1.서언
그라비어 인쇄는 오목판 인쇄의 일종으로 오목판 인쇄중 가장 이용도가 높은 인쇄방식이다. 오목판 인쇄는 지폐, 유가증권 등에 사용되는 인쇄방식으로서 화선부를 조각하여 이것을 직접 오목판 인쇄 혹은 평판, 볼록판으로 전환하여 인쇄하는 방식인데반해 그라비어 인쇄는 사진술을 응용한 오목판의 대표적인 인쇄방식이라 할 수 있다. 그라비어 인쇄는 잡지, 주간지 등의 출판 인쇄 분야와 산업 인쇄로서 벽지, 장판, 나염인쇄, 전사지, 플라스틱 인쇄, 패키지 인쇄 등으로 그 용도가 다양하다. 그러나 그 중에서도 특히 연포장 인쇄에 가장 적합한 인쇄 방식으로 알려져 있으며, 우리나라의 그라비어도 주로 식품포장을 위주로 한 패키지 인쇄를 중심으로 도입되고 발전해 왔다. 그러나 최근 산업재에 대한 급격한 소비자의 욕구와 가치변화 및 환경에 대한 규제와 감시하에서 다품종 소로트의 심화, 단납기화, 고품질화, 저가격화, 제품에 대한 환경친호성 및 안정성 요구 등 중첩된 당면 과제로 인해 국내 그라비어 업계도 일대 전환기를 맞이하고 있다. 이로 인해 최근 그라비어 업계는 프리프레스의 디지털화, 인쇄결점 감시장치, 잉크자동공급 및 자동조색장치 등 첨단기술 등이 도입되고 있으며, 환경친화적인 면에서 용제 자동회수 및 재활용장치, 수성잉크 사용 등 다각적인 인쇄기술개발에 열중이다. 따라서 여기에서는 그 중에서도 연포종을 중심으로한 그라비어 인쇄의 기술 및 향후 발전 동향 등에 대해 간략히 언급하고자 한다.
2.그라비어 인쇄의 특징
그라비어 인쇄는 판식의 구성으로 볼 때 내쇄력이 좋고 인쇄기구가 간단하므로 고속, 대로트 인쇄에 적합한 방면에 제판공정이 길고 제판 코스트가 높은 것이 특징이다. 그리고 Endless 제판이 가능한 것은 그라비어 인쇄의 큰 장점 중의 하나로서 연속무늬가 사용되는 건재용 Decolation Paper, 나염지, 패키지 등의 인쇄가 가능하며, 여기에 사용되는 잉크가 용제형이므로 피인쇄체의 종류에 따라 비히클 및 용제의 선정이 자유롭고, 인쇄후 접착제를 사용하여 여러 가지 물성의 필름을 합지시킬 수 있어 식품포장 및 공업용 재료 등에 광법위하게 적용되고 있다. 또한 그라비어 인쇄는 망점의 크기 및 깊이에 따른 잉크 도막 두께에 따라 농담이 표현되므로 연색 법위가 타 인쇄방식보다 넓어서 보다 중후하고 미려한 인쇄가 가능하다. 따라서 예술적 품격을 가진 고급인쇄물을 위한 인쇄방식으로 지금까지고 애용되고 있다.
3.그라비어 제판
3-1그라비어 제판의 역사
화가이자 화학자인 체크슬로바키아의 Karl Klitch(1841~1926)가 1879년 8월 빈 사진협회에 살분식 그라비어를 발표했다. 이어서 그는 그라비어용 백선 스크린, 전사 및 부식법 등에 대한 연구를 거듭한 결과 1890년 현재의 Conventianal Gravure Method를 완성하였다. 1990년 경 Edward Mertens 에 의해 사진의 농담을 크기가 다른 망점으로된 Positive를 이용, 감광제를 도포한 판면에 직접 노광, 부식하는 Direct Gravure Method가 완성되었으며, 1927년에는 미국의 Arthur Dultgen에 의해 연속조 망의 2매 Positive 및 Carbontissue를 이용한 Semi Direct Gravure Method가 개발되었다. 