란다(Landa) 나노그래픽 인쇄 공정

분사된 나노잉크가 블랭킷 위에 뿌려지는 모습을 나타내고 있다. ⓒLanda Corporation

2012년 드루파에 처음 공개하면서 단번에 주목을 받으면서 미래 기대주로 떠오른 것이 바로 란다의 나노그래픽 인쇄 기술이다. 미래의 디지털 인쇄 기술을 바로 앞에 내놓은 듯 혁신적인 개념이라는 평가를 받는 기술이었기 때문이었다. 당시 발표로는 2014년이 지나기 전에 제품을 선보일 수 있을 것이라고 했지만 정작 2016년인 현재까지 제품을 본 사람은 없는 상태다. 본격적으로 제품이 출시되기 전 기술에 대한 이해를 높이기 위해 란다는 White Paper를 공개했다.

란다가 말하는 나노그래픽 인쇄는 무엇이고, 나노잉크는 어떤 것인지 Landa White Paper를 통해서 주장하는 그들의 기술에 대해서 알아보기로 한다.

출처 | Landa White Paper 정리 | 한경환 기자(Printingtrend@gmail.com)

1. 나노잉크가 블랭킷에 떨어지는 장면을 그래픽 으로 재현한 장면. ⓒLanda Corporation

2. 란다 나노그래픽 인쇄 공정을 간단하게 나타낸그림. ⓒLanda Corporation

3. 빛의 흡광도 비교. 사진 왼쪽이 일반적인 잉크, 오른쪽이 란다 나노잉크. ⓒLanda Corporation

란다 나노그래픽 인쇄 기술 요약

2012년 5월 베니란다(Benny Landa - 인디고 디지털 프레스 발명가)는 상당히 진보한 인쇄 기술과 경제성을 갖춘 신제품 소식을 알렸다. 이후로 다수의 블로거들은 구텐베르그가 발명한 인쇄방법에서 벗어난 커다란 변혁이라는 글을 올리기도 했다.

나노그래픽 프린팅(Nanographic Printing) 공정은 나노그래피(Nonography)로도 불리며 기존의 인쇄기술과는 완전히 다른 방식이다. 나노그래픽 프린팅은 혁신적인 시스템과 상표등록 된 10nm 사이즈의 나노 염료입자 수성잉크를 바탕으로 한 란다 나노잉크 착색제를 사용하기 때문이다.

평판인쇄와는 달리 나노그래픽 인쇄 기술은 짧은 처리시간을 갖는 디지털 인쇄 기술의 장점과 줄어든 폐기물, 가변데이터 인쇄를 빨리 출력할 수 있는 능력을 갖추고 있다. 동시에 오프셋 인쇄기와 동일한 인쇄 품질을 제공한다.

잉크젯 인쇄의 경우 이미지를 미디어에 직접적으로 분사하는 반면에 나노그래피는 란다의 나노잉크를 독특하게 가열된 블랭킷에 분사해 아주 얇게 필름화 된 잉크가 블랭킷에서 미디어로 전사되는 과정을 거친다.

들어가면서

인쇄시장에서 98% 인쇄물은 디지털 기술을 사용하지 않고, 500년 전에 개발된 낡은 인쇄방식으로 인쇄한다. 가장 중요한 이유 중 하나는 현대 디지털 잉크 기술을 이용해 잉크를 종이에 직접 분사하면, 젖은 잉크는 종이를 뚫고 대부분의 안료 입자는 종이 아래에 머물게 돼 비효율적으로 빛을 흡수하게 된다.

추가적으로 여러 색상을 한 번에 인쇄할 때 젖은 잉크들은 다른 색 위에 뿌려져 적절히 종이에 흡수되지 않는 경우가 생긴다. 이 최대 임계값이 TIC(Total Ink Coverage 총잉크적용) 또는 TAC(Total Area Coverage 총면적 적용범위)다.

어떤 잉크도 재료의 한계를 넘어 스스로 종이 가장 윗면에 붙을 수는 없고, 젖은 잉크는 인쇄면에서 적절하게 건조되지 않는다. 이는 이후 인쇄면에 잉크 얼룩이 생기는 원인이 된다.

