第 14 章 水質이 製紙에 주는 影響에 대한 古人觀

  水, 火를 떠나서 종이를 만들 수 없다. 手工 製紙에 있어서 水質은 아주 重要한 意義를 갖는다. 명대인 王宗沐(1523-1591)이 撰한 <강서성대지> 楮書(1597년)에서 제지에 대하여 논하면서 "비록 隆冬, 炎夏이지만 手足이 水火를 떠나지 않는다."고 지적했다. 물은 종이를 만드는 원료가 아니지만 시시각각으로 없어서는 안될 중요한 助劑이다. 현대의 자료에 근거하면 1㎏의 乾紙를 얻기 위해 1萬ℓ의 물을 필요한다고 지적했다. 그만큼 물의 소모량이 많은 것이다.
   제지생산의 전체 과정에서 원료를 浸水하고 삶고 水洗하고 叩解하고 초지하는데 모두 물의 仲介속에서 진행된다. 물이 없으면 종이를 든다고 할 수 없다. 물이 제지가운데의 정상적 작용은 거론할 필요가 없다. 하지만 水源을 不當하게 선택하면 제지생산에 불량한 영향을 미친다. 따라서 종이의 질에 그 후과가 나타난다. 이것은 水中에 함유되어 있는 유해물질로 기인한 것이기 때문이다. 잡질을 함유하고 있지 않는 물도 천하에 없다. 하지만 잡질의 함유량의 多少는 필히 종이의 품질에 큰 영향을 미치게 된다.
   물에 대한 화학적 분석 결과, 대체로 水中에 함유된 잡질을 3대 부류로 나눌 수 있다. 즉, 浮遊物, 膠體物, 可溶物 등이 그것이다. 그중 가용물은 태반이 무기물이다. 現在의 化學元素週期表의 103종 元素에서 45종을 水中에서 찾을 수 있는 것이다. 다음 表1)에서 수중에 존재가능성이 있는 잡질을 열거하였다.

           ( 自然水中所含各種可能的雜質成分, 원서 210피이지에 있음)  

