한지는 왜 오래 가는가 — 닥나무 섬유와 ‘산성 종이’ 문제

도서관에는 ‘부서지는 책’이라는 골칫거리가 있다. 100년도 안 된 근대 서적이 손대면 갈라지는데, 그보다 몇 배 오래된 닥종이 문서는 아직 조심스럽게 넘길 수 있다. 시간이 거꾸로 흐른 것 같은 이 역전은 신비가 아니라 화학이다. 종이를 오래 가게 하는 것은 정성이 아니라 섬유의 길이와 산성도다.

핵심 요약

• 원료인 닥나무 인피(靭皮) 섬유는 목재 펄프 섬유보다 길고 질겨, 얇게 떠도 섬유가 얽힌 그물이 쉽게 끊어지지 않는다.
• 전통 공정은 잿물 삶기로 리그닌을 걷어 내고 두들기기(고해)로 섬유를 풀어 결합면을 늘리는, 사실상 재료 처리 공정이다.
• 보존성의 핵심은 화학적 안정성이다. 알칼리성 처리를 거친 종이는 산성으로 기울지 않아 셀룰로오스가 천천히 늙는다.
• 19세기 이후 대량생산 종이가 수십 년 만에 부서진 것은 산성 사이징과 잔류 리그닌 탓이며, 이를 산성지 문제라 부른다.
• 다만 ‘천 년을 간다’는 표현은 보관 환경이 좋을 때의 이야기다. 수명은 재료만큼이나 습도·빛·오염이 좌우한다.

원료가 이미 절반이다

종이는 결국 식물 섬유를 물에 풀었다가 다시 얽어 굳힌 물건이라, 어떤 섬유를 쓰느냐가 성질의 대부분을 결정한다. 한지의 원료인 닥나무는 줄기의 속껍질, 즉 인피부에서 섬유를 얻는다. 인피 섬유는 식물이 줄기를 세로로 지탱하려고 발달시킨 조직이라 애초에 길고 인장에 강하다. 수치는 조심스럽게 말해야 하지만, 목재 펄프 섬유가 대체로 밀리미터 단위의 앞자리에 머무는 데 비해 닥 인피 섬유는 그보다 여러 배 긴 것으로 보고된다.

섬유가 길면 같은 양으로 훨씬 많은 얽힘 지점이 생긴다. 종이가 찢어지려면 섬유가 끊어지거나 뽑혀 나와야 하는데, 길고 서로 감긴 섬유는 뽑히기 전에 이웃 섬유로 하중을 넘긴다. 한지가 얇으면서도 잘 찢어지지 않는, 다소 모순적으로 들리는 성질은 여기서 나온다. 게다가 인피 섬유는 목질부보다 리그닌 함량이 낮다. 리그닌은 종이에 남으면 빛과 산소를 만나 산화하며 변색되고 산성 물질을 내놓는다. 신문지가 몇 달 만에 누레지는 이유다.

공정을 재료 처리로 읽으면

1. 껍질 벗기기. 베어 온 닥을 쪄서 겉껍질을 벗기고 검은 겉피를 긁어 내 흰 속껍질만 남긴다. 리그닌과 색소가 많은 부분을 물리적으로 걷어 내는 단계다.
2. 잿물 삶기. 볏짚·콩대 등을 태운 재를 우려낸 잿물에 넣고 삶는다. 알칼리가 섬유를 붙들고 있는 리그닌·펙틴을 녹여 낱개로 분리되기 쉬운 상태로 만든다. 근대 화학펄프의 알칼리 증해와 원리가 같다.
3. 씻기와 두들기기(고해). 헹구고 햇빛에 널어 색을 뺀 뒤 방망이로 친다. 섬유 다발이 풀리고 표면이 미세하게 갈라져 맞닿는 면적이 커진다. 종이의 결합력은 대부분 이 접촉면의 수소결합에서 나온다.
4. 뜨기. 지통에 섬유를 풀고 닥풀(황촉규 뿌리 점액)을 넣는다. 닥풀은 접착제가 아니라, 물의 점성을 높여 섬유가 고르게 떠 있게 하고 배수를 늦춰 얇고 균일한 층을 뜨게 하는 분산 보조제다.
5. 말리기와 다듬이질(도침). 눌러 물을 빼고 말린 뒤 여러 장 겹쳐 두들긴다. 표면 요철이 눌리며 밀도와 광택이 오르고, 먹이 과하게 번지지 않는 필기면이 된다. 일종의 기계적 캘린더링이다.