이것이 오프셋은 물론 잉크젯 인쇄의 모든 과정이다. 잉크젯 인쇄의 경우, 잉크에 수분이 지나치게 많기 때문에 종이는 수분에 젖어있거나, 부풀어있거나, 변형되거나, 뒤틀려 있다. 따라서 종이는 반드시 가열하거나 증발시켜야 한다. 이런 제한 때문에 습식잉크는 책이나 트랜잭션관련 상품들과 같은 적은 범위내에서만 사용할 수 있다. 더불어 이런 제한 때문에 상업인쇄나 잡지와 다채로운 책을 만들 때는 사용하지 못한다.

나노 디퍼런스

란다의 나노그래픽 인쇄 과정은 나노 사이즈 염료가 기존의 다른 염료보다 더 많은 빛을 흡수하고, 고도로 균일한 초미세 망점 이미지 표현이 가능함은 물론, 충실한 고광택 표현과 오프셋 인쇄 보다 15% 더 많은 판톤 컬러 광역 CMYK 색상 표현도 가능하다.

이와 같은 수많은 란다 나노그래픽 인쇄 과정의 이점은 액체 잉크가 용지에 흡수되는 것을 막았기 때문에 가능한 기술이다.

더불어 초미세 란다의 나노 염료(매우 얇은 잉크로 변환이 가능한)는 일반적으로 화학처리가 되지 않은 용지는 물론, 코팅의 유무와 상관없이 어떤 플라스틱 포장 필름이나 라벨 제품, 긁힘 방지가 된 이미지에도 매우 빠른 속도로 디지털 인쇄가 가능하다.

4. 잉크젯(왼쪽)과 란다 나노잉크(오른쪽)로 종이 위에 점을 인쇄했을 때 그림. ⓒLanda Corporation

5. 제품별 인쇄된 점 두께 비교. 왼쪽부터 제로그라피, UV 잉크젯, 수성 잉크젯, 오프셋, 나노그래피. ⓒLanda Corporation

란다 나노잉크 염료

대다수 물질들은 나노 입자 사이즈로 줄일 때 뜻하게 않게 얻게 되는 특성이 있다. 어떤 입자들은 굉장히 단단하게 변하면서 표면의 흠집을 막아주기도 하고, 어떤 것들은 혈류 속에서 고흡수성 특성을 가지게 돼 독특한 약품전달 체계를 가지지도 한다.

란다는 수십 가지의 연구를 통해 나노계측 크기로 줄였을 때 대단히 강력한 특성을 지닌 잉크 염료를 발견했다. 이 발견을 근거로, 나노잉크 염료는 란다 나노그래픽 인쇄 과정의 가장 기본적인 기술이 됐다. 란다 나노잉크는 10nm 크기의 초소형 염료입자 사이즈로, 높은 품질의 오프셋 인쇄 잉크 염료 사이즈인 500nm에 비해 최소 1/10 이하의 크기다. 또한 나노잉크는 친환경 수성잉크다.

6. 코팅되지 않은 종이에서 란다 나노잉크(왼쪽)와 오프셋(오른쪽) 비교. ⓒLanda Corporation

나노그래픽 인쇄 과정

나노그래픽 인쇄 과정은 수십만 개의 방울을 분사하는 것으로 시작한다. 하지만 이 과정은 기존의 잉크젯 과정과 같이 용지에 잉크를 직접 분사하는 방법과는 다르다. 나노잉크는 용지 1~2mm 위 프린트 바에 장착된 잉크 분사구에서 용지 대신 블랭킷에 잉크를 분사한다.

각각의 프린트 바는 특정한 색을 인쇄한다. 란다 나노그래픽 인쇄 과정은 장착된 8개의 프린트 바를 통해 한 번에 서로 다른 8가지 색상을 프린트 한다.

더불어 8개의 프린트 바는 CMYK 컬러를 이용하여, 점이나 흰색과 같은 별색도 인쇄할 수 있다.