그리고 화학적 부식방법으로 Cell을 조각하는 전자조각방식 그라비어 Helioklishograph K-193이 1962년 독일 Hell 사에서 개발되었으나 그라비어의 장점인 풍부한 색농도를 살리지 못하여 그다지 주목받지 못하였다. 그러나 Hell 사는 이 후 개선을 거듭하여 1975년 K-200형 발표로 그라비어 업계에 각광을 받기 시작한 이래 현제까지 Helioklishograph는 그라비어 제판법의 대표적인 방식으로 자리매김하고 있다. 이웃 일본에서도 자체적인 그라비어 제판방식을 개발하여 주목을 받기 시작한 것은 1975년 볼록판인쇄에서 TH그라비어를 특허출원하고 나서 부터이다. 이 TH그라비어법은 Offset Halftone Positive를 사용 함으로서, Offset 교정기로 그라비어의 교정이 가능하게 되었으며, 명부는 Offset의 미려함을 얌부는 그라비어의 중후함을 표현할 수 있는 장점을 가지고 있다. 이로부터 지금까지 Helioklishograph를 필두로 하는 전자조각방식과 Direct Gravure가 꾸준히 그 완성도를 높여온 결과, Carbon-tissue를 사용하는 그라비어제판방식 즉 Conventioanl법 등은 퇴조를 하고, 그 자리를 Halftone은 전자조각, 민판은 Direct로 양분하여 왔으며, 최근에는 디지털화를 통해 양자를 합성하여 장점을 취할 수 있게 되었다. 그리고 그동안 연구를 거듭해 온 Laser를 이용한 제판법이 개발되기 시작하여 일본 Think Lab.의 Laser Stream등의 Laser 노광기, YAG Laser로 동과 성질이 유사한 합금 실린더에 직접 조각을 하는 Laserstar가 MDC사를 통해 1995년 발표됨으로써, 그라비어 제판방식은 본격적인 생산성 및 품질향상은 물론 잉크 수성화의 기반을 닦는 역할을 다하고 있다. 이와 같이 최근의 그라비어 제판은 자동화, 무인화 그리고 디지털화가 그 특징으로 디자인에서 화상처리를 비롯한 모든 프로세스가 컴퓨터화 되고 필름대신 디지털 데이터로 직접 전자조각 또는 망점 그라비어 실린더를 제작하는 전자동 무인 일관시스템이 일반화되고 있다.
3-2 그라비어 제판의 분류 및 특징
그라비어 제판의 분류는 제판방법과 그에 따른 망점 형태에 따라 다음과 같이 분류된다.
1)Conventional 법 연속계조의 포지티브 필름에 백선스크린과 카본티슈를 사용하여 다중노광 및 다중부식으로 필름의 농담에 따라 망점의 크기는 일정하나 깊이가 다른 망점을 형성시키는 방법으로 계조재현성은 뛰어나나 공정이 복잡하고 티슈의 신축 등 으로 인한 제판안정성이 떨어지므로 요즘은 거의 쓰이지 않는다.
2)다이렉트 그라비어 망점 그라비어라고 하기도 하는 데 카본티슈를 사용하지 않고 실린더에 직접 감광액을 도포한 후 망포지티브필름을 밀착시켜 노광시켜서 한번의 부식으로 망점의 크기는 다르나 깊이가 동일한 망점을 형성시키는 방법으로 제판작업의 효율성은 좋으나 하이라이트전이가 좋지 않아 거진 종이 등의 표면인쇄에 불리하다.
3)전자조각법 연속계조 혹은 옵셋 망포지티브를 스캐닝하여 필름의 농담을 전기적 신호로 바꾸고 이신호의 강약에 따라 다이아몬드 침으로 실린더를 물리적으로 조각하는 방법으로 계조재현성과 내쇄력이 뛰어나나 생산효율이 낮다.
4)레이져 조각법 전자조각법의 일종으로 다이아몬드 침이 아닌 레이져를 이용하여 필린더 표면을 융착조각하는 방법으로 계조재현성은 물론 생산성이 뛰어나고 풍부한 Cell의 볼륨을 유지할 수 있으며 스크린 선수의 변경도 자유롭다.
