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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 베트남, 미얀마, 방글라데시 등의 동남아시아에서 대량으로 자생되고 있는 대나무의 목재펄프 대체재로서의 가능성을 검토하기 위하여 베트남에서 자연 생육된 대나무의 펄프화 특성을 조사하였다.
제안 방법
- 대나무 펄프의 제지적성 중 특히 종이의 벌크에 미치는 영향을 평가하기 위하여 시판 SwBKP(Pacifico pulp, radiata pine), HwBKP(PT Riau Andalan Pulp & Paper, acacia) 및 실험실에서 제조한 대나무 BKP를 450 ml CSF로 고해하여 펄프 시이트를 제조한 결과 Photos 1-3에서 보는 바와 같이 대나무 펄프가 활엽수 펄프보다 다소 가늘음에도 불구하고 다소 벌키한 시이트의 구조가 얻어졌다.
- 대나무의 화학적 성분은 침엽수와 매우 비슷한 수준을 나타내어5, 6) 소오다법 및 크라프트법으로 활성 알칼리 농도 14, 16 및 18%로, 액비는 활성알칼리 농도 14 및 18%에서는 4:1, 16%에서는 5:1과 9:1로 조절 하여 3L 용량의 실험실용 회전식 다이제스터(Ilshin Autoclave co, Ltd)로 증해를 실시하였다. 이때 증해온도는 160℃, 증해온도 도달시간 30분, 증해온도 유지시간 90분으로 하였다.
- 목재 펄프에 대한 수요는 급속히 증가하고 있는 반면에 지구 온난화 등 환경오염 및 생태계의 파괴가 심화됨에 따라 목재의 벌채에 대한 규제가 심화됨으로써 펄프의 공급에 어려움을 겪고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위한 일환으로 목재에 비하여 생육기간이 매우 짧은 비목재 섬유자원 중 대나무가 목재펄프 대체용 원료로서의 적합한지의 여부를 판단하기 위하여 소오다법 및 크라프트법으로 펄프화를 실시하였으며, AQ 첨가가 펄프화 및 펄프 시트의 특성에 미치는 영향을 조사하였다.
- 크라프트법의 경우에는 황화도를 25%로 고정하였다. 전술한 방법으로 제조된 펄프는 충분히 세척하고 실험실용 평판 스크린으로 정선을 실시한 후 DEDED 5단 표백을 실시하였으며, 미표백 및 표백펄프를 여수도 350 및 450 ml 수준으로 고해하여 평량 60g/m2의 수초지를 제조하여 주요 물성을 측정하였다.
대상 데이터
- 공시재료로 사용된 펄프는 베트남 중부지방에서 자연적으로 자란 대나무(Bambusa procera acher)를 약 20mm x 25mm x 2mm 크기의 칩 상태로 조제된 것을 공급받아 원료로 사용하였다.
성능/효과
- 그러나 목재펄프와 혼합 사용할 경우 벌크가 다소 낮게 나오기는 하지만 크게 악화되지 않는 수준의 종이 물성들이 얻어질 수 있음이 확인되었다.2) 특히 대나무 펄프의 경우 비록 활엽수보다도 다소 가는 형태임에도 불구하고 활엽수에 버금가는 벌크를 제공해준다는 사실이 확인되었다. 국내에서는 Kang 등3, 4)이 담양산 2년생 대나무의 펄프화에 대한 연구를 실시한 바 있으나 펄프 자원화하기에는 그 생육량이 너무 적어 실용화가 불가능 한 것으로 판단된다.
- 활성 알칼리 18%의 경우를 제외하고는 소오다 펄프화 시 낮은 카파가가 얻어졌으며, AQ의 첨가는 소오다법 및 크라프트법 펄프화에서 모두 탈리그닌 개선 효과가 확인되었다. 그러나 정선 펄프수율은 소오다법의 경우 더 높게 나와 AQ의 탄수화물 보호 효과는 소오다법의 경우 더 좋은 것으로 판단되었다. 대나무 펄프 시트의 특성은 펄프화법, AQ 첨가, 표백 및 고해 등에 의하여 변화되는 것이 관찰되었다.
