종이의 제조와 고지에 대하여

서론

고지는 사용되었던 종이나 종이 제품을 의미하며, 재활용을 통해 새로운 종이 제품을 만드는 데 사용됩니다. 이 과정은 자원을 절약하고 환경 오염을 감소시키는 중요한 역할을 합니다. 고지의 재활용 과정과 종이 제조 공정을 이해하기 위해, 고지의 종류와 등급부터 시작하여, 종이 제조 공정의 각 단계를 살펴보겠습니다.

 

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고지의 종류 및 등급

고지는 그 출처와 재활용 가능성에 따라 다음과 같이 세 가지 주요 카테고리로 분류됩니다.

상업용 고지: 사무실이나 상점 등에서 발생하는 폐지로, 재활용이 용이합니다.
산업용 고지: 인쇄소나 출판사에서 발생하는 인쇄 미스나 남은 종이 등입니다.
가정용 고지: 일반 가정에서 나오는 신문지, 잡지, 포장지 등을 포함합니다.

고지는 상급, 중급, 저급 고지로 나뉘며, 이 분류는 재활용 시 얻을 수 있는 종이의 품질, 처리 용이성 등에 따라 결정됩니다.

종이 제조 공정

종이 제조 공정은 크게 원료 공정, 초지 공정, 완정 공정으로 나뉩니다. 각 공정은 다음과 같은 단계로 이루어집니다.

1) 원료 공정(펄프 및 고지)

펄퍼 해리 공정과 정선 공정을 통해 원료가 해리되고, 이물질이 제거됩니다. 고지의 경우, 추가적으로 탈묵 공정과 표백 공정이 필요할 수 있습니다.

 

펄퍼 해리 공정: 펄퍼는 고지나 목재를 물과 함께 혼합하여 풀어주는 설비로, 믹서기와 유사한 역할을 합니다. 원료를 물에 넣고 빠르게 회전시켜 원료를 풀어주며, 이 과정에서 원료는 해리되어 펄프 상태로 변환됩니다. 이때 이물질은 분리되며, 저동노 펄퍼와 고농도 펄퍼로 구분됩니다. 고지의 경우, 이물질이 많기 때문에 추가적인 정선 과정이 필요합니다.

 

정선 공정: 고지에서 이물질을 제거하는 과정으로, 스크린과 크리너를 사용합니다. 스크린은 구멍 타입과 슬롯 타입이 있으며, 큰 이물질과 작은 이물질을 차례로 걸러냅니다. 크리너는 비중과 원심력을 이용하여 무거운 이물질(모래, 금속 등)을 제거합니다.

탈묵 공정 (Deinking): 인쇄 잉크를 제거하는 과정으로, 상질 고지 처리에 필수적입니다. 부상법(플롯팅 방식)과 워싱 방식을 사용하여 잉크 입자를 제거합니다. 부상법에서는 잉크 입자가 부유하여 제거되며, 워싱 방식에서는 물을 사용해 잉크 입자를 씻어냅니다.

표백 공정 (Bleaching): 고지로부터 얻어진 펄프가 검은 색을 띨 수 있기 때문에, 원하는 백도를 얻기 위해 실시합니다. 표백 공정은 유색 물질을 화학적으로 분해하거나 제거하여 펄프를 밝게 합니다.

2) 초지 공정(준비 및 초지)

원료 준비 및 혼합, 탈수 과정을 거쳐 초지가 형성됩니다. 이 과정에서 원료 슬러리가 종이 형태로 만들어지며, 프레스 부분과 드라이어 부분을 통해 물이 제거되고 건조됩니다. 초지 공정은 종이 제조의 핵심 단계로, 원료 준비부터 최종 제품까지 다양한 과정을 거치게 됩니다. 여기서는 초지 공정을 준비 단계와 초지 형성 과정으로 나누어 상세히 설명하겠습니다.

 

① 초지 공정 준비

원료 준비 및 혼합: 원료로는 목재 펄프와 재활용 종이가 주로 사용됩니다. 이러한 원료들은 Mixing Box에서 혼합되어 일정 비율로 만들어지며, 이 과정에서 원료의 성질을 조절합니다. 필요한 경우, 종이의 특성을 조절하기 위해 첨가제를 추가하기도 합니다.

Mixing Chest 보관: 혼합된 원료는 Mixing Chest에 일정 시간 동안 보관됩니다. 이 시간 동안 원료가 고르게 혼합되고 안정화되는 과정을 거칩니다.

Silo 혼합: Silo에서는 원료와 물을 혼합하여 더욱 균일한 슬러리(Slurry) 상태로 만듭니다. 이 과정은 최종 제품의 질을 결정짓는 중요한 단계 중 하나입니다.

Fan Pump 분출: 약 1% 농도의 원료 슬러리가 Fan Pump를 통해 분출됩니다. 이는 초지기에 공급되기 전의 마지막 준비 단계로, 초지 형성 과정에 필요한 원료를 제공합니다.

탈수 과정: 초지기에 원료가 공급된 후, 탈수 과정을 거쳐 초지가 형성됩니다. 이 과정을 통해 물의 대부분이 제거되며, 초지의 기초가 형성됩니다.