표에서 열거한 바와 같이 자연수중에 각종성분이 함유가능성이 있는 것으로 열거했다. 그러나 모든 물속에 다 이런 성분이 함유되어 있다는 것은 아니다. 이런 성분은 또 그의 물리적 집합상태에 따라 固體, 液體와 氣體로 나누고 물속에서는 용액이나 부유물을 構成하고 있다. 이런 성분은 또 무기물, 유기물로 나누는데 유기물은 가능하게 수중의 생물이 부식된 것, 생명활동의 배설물이다. 江湖나 池水에 부유물이 많은데 주로 균류. 조류, 니사, 교체물이다. 井水와 泉水중에는 무기염이 비교적 많다. 水中의 可溶物은 氣體(산소, 2산화탄소, 硫化水素, 메탄게스 等)와 K+, Na+ Ca++ Mg++ Fe+++ NH4+ Mn++ Pb++ Al+++ 등 陽이온과 F- Cl- Br- I-  HCO3- SO4-- HPO2- PO4--- SiO3-- NO3- SO3-- 등 陰이온이 있다. 그중에도 칼슘, 마그네슘, 철, 아연 등은 종이이 질에 미치는 영향이 아주 크다.      
  수중의 잡질이 紙質에 주는 영향은 歸結하면 다음과 같다. 자연하수중에 상기의 성분들이 함유되어 있으므로 물의 색상이 여러 가지로 보인다. 白, 황, 갈, 홍에서 종색 등을 띠는데 그중에서 鐵鹽, 마그네슘鹽의 색상은 특히 강열하다. 청성분은 모든 지장에 유해작용을 한다. 왜냐하면 섬유소는 그의 희용액에서 금속에 흡수되어 부착하는 힘이 있기에 그 결과 종이는 황색으로 염색된다. 특히 고급종이를 만들 때 수중에 철성분이 있으면 안된다. 만약 기타 색전을 만들려 한다면 이런 금속의 색상은 실시하는 염료에 攪亂하는 작용을 하므로 결과적으로 필요하는 색상을 얻지 못한다. 물 속의 硫酸칼슘, 炭酸칼슘 鹽類도 역시 제지하는데 불리한 인소이다. 그들은 물의 硬度를 증가한다. 이런 물로 알칼리성 지료액을 씻는다면 칼슘, 마그네슘염이 침전되어 결과적으로 표백할 수 없는 有色종이가 된다. 일부 부유물은 초지할 때 섬유막의 沮止되어 沈澱한다. 이렇게 되면 종이에 반점문양이 생기거나 지염을 막는 현상이 발생한다.2) 때문에 수중의 유해 성분은 제지하기 전에 반드시 제거 또는 피면해야 한다. 이런 유해작용을 최소한 해야 만이 良紙를 생산할 수 있는 여건이 마련된다.
  근대의 고학기술이 아직 흥기하기 전에 중국 고대의 지고들은 물에 대한 계통적인 화학분석은 하지 못하였지만 장기간의 생산실천에서 벌써 체험으로 수중의 잡질이 종이에 미치는 불량한 영향을 발견하였고, 또 수중의 잡질을 제거하는 기술적인 경험을 누적하였다. 그래서 일련의 조치를 취하였다. 중국의 古書에서도 공장을 세우고 종이를 만들려면 우선 수원의 선택에 중시를 돌려야 한다는 점을 강조하였다. 제지용수의 질과 량을 보장하기 위해 일반적으로 자연지표수를 이용하고 공장도 청수나 하류의 岸邊 혹은 산간의 淸泉이 있는 곳에 자리 잡는다. 고대 名紙의 産地는 대개 淸溪의 옆에 있는데 그것은 바로 수질문제를 염두에 두었기 때문이다. 예를 들면, 사천 성도의 교외에 있는 浣花溪의 부근은 일찍 수당시기에 유명한 종이가 출현했다. 그 원인의 하나가 바로 완화계의 수질이 좋기 때문이다. 북송의 소식(1036-1101)은 <동파지림>에서 "성도의 완화계는 水이 淸한 것이 異常하다. 麻, 楮를 여기에 담그서 箋紙를 만들면 긴밀하고 결백하여 可愛하다. 수십리밖에서 종이를를 만들 수 없는데 그것은 水之力때문이라고 믿는다. 양주에 촉강이 있고 강인에게 대명사정이 있다. 그 물의 맛을 아는 자는 蜀水와 비슷하다고 한다. 서쪽으로 육합강에서 끝나는데 물이 發合하여 大溪를 이룩한다. 이 계의 左右에 사는 사람들은 종이를 만드는데 촉산의 그것과 차이가 많지 않다. 10여년래 생산량이 증가하고 기교도 精하였다. 또 수십년이 지나니까 촉지와 구별이 없었다."고 서술하였다. 여기서 말하는 "水淸異常"하다고 하였는데 그것은 수중의 부유물이 적고 유색금속의 함량이 적기 때문이다. 이런 물을 이용하여 종이를 만드니까 자연 잡질의 영향이 감소되었다. 원대인 傅若金은 <송규장각광성국부양원성봉지지휘주숙지>에서 이런 시구를 적었다. "新安의 江水는 淸하여 低까지 보이고, 水邊에서 作紙하니 水보다 맑구나."
  종이공장의 廠址를 선택에 관하여는 명대인 왕종목이 <江西省大志> 저서에서 "수토이조, 궁원석협, 淸流湍急"한 곳에서 제지하여야만 "재료를 결백하게 표백하고 삶아서 도細하고 지약을 용해하여 澄淸如水하며 염을 뜨고 초지한다. 製作하는 方法이 있다."고 지적하였다. 그는 또 강서성 옥산현의 제지작업실을 말하면서 "水源이 淸潔하고 澄潭이 急湍하고 漂洗하기 편리한 곳을 선택하여 槽所를 設立하여야 한다"고 서술했다. 청대의 엄여욱도 <삼성변방비람> 卷 10 山貨篇에서 섬남의 종이공장을 서술할 때 "공장은 樹林, 靑石, 近水處에 開設한다. 나무가 있으면 장작이 있고 청석이 있으면 (石)灰를 구워내고 물이 있으면 재료를 浸할 수 있다. 樹少, 水遠하면 종이를 만들기 어렵다."고 지적했다. 또 청의 錢唐人 황흥삼은 그의 <造紙說>에서 절강의 종이공장에 대하여 말하면서 "수는 반드시 7都의 球谿에서 취하고 그렇지 않으면 암하고 쉽게 敗하게 된다. 고로 그 지방을 옮기면 良하지 않다."고 지적했다.
