1. 서 론
배, 복숭아, 포도 등의 과실을 재배할 때 병해충으로부터 과실을 보호하고 외관을 미려하게 하기 위해 일반적으로 봉지 씌우기가 적용되고 있다. 봉지 씌우기는 햇볕에 대한 과도한 노출을 제한하여 과실이 손상을 입지 않도록 억제하며, 병의 침투를 막고, 약제 살포로 인한 과실의 오염과 콜크층 등의 생성에 의한 과실 외관 손상을 방지할 수 있다. 이와 같은 목적으로 과실에 씌우는 봉지를 과수봉지라고 한다.1-4)
최근 들어 탈묵펄프, 미표백 크라프트펄프 등이 과수봉지의 제조에 이용되고 있으며, 원지의 평량은 일반적으로 30-60 g/m2 정도의 것이 사용되고 있다. 과수봉지는 과실의 생육기간 중에 비, 바람, 일광에 노출되어도 과실과 반응성이 없어야 하며, 그 기간 동안 발수성이 지속되어 과실을 보호하는 내구성을 지녀야 한다. 과수봉지의 특성으로서 일정한 수준의 투기성, 투습성, 발·내수성, 방충·방균성 등의 기능이 요구된다. 이러한 기능을 부여하기 위해 다양하게 가공한 과수봉지가 제안되고 있다.1-5)
한편, 과실의 양호한 생육을 위해서는 과실표면이 어느 정도 외부 기후에 노출되는 것이 중요하다. 습도 변화와 살수 등에 의해 과수봉지와 과실이 물에 젖게 되는 경우가 있는데 이때 비교적 단시간에 봉지 및 과실 표면이 건조되고 봉지 내의 수분을 투과하여 습도를 조절하는 투습·흡방수성이 요구된다. 또한 봉지의 투기도, 투습도와 같은 물리적 특성의 차이는 봉지 내 온도, 습도 등 미기상 차이를 유발하며 내수성 등은 봉지의 내구성과 관련이 있는 것으로 분석된다.1-7)
현재 우리나라에서 재배되고 있는 배는 남방형배로 세계에서 우리나라와 일본에서만 재배되는 것으로 알려져 있다. 오래전부터 고온다습한 기후에서 자생되어 왔던 과수로 일본과 한국의 남쪽지방이 적절한 생육환경이라 할 수 있다. 한국에서는 배 재배 시 병충해 방제와 과피 미려도를 증진시키기 위해 오래전부터 과수봉지를 적용하고 있으나 한정된 국내 시장에서 제조사간의 경쟁이 치열하기 때문에 과대지의 물성을 공유하는 것은 현실적으로 어려운 상황이다. 각 과일재배 영농법인에서 요구하는 물성에 맞추어 체계적으로 관리·제조하고 있지만 학술적 또는 기술적인 측면에서 과수봉지의 특성에 대한 포괄적인 이해와 검토를 목적으로 보고된 논문 또는 연구보고는 미흡한 실정이다.1)
이를 개선하기 위해, 본 연구에서는 상업용으로 제조되는 다수의 배봉지 샘플을 확보하여 각각의 샘플 간의 물성을 비교 검토하였다. 국내에서 과수재배 시에 이용되는 다수의 시판용 배봉지의 물성을 탐색하고 각각의 물성을 충분히 이해하는 것은 적절한 생육환경을 과실에 제공하는 측면에서 중요하고 과수봉지 제조 및 관련기술개발에 필요한 기초 자료를 확보하는 측면에서 의미가 있는 것으로 생각된다. 특히, 우리나라의 국내재배환경에 적합한 배봉지의 품질구간을 파악하고 각종 물성의 평균 대표값을 구함으로서 기술개발을 위한 품질 기준을 확보하는 것이 주된 목적이다.