8개의 프린트 바는 각각의 색 당 2개의 컬러 바가 배열되고, 이 조합으로 용지를 2배 빨리 처리할 수 있어, 인쇄 품질을 유지하면서 생산량을 2배 빠르게 늘릴 수 있다.

미세한 잉크 방울이 가열된 블랭킷 위에 놓이면, 넓게 퍼지면서 빠르게 수분이 날아가고 얇게 표면에 붙는다. 잉크에 남은 모든 수분이 날아가면 잉크의 두께는 초미세하게 얇아지고, 건조한 고분자막이 되어 블랭킷에 붙는다. 압력을 가해 트랜스퍼 위의 인쇄용지와 접촉하면 500nm 사이즈의 얇은 잉크층이 인쇄용지 표면에 달라붙는다.

이때 잉크가 종이를 뚫고 표면 아래로 들어가지 않는 않는다. 이렇게 달라붙은 이미지는 상당히 튼튼하게 붙게 돼, 긁힘이나 마모가 방지되어 나중에 추가로 건조시킬 필요가 없고, 블랭킷에 잉크 잔여물이 남지도 않는다.

더불어 양면인쇄도 쉽게 되고, 이렇게 생산된 인쇄물은 어떤 형태의 후가공기에서도 즉시 가공이 가능하다.

트랜스퍼 블랭킷

최적화되어 설계된 블랭킷과 블랭킷 컨베이어 시스템은 종이에 전사할 때 반드시 완벽한 이미지를 구현하도록 보장한다. 잉크 잔여물이 남는 것을 방지하고, 부드럽고 안정적인 블랭킷 운용이 가능하다. 또한 란다 나노잉크 방울을 잘 받아들일 수 있도록 디자인 되어 있고 이를 완벽한 이미지로 만드는데 일조하고 있다.

더불어 잉크 필름을 다양한 용지에 자국이 남지 않게 전사할 수 있도록 디자인 되어 있다.

그리고 왜곡이 없는 완벽한 이미지를 이전 인쇄물의 잔여물 없이 블랭킷에 전사하고, 다음 프린트 바에서 분사된 이미지 전달 준비를 마친다.

점을 찍었을 때 차이점

잉크젯에서 프린트 된 점을 확대해 보면 윤곽선이 깔끔하지 못한 것을 볼 수가 있다. 이는 수성잉크가 가지고 있는 특성인 모세관 현상에 의한 것으로, 종이 속 섬유질을 따라 수분이 흡수되는 현상이다. 오프셋 잉크는 일반적으로 잉크젯 보다 더 깔끔한 윤곽선을 가지고 있지만, 역시 모세관 현상 때문에 윤곽선이 울퉁불퉁하다.

이미 언급한대로 란다의 나노잉크 방울은 건조한 잉크 필름의 형태이기 때문에 종이나 다른 용지에 전사할 때, 종이 위에 직접 분사하는 기존의 습식 잉크와 같이 잉크가 종이 섬유질을 뚫고 지나가는 경우는 생기지 않는다. 란다의 나노잉크 필름은 종이 섬유질을 따라 이동하지 않기 때문이다. 전자현미경 사진에서 보는 것과 같이 종이 표면의 거칠기에 따라 모양이 형성되는 오프셋 잉크와는 달리 나노잉크는 코팅지 표면과 같이 정확하게 원을 그리고 있고, 극히 효율적으로 적은양의 잉크가 떨어져 있음을 볼 수 있다. 이것은 나노그래픽 인쇄 기술이 종이의 광택과 매치되고, 변두리가 날카로운 점을 만드는 기술을 있다는 것을 설명하고 있다. 결과적으로 이런 점은 란다 나노그래픽 인쇄 공정을 통해 유난히 동그란 원을 얻을 수 있다는 것을 보여준다.