  水質은 표백세탁하고 삶고 초지하는데 중요한 영향을 주며 또 섬유원료를 최초 구制할 때에도 역시 관건이다. 특히 죽지나 木本인피섬유지를 만들 때 모두 먼저 원료를 池水에 넣어 구制하여 수중의 미생물들의 생물화학 작용에 의해 펙틴을 脫去한다. 구制의 효과를 높이자면 수중에 필요한 菌類가 충분해야 하지만 또 불필요한 잡균과 기타 유해물질은 없어야 한다. 이 방면에서 중국고대의 지공들은 보귀한 경험을 쌓았다. 후위의 가사협은 <제민요술> 種麻篇에서 "청수에 구하고 生熟이 適合하여야 한다. 濁水는 麻를 黑하게 하고 水가 적으면 마가 脆하게 된다. 生것이면 剝하기 어렵고 너무 爛하면 持久적이지 못하다.暖泉은 凍하지 않아 겨울에 구하면 靭皮가 가장 연하다."고 지적하였다. 여기서 <제민요술>은 수질이 발효과정에 주는 영향을 지적하고 동시에 水質의 淸濁, 수량의 多少와 구制의 시간과 계절에 따라 미생물의 자연적으로 생겨나고 발효하는 과정을 지적하였다.
  먼저, <제민요술>은 "구欲淸水"라고 하였다. 만약 물속에 부패물이 함유되었다면 반드시 섬유재료에 불리한 영향이 있을 것이다. 腐敗物속에는 늘 菌類가 있고 이는 섬유원료를 직접 파괴하여 짙은 色을 띠게 한다. 하지만 절대적인 淸水를 써서도 안된다 반드시 "生熟合宜"하여야 한다는 것이다. 민간의 紙作業室의 구하는 일을 하는 工의 경험에 의하면 매번 새로운 池를 개척할 때마다 생수와 구하였던 熟水를 적당한 비율로 혼합한다고 한다.이렇게 하여 적당한 량의 脫膠시켜줄 菌類를 보존하여 신속히 번식하여 구制하는 시간을 단축시킨다. 수량도 재료를 沒할 정도로 하고 石을 가져다 그것을 눌러 놓는다. 물이 적으면 탈교가 철저하지 못하고 원료가 硬脆한다. 구制시간이 짧으면 인피, 외표피가 잘 벗겨지지 않고 구制시간이 길면 원료에 부식현상이 생겨 强靭한 종이를 만들 수 없다. <제민요술>에서 제기한 겨울에 暖泉水를 이용한다고 하는 것은 물론 좋은 방법이다. 왜냐하면 夏季는 물속에 부패물이 생기고 雜菌도 많아서 구制에 불리하다. 그러나 구制의 방법과 요령(수질, 수량, 시간)을 잘 장악하면 四季節 모두 제지할 수 있다.
  고대의 사람들은 수중의 각종 성분의 함량은 계절에 따라 다르다는 것을 인식하고 있다. 明人 이시진은 <본초강목>(1596) 季節水篇에서 "일년은 24절기이고 1절기는 半月이며 水의 氣味는 그것에 따라 變遷한다. 이것은 天地의 氣候에 相感하는 것이다. 또한 彊域의 자한을 받지 않는다." 물의 氣味는 그속의 성분이 계절의 變遷에 의해 변천한다고 하는 것은 부동한 계절에 공기는 부동한 기압, 기온과 공기성분을 이루기에 수질도 거기에 따라 不同한 것이다. 일반적으로 冬季의 수질은 비교적 淸하다. 그것은 기온이 낮아 수중의 細菌, 藻類와 기타 미생물이 적고 일부 浮遊物도 물밑에 沈澱되어 있기 때문이다. 계절을 놓고 말한다면 동계의 물이 종이를 만들기에 가장 적합하다. 송원시기 안휘성 휘주와 절강성 소흥 等地에서 "敲빙紙"가 유행되었는데 바로 동계에 초지한 것이기 때문에 그렇게 이름 붙였다. 북송의 매요신(1002-1060)은 그의 시에서 "한계침저용야월, 고빙거염균할지"라고 읊었다. 이런 "고빙지"는 저피를 한계에서 구制하고 다시 빙수로서 지장을 배합하여 초지한 수피지이다. 萬曆의 <소흥부지>에서 "고빙지는 승의 極西에 水는 深潔하고, 산에 등, 저가 많이난다. 빙을 깨고 그것을 만들면 一層 좋다. 생각하면 冬水이기 때문이다."고 서술하였다.
  夏季의 물속에는 汚物, 세균, 기타 미생물이 많고 가용성 잡물질도 비교적 많다. 冬季의 河水는 氷層이 있어 공기와 접촉하지 못하고 오물, 미생물이 적고 가용성 물질도 퍽 적다. 빙을 깨고 물을 취하면 그 물은 무었보다 淸석하다. 이런 물로 초지하면 수온이 낮기 때문에 "지약"의 효과를 높여 주는 좋은 점도 있다. 앞에서 서술한 것처럼 지약은 양도등, 황촉규 등의 식물의 뿌리와 가지에서 짜낸 점액인데 抄紙 直前에 紙漿에 넣어서 섬유의 부유제로 이용한다. 이런 점액은 온도가 낮으면 그 粘度가 높아진다. 따라서 이는 섬유의 부유효과를 개선한다. 현재 외국에서도 氷水에 초지하는 방법을 사용하고 있다. 일본지는 보통 冬季에 초지한다.3)유럽에서도 雪水를 이용하여 고급종이를 만드는데 이는 중국에서 고빙수로 초지하는 것과 동일한 원리라고 본다. 수공으로 조작해야 하는 여건에서 지공들은 두손을 刺骨하는 冷水에 넣고 염을 들어 종이를 만들면 건강에 해롭다. 그래서 늘 紙槽옆에 보면 손을 쬐는 火盆이 놓여있었다. 지공들의 四肢 관절염은 거의 직업병이라 할 수 있다. 긱로 종이를 만드는 기술을 채용해야만 이런 상황을 개변할 수 있다.
  고인들은 또 濁水를 정화하는 방법을 인식하고 있었다. 수중에 부유물이 제거되지 않을 때 물속에 沈澱劑를 조금 넣으면 그것들은 신속히 물밑으로 가라앉는다. 이런 방법은 중국에서 일찍부터 사용하였다. 송대의 찬녕은 그의 <물류상감지>에서 "阿膠澄濁"을 제기한 바 있다. 명대의 방이지도 <물리지식> 卷 2에서 "보통 水를 定하기 위해 白礬, 赤豆, 杏仁, 雄黃, 石膏 등을 이용하면 可하다."고 지적했다. 가장 잘 사용하는 沈澱劑는 白礬 혹은 明礬이다. 백반은 무색의 晶體로 물에 용해된다. 그는 대량의 水中에서 수산화알루미늄으로 되어 水解된다.

