종이 소재는 중국의 채륜이 서기 105년 제지술(製紙術)을 체계적으로 정립한 이래 전 세계로 파급되었다. 19세기 이후에는 목재로부터 원료를 조달하고 생산 설비가 개발되어 대량 생산이 가능해졌다. 현재는 연간 4억 톤 이상의 종이가 생산되고 있다. 그러나 종이의 대표 상품이던 신문 용지나 인쇄 용지는 인터넷, IT 기술의 발전과 함께 디지털 미디어의 급성장으로 그 수요가 감소하는 경향이다. 종이 소재도 생활 및 기술의 발전에 따라 종류별로 수요에 변화가 있으며, 제지회사는 이에 따른 향후 대책을 심각하게 고민하는 상황이다.



산림 파괴 및 다양성 훼손 이슈 해결 노력

종이 소재는 목재에서 얻어지는 펄프(Pulp)를 원료로 제조된다. 일부에서는 제지 산업이 나무를 베어서 원료로 하기에 산림을 파괴하고 친환경적이지 못하다고 비판한다. 그러나 연간 4억 톤 이상의 종이를 생산하기 위해서는 체계적인 원료 공급 시스템과 산림 자원 관리가 필요하다. 이를 요구하는 목소리들이 모아져 FSC(Forest Stewardship Council, 산림 관리 협의회) 제도 등 국제적인 삼림 인증 시스템들이 구축되었다. 이 제도는 우리나라를 포함한 전 세계 60여 주요 목재‧종이 생산국에서 운영되고 있다.

제지회사들은 종이 생산을 위해 조림지 면적을 늘리고 있어 숲이 아니었던 땅이 숲으로 바뀌는 효과가 있다. 유럽의 경우 2005년에서 2015년 사이 숲 면적이 4만 4,000㎢만큼 증가하였다. 또한 국립산림과학원의 2021년 연구 결과에 따르면, 숲 단위의 이산화탄소 흡수량은 임령 20~25년이 절정이며 이후 완만하게 하락한다고 한다. 따라서 나무는 적정한 나이가 되었을 때 베어내고 새로 나무를 심어 가꾸는 순환경작 개념이 탄소중립을 위해서도 필요하다.

플라스틱 대체 신제품 출시 전략

탄소중립과 관련하여 또 한 가지 중요한 이슈는 플라스틱 환경오염 문제의 해소 노력이다. 플라스틱을 Reduce, Recycle, Reuse 하는 것과 함께 다른 친환경적인 소재로 대체하자는(Replace) 노력이 이루어지고 있다. 그리고 이러한 대체를 위한 유일한 대안은 종이 소재다.

우선 식품 서비스 분야에서 플라스틱 용기류를 종이 소재로 변경하는 것이 검토되고 있다. sustainable한 소재를 채택하고 사용하려는 소비자들의 니즈도 크다. 현재 사용되는 플라스틱 컵, 빨대, 트레이, 용기 등을 친환경 수성 코팅액을 적용한 종이 소재로 대체하려는 것이다.

또 한 가지는 연포장(Flexible Packaging) 영역이다. 현재는 PE, PP, PET, Poly Amide가 사용되거나 여러 소재를 공압출(coextrusion)하여 사용한다. 이는 가격과 중량에서 장점이 있고 후가공 적성이 우수하여 대체가 어렵다고 여겨졌다. 그러나 최근에는 종이를 기반으로 필요한 기능을 수성 코팅한 소재나, 천연 유래 성분을 활용해 코팅한 소재로 대체하고자 하는 개발이 활발히 진행되고 있다.

종이의 원료인 목질계 Biomass를 활용하려는 Open Innovation

최근 제지 분야에서는 종이 소재를 기본으로 활용하려는 노력 외에도, 원료인 목질계 Biomass를 활용하여 새로운 소재화를 탐색하기 위해 노력하고 있다. 이 중 셀룰로오스를 나노화한 나노셀룰로오스(nanocellulose)는 종횡비가 매우 크고 가벼우면서 강도도 강한 소재화가 가능하다. 투명하며 thixotropic한 성질을 적용해 분산제, 증점제, 보습제, 코팅‧안료 첨가제 등으로의 활용이 기대된다. 리그닌 또는 리그노셀룰로오스는 분자 구조 내에 방향족 고리를 다수 포함하고 있어 고무, 페놀, 에폭시, 멜라민 수지 등과 함께 복합재료로 개발하는 것을 검토 중이다. 탄소 소스로서 전지의 음극 재료, 탄소섬유 등으로의 검토도 진행되고 있다. 헤미셀룰로오스는 천연 다당류 물질로 가수분해를 통해 저분자량의 당류로 분해될 수 있다. 이를 활용하여 기능성 약물이나 천연 식품, 의약품 원료로의 활용이 검토되고 있다.

종이 산업의 향후 과제와 발전 방향

목재라는 친환경적이고 지속 가능한 소재로부터 원료를 공급받는 장점을 살려 각 성분의 특징을 극대화하는 연구개발이 필요하다. 향후 Biomass 유래의 소재로 석유 유래 물질들의 공급을 대체하는 Bio Refinery를 산업화하는 검토가 이미 시작되었다. 국내 제지 업체들도 이러한 흐름에 앞서가는 연구개발과 사업화 전략이 절실하다.


 

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