1. 서 론
식물은 주위 환경, 토양, 기후 등에 의해 오래전부터 계속 진화하며 생육하고 있으며, 종족번식을 위해 식물은 꽃을 피워 열매를 맺고 있다. 특히 식물의 열매 즉 과일은 인류에게 매우 중요한 식량 자원으로 체계적인 재배에 의해 과일의 품질 향상 및 생산량 증대를 위한 다양한 노력들이 이루어져 왔다. 그 열매는 인간에게 매우 중요한 식량이 되고 있으므로 현대에 와서는 재배 과정이 발전됨으로서 과일의 품질 향상과 더불어 생산량의 증대가 초래되었다.
이와 같은 노력의 일환으로 최근에는 사과, 배, 복숭아, 포도 등의 과실을 재배 생산하는 과정에서 병해충으로부터 보호, 품질 향상 등의 목적으로 열매에 종이 봉지를 씌우고 있다. 과실에 종이 봉지를 씌우면 햇볕에 의한 과실의 손상, 병해충의 침투 등을 방지할 수 있고, 약제 살포로 인한 과실의 오염과 손상 등을 방지할 수 있어 품질 향상에 기여하고 있다.
과수재배 과정에서 열매에 씌우는 봉지의 이름은 봉지(bag),1) 과대지(fruiting bag),2) 쾌대지 및 쾌대봉지(bag),3) 과수대지(果樹袋紙)4) 등으로 불리고 있지만, 한국5)과 일본의 펄프, 종이사전에는 과수에 씌우는 봉지에 대한 명확한 정의가 없다. 日本 紙パルフ事典6)에는 과일 포장에 대하여 과실 포장지(fruits wrapping paper)로 규정되어 있다. 과수 포장에 대한 정의가 없기 때문에 본 연구에서는 과수에 매달려 있는 과실이기 때문에 과수봉지의 단어를 사용하고자 한다.
과수봉지는 발수성, 내수성, 통기성, 투습성, 광투과성, 방출방균성 등의 기능을 가지고 있으며, 사용되는 종이는 신문지, 왁스 가공지, 염화비닐시트 등의 종이가 사용되며, 평량은 30-60 g/m2 정도이다. 최근에는 기능성이 부여된 과수봉지가 생산되고 있으며, 비교적 부가가치가 높은 과실을 중심으로 사용되고 있다. 이와 같은 과수봉지는 여러 종류의 과수에 사용됨에 따라 각 과수를 위해 요구되는 특성 때문에 크기, 봉지에 부착된 부속물, 디자인 등의 형태학적 특성뿐만 아니라 기능성 또한 다양하다. 따라서 이러한 과수봉지의 다양성에 기인하여 그 열화특성 또한 달라질 수 있다.
본 연구에서는 다양한 과수봉지 중 국내에서 사용되고 있는 포도 및 배 과수봉지의 열화특성을 분석하기 위해 포도, 배의 열매에 씌워진 과수봉지의 처리기간(30일, 60일, 추수 후)에 따른 물리적, 광학적, 강도적 성질의 변화를 분석하였다
2. 재료 및 방법
2.1 공시재료
공시재료는 포도에 2종(Fig. 1), 배에 2종(Fig. 2)의 과수봉지를 사용하였다. 각 과수봉지는 현재 진주지역에서 가장 많이 사용하고 있는 것이다. 포도 과수봉지는 시판되고 있는 것으로 시료명은 GS(G는 Grape의 약자이고 S는 회사명칭), GB(G는 Grape의 약자이고 B는 회사명칭)이다. 2종 모두 왁스 코팅되어 있다.
배 과수봉지는 시판되고 있는 것으로 시료명을 PB (P는 Pear의 약자이고 B는 회사명칭), PN(P는 Pear의 약자이고 N는 Newspaper의 약자)이라 하였다. 배 과수봉지는 Fig. 3에서와 같이 2겹으로 되어 있다. PB는 2겹 모두 수지 처리된 색지로 구성되어 있지만, PN은 외지는 일본 신문지이고, 내지는 PB의 내지와 같은 재질의 종이로 구성되어 있다.
본 연구에 사용된 배, 포도의 과수봉지는 제조, 품질에 관계없이 진주지역에서 많이 사용되고 있는 것을 사용하였다. GS, GB, PB의 외지 및 내지는 왁스 코팅되어 있고, PN의 외지는 신문지이다. 과수봉지 상태에서 실험한 관계로 과수봉지의 제조 조건 및 발수도 등의 품질에 대해서는 분석하지 않았다.