4.그라비어 잉크
그라비어 인쇄는 오목한 화선부로 형성되어 있는 그라비어 판통을 잉크팬에 적셔서 판면에 묻어 있는 여분의 잉크를 Doctor Blade로 긁어내고, 그 결과 오목한 화선부에만 남아 있는 잉크를 강한 인압으로 플라스틱 등에 전이시키는 인쇄방식으로서, 잉크는 플라스틱 등에 인쇄된 후 건조와 동시에 충분히 접착되어야 한다. 그러기 위해서는 그라비어 잉크는 건조속도가 빠르고 점도가 낮아야 하며, 피인쇄체인 무극성 폴리올레핀필름 등에는 잉크의 접착성을 향상시키기 위해 인쇄면에 코로나 방전처리 등을 해 두어야 한다. 우리나라 연포장의 주류를 이루는 포장재 중의 하나인 OPP용 잉크는 주로 Vinyl Type의 바인더를 사용하고 있으며, Nylon 이나 PET등에는 Urethane 수지를 사용하고 있었다. 그러나 1994년 메스컴에 의한 식품포장의 잔류용제가 문제시 된 것을 필두로, 증발건조형인 그라비어 잉크의 숙명적 과제인 대기오염 방지 즉 VOC 배출억제, 위험물 취급에 관한 규제, 노동위생상이 문제 등이 그라비어 산업의 본격적 이슈로 대두되기 시작하였다. 이에 그라비어 업계는 '식품포장재 잔류용제에 관한 규격기준'에 적합한 관리를 위해 Vinyl Type 잉크를 Urethane계 잉크로 대체한 이른바 'Non-Toluene'형 잉크를 개발하여 이미 일부 업체에서 사용하고 있다. 그러나 Toluene 은 그라비어 잉크에 사용되는 용제 중 최적의 건조속도(비증발 속도195)를 갖고 있으며, 탄화수소계 용제이므로 판면에 대한 윤활성이 좋아서 독타적성 유지에 필수 불가결한 용제로 인종되고 있었던 데 비해 이른 바 'Non-Toluene'형 잉크는 Toluene 사용 잉크에 비해 건조속도가 빨라서(T/O 에 비해 약 1.5배) 인쇄중 점도변화가 크고, 이로 인해 망점 재현성, 독타적성에 큰 영향을 준다. 뿐만 아니라 판면에 대한 윤활성이 나쁘므로 독타의 급속한 마모나 판의 덮힘현상이 발생되기 쉽다. 따라서 현재의 'Non-Toluene'형 잉크에는 안료의 그레이드나 분산성, 수지의 재용해성을 향상 시키는 등 Toluene 형 잉크의 장점을 따라 잡을 수 있는 기술적 보완이 필요한 실정이다. 그리고 또 하나 VOC 배출억제를 위한 그라비어 업계의 노력의 일환으로는 잉크의 수성화와 연포장의 프렉소 인쇄 대체화 방안을 들 수 있다. 수성잉크는 물과 알코올 주체로 되어 있으므로 양호한 인쇄환경 유지가 가능하고 잔류용제 문제도 일거에 해결할 수 있어 일본을 비롯한 우리나라에서도 그 연구가 활발하다. 그러나 Solvent 형에 비해 건조가 느린데다 건조 후 재용해가 어려우며 폐잉크에 대한 수처리 문제, 수성형 인쇄설비 교체에 따른 투자부담 등 아직 까지는 생산성, 품질 그리고 경제성 면에서 아직 많은 문제점을 안고 있다. 그리고 연포장의 프렉소 대체 문제 역시 최근 프렉소 인쇄가 재현성 면에서 급속한 발전을 이루고 있지만, 아직 품질면에서 그라비어에 미치지 못할 뿐 아니라 일괄 설비개체를 위한 설비투자 부담을 고려한다면, 이 조차 그라비어 인쇄의 제반 과제에 대한 Ono big solution 이라고 는 단정할 수 없다고 생각된다. 마지막으로 잉크 및 인쇄방식의 개선이 아닌 다소 소극적인 방안이지만, VOC 배출억제를 위한 당면한 해결책의 하나로서 작업장의 배기 용제를 포집하여 연소시키는 RTD방법과, 나아가 포집된 용제를 회수하여 리사이클링 하는 방법도 채용되고 있다.
5.그라비어 인쇄기와 그 주변기기
연포장 그라비어 인쇄기의 급지부의 Pre Drive는 Center Driver방식이 채용되어 속도변화에 대응을 하고 있으며, 권취원단의 지지는 Air Chucking식으로 원터치 조작이 가능하다. 그리고 Infeed Roller 는 DC Motor 단독 구동이므로 간단하게 조정을 할 수 있다. 그리고 잉크 장치는 순환식 잉크 점도 Controler 가 부착되어 있어 잉크 점도를 고르게 유지하게 하여, 원다 Guide Poller 에는 Spiral 식 홈이 가공되어 있어 엷은 원단에도 주름이 발생되지 않고 처짐이 없어 핀트 관릭 용이하도록 되어 있다. 그리고 핀트 감시 및 보정장치로 전자식 Color Control가 장착되어 있으며, 권취부는 DC Motor에 의한 Cinter권취방식이며 Tension은 Torque Motor로 조정하며 원단 가장자리의 권취 빠짐은 EPC로 조정한다. 