② 초지 공정

Wire 부분: 원료 슬러리가 처음으로 종이 형태로 만들어지는 곳입니다. Wire 부분은 여러 층으로 구성될 수 있으며, 산업용지 같은 경우 높은 평량을 위해 여러 층으로 만들어집니다. 이는 헤드박스에서의 탈수를 용이하게 하고, 고품질의 종이를 제조하기 위한 것입니다.

프레스 부분: 탈수된 원료는 프레스 부분으로 이동하여, 여기서 더 많은 물이 짜내어집니다. 약 900kg의 압력을 사용하여 원료에서 약 25%의 수분을 추가로 제거하게 됩니다.

드라이어 부분: 프레스 부분을 통과한 후, 원료는 드라이어 부분으로 이동합니다. 여기서 160~170도의 열을 가하는 실린더를 통해 남은 물을 건조시킵니다. 건조 과정은 후드로 밀폐되어 있으며, 팬으로 공기를 순환시켜 효율적으로 건조합니다.

코팅: 특정 종류의 종이(예: 인쇄용지)는 표면의 품질을 높이기 위해 코팅 과정을 거칩니다. 종이의 표면에는 두 번의 더블 코팅이 이루어지며, 후면 코팅 과정은 종이의 표면 품질을 향상시키는 중요한 단계입니다. 이 과정에서 종이의 표면에는 두 번의 더블 코팅이 이루어지며, 이는 종이의 인쇄 품질을 개선하기 위해 사용됩니다. 코팅 재료는 종이의 표면에 고르게 도포되어야 하며, 이는 종이의 광택, 부드러움 및 인쇄 적합성을 향상시킵니다.

캘린더 과정: 코팅된 종이는 마지막으로 달력 과정을 거치게 됩니다. 달력 기계는 여러 개의 무거운 롤러로 구성되어 있으며, 이 롤러들 사이를 종이가 통과하면서 압력과 열을 받게 됩니다. 이 과정을 통해 종이는 최종적인 평활성과 균일한 두께를 얻게 됩니다. 달력 과정은 종이의 표면을 매끄럽고 균일하게 만들어, 최종 제품의 품질을 결정짓는 중요한 단계입니다.

 

3) 완정 공정

초지 공정을 통해 생산된 원지는 자동 창고에 보관되고, 리와인딩 과정을 거쳐 다양한 크기로 재단됩니다. 최종적으로, 재단기를 통해 시트 형태로 컷팅됩니다.

 

자동 창고: 제조된 원지는 재단 전 반제품으로 자동 창고에 보관됩니다. 이곳에서 원지는 다양한 크기와 종류의 종이가 필요할 때까지 중간 창고로 활용되며, 자동 창고 시스템을 통해 제품의 보관과 관리가 최적화되어 제조 효율성이 높아지고, 제품 손상이 최소화됩니다.

리와인딩(재롤링): 자동 창고에서 꺼내진 원지는 리와인딩 과정을 거칩니다. 이 단계에서 원지는 사용자의 요구에 맞게 다양한 크기의 작은 롤로 재단됩니다. 리와인딩 과정은 종이의 폭과 직경을 조절할 수 있으며, 이는 최종 제품의 다양성과 특성을 결정짓는 중요한 단계입니다.

재단기(시트 커터): 리와인딩 과정을 통해 생성된 작은 롤은 재단기(시트 커터)로 이동하여 정확한 크기의 시트 형태로 컷팅됩니다. 이 과정을 통해 고객의 요구 사항에 따라 다양한 크기와 형태의 종이가 제작되며, 종이의 최종 사용 용도에 맞게 맞춤형 제품을 제작하는 데 필수적입니다.

이러한 완정 공정을 통해 초지 공정에서 생산된 원지는 다양한 요구 사항에 맞는 최종 제품으로 변모하게 됩니다.

 

결론

 

고지 재활용과 종이 제조 공정은 자원의 효율적 사용과 환경 보호에 중요한 역할을 합니다. 고지는 상업용, 산업용, 가정용으로 분류되며, 상급에서 저급까지 다양한 등급으로 나뉩니다. 이러한 고지의 재활용을 통해 펄프 및 고지 원료 공정, 초지 공정, 완정 공정을 거쳐 최종적으로 다양한 종류와 크기의 종이 제품이 생산됩니다. 각 공정은 특정 목적을 가지며, 고지로부터 얻어진 펄프의 품질 향상, 원료의 혼합 및 준비, 초지 형성, 그리고 최종 제품의 생산에 이르기까지 세밀하게 진행됩니다.

고지의 재활용은 불필요한 자원 낭비를 줄이고 환경 오염을 감소시키는 데 기여합니다. 또한, 재활용 과정을 통해 에너지 소비를 줄이고, 자원을 보존함으로써 지속 가능한 환경을 조성하는 데 중요한 역할을 합니다. 이러한 과정은 종이 제품의 생산 비용을 낮추고, 제품의 다양성을 증가시키며, 최종적으로 소비자에게 다양한 선택지를 제공합니다.

결론적으로, 고지의 재활용과 종이 제조 공정은 환경적, 경제적 측면에서 모두 이점을 제공합니다. 지속 가능한 환경을 위해 고지 재활용의 중요성을 인식하고, 이를 적극적으로 실천하는 것이 필요합니다. 이를 통해 자원을 보호하고, 환경 오염을 줄이며, 더 나은 미래를 위한 기반을 마련할 수 있습니다.