2.2 과수봉지의 수거 기간
포도 과수봉지는 총 85일간(6.18-9.10), 배 봉지는 총 93일간(6.10-9.10) 포장되어 있었다. 장소는 진주시에 소재의 포도, 배 농장에서 실시되었다. 포도와 배의 과실에 봉지를 씌운 후 30일, 60일, 수확 후의 각 기간별로 20개의 과수봉지를 수거하였다. 각 기간별로 수거된 포도의 과수봉지는 Fig. 4, 배 과수봉지는 Fig. 5이다.
2.3 과수봉지의 특성
포도, 배 과수봉지 총 4종과 시기별 채취 봉지에 대한 두께 및 밀도는 KS M ISO 534, 백색도는 KS M 7026, 투기도는 TAPPI T 460 om-11, 열단장은 TAPPIT 494 om-88, 인열지수는 TAPPI T 414 om-88, 파열지수는 TAPPI T 403 om-91에 의해 측정하였다.
포도, 배 과수봉지의 총 4종은 초지기에 의해 제조된 종이이기 때문에 종이는 기계방향(MD, machine direction), 폭방향(CD, cross direction)의 방향성을 갖고 있다. 그러므로 열단장, 인열지수는 MD, CD별로 측정되었다. 배 과수봉지는 2겹으로 되어 있기 때문에 외지, 내지 모두 측정되었다.
3. 결과 및 고찰
3.1 과수봉지의 물리, 광학적 성질의 변화
포도, 배의 과수봉지에 대한 포장 기간별 물리, 광학적 성질의 변화는 Table 1과 같다. 과수봉지는 신문지, 파트론지, 왁스 가공지, 염화비닐시트 등이 사용되고 있으며, 종이로 제조되는 과수봉지6)의 평량은 일반적으로 30-60 g/m2이라고 하였다. 본 연구에서 사용된 포도 과수봉지의 평량은 GB가 41.20 g/m2, GS는 40.73 g/m2이였다. 배 과수봉지는 PB의 외지 39.16 g/m2, 내지 28.69 g/m2, PN의 외지 45.78 g/m2, 내지 29.71 g/m2이였다. 포도 및 배 외지의 평량은 전술된 범위에 포함되지만 PB, PN의 내지는 범위에서 약간 낮았다. 포장 기간에 따라 과수봉지 2종 모두 평량과 두께는 약간 증가되었다. 이것은 열매에 포장되어 있는 동안 먼지 및 기타 이물질에 오염(Figs. 4, 5)됨으로서 무게가 증가되었고 동시에 두께도 약간 두꺼워 진다고 생각된다. 이런 이유로 포장되었던 과수봉지의 밀도는 미처리 과수봉지 보다 낮아졌다. 특히 PN 외지(신문지)의 평량이 감소된 것은 종이의 외형적 손상(Fig. 6)이 관찰되었다.
Table 1.
Physical and optical properties of pear and grape growth paper bag according to wrapping periods
포도 과수봉지는 백색이기 때문에 포장 기간이 지나감으로서 백색도는 상당히 저하되었다. 한편 유색봉지인 PB의 외지 및 내지와 PN의 내지는 백색도가 증가되었다. PN의 외지는 신문지이기 때문에 포장기간에 따라 백색도가 저하되었다. 이것은 햇볕의 자외선에 의한 퇴색으로 생각된다.
이상의 결과로부터 포도 과수봉지의 포장 기간별 물리적 성질의 변화는 포장 기간에 따라 감소되는 경향을 보이고, 포장 초기(30일)에 크게 변화되는 결과를 나타내고 있다. 이와 같은 결과는 과수봉지가 열화되고 있는 것을 의미한다. 배 과수봉지의 두께의 변화는 외지, 속지 모두 증가되는 경향을 보이고 있고, 밀도는 외지와 속지 모두 감소되는 경향을 보이고 있다. 포장 기간에 따른 물리적 성질의 변화는 속지보다 외지가 약간 영향을 받고 있다.
3.2 과수봉지의 투기도의 변화
광 투기도는 사과의 비대생장과 수확시기를 결정하고 과수의 품질에 매우 중요한 영향7)을 준다고 하였다. 본 연구에서 수행된 투기도는 광투기도가 아니고 일정한 공기가 투과되는 것이지만 광투과율과 밀접한 관계가 있다고 생각된다.
포장 기간별 포도 과수봉지의 투기도 변화는 Fig. 7과 같다. 포장 기간이 길어지면서 투기도는 2종의 과수봉지 모두 감소되었다. GS는 180 초에서 포장 60일까지 급속히 저하되어 수확 후에는 80 초가 되었다. 이에 비해 GB는 약 65 초에서 서서히 저하되어 50 초가 되었다. 투기도의 감소는 GB보다 GS가 높게 나타났지만 최종 투기도는 GS가 높았다. 이것은 2종의 과수봉지의 제조과정이 다르기 때문으로 생각된다. 이와 같이 투기도가 감소되는 이유는 여러 가지가 있지만 과수봉지 표면의 왁스 층의 열화로 인한 것으로 생각되어진다.