2. 재료 및 방법
2.1 공시재료
2.1.1 배봉지
상업용으로 시판되어 과수농가에서 사용되고 있는 10종의 2중형 배봉지(sample No. A∼J)를 채취하여 물성을 평가하였다. 10종의 2중형 배봉지의 평량(겉지, 속지)을 Table 1에 나타내었다.
서론에서 언급한 바와 같이 경쟁이 치열한 국내시장의 환경을 고려할 때, 각각의 샘플에 제조사를 표기함으로서 과대지의 물성의 상대비교가 가능하도록 공개하는 것은 현실적으로 어려운 부분이 많아 표기 하지 않았다.
2.2 실험방법
2.2.2 배봉지의 물리적 특성
Tappi Test method T494 om-01, T414 om-04, T403 om-02에 준하여 배봉지 샘플의 인장지수, 인열지수, 파열지수를 측정하였다.
2.2.3 투기도
국내에서 생산되고 있는 상업용 배봉지 샘플 10종에 대한 투기도를 측정하였다. 투기도는 Tappi Standard Method T251 cm-85에 준하여 시료의 일정 면적을 일정 압력 하에서 100 mL의 공기가 통과하는데 필요한 시간을 걸리 덴소메터(Gurely densometer, L&W)를 이용하여 측정하였다.
2.2.4 투습도
투습도 측정은 다양한 측정방법이 제안되고 있다. 본 실험에서는 Japan Tappi No. 7에서 제안하고 있는 측정방법(A, B법)과 ISO 2528:1974, Tappi Method T488 om-89를 참고하여 10종의 배봉지 시편에 대한 투습도를 평가하였다. 단위시간 동안 증발된 수증기의 질량을 구하는 방법으로 투습용기(125 cc)에 증류수(60 g)를 넣고 용기의 개방된 부분을 준비된 배봉지 시편으로 밀봉하였다. 시험편 별로 준비된 투습용기의 총중량을 측정한 후 단위시간 동안 증발된 수증기의 질량을 구하였다. 항온항습은 Tappi standard method T448 om-89에서 정하고 있는 상대습도 50±2%, 23±1.0°C의 조건을 유지하였다.
3. 결과 및 고찰
3.1 배봉지의 물리적 특성
3.1.1 인장지수
10종의 2중형 배봉지 샘플 겉지와 속지에 대한 인장지수 측정결과를 각각 Fig. 1과 2에 나타내었다. 시편의 인장지수는 종방향(machine direction, MD)과 횡방향(cross direction, CD)으로 구분하여 측정하였다. 겉지는 sample E, F, J가 우수한 결과를 나타내었고 속지는 sample E가 가장 우수한 결과를 나타내었다. 종합적으로 평가해 볼 때 sample E의 인장지수가 가장 우수한 것으로 나타났다.
우리나라 배봉지 시편의 인장강도 값의 범위는 겉지의 경우 MD: 1.89-2.99 kN/m와 CD: 0.35-0.94 kN/m이고 속지의 경우 MD: 1.58-4.03 kN/m와 CD: 0.44-1.25 kN/m로 나타났다.
3.1.2 인열지수
인열지수는 목섬유들의 일반적인 성질뿐만 아니라 섬유들에 가해지는 고해의 정도를 반영한 종이의 물성으로 알려져 있는데, 건성유가 포함된 코팅액이 도포된 배봉지 원지의 경우는 오일 건조피막에 의한 추가적인 강도부여가 가능하고 이것이 오일 코팅지의 인열강도에 영향하는 것으로 알려져 있다.8,9)
10종의 2중형 배봉지 샘플(겉지, 속지)에 대한 인열지수 측정결과를 각각 MD와 CD로 구분하여 각각 Fig. 3과 4에 나타내었다. 겉지는 sample F, G가 우수한 결과를 나타내었고 속지는 sample B, F가 우수한 결과를 나타냈다. 종합적으로 평가해 볼 때 sample F의 인열지수가 가장 우수한 것으로 판단되었다. 반면 인열지수가 가장 낮은 그룹으로서 겉지의 경우 sample A, C, I와 속지의 경우는 sample I, J가 이에 속하는 것으로 나타났으며 종합적으로 평가해 볼 때 sample I가 가장 낮은 인열지수를 나타내는 것으로 판단되었다.
