우리가 흔히 인쇄라고 하면, 특정한 방식으로 잉크를 종이의 특정 영역에 옮겨 글자나 그림을 얻는 것을 말합니다.
종이를 구성하는 화학 물질은 어떤 색의 빛도 거의 흡수하지 않기 때문에, 종이 표면에서 반사된 빛이 우리 눈에 들어오면 흰색으로 보입니다.
잉크에 들어 있는 안료나 염료는 가시광선의 일부 또는 전부를 흡수하기 때문에 잉크를 종이 표면에 바르면 흰 종이 표면이 색으로 변합니다.
가정이나 사무실에서 주로 사용하는 프린터 종류는 잉크젯 프린터와 레이저 프린터입니다.
잉크젯 프린터는 종이에 미세한 잉크 방울을 분사하는 방식인 반면, 레이저 프린터는 정전기적 인력을 이용하여 토너를 빛 드럼에 끌어당겨 종이에 전사합니다.
하지만 영수증은 이런 식으로 인쇄되지 않습니다. 영수증은 감열지라고 하는 특수 용지에 인쇄됩니다.
일반 종이와 비교했을 때, 감열지는 표면에 특수 염료라고 불리는 화학 물질이 함유된 얇은 코팅이 되어 있습니다.
감열지 염료 자체는 무색이므로 새로 구입한 감열지는 일반 종이처럼 하얗게 보입니다.
하지만 적절한 조건이 충족되면 두 물질은 화학 반응을 일으켜 새로운 물질이 가시광선을 흡수하고, 우리는 색을 볼 수 있게 됩니다.
결정형 보라색 락톤과 같은 많은 물질은 본래 무색이지만 산성 환경에서는 보라색으로 변합니다.
즉, 감열지에 인쇄할 때 잉크는 프린터에 저장되는 것이 아니라 이미 용지에 묻어 있는 것입니다.

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그림 1. 결정성 보라색 락톤은 산성 물질이 존재할 경우 무색에서 보라색으로 변하고, 알칼리성 물질이 존재할 경우 다시 무색이 된다.

하지만 산과 쉽게 반응하는 크리스탈락톤과 같은 특이한 염료는 상온에서 고체 상태이며 분자 구조가 고정되어 있습니다.
산성 물질이 고체 상태라면, 서로 가까이 접촉하고 있더라도 실온에서 오랫동안 분리되지 않고 남아 있을 수 있습니다.
따라서 상온에서 고체 상태인 이러한 어두운 염료와 다른 산성 물질의 고체를 미세한 가루로 갈아서 섞은 다음 종이 표면에 바르면 감열지를 얻을 수 있습니다.
상온에서 감열지는 일반 종이와 똑같이 생겼습니다.
온도가 올라가면 어두운 염료와 산이 녹아 액체가 되고, 자유롭게 움직이는 분자들이 만나 즉시 반응하기 때문에 흰 종이가 빠르게 색을 띠게 됩니다.
이것이 바로 감열지라는 이름의 유래입니다. 감열지는 색이 변할 만큼 충분히 뜨거워져야만 합니다.
감열지에 글자나 그림을 인쇄하려면 감열 프린터라는 특수 프린터가 필요합니다.
감열식 프린터를 분해해 보면 내부가 매우 단순하다는 것을 알게 될 것입니다. 잉크 카트리지가 없고, 주요 부품은 드럼과 프린트 헤드뿐입니다.
영수증 인쇄에 사용되는 감열지는 보통 롤 형태로 만들어집니다.
감열지 롤을 프린터에 넣으면 롤러에 의해 앞으로 밀려나 프린트 헤드에 닿게 됩니다.
프린트 헤드 표면에는 인쇄하려는 글자나 그림에 따라 종이의 특정 영역을 가열하는 수많은 미세한 반도체 소자가 있습니다.
감열지와 인쇄 헤드가 접촉하는 순간, 인쇄 헤드에서 발생하는 고온으로 인해 감열지 표면의 염료와 산이 녹아 액체가 되고 화학 반응을 일으켜 종이 표면에 문자나 그림이 나타납니다.
롤러에서 한 방울씩 떨어지면서 구매 영수증이 인쇄됩니다.
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그림 2. 감열 프린터의 작동 원리: 감열 용지가 드럼에 의해 앞으로 이동합니다. 용지가 프린트 헤드에 닿으면 프린트 헤드에서 발생하는 열이 감열 용지 표면의 염료와 산을 녹이고, 이 둘은 화학 반응을 일으켜 색상을 생성합니다.