배 과수봉지의 포장 기간별 투기도의 변화는 Fig. 8과 같다. PB의 과수봉지의 투기도는 포장 기간에 따라 외지, 속지 모두 감소되었다. 속지보다 외지의 투기도 저하가 높은 경향을 보이고 있으며 PB, PN의 내지는 투기도 감소되는 경향이 비슷하지만 PB, PN의 외지는 다른 양상을 보이고 있다. PB의 외지는 30일에 크게 저하되었고, PN의 외지는 서서히 감소되는 경향을 보이고 있다. 한편 60일 이후는 심하게 열화(Fig. 6)되어 투기도를 측정할 수 없었다. 외지는 내지와 달리 햇빛, 비(물) 등에 직접적으로 노출되는 것에 기인하여 내지보다 열화율이 높아질 수 있다. 따라서 외지의 투기도 저하가 내지보다 높게 발생된 것으로 판단된다.
特公平 4-3176號4)에 의하면 과수봉지의 일반적인 투기도는 5-25 초이며, 최적 조건은 10 초 전후라 하였다. 투기도가 0-5 초 미만이면 외부로부터 수분이 들어오기 쉽고, 30 초 이상이면 과실로부터 발산하는 수분이 봉지 내에 남아 있기 때문에 미생물이 번식하기 좋아 진다. 본 연구에서 사용된 포도, 배 과수봉지의 투기도는 PN 외지를 제외하고 모두 수확 후에도 特公平 4-3176號에서 언급한 기준보다 높게 나타났다.
국내산 사과 과수봉지 원지의 투기도보다 일본산 원지가 낮은데 그 원인을 일본은 우리나라보다 습도가 높기 때문에 투기도를 낮게 조절한 것으로 보고7)하였다. 광투기도는 과실의 수확시기 및 품질에 매우 큰 영향을 주며, 기후에 따라 투기도는 결정되며, 투기도는 왁스 코팅에 의해 조절될 수 있다고 보고8)되어 있다.
3.3. 과수봉지의 강도적 성질의 변화
3.3.1 열단장
열단장, 인열지수는 CD, MD 방향별로 강도를 측정하였다. 포도 과수봉지(GB, GS)의 포장 기간에 따른 열단장의 변화는 Fig. 9와 같다. 포장 기간이 길어짐에 따라 2종의 과수봉지 모두 방향별에 관계없이 열단장은 점차 감소되었다. 그 감소율은 일정기간에 나타나는 것이 아니고 시간이 경과됨에 따라 서서히 감소되었다.
Kim 등8)은 열화온도에 따른 발수제를 첨가한 과수봉지의 열화특성을 비교분석하였는데, 120℃에서 열화된 과수봉지의 인장강도는 열화 시간이 경과함에 따라 불규칙적으로 낮아졌으며, 200℃에서 열화된 과수봉지의 인장강도는 열화 시간이 경과함에 따라 감소되었는데 열화 10일 이후에는 인장강도를 측정할 수 없을 정도로 열화되었다고 보고하였다.
이와 같이 종이가 열화되면 우선적으로 인장강도가 저하되는 결과를 나타내고 있다. 그러나 과수봉지 사용 농가에서 요구하는 열단장은 MD 방향으로 3.3 km, CD는 1.7 km로 본 연구에서 사용된 과수봉지는 수확 후에도 MD는 6 km 이상이고, CD는 GB가 2.6 km, GS가 1.5 km로 요구되는 열단장보다 소폭 높거나 유사한 수준으로 추수 후에도 규정 강도보다 높은 강도를 유지하였다.
GB의 열단장보다 GS의 열단장이 높은 경향을 보이고 있으나, 포장 기간에 따라 감소되는 경향은 동일하였다. 본 연구는 각 과수봉지의 품질을 비교하는 것이 아니고 열화되는 경향을 검토하는 것이다. 그러므로 2종의 과수봉지에 대한 비교는 검토하지 않았고, 본 연구에서는 언급하지 않았다.
Fig. 10은 포장 기간별 배 과수봉지의 열단장 변화를 나타낸 것이다. 각 과수봉지의 외지, 속지 및 방향별 모두 포장 기간이 길어짐에 따라 열단장은 감소되는 경향을 보이고 있다.