우리나라 배봉지 시편의 인열강도 값의 범위는 겉지의 경우 MD: 106.4-226.6 mN와 CD: 165.6-376.6 mN이고 속지의 경우 MD: 17.4-136 mN와 CD: 101.1-282.4 mN로 나타났다.
3.1.3 파열지수
10종의 2중형 배봉지 샘플(겉지, 속지)에 대한 파열지수 측정결과를 각각 Fig. 5와 6에 나타내었다. 겉지는 sample D, E, J가 우수한 결과를 나타내었고 속지는 sample E가 우수한 결과를 나타냈다. 종합적으로 평가해 볼 때 sample E의 파열지수가 가장 우수한 것으로 판단되었다. 반면 파열지수가 낮은 그룹으로서 겉지의 경우 sample G가 속지의 경우는 sample A, B, F가 이에 속하는 것으로 나타났다.
오일이 코팅된 배봉지 원지의 경우, 섬유의 특성과 고해정도에 오일의 특성에서 기인하는 건조피막의 물성이 추가적으로 더해져서 배봉지 원지의 물성에 영향하는 것으로 생각된다. 본 연구에서 비교 분석한 배봉지 샘플들의 경우, 3.1.1항과 3.1.3항에 나타낸 바와 같이 인장지수와 파열지수 모두 sample E가 가장 우수하였고 sam-ple B, G가 낮은 값을 나타내었다.
우리나라 배봉지 시편의 파열강도 값의 범위는 겉지의 경우 56.3-124.1 kPa(평균값: 93 kPa)이고 속지의 경우 79.1-156.4 kPa로 나타났다.
3.2 배봉지의 흡입(액체, 기체) 저항성
3.2.1 투기 저항성
Fig. 7과 8에 시판되어 과수 재배용으로 유통되는 10종류의 배봉지에 대한 투기저항성 측정 결과를 나타내었다. Fig. 7은 겉지와 속지의 투기저항성을 각각 측정한 결과이고, Fig. 8은 겉지와 속지를 함께 겹쳐서 측정한 결과이다.
먼저 겉지와 속지의 투기저항성을 각각 살펴보면, 겉지의 경우는 1) 투기저항성이 10-30 sec의 범위에 속하는 그룹(sample A, B, D, E, F, G, H, J)과 2) 투기저항성이 40-55 sec의 범위에 속하는 그룹(sample C, I)으로 구분되었다. 속지의 경우는 sample E(75 sec)를 제외하면 1) 투기저항성이 10-20 sec의 범위에 속하는 그룹(sample B, D, F, H, J)과 2) 투기저항성이 30-45 sec의 범위인 그룹(sample A, C, G, I)으로 구분되었다.
배봉지의 겉지와 속지의 투기저항성을 비교해 보면 1) 겉지 또는 속지의 투기저항성이 상대적으로 어느 한쪽이 크게 높게 설계된 경우(sample E)가 있고, 2) 겉지와 속지의 투기저항성이 거의 비슷한 값을 갖는 경우(sample B, D, F, H, I, J), 그 밖에는 3) 겉지의 투기저항성이 다소 높은 경우(sample C) 또는 4) 속지의 투기저항성이 다소 높은 경우(sample A, G)로 구분되었다.