                        K2SO4·AI2 (SO)·24H2O → 2K+ +2AI+++ + 4SO4 + 24H2O
                                        AI+++ + 3H2O → AI (OH)3↓+ 3H+

   백반은 물속에서 용해되어 AI(OH)3으로 된다.이것은 물을 정화시키고 水中의 부유물과 AI(OH)3은 함께 침전한다.4) 紙작업실에서 아직 초지하기 전에 청수를 지조에 注入하고 "지약"을 浸泡한다. 종이를 염색할 때 또 물로 염액을 배합한다. 이런 공예과정에서 물의 사용량은 많지 않지만 물에 대한 요구는 아주 엄격하다. 이런 과정을 거쳐서 제품종이를 만든다. 수질의 좋고 나쁜 것은 직접 종이의 품질에 영향준다. 만약 물속에 부유물이 많아 混濁할 때 백반을 조금 넣는다. 이런 방법은 줄곧 민간의 전통적 製紙 場에서 사용되어 왔다. 필자는 名紙의 産地들인 강서, 사천, 절강 等地에서 실제조사를 하면서 늘상 竹管같은 것으로 山間의 淸水를 끌어 올려 지조에 注入하고 마지막 세척과 초지에 사용하는 현상을 발견하였다. 산간의 청수는 철, 마그네슘, 菌類가 함유되어 있고 부유물이 극히 적고 硬度가 크지 않고 수질이 좋기 때문이다. 평원지역에서는 深井水를 이용한다. 출토한 고대의 潔白, 光澤한 良質 종이를 자세히 관찰하면 양질 원료를 사용, 精工細作한 것밖에 양질의 水源을 선택하여 종이를 만드는 助劑로 이용한 것도 성공하는데 있어서 중요한 因素였다.     


1)蘇州絲綢工學院編 <제사화학> p. 105 (1961年, 北京, 紡織工業出版社).
2)E. Sutermeister, Chemistry of pulp and papermaking, 3d ed, pp. 392-396 (1946, New York).
3)小栗舍藏, 전게서, 제4장, <水>.
4)王郁, <無機化學> p. 460 (1958年 北京, 人民衛生出版社).

 

                  <목 차 >