PB 과수봉지는 속지보다 외지의 열단장이 더 감소되었으며, 방향별 열단장 감소는 비슷한 경향을 나타냈다. PN 과수봉지의 외지와 속지 모두 포장 기간이 경과됨에 따라 열단장이 급격히 저하되어 추수 후에는 종이가 열화(Fig. 6)되어 인장강도 측정이 불가능하였다. 그러나 PN 속지의 열단장은 6.25 km로서 과수봉지가 파괴되지 않기 때문에 과실의 피해에 영향을 미치지 않는다고 생각된다. 그것은 열단장이 4.0 km 이상이면 바람에 의해 파괴되지 않기 때문이다.
PB의 외지는 발수처리 된 종이이기 때문에 추수 후에도 열단장이 3.15 km 이상이지만 PN의 외지 과수봉지는 신문지로 되어 있기 때문에 비, 바람과 햇볕에 영향을 받아 열화 속도가 빠르게 진행되어, Fig. 6에서와 같이 원지의 결손이 발생하였다. 특히, 신문지는 기계펄프, 산성지이기 때문에 열화가 빠르게 진행된다고 보고9)되어 있다. 종이의 열화에 관여하는 인자인 빛과 수분의 노출에 의해 더욱 더 열화가 진행되었다고 사료된다.
과수봉지는 과수의 종류, 품종에 따라 다르지만 일반적으로 약 2-4개월 정도의 과실 생육기간 중에 비, 바람, 일광의 노출 등에 의해 과실에 피해를 주면 안 되며, 그 기간 동안 발수성이 지속되어 과실을 보호하는 내구성4)을 보유하여야 하는 것이 중요하다. 그러므로 과수봉지의 강도적 성질은 비, 바람에 의해 파손되지 않을 정도면 된다. 특히, 배 과수봉지는 2겹으로 구성되어 있어 과수봉지의 파손되는 우려는 매우 적다. 또한 과수봉지는 발수성을 향상시키기 위해 발수 처리 공정을 거치게 되는데 발수 처리된 배 과수봉지는 원지에 비해 열단장은 저하되고, 파열지수는 약간 증가되고, 인열지수는 동등한 결과를 가진다고 Kim 등2)이 보고하였다. 일반적으로 과수봉지 사용 농가에서 요구하는 배 과수봉지의 열단장은 외지 MD가 6.0 km, CD는 1.5 km이고 속지는 MD는 3.0 km, CD는 1.2 km이다. 본 연구에서 사용된 배 과수봉지는 수확 후에 외지의 열단장은 MD는 약 3.2-5.4 km이였고, 속지(MD)는 2.7-6.3 km이였다. 외지가 손상되더라도 속지가 건전하면 되는데 과수업자가 요구하는 3.0 km보다 높았다. 즉, 외지는 빛과 비에 의해 열화되어 열단장이 크게 감소되었지만 속지의 열단장은 추수 후에도 과수업자가 요구하는 강도를 유지하였다.
3.3.2 파열지수
2 종의 포도 과수봉지의 포장기간별 파열지수의 변화는 Fig. 11과 같다. 포장기간에 따라 파열지수는 열단장과 마찬가지로 과수봉지 2종 모두 소폭 감소되었다. 그 감소량은 적은 편이다.
포장 기간별 배 과수봉지의 파열지수 변화를 나타낸 것은 Fig. 12이다. 포장 시간이 경과됨에 따라 PB, PN의 외지, 속지의 각 과수봉지의 파열지수는 서서히 감소되었다. 특히 추수 후 PN의 외지는 신문지이기 때문에 파열지수를 측정할 수 없을 정도로 열화 되었다. 그러나 PN의 속지 파열지수는 2.85 kPa·m2/g 으로 과실의 피해에 영향을 미치지 않을 것으로 생각된다. 이런 경향은 열단장에서 나타난 것과 동일하였다.
3.3.3 인열지수
포도 과수봉지 GB, GS의 포장 기간별 인열지수의 변화는 Fig. 13과 같다. 포장기간이 길어짐으로서 2종의 과수봉지 및 방향별 인열지수는 포장 초기부터 수확 때까지 일정하게 감소되는 경향을 보이고 있다. 그 감소량은 매우 큰 편이다. 그 감소되는 경향이 포장 초기부터 수확 때까지 직선적으로 감소되어 어느 기간 중에 특정한 변화를 나타내지 않았다. 포장 기간에 따른 강도적 성질의 감소율은 파열지수는 적은 반면 열단장과 인열지수는 큰 경향을 나타내고 있다. 강도적 성질 중 가장 감소폭이 큰 것은 인열지수였다. 즉, 종이의 열화에 자장 큰 영향을 받는 것은 인열지수라고 생각된다.
