다색 인쇄에서 색이 미세하게 어긋나고(견출·레지스트레이션 불량), 인쇄 후 종이가 말리고(컬), 코팅·합지 라인에서 주름이 생깁니다. 원인을 잉크나 기계에서 찾다 보면 정작 진짜 원인 — 종이가 물을 만나 늘어나는 성질 — 을 놓치기 쉽습니다. 이 변형량을 숫자로 잡는 시험이 습식 팽창 시험(Wet Expansion Test), 즉 종이의 습윤 신장률 측정입니다. 이 글은 무엇을 알고 싶은지에서 출발해 어떤 시험을, 어떤 하중 조건으로, 어떤 장비로 해야 하는지를 정리한 선택 가이드입니다.
3초 요약 — 물이 직접 닿는 공정(오프셋 습수, 수성 코팅·접착, 라벨)의 변형은 습식 팽창 시험으로, 주변 습도 변화로 생기는 치수 변동은 습도 팽창(hygroexpansivity, ISO 8226-1/-2)으로 봅니다. 습식 팽창은 하중 조건에 따라 Fenchel(폭 1mm당 1g)·Mütek CD(60mm당 1N)·Mütek MD(60mm당 4N) 세 가지로 나뉘며, 서로 값을 비교할 수 없으니 하나를 정해 일관되게 씁니다. 젖은 종이는 약하므로 레이저 비접촉 측정이 유리하고, 세 규격을 한 대로 자동 측정하는 장비가 EMCO NDT 100-S(분해능 0.01%, 측정 시간 1~900초)입니다.
한눈에 보는 선택표 — 목적별 시험·규격·장비
| 알고 싶은 것 | 해야 할 시험 | 조건·규격 | 해당 장비 |
|---|---|---|---|
| 오프셋 습수·수성 코팅 시 늘어나는 양 | 습식 팽창(침지) | Fenchel — 폭 1mm당 1g | EMCO NDT 100-S |
| CD 방향 치수 변화(견출 불량 진단) | 습식 팽창(침지) | Mütek CD — 60mm당 1N | EMCO NDT 100-S |
| MD 방향 치수 변화(주행 중 장력 조건 모사) | 습식 팽창(침지) | Mütek MD — 60mm당 4N | EMCO NDT 100-S |
| 계절·창고 습도 변화에 따른 치수 변동 | 습도 팽창(hygroexpansivity) | ISO 8226-1(≤RH 68%) / -2(RH 33→84%) | 항온항습 조습 + 치수 측정 |
| 종이가 지금 얼마나 젖어 있는가 | 함수율(수분) 측정 | — | EMCO 수분 측정기 |
| 물에 젖었을 때 표면·층간이 버티는가 | 흡수도(Cobb) · 내부결합강도 | ISO 535 · TAPPI T441 등 | Cobb 시험기 · IBT |
왜 종이는 젖으면 늘어날까 — MD와 CD가 다른 이유
종이 섬유(펄프 섬유)는 수분을 흡수하면 길이 방향보다 굵기 방향으로 훨씬 크게 부풉니다. 초지 과정에서 섬유는 주로 기계 방향(MD)으로 정렬되므로, 섬유가 굵어지는 변화는 시트 전체로 보면 횡 방향(CD)의 팽창으로 나타납니다. 그래서 같은 종이라도 CD 팽창률이 MD보다 크며, 이 이방성이 인쇄·가공 현장의 변형 문제를 만듭니다.
여기에 건조 과정에서 생긴 내부 응력, 앞뒷면의 함수율 차이가 겹치면 컬(말림)·트위스트·코클링(요철)·웨이비 에지(가장자리 물결)가 나타납니다. 즉 "종이가 잘 안 맞는다"는 현상 대부분은 수분에 의한 치수 변화라는 하나의 뿌리를 가집니다. 이 뿌리를 숫자로 만드는 것이 습식 팽창 시험입니다.
습식 팽창과 습도 팽창(hygroexpansivity), 무엇을 먼저 해야 할까?
두 시험은 이름이 비슷하지만 물이 닿는 방식이 다릅니다.
- 습식 팽창(Wet Expansion) — 시편을 물에 직접 담가 짧은 시간 안의 팽창량을 %로 측정합니다. 오프셋 인쇄의 습수, 수성 잉크·코팅, 수성 접착, 라벨 부착처럼 액체 물이 직접 닿는 공정의 거동을 모사합니다.