오래 가는 진짜 이유는 산성도다

종이가 늙는 가장 흔한 경로는 셀룰로오스 사슬의 산 가수분해다. 셀룰로오스는 포도당이 길게 이어진 고분자인데, 산성 조건에서 이 사슬이 조금씩 끊긴다. 사슬이 짧아지면 섬유는 힘을 잃고, 종이는 어느 순간부터 접히지 않고 부러진다. 오래된 책이 ‘삭았다’고 표현되는 상태가 이것이다.

전통 한지는 이 경로에서 상대적으로 자유로웠다. 제조 전 과정이 알칼리성 환경에서 이뤄지고, 씻어 낸 뒤에도 남은 미량의 알칼리가 외부에서 스며드는 산을 어느 정도 중화하는 완충 역할을 한다. 리그닌이 적으니 스스로 산을 만드는 양도 적다. 산성으로 기울 이유가 구조적으로 적었던 셈이다.

대비되는 것이 근대 대량생산 종이다. 19세기 이후 목재 펄프가 주류가 되며 리그닌이 남은 종이가 쏟아졌고, 잉크가 번지지 않게 하는 사이징에 송진과 명반(황산알루미늄)이 널리 쓰였다. 명반은 종이 안에서 수분과 반응해 산을 만든다. 인쇄가 선명한 책일수록 스스로를 갉아먹는 물질을 품고 있었던 셈이다. 20세기 도서관들이 대규모 장서의 취화(脆化)에 직면한 이 사태를 흔히 산성지 문제라 부르며, 이후 제지 산업은 중성·알칼리성 사이징과 탄산칼슘 충전제로 방향을 틀었다. 그러니 한지가 특별히 우수했다기보다, 근대 종이가 한 시기에 특정한 화학적 실수를 했다고 보는 편이 정확하다.

섬유를 어느 방향으로 눕히느냐

같은 재료로도 성질이 갈리는 지점이 뜨는 방식이다. 발틀 한쪽을 끈으로 매달고 물을 앞뒤·좌우로 흘려 가며 나눠 뜨는 외발뜨기(흘림뜨기)는 섬유가 서로 교차해, 세로와 가로의 강도 차가 줄어든 등방성에 가까운 종이가 된다. 반면 발을 양손으로 잡고 물을 한 번 가둔 뒤 앞뒤로만 흔드는 쌍발뜨기(가둠뜨기)는 섬유가 상대적으로 한 방향으로 눕는 경향이 있어 방향별 성질 차가 커지지만, 작업이 빠르고 두께를 맞추기 쉽다. 우열이라기보다 속도와 균질성 사이의 교환이다. 여기에 얇게 뜬 층을 여러 겹 겹쳐 한 장으로 만드는 방식이 더해지면 층마다 섬유 방향이 달라져 합판과 비슷한 효과를 낸다. 다만 이 구분은 지역·시대·공방에 따라 편차가 크고 명칭과 세부 동작도 문헌마다 달라, 하나로 못 박기는 어렵다.

종이 이상의 쓰임, 그리고 복원용 배접지

한지는 건축 재료로도 쓰였다. 창에 바른 창호지는 유리와 다른 방식으로 빛을 다룬다. 유리가 빛을 그대로 통과시킨다면, 섬유가 얽힌 다공질 종이는 들어온 빛을 여러 번 산란시켜 확산광으로 바꾼다. 방 안에 그림자가 날카롭게 지지 않는 이유다. 또 셀룰로오스는 흡습성이 있어 주변이 습하면 수분을 머금고 건조하면 내놓는데, 방 하나를 감싸는 면적이 이 동작을 하면 실내 습도 변동을 완충하는 방향으로 작용한다. 온돌방 장판지는 여러 겹 붙인 뒤 콩기름이나 들기름을 먹여 말리는데, 기름이 산화·중합하며 표면에 막을 만들어 종이를 내수성 마감재로 바꾼다.