배 과수봉지의 포장 기간별 인열지수 변화는 Fig. 14와 같다. 포장 기간이 경과됨에 따라 각 과수봉지 및 외지, 속지별, 방향별 모두 인열지수는 감소되었다.
PB의 경우 속지보다 외지의 인열지수가 더 감소되었고, MD와 CD의 방향별로는 큰 차이를 나타내지 않았다. 그러나 PN의 경우는 추수 후의 과수봉지 외지는 인열강도 측정이 불가능하도록 Fig. 6에서와 같이 열화되었고, 이런 원인으로 속지의 열화가 진행되어 인열지수는 크게 저하되었다.
PB의 외지 및 속지, PN의 속지와 같이 발수 처리되어 있는 과수봉지는 열화되는 정도가 적은데 반하여 발수처리가 되지 않은 신문지는 포장 후 60일 이후에 급격히 열화되어 강도를 측정할 수 없는 상태로 되어 있다. 그러나 PN의 속지는 과실에 조류 및 병해충으로부터의 피해를 입히지 않을 정도의 강도적 성질을 보유하고 있었다. 즉, 현재 사용되고 있는 과수봉지는 수확 후 까지 강도적 성질을 유지하고 있었다.
3.4 기상상태와 과수봉지의 열화 관계
본 실험의 기간 내 과수원 일대의 기상 상태는 Fig. 15의 일조량과 Fig. 16의 강우량과 같다. 포장되어 있는 기간 중 비, 바람, 햇볕 그 외의 열화 인자에 의해 과수봉지는 열화되지만 그중 일조량과 강수량이 과수봉지의 열화에 어떤 영향이 있는지 검토하였다. Figs. 15, 16에서 10일간의 측정된 일조량과 강수량은 막대그래프, 총일조량과 강수량은 합산하여 선으로 표시하였다.
일조량은 70-80일 사이에 적었고 80-90일에는 많았지만 전체적으로 일조량은 큰 차이를 보이지 않으며 총 일조량은 직선적으로 증가되었다. 포장 초기에 강우량이 높은 것은 장마철이고, 50-60일에 높았던 것은 태풍 때문이다.
포장 기간별 열화 특성의 변화는 포도 과수봉지의 열단장은 60일까지 저하(Fig. 9)되는 경향을 보이고 있다. 배 과수봉지는 초기(30일, Fig. 10)에 열화되는 정도가 높았다. 인열강도는 포도 과수봉지가 포장 60일(Fig. 13,), 배 과수봉지는 포장 30일(Fig. 14) 정도에 감소되는 경향을 보이고 있다. 파열강도는 특별한 경향이 없이 일정하게 감소되었다.
이 결과를 기상 관계와 비교하여 분석하면 일조량보다 강우량이 높았던 포장 30일, 60일이 포도, 배 과수봉지의 열화에 크게 관여되었다는 것이 확인되었다. 즉, 과수봉지의 열화는 일조량보다 강우량이 직접적으로 영향하고 있다고 생각된다.
4. 결 론
포도, 배 과수봉지의 열화 특성을 분석하기 과수원에서 열매에 씌운 후 30일, 60일 및 추수 후의 과수봉지를 수거하여 물리, 광학, 강도적 성질에 대하여 검토하였다.
1. 과수봉지의 포장 기간별 물리적, 광학적 성질의 변화는 포장 기간에 따라 감소되는 경향을 보이고, 30일이 경과하였을 때 크게 변화되었다. 특히 PB, PN의 외지와 속지 모두 밀도가 감소되는 경향을 보이고 있으며, PN의 외지의 감소율이 매우 컸다.
2. 포도 과수봉지, 배의 과수봉지의 외지 및 속지 모두 포장 기간이 경과됨에 따라 투기도는 감소되었고, 특히 PN 과수봉지의 투기도는 매우 낮았다.
3. 포도, 배 과수봉지의 강도적 성질은 포장 기간이 길어짐으로서 서서히 감소되는 경향을 보이고 있으며, 가장 감소폭이 큰 것은 인열강도였다.
4. 발수 처리되어 있지 않은 배 과수봉지 PN의 외지(신문지) 포장 후 60일 이후에 강도적 성질이 급격히 감소되었다. 그러나 PN의 속지는 과실에 피해를 입히지 않을 정도의 강도적 성질을 보유하고 있었다.
5. 강우량이 높았던 포장 30일, 60일이 포도, 배 과수봉지의 열화에 크게 관여되어, 과수봉지의 열화는 일조량보다 강우량이 직접적으로 영향이 컸다.