- 습도 팽창(Hygroexpansivity) — 시편 주변의 상대습도를 바꿔 그에 따른 치수 변화를 봅니다. 규격은 ISO 8226-1(최대 RH 68%까지)과 ISO 8226-2(RH 33±2% → 84±2% 변화)로 나뉩니다. 창고 보관, 계절 변화, 인쇄실 공조처럼 공기 중 습기가 원인일 때 적합합니다.
실무 판단은 간단합니다. 공정 중 물이 닿는가? 닿는다면 습식 팽창부터, 닿지 않는데도 계절·보관 조건에 따라 문제가 오락가락한다면 습도 팽창부터 봅니다. 두 결과가 모두 필요한 경우도 많지만, 원인 절반은 첫 번째 질문에서 갈립니다.
하중 조건이 결과를 바꾼다 — Fenchel · Mütek CD · Mütek MD
습식 팽창 시험은 시편을 위아래 클램프로 물고 일정한 하중을 건 상태로 물에 담급니다. 이때 거는 하중이 클수록 젖어서 약해진 종이의 거동이 달라지므로, 하중 조건이 곧 시험 방법입니다. 널리 쓰이는 세 가지 조건은 다음과 같습니다.
| 방법 | 하중 조건 | 주로 보는 것 |
|---|---|---|
| Fenchel | 시편 폭 1 mm당 1 g | 가장 가벼운 하중 — 종이 고유의 팽창 성향 |
| Mütek CD | 시편 폭 60 mm당 1 N | 횡 방향 시편의 팽창 — 견출·컬 진단 |
| Mütek MD | 시편 폭 60 mm당 4 N | 기계 방향에 장력이 걸린 상태 모사 |
주의 — 세 방법의 결과값은 서로 직접 비교할 수 없습니다. 사내 관리 기준이나 거래처 요구 규격에 맞춰 하나를 정해 일관되게 사용하고, 데이터에는 반드시 방법명(Fenchel/Mütek CD/Mütek MD)과 시편 방향(MD/CD), 측정 시간을 함께 기록하세요.
레이저 비접촉 측정 — 습식 팽창 시험기 EMCO NDT 100-S
젖은 종이는 매우 약합니다. 길이 변화를 읽는 기구가 시편에 접촉하면 마찰과 역하중이 그대로 측정값에 섞여, 같은 종이를 재도 값이 흔들립니다. 독일 EMCO(Leipzig)의 NDT 100-S는 레이저 센서 비접촉 방식으로 이 오차 요인을 제거한 습식 팽창 시험기입니다. 시편의 길이 변화를 0.01% 분해능으로 읽고, Fenchel·Mütek CD·Mütek MD 세 가지 하중 조건을 메뉴에서 전환해 한 대로 모두 측정합니다.
측정은 시작 버튼 한 번으로 끝납니다. 영점 조정 → 수조 상승 → 측정 → 수조 하강까지 자동 진행되고, 화면에는 실시간 팽창량과 잔여 측정 시간이 그래프로 표시됩니다. 클램핑 과정에서 생기는 오차는 자동 영점으로 보정되어 작업자 간 편차가 줄고, PC를 연결하면 결과를 중앙에서 관리할 수 있습니다. 시험 환경을 통제해야 하는 경우 기후 센서·기후 모듈을 옵션으로 추가하고, 시편 폭을 일정하게 준비하려면 EMCO MSS 멀티 샘플 슬리터를 함께 사용합니다.
주요 사양
| 항목 | 사양 |
|---|---|
| 지원 규격 | Fenchel · Mütek Standard CD · Mütek Standard MD |
| Fenchel 하중 | 1 g / 시편 폭 1 mm |
| Mütek CD 하중 | 1 N / 시편 폭 60 mm |
| Mütek MD 하중 | 4 N / 시편 폭 60 mm |
| 디지털 분해능 | 0.01 % |
| 측정 시간 | 1 ~ 900 sec (설정 가능) |
| 시편 치수 | 15 × 100 mm² (50 × 100 mm² 옵션) |
| 전원 · 에어 | 110 ~ 230 V, 50/60 Hz · 6 bar |
| NDT 본체 치수 | 200 × 650 × 300 mm (W×H×L) |
| 제어부 치수 | 390 × 130 × 210 mm (W×H×L) |
| 중량 | 15 kg |
| 적용 소재 | 종이, 판지, 인쇄용지, 포장지 |
인쇄 견출 불량·컬 문제, 이 순서로 진단하세요
- 함수율부터 확인 — 입고지가 이미 과습·과건조 상태면 무엇을 해도 재현되지 않습니다. 수분 측정으로 현재 상태를 먼저 잡습니다.