배봉지 투기도의 적정범위는 5-25 sec이며 가장 바람직한 것은 10 sec 전후로 이 범위에서 과실의 생리작용을 원활히 하고 과실의 생육, 전분의 당화촉진, 품종 고유의 향기를 숙성시키는 등 과실 생리에 적합한 것으로 알려져 있는데, 투기도가 너무 낮으면 외부에서 수분이 들어오기 쉽고, 병원균의 침입도 잦아지는 것으로 보고된 바 있다.2-7)
투기저항성이 30 sec를 넘어서면 과실에서 발산하는 수분 등 봉지 내에 체류하는 수분이 많아져 미생물이 번식하기 쉬워진다는 연구보고가 있지만 국내의 재배환경에서 이용되는 배봉지 샘플의 경우는 30 sec보다 투기저항성이 높은 시편이 약 30% 가까이 되었다(Fig. 7). sample C(겉지: 55 sec), sample E(속지: 75 sec)를 제외한 나머지는 대부분 45 sec 미만의 투기저항성을 나타내었다.
우리나라 배봉지 시편의 투기저항성 값의 범위는 겉지의 경우 11-54.4 sec이고 속지의 경우 11.4-75.1 sec로 나타났다.
3.2.2 투습도
Fig. 9에 겉지와 속지를 함께 겹지한 상태에서 측정한 배봉지의 투습도 결과를 나타내었다. 3.2.1항에서 배봉지의 겉지와 속지를 합지한 상태에서 얻어진 투기저항성(Fig. 8)과 투습도의 상관성을 비교 평가하였다.
투기도가 우수한 sample B, F, H, J는 단위시간에 투과되는 수증기 또는 습기의 양이 유사할 것으로 생각되었는데 이들 중 sample B, F, H는 시간당 2.2-2.4 mg/cm2로 유사한 경향을 나타내었고 sample J는 1.4 mg/cm2로 투습도가 비교 샘플 중에서 가장 낮은 값을 나타내었다.
한편 겉지와 속지를 합한 투기저항성이 sample B, F, H와 비교해서 3배 이상 높은 값을 나타낸 sample E가 시간당 2.2 mg/cm2의 투습도를 나타낸 것은 배봉지 설계의 관점에서 볼 때 주목할만한 결과로 생각된다. 또한 sample D, J는 겉지와 속지를 합지해서 측정한 투기저항성이 약 27 sec로 거의 유사한 값을 나타내었지만 투습도의 경우는 sample D가 2.6 mg/cm2, sample J는 1.4 mg/cm2로서 상이한 결과를 나타내었다.
우리나라 배봉지 시편의 투습도 값의 범위는 시간당 1.4-2.6 mg/cm2이고 평균값은 2.14 mg/cm2로 나타 났다.
3.2.3 발수성
배의 생육기간(3-4개월) 동안 과실을 보호하기 위해 발수효과가 지속적으로 요구되는데, 이와 같은 발수성은 과실의 생육기간 중 비바람을 맞아도 봉지가 파괴되지 않는 습윤강도, 내수성 등에 영향한다.2-7) 또한 배봉지 원지의 투기도, 벌크 특성과 복합적으로 작용하여 투습성에도 영향하는 것으로 생각된다.
앞서 3.2.2 항에서 살펴본 바와 같이 sample D, J는 겉지와 속지를 합한 투기저항성이 약 27 sec로 거의 유사한 값을 나타내었지만 투습도의 경우는 sample D가 2.6 mg/cm2, sample J는 1.4 mg/cm2로서 상이한 결과를 나타내었다. 이러한 차이는 배봉지 원지의 투습성이 단순히 투기도에 의존하는 것이 아니라 배봉지 원지의 발수성(내수성)과도 함께 상호복합적으로 영향하는 것으로 분석되는데, Fig. 10(겉지)과 Fig. 11(속지)에 나타낸 배봉지 샘플의 발수성 결과를 보면 sample D, J가 서로 다른 특성을 보이는 것을 알 수 있으며 이는 투습성을 제어하고 배봉지를 설계하는데 있어서 중요한 상관관계로 생각되며 충분한 이해가 필요한 것으로 판단된다.