최근 한지가 주목받는 가장 실질적인 이유는 문화재 보존·복원이다. 낡은 회화나 문서 뒷면에 덧대는 배접지는 까다로운 조건을 동시에 만족해야 한다. 원본이 비칠 만큼 얇을 것, 그런데도 찢어지지 않을 것, 시간이 지나 원본을 손상시킬 산성 물질을 내놓지 않을 것, 필요하면 다시 떼어 낼 수 있을 것. 긴 인피 섬유와 중성에 가까운 성질을 지닌 한지는 이 조건에 잘 맞고, 실제로 유럽의 여러 박물관과 보존 기관이 복원 작업에 한지를 시험·도입한 사례가 보도된 바 있다. 다만 이것이 ‘세계 최고의 보존지로 공인됐다’는 뜻은 아니다. 현장에서는 일본 화지 등 다른 수초지도 오랫동안 표준적으로 쓰여 왔다.

쟁점과 한계 — ‘천 년’이라는 말의 조건

한지를 소개할 때 관용구처럼 붙는 ‘지천년(紙千年)’은 사실 진술이라기보다 목표에 가깝게 받아들이는 편이 정확하다.

• 수명을 좌우하는 것은 종이만이 아니다. 아무리 안정적인 종이라도 습하고 온도가 오르내리면 곰팡이가 슬고, 자외선에 노출되면 셀룰로오스가 광분해된다. 대기 오염물질도 산을 공급한다. 오래 남은 옛 문서들은 대체로 서늘하고 건조하며 어두운 곳에 있었다. 재료의 공로에 보관 환경의 공로가 섞여 있다.
• ‘한지’는 단일 규격이 아니다. 지역·공방·시대·용도에 따라 원료 배합과 삶는 방식, 뜨는 방식, 도침 정도가 모두 다르다. 근래에는 잿물 대신 가성소다나 표백제를 쓰기도 해, 이름만 같은 종이의 성질이 같다고 말할 수 없다.
• 생존 편향과 자료의 부족. 지금 보는 옛 종이는 살아남은 것들이고, 사라진 종이가 얼마나 되는지는 알 수 없다. 여러 산지의 전통 한지를 동일 조건에서 비교한 공개 시험 데이터도 제한적이라, 개별 결과를 전체로 일반화하기는 어렵다.

남은 것은 재료가 아니라 조건이다

이 이야기의 교훈은 ‘우리 종이가 좋다’가 아니다. 재료의 수명은 화학적 조건의 문제이며, 그 조건은 설계할 수 있다는 사실이다. 옛 장인들이 산성도라는 개념을 알고 잿물을 쓴 것은 아니다. 잘 삶으려고 알칼리를 썼고, 결과적으로 종이가 산성으로 기울지 않았다. 반대로 근대의 제지 기술자들은 훨씬 많은 화학을 알았지만 인쇄 품질과 생산성을 좇다 장기 안정성을 놓쳤다. 무엇을 최적화 대상으로 삼느냐에 따라, 같은 물건이 100년 만에 부서지기도 하고 수백 년을 넘기기도 한다.

참고: 이 글은 한지 제조 공정과 셀룰로오스 열화에 관한 일반적인 재료과학 지식, 그리고 산성지 문제에 관한 보존과학계의 논의를 정리한 것이다. 공정의 세부 명칭과 절차는 지역·공방·시대에 따라 차이가 크며, 본문의 수치 표현은 유보적으로 읽어야 한다. 도해는 이해를 돕기 위한 모식도이며 실측 도면이 아니다.

썸네일 사진: Wikimedia Commons (Public domain).

작성 · Timonology 편집팀 — 한국 전통 과학·공학 유산을 현대 공학의 언어로 해설합니다. 복원·추정이 갈리는 사안은 단정하지 않고 학설을 함께 적습니다.