 분리·제거한다.^[1] 또한 용도에 따라 밝기를 높이도록 표백 처리를 더하고, 탈수·건조하여 종이 원료인 폐지 펄프가 된다.^[1]

폐지는 회수량, 경로, 종이의 종류, 분류 상태 등에 따라 그 공급 능력과 품질, 이용 용도, 가격 등이 크게 좌우된다.^[1] 환경에 대한 부담을 줄이기 위해서는 회수 경로를 확립하여 이용률을 높여야 하지만, 재처리 과정에서 환경적인 부담의 발생은 피할 수 없으므로, 앞으로도 더욱 적절한 폐지의 회수와 폐지 처리 방법을 찾는 것이 필요하다고 할 수 있다.^[1]

6. 표백

표백이란 탄소와 탄소의 개열, 벤젠 고리의 퀴논화 및 개열로 분해시켜 잔류하고 있는 리그닌을 용출하는 과정이다. 리그닌은 자외선에 노출되거나 시간이 지나면 황변이 일어나기 때문에 표백은 종이의 밝기를 조절하는데 필수적이다.^[55]^[56]

표백에 영향을 미치는 인자에는 표백 반응조의 압력, 펄프 이동 방향 (up-flow, down-flow or upflow-downflow), 펄프 농도, 반응조의 크기 및 체류 시간 등이 있다.^[55]^[56]

지금까지 공정에서 생산된 펄프는 표백하여 백색지 제품을 생산할 수 있다. 펄프 표백에 사용되는 화학 물질은 환경 문제의 원인이 되어 왔으며, 최근 펄프 산업에서는 염소 대신 이산화염소, 산소, 오존, 과산화수소와 같은 대체 물질을 사용하고 있다.

7. 펄프의 응용

펄프는 주로 종이 및 판지 생산에 사용된다. 최종 종이의 품질은 사용되는 펄프의 조성에 따라 달라지며, 목재 조성, 밝기, 점도, 추출물, 이물질 함량, 강도 등이 중요한 품질 변수이다.

화학 펄프는 나노셀룰로오스 제조에도 사용된다.

용해 펄프는 재생 셀룰로오스를 만드는 데 사용되며, 이는 다시 섬유 및 셀로판 생산에 쓰인다. 또한 셀룰로오스 유도체 제조에도 사용된다. 플러프 펄프는 기저귀, 여성 위생 용품, 부직포 등에 사용되는 등 특수 펄프는 다양한 용도로 활용된다.

8. 환경적 영향 및 지속 가능성

펄프 생산은 산림 자원 고갈, 폐수 배출, 화학 물질 사용 등 여러 환경 문제를 야기할 수 있다.^[14] 특히 목재 펄프 생산은 산림에 큰 영향을 미치며, 폐기물 문제 또한 심각하다.

펄프 원료 공급을 위한 벌목은 펄프 공장(펄프 제지 공장)에 안정적인 원료를 제공하고자 현대적인 산림 경영 방식을 통해 이루어진다. 하지만 개벌과 같은 방식은 시각적으로 큰 영향을 미치고, 단일경작으로 인한 생물다양성 감소 문제를 일으킨다.^[21]

펄프 공정에서 발생하는 폐수는 생물학적 폐수 처리 시설에서 처리된다. 그러나 화학 펄프 공장, 특히 크라프트 공장은 에너지 자급자족적이며 무기 화학 물질 재활용을 통해 환경 영향을 줄이려 노력하지만, 염소를 사용한 표백은 다량의 유기염소화합물을 생성하여 환경 오염을 유발할 수 있다.^[38]^[39] 이 문제를 해결하기 위해 많은 공장에서는 염소 대신 다른 표백 방법을 채택하여 유기 염소 오염 물질 배출을 줄이고 있다.^[40]

9. 한국의 펄프 산업 현황과 과제

한국은 세계적인 종이 생산국이지만, 펄프는 대부분 수입에 의존하고 있어 국제 펄프 가격 변동에 취약하다. 국내 펄프 산업은 주로 폐지를 활용한 재생 펄프 생산에 집중되어 있으며, 고품질 펄프 생산을 위한 기술 개발이 필요하다.

더불어민주당은 펄프 자급률을 높이기 위해 국내 산림 자원 활용 방안을 모색하고, 친환경 펄프 생산 기술 개발을 지원하는 정책을 추진하고 있다. 또한, 폐지 재활용 시스템을 고도화하여 자원 순환 경제를 구축하고, 지속 가능한 펄프 산업 발전을 위한 국제 협력을 강화할 것이다.

참조

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