- 시편을 표준 상태로 조습 — 23°C · 50% RH에서 조습해야 로트 간 비교가 성립합니다.
- MD·CD 두 방향 시편을 준비 — 폭을 일정하게 재단합니다(15mm 또는 50mm). 폭이 흔들리면 하중 조건이 어긋납니다.
- 방법을 하나로 고정해 측정 — Fenchel 또는 Mütek CD/MD 중 하나. 측정 시간도 고정합니다(예: 60초·300초).
- CD/MD 비율로 판정 — CD 팽창이 MD보다 과도하게 크면 인쇄 방향 배치, 지종·평량 변경, 공조 조건을 검토합니다.
- 필요하면 보조 시험 추가 — 물이 닿는 면의 흡수 특성은 Cobb 흡수도, 젖었을 때의 층간 결합은 내부결합강도(스콧본드)로 보완합니다.
선택 기준 정리 — 5가지만 확인하면 됩니다
- ① 요구 규격 — Fenchel인가, Mütek CD/MD인가. 거래처·사내 기준을 먼저 확인합니다. 세 가지를 모두 요구받는다면 규격 전환형 장비가 유리합니다.
- ② 시편 폭 — 표준 15 × 100 mm²인지, 50 × 100 mm² 옵션이 필요한지.
- ③ 분해능과 측정 시간 — 미세한 차이를 봐야 하면 0.01% 분해능이 기준선이고, 공정 모사에 맞는 시간(수십 초 ~ 수백 초) 설정이 가능해야 합니다.
- ④ 접촉 vs 비접촉 — 젖은 시편의 마찰·역하중 오차를 없애려면 레이저 비접촉 방식이 재현성에서 유리합니다.
- ⑤ 설치·운영 요건 — 6 bar 에어 공급, 설치 공간, PC 연동·데이터 관리, 기후 모듈·시편 슬리터 등 옵션 구성.
용어 정리 — 같은 시험, 다른 이름
검색하실 때 표기가 여러 가지로 나뉩니다. 습식 팽창 시험 = 습윤 신장 시험 = 종이 신장률(지신장률) 측정 = Wet Expansion Test는 사실상 같은 시험을 가리킵니다. 장비명도 습식팽창시험기 · 습윤팽창시험기 · 종이 팽창률 측정기 · Wet Expansion Tester로 혼용됩니다. 규격 이름 역시 Mütek(뮤텍) · Fenchel(펜첼)처럼 한글 음차가 함께 쓰이며, 습도 변화 기반 시험은 습도 팽창 · 흡습 팽창 · hygroexpansivity로 불립니다.
정리 — 목적에서 시작해 장비로
수분 관련 변형 문제는 "물이 직접 닿는가, 공기 중 습기인가"에서 갈립니다. 직접 닿는다면 습식 팽창 시험으로 Fenchel 또는 Mütek CD/MD 조건을 정해 MD·CD 팽창률을 잡고, 공기 중 습기라면 ISO 8226 계열 습도 팽창을 봅니다. 습식 팽창 측정에서는 젖은 시편의 접촉 오차를 없애는 것이 재현성의 핵심이며, EMCO NDT 100-S는 레이저 비접촉 + 자동 영점 + 3규격 전환으로 이 조건을 충족합니다.
세경하이테크는 독일 EMCO의 종이 물성 시험기 라인업(습식 팽창·내부결합강도·수분·장식지 자동 측정 등)을 공급합니다. 요구 규격과 시편 조건, 설치 환경을 알려주시면 구성에 맞춰 안내해 드립니다. 문의는 070-7124-3396 또는 skic@hipkorea.co.kr로 연락 주세요.
← 기술자료 목록으로