7. 란다의 CMYKOVG 컬러 색영역은 CMYK 오프셋에 비해 85% 더 넓고, 판톤 컬러의 75%까지 색재현이 가능하다. ⓒLanda Corporation

균일한 고광택

나노그래픽 인쇄 공정에서 발생하는 얇고 효율적인 레이어의 장점 중 하나는, 용지에 인쇄했을 때 상당히 고광택 이미지를 얻을 수 있다는 점이다. 이는 광택지에서 광택이미지를 표현하든, 매트이미지를 매트지에 표현하든 사진과 같은 고품질의 이미지를 얻을 수 있다는 뜻이다. 그에 반해서 드라이 토너로 인쇄된 이미지는 인쇄 된 용지의 광택도와 상관없이 동일한 광택 광택 수준의 같은 광택을 표시한다. 인쇄 영역과 배경 사이의 광택 차이는 인간의 눈에 거슬리게 보이며, 낮은 품질의 인쇄로 인식한다.

다양한 미디어에 사용가능

초박막 나노그래픽 인쇄 잉크 필름은 모든 종이는 물론, 플라스틱 표면에도 인쇄가 가능할 만큼 특별한 성능을 발휘한다. 란다 나노잉크 이미지는 큰 용지는 물론 코팅의 유무와 상관없이 플라스틱, 신문용지, 필름과 같은 곳에도 인쇄가 가능하다. 더불어 수분이나 다른 액상성분이 없는 필름화된 잉크는 수분 때문에 생기는 손상이나 변형에 자유로운 것도 장점이다.

또한 나노그래픽 인쇄 기술은 낮은 온도로 가열해 인쇄용지 표면을 건조하게 만들어 인쇄용지를 최초와 같은 품질로 유지시킨다.

란다 S10 모델. ⓒLanda Corporation

나노그래픽 인쇄의 경제적 이익

나노그래픽 인쇄 공정은 아래와 같은 특성 때문에 모든 디지털 인쇄 기술 중 가장 낮은 페이지당 단가로 생산이 가능하다.

?잉크 캐리어- 란다 나노잉크 솔루션은 수성이기 때문에 솔벤트와 UV 제품에 비해 저렴한 가격에 공급이 가능하다.

?잉크 사용량 - 란다 나노그래픽 인쇄 공정으로 만든 500nm 크기의 필름으로 만든 이미지는 오프셋 잉크에 비해 절반 크기의 두께로 만들어져 같은 이미지를 구현하는데 훨씬 적은 잉크를 사용할 수 있다.

?용지 가격 - 저렴한 가격으로 어떤 용지에도 인쇄가 가능하기 때문에 값비싼 코팅용지나 특별하게 디자인된 종이 대신에 시중에서 쉽게 구할 수 있는 코팅이 안 된 일반용지를 사용할 수 있다.

?생산물류 - 란다 나노잉크는 제조와 선적에 유리하게 패키지를 줄이고, 선적과 저장에 사용할 비용을 줄이는데 집중적으로 투자를 하고 있다.

란다 나노잉크와 나노그래픽 인쇄공정의 조합으로 매엽기반 인쇄는 최대 1050mm 용지를 기준으로 시간당 6,500장까지 가능하고, 웹기반으로는 분당 100m 인쇄가 가능하다. 이는 다른 디지털 장비에 비해 분명히 진일보한 성능으로, 회사의 디지털 영업 부분 생산성이 크게 증가할 것이다.

결론

나노그래픽 인쇄 공정은 신기술임은 물론이고, 인쇄 분야의 새로운 장을 열었다. 수성 란다 나노잉크의 염료 및 특별히 고안된 트랜스퍼 블랭킷의 조합으로 특별한 인쇄공정이 가능하다.

생산성 측면에서 다양한 용지와 오프셋 인쇄와 동일한 인쇄품질 그리고 손익분기점인 5000매 인쇄까지, 나노그래피는 주류 인쇄시장에서 경쟁할 수 있는 최초의 디지털 장비가 될 것이다.

오프셋에서 디지털로 변환되는 인쇄분야에서 오프셋 인쇄 방식 혼자서 미래에 살아남기는 힘들 것이다. 나노그래피는 직면한 현재 디지털 기술의 주요문제인 속도, 품질과 단가 등을 해결하고, 인쇄업계를 근본적으로 변화시킬 수 있을 것이다.

<출처 월간PT 2016년 2월>

※ 출처 : EngNews (산업포탈 여기에) - 란다(Landa) 나노그래픽 인쇄 공정