배봉지 샘플의 발수성을 비교해 보면, 속지의 발수성은 sample J를 제외하고 앞·뒷면 또는 샘플간의 차이가 그다지 크지 않고 전체적으로 유사한 값을 나타내고 있다(Fig. 11). 겉지의 경우는 sample D를 제외하고는 앞·뒷면의 차이는 그다지 크지 않지만 샘플들 간에 내수성의 차이를 나타내었다(Fig. 10).
한편 각각의 샘플을 앞면과 뒷면의 발수성의 차이에 따라 비교해 보면, 1) 앞면 또는 뒷면의 발수성이 상대적으로 어느 한쪽이 크게 높게 설계된 경우(sample D(겉지), sample J(속지))가 있고, 2) 앞면와 뒷면의 발수성이 거의 비슷한 값을 갖는 경우(sample B, C, E, F, G, I(이상 겉지), sample E, F, H, I(이상 속지)), 그 밖에는 3) 앞면의 투기저항성이 다소 높은 경우(sample J(겉지), sample A, B, C, D, G(이상 속지)) 또는 4) 뒷면의 투기저항성이 다소 높은 경우(sample A(겉지))로 구분할 수 있다.
우리나라 배봉지 시편의 발수성 값의 범위는 겉지의 경우는 앞면: 102.8-117.3°와 뒷면: 97.7-120.4°이고 속지의 경우는 앞면: 78.9-114.2°와 뒷면: 94.7-108.5°로 나타났다.
4. 결 론
오일이 코팅된 배봉지 원지의 경우, 섬유의 특성과 고해정도에 오일코팅량과 오일의 특성에서 기인하는 건조피막의 물성이 추가적으로 더해져서 배봉지 원지의 물성에 영향하는 것으로 생각된다. 본 연구에서 비교분석한 배봉지 샘플들의 경우, 인장지수와 파열지수 모두 sample E가 가장 우수한 결과를 나타내었다. 인열지수의 경우는 sample F가 가장 우수한 것으로 나타났다.
투기저항성이 30 sec를 넘어서면 과실에서 발산하는 수분 등 봉지 내에 체류하는 수분이 많아져 미생물이 번식하기 쉬워진다는 연구보고가 있지만 국내의 재배환경에서 이용되는 배봉지 샘플의 경우는 30 sec보다 투기저항성이 높은 시편이 약 30% 가까이 되었다. 투기저항성의 측정결과, 겉지의 경우는 1) 투기저항성이 10-30 sec의 범위에 속하는 그룹(sample A, B, D, E, F, G, H, J)과 2) 투기저항성이 40-55 sec의 범위에 속하는 그룹(sample C, I)으로 구분되었다. 속지는 sample E(75 sec)를 제외한 경우, 1) 투기저항성이 10-20 sec의 범위에 속하는 그룹(sample B, D, F, H, J)과 2) 투기저항성이 30-45 sec의 범위인 그룹(sample A, C, G, I)으로 구분되었다.
오일코팅된 배봉지 시편의 투습성이 주로 투기저항성에 크게 의존하는 것으로 알려져 있는데,1) 본 연구에서는 배봉지 시편 sample D, J는 겉지와 속지를 합한 투기저항성이 약 27 sec로 거의 유사한 값을 나타내었지만 투습도는 sample D가 시간당 2.6 mg/cm2, sample J는 1.4 mg/cm2로 서로 상이한 결과를 나타내었다. 이러한 차이를 통해 배봉지 원지의 투습도가 투기저항성 이외에 발수성(내수성)과도 밀접하게 관련되어 있는 것으로 보여지며 이들 영향인자가 상호복합적으로 영향하는 것으로 생각되었다.
특히, 2중지의 배봉지의 경우, 겉지와 속지의 앞·뒷면 발수성을 다르게 설계함으로서 투기저항성은 유사하더라도 투습성을 다르게 설계할 수 있을 것으로 분석되었다.