- 대나무 미표백 펄프 시트의 인장지수는 크라프트 펄프 시트가 더 높은 값을 나타내었으나 AQ 첨가 시에는 소오다 펄프 시트의 인장지수가 높은 값을 나타내었으며 표백 펄프의 경우에는 반대 경향을 나타내었다. 한편 미표백 펄프의 파열지수는 AQ의 첨가 여부에 관계없이 크라프트 펄프 시트에서 더 높은 값이 얻어졌으나, 표백 펄프의 경우는 소오다 펄프 시트가 더 높은 값을 나타낸 반면 AQ 첨가 시에는 크라프트 펄프 시트가 더 높은 값을 나타내었다.
- 그러나 정선 펄프수율은 소오다법의 경우 더 높게 나와 AQ의 탄수화물 보호 효과는 소오다법의 경우 더 좋은 것으로 판단되었다. 대나무 펄프 시트의 특성은 펄프화법, AQ 첨가, 표백 및 고해 등에 의하여 변화되는 것이 관찰되었다.
- 대나무의 평균 섬유장은 1.62mm로서 약 0.7mm인 활엽수 펄프보다는 길고, 약 2.4mm인 침엽수 펄프보다는 짧았다. 비록 섬유의 굵기는 활엽수보다 다소 가늘었으나 활엽수 펄프보다 다소 벌키한 시트가 얻어졌다.
- 베트남산 대나무의 펄프화 특성을 조사하기 위하여 소오다법, 크라프트법 및 AQ 첨가 펄프화를 실시한 결과 Table 1에서 보는 바와 같이 활성알칼리 18%의 경우를 제외하고는 소오다법에 의하여 제조된 펄프가 다소 낮은 카파가를 나타내었으며, 정선 펄프수율도 크라프트 펄프가 더 낮은 수치를 나타내어 기존 목재의 펄프화와는 다른 결과를 나타내었다. 이와 같은 경향은 대나무의 조직이 목재와 다른 특성을 지니고 있기 때문인 것으로 판단된다.
- 의 수초지를 제조하여 주요 물성을 측정한 결과 Table 2와 같은 결과가 얻어졌다. 수초지의 벌크는 예상하는 바와 같이 고해에 의하여 감소되는 경향을 나타내었으며, 펄프화법 및 펄프화 조건에 따라 다소 복잡한 변화를 나타내었다. 미표백 펄프의 경우 450 ml CSF의 고해수준에서는 소오다 펄프 시트의 벌크가 크라프트 펄프보다 다소 높게 나왔지만 고해가 진행됨에 따라 그 차이가 감소되었다.
- 이상의 결과를 통하여 대나무 펄프 시트의 물성은 펄프화법, 펄프화 조건, AQ 첨가, 표백 및 고해 등에 의하여 다양하게 변화될 수 있음을 확인할 수 있었으며, 이들 조건을 적절히 조절할 경우 제조하고자 하는 종이의 특성에 따라 요구되는 성질을 만족시켜줄 수 있을 것으로 사료된다.
- 펄프화 특성을 개선 가능성을 판단하기 위하여 액비 4:1, 활성알칼리 16%로 고정시키고, AQ을 0.05, 0.1 및 0.2% 첨가하여 동일한 조건으로 증해를 실시한 결과 모두 탈리그닌이 개선되었으며, 특히 크라프트 펄프의 경우 가장 낮은 카파가를 나타내어 탈리그닌 개선에 더 효과적이었음을 확인할 수 있었으나 정선 펄프수율은 AQ 0.2% 첨가시를 제외하고는 소오다펄프보다 낮은 결과를 나타내어 탄수화물의 보호는 소오다법의 경우 더 효과적이었다. 액비의 증가는 예상했던 바와 같이 동일한 활성화 알칼리 수준에서의 탈리그닌화의 감소를 가져왔다.
- 비록 섬유의 굵기는 활엽수보다 다소 가늘었으나 활엽수 펄프보다 다소 벌키한 시트가 얻어졌다. 활성 알칼리 18%의 경우를 제외하고는 소오다 펄프화 시 낮은 카파가가 얻어졌으며, AQ의 첨가는 소오다법 및 크라프트법 펄프화에서 모두 탈리그닌 개선 효과가 확인되었다. 그러나 정선 펄프수율은 소오다법의 경우 더 높게 나와 AQ의 탄수화물 보호 효과는 소오다법의 경우 더 좋은 것으로 판단되었다.
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