이러한 시스템을 바탕으로 연포장용 그라비어 인쇄의 속도는 과거 100m/min에서 200m/min 이상으로 향상되고 있으나, 최근에 들어서는 인쇄속도 보다는 다품종 소량생산에 따른 생산성 향상을 위해 작업변경 시간 단축을 기할 수 있고, 자동화를 통한 생력, 생인화를 도모할 수 있는 기계장치 및 주변기기가 개발되고 있다. 그 중에서 몇가지 예를 들면, 인쇄 작업조건 관리 표준화 및 Data Base화를 통한 초보자도 쉽게 적응할 수 있는 Computed 인쇄 운전관리 장치, 그리고 C, M, Y, K, W 등의 표준 잉크는 옥외의 잉크탱크로부터 자동으로 공급받는 자동 잉크공급장치는 잉크 Loss 절감 및 준비시간단축을 꾀할 수 있으며, CCM을 통한 별색잉크의 자동조색 및 CMS 구축을 통한 사전 인쇄품질 예측을 통한 고객 신뢰성 확보, 색상 Setup 시간 단축과 인쇄 품질 균일화를 이룰 수 있게 되었다. 그리고 인쇄중 감시 카메라로 인쇄물 상태를 기록하여 제어판으로 영상정보를 송신하고, 제어판에서 1 원주 단위의 Pattern Cycle 길이를 기준으로 앞뒤 영상정보를 비교 분석하여 불량이 발생하면 결점으로 판정하여 자동 인쇄된 롤에 자동으로 삽지를 하는 결점 자동 감시장치를 이용하여 고객 인도품질을 최상으로 유지함은 물론, 불량 다발용인의 분석을 통한 적극적 품질관리를 통한 실패비용을 최소화할 수 있게 되었다. 기타 단 Lot, 다품종하에서 인쇄작업 합리화를 도모하기 위한 그라비어 인쇄 주변기기 및 장치로 실린더 세척기, 잉크팬 세척기를 들 수 있고, 신속한 압통 및 판통의 탈착을 위한 Cartrige형 실린더 탈착유니트, 리벌버형 판통 Pre-setting unit 는 물론 부수적으로 실린더의 규격통일 및 경량화 등의 움직임이 있다.
6. 그라비어 인쇄의 전망
이상과 같이 그라비어 인쇄방식은 미려한 인쇄성, 대량생산성 등 그라비어만 가지는 독특한 장점을 가진 뛰어난 인쇄방식이며, 특히 우수한 필름 인쇄적성을 고려할 때 플라시틱 필름류가 다량 소비되는 현대 사회에 없어서는 안될 중요한 인쇄 방식이다. 그러나, 앞에서 언급한 바와 같이 최근의 경제환경 및 시장상황이 제사한 몇가지 당면 과제, 그 중에서도 특히 환경친화적인 측면에서 이미 수성화를 선점하고 있는 Flexo의 연포장 그라비어 시장 잠식, 까다롭고 긴 리드타임을 요하는 제판공정으로 인한 단납기에의 압박, 다양하고 복잡한 디자인 방식에 부응하기 위한 핀트문제 해결 및 전이력 보완, 제품교환을 위한 준비시간 단축 등은 이미 발등의 불처럼 화급을 요하는 화두라 할 것이다. 다행히 이를 해결하기 위해 현재 국내외 업계의 활발한 그라비어 연구활동이 진행되고 있다. 그 결과 앞으로는 프리프레스의 완전 디지털화로 모든 화상정보의 Database 화, Network 화 되어 시간과 공간의 제약을 넘어 실시간에 의사결정 및 작업이 가능하게 될 것이다. 그리고 제판방식은 레이져 조각방식이 보편화되어 제판의 리드타임을 줄이고 아울러 생산성 및 품질의 도약을 가져올 수 있으리라 예상된다. 또한 인쇄도 수성화가 진행되고 인쇄작업 뿐만 아니라 품질감시 시스템 등 모든 시스템의 자동화가 진전되어 그라비어가 대량생산의 장점을 살린 환경친화적인 인쇄방식을 자리잡히게 될 것이며, 배기 용제도 완전히 처리되는 클린화 인쇄공장이 탄생하게될 것이다. 그리고 그라비어에서도 가능한 별색사용이 억제되어서 Duo tone 혹은 Triple tone 처리로 모든 색상의 영역이 포함될 수 있는 즉 C, M, Y, K, W 만으로 인쇄 가능함으로써 모든 잉크가 완전 자동으로 관리되고 공급되어 프로세스의 포스를 절감할 수 있도록 잉크적성 및 핀트정밀성이 개선될 것이다. 아울러 제판시의 신호를 디지털로 인쇄기에 전송함으로써 자동으로 잉크 콘트롤이 되고 인쇄결점 검사장비와 인쇄기계르 조합해서 Fuzzy 제어함으로서 인쇄상황에 대한 데이터를 분석하여 인쇄불량의 발생조건을 사전에 탐지 피드백하여 자동으로 보정함으로써, 인쇄작업이 지금까지의 숙련인의 감각작업에서 디지털 작업으로 이행되게 될 것이다. 그리고 궁극적으로는 타 인쇄 방식에서는 이미 실용화 단계에 접어들고 있는 디지털 인쇄기가 그라비어 특유의 풍부한 농담을 그대로 살린 채, 연포장의 후가공 적성들이 보완되어 개발이 된다면 가히 혁명적인 반향이 있을 것으로 기대된다. |