경상국립대학교 김철환 교수, 친환경·고효율 종이 표면 내수처리기술 개발

▸제지공정에서 중성사이즈제 사용량 획기적 저감

▸특허 출원 완료…환경·품질·공정 안정성 향상의 모범사례

경상국립대학교(GNU·총장 권진회) 농업생명과학대학 환경재료과학과 펄프종이신소재연구실 김철환 교수 연구팀은 종이 표면 내수처리기술을 기반으로 중성사이즈제 사용량을 획기적으로 저감할 수 있는 친환경·고효율 종이 제조 신기술을 개발했다고 밝혔다.

이 기술은 중성사이즈제 사용량을 줄여 보류되지 못한 왁스계 사이즈제로 인한 공정수 오염 저감과 종이 품질 개선에 초점을 맞추고 있다. 기존 제지 공정에서 널리 쓰이는 중성사이즈제의 경우, 일부가 초지과정 중 충분히 보류되지 못하고 공정수(백수)로 배출된다. 

이러한 비보류 사이즈제는 공정수 재순환 과정에서 가수분해 및 침착물 형성의 주원인이 되어, 배관 막힘, 공정 중단, 설비 오염 등 심각한 문제를 일으킨다. 또한 백수 내에 축적된 왁스계 사이즈제가 지료에 유입되면 종이에 ‘왁스 반점’을 발생시켜 발수성 불균일, 인쇄 불량 및 품질 저하를 초래한다.

연구팀은 AKD 사용량을 저감하면서, 불소계 성분이 없는 친환경 발수제를 산화전분 등과 혼합 혹은 단독으로 종이 표면에 적용하는 표면 처리 기술을 활용했다. 이 기술은 기존 설비 변경 없이 적용 가능하며, 과도한 중성사이즈제 투입을 줄이고, 공정수 내 미반응 왁스계 사이즈제에 의한 공정 오염 및 설비 장애를 현저히 감소시키며, 종이의 품질 균일성을 크게 향상시키는 효과가 있다.

특히, 이 연구는 대구 소재 케이엔에스케미칼(주) 신경식 대표의 발수제 개발 지원 및 산학협력을 통해 이루어져, 친환경 소재 개발과 산업현장 적용의 우수 사례로 주목받고 있다.

김철환 교수는 “이번 기술의 핵심 가치는 단순한 원가 절감을 넘어, 환경 부담 감소와 설비 유지비 절감, 제품 신뢰성 강화를 통해 제지 산업 공정 전반의 지속가능성과 품질을 근본적으로 향상한다는 점”이라며, “앞으로 인쇄용지, 산업용지, 위생용지, 특수지 등 다양한 종이 분야에 폭넓게 적용되어 산업 현장의 주요 난제 해결에 기여할 것”이라고 밝혔다.

이 기술은 특허 출원이 완료된 상태이며, 국내외 친환경 제지 시장에서 공정수 오염 저감, 설비 장애 최소화, 종이 표면 품질 개선 등 환경·품질·공정 안정성 향상의 모범사례로 기대를 모으고 있다.

ㅇ 사진 설명: 종이 표면에서의 발수성과 종이 내부로의 액체 침투 저항성을 동시에 발현한 종이 표면 발수 처리 기술 모식도. 경상국립대학교 김철환 교수와 케이엔에스케미컬 신경식 대표(왼쪽부터)

ㅇ 내용 문의: 경상국립대학교 농업생명과학대학 환경재료과학과 김철환 교수 055-772-1863