오래된 신문이나 책의 종이를 보면 노랗게 변한 모습을 흔히 볼 수 있습니다. 이건 왜 그럴까요?
사우스캐롤라이나 대학교 화학과 Susan Richardson 교수는 "오래된 책 종이가 노랗게 변하는 건 종이를 구성하는 성분 때문"이라고 말했습니다.
대부분의 종이는 주로 셀룰로오스로 이뤄진 목재나 식물의 세포벽을 견고하게 해주는 리그닌이라는 천연 목재로 제작합니다. 셀룰로오스는 무색이기 때문에 빛을 반사시킵니다. 그래서 우리는 종이를 흰색으로 인지합니다.
그런데, 종이를 구성하는 또 다른 성분인 리그닌은 공기와 빛에 노출될 경우 분자 구조가 변한다고 합니다. 리그닌은 동일한 분자 단위가 서로 결합해 만들어진 고분자입니다. 리그닌의 반복되는 분자 단위는 산소와 수소로 이뤄진 알코올이며 탄소 원자가 산재해 있습니다.
변색의 핵심은 리그닌
리그닌과 셀룰로오스의 일부는 산화되기 쉽다고 합니다. 산화되기 쉽다는 건 산소분자가 어렵지 않게 추가될 수 있다는 건데요. 즉, 산화 작용이 리그닌과 셀룰로오스의 분자구조를 변하게 하는 겁니다. 추가된 산소 분자는 알코올 서브유닛(subunits)의 결합을 끊어내 'chromophores'라고 불리는 분자를 만듭니다. chromophores은 그리스어로 '색을 운반하는' 혹은 '발색단'이라는 뜻입니다.
chromophores은 우리 눈이 색으로 인지하는 특정 파장의 빛을 반사합니다. 리그닌이 산화할 경우 chromophores에서 노란색이나 갈색의 빛의 파장을 반사하게 됩니다. 즉, 산화된 리그닌은 우리 눈에 갈색이나 노란색으로 보이게 되는거죠.
Richardson 교수에 따르면, 일반적으로 제지 제조사에서는 표백 공정을 사용해 최대한 많은 리그닌을 제거하려고 한다고 합니다. 리그닌을 많이 제거할수록 종이가 흰색으로 오래 유지되는 거죠.
하지만 신문이나 교과서에 쓰이는 값싼 종이의 경우 이러한 표백 공정을 많이 거치지 않아 리그닌이 더 많다고 해요. 그래서 다른 종류의 종이보다 더 빨리 황갈색으로 변하게 되는 거죠.
흥미롭게도, 식료품점의 종이가방이나 종이상자를 만들 때는 제품을 더 튼튼하게 만들기 위해 리그닌을 이용한다고 하는데요. 이 종이 제품들은 표백 공정을 아예 거치지 않아 일반 신문지보다 더 갈색을 띠지만 리그닌 덕분에 더 튼튼하다고 하네요.
Richardson 교수에 따르면, 이론적으로 고등학교 졸업 앨범을 깨끗한 상태로 오래 보존하기 위해서는 앨범을 빛과 산소로부터 차단시키면 된다고 합니다. 그는 "책을 깨끗하게 보관하기 위해서 산소는 적"이라고 말합니다.
책을 완벽하게 봉인된 상자에 넣고, 산소 대신 질소나 아르곤 혹은 비활성 물질을 넣어 책을 보관하라고 하는데요. 산소를 차단해 보관한다면 책이 노랗게 변하는 걸 막을 수 있다고 합니다. Richardson 교수는 "어두운 방에 보관돼 있는 책도, 산소에 노출된다면 노랗게 변한다"며 "햇빛은 산화 과정을 가속화 시키는 것을 그저 도울 뿐"이라고 말했습니다.