기업들이 영수증을 출력할 때, 우리에게 더 익숙한 레이저 프린터나 잉크젯 프린터 대신 감열지와 감열 프린터를 사용하는 이유는 무엇일까요?
첫째, 레이저 프린터나 잉크젯 프린터는 프린터에서 용지로 잉크나 토너를 옮기기 위해 복잡한 장치가 필요합니다. 두 프린터 모두 부피가 크고 일반적으로 교류를 전원으로 사용합니다.
특히 야외에서 상품을 판매하거나 비행기나 기차와 같은 운송 수단에서 상품을 판매할 때, 고객에게 영수증을 출력하기 위해 무거운 프린터를 휴대하는 것은 현실적으로 어렵기 때문에 소형 프린터가 필요한 경우가 많습니다.
둘째로, 레이저 프린터나 잉크젯 프린터의 잉크 카트리지나 토너를 교체하는 것은 종종 시간이 많이 걸리고 번거로워서 고객의 계산을 지연시킬 수 있으며, 이는 사업주와 소비자 모두에게 매우 부정적인 영향을 미칩니다.
이러한 문제들은 레이저 프린터나 잉크젯 프린터 대신 열전사 프린터와 열전사 용지를 사용함으로써 해결할 수 있습니다.
잉크가 이미 종이에 저장되어 있기 때문에 감열식 프린터는 잉크를 저장하고 전송하는 데 복잡한 구조가 필요하지 않으며 매우 작게 제작될 수 있습니다.
또한 배터리로 작동되므로 특히 야외나 이동 중에 고객에게 영수증을 출력하기 위해 휴대하기에 이상적입니다.
구조가 간단하기 때문에 감열식 프린터는 유지보수도 간편하며, 사용자는 잉크 카트리지를 교체할 필요 없이 용지가 다 떨어지면 새 감열 용지 롤로 교체하기만 하면 됩니다. 따라서 고객은 시간을 많이 낭비하지 않아도 됩니다.
또한, 감열 프린터는 인쇄 속도가 빠르고 소음이 적어 쇼핑몰에서 사용하기에 매우 적합합니다.
이러한 장점 때문에 감열 인쇄는 쇼핑 영수증 인쇄에 선호되는 방식일 뿐만 아니라 티켓, 라벨, 심지어 팩스 인쇄에도 자주 사용됩니다.
감열지에는 또 다른 큰 단점이 있는데, 바로 인쇄된 문서의 글씨가 시간이 지남에 따라 흐려진다는 것입니다.
감열지에 사용되는 특수한 염료 때문에 색이 바래는 현상도 발생합니다.
앞서 언급했듯이 감열지를 덮고 있는 수수께끼 같은 염료는 상온에서는 무색이지만, 고온에서 화학 반응을 통해 색깔을 띤 다른 구조로 변합니다.
하지만 이 새로운 구조는 그다지 안정적이지 않으며, 적절한 조건이 갖춰지면 이전의 무색 구조로 되돌아갑니다.
예를 들어, 앞서 언급했듯이 결정성 보라색 락톤은 산성 물질이 존재할 때 색깔 있는 구조로 변하고, 이 색깔 있는 구조는 알칼리성 물질이 존재할 때 다시 무색 구조로 돌아갑니다.
인쇄된 영수증을 보관하는 동안 주변의 다양한 화학 물질과 접촉할 수 있습니다. 또한 햇빛이나 고온에 노출될 경우 감열지의 염료가 무색으로 돌아가 영수증이 변색될 수도 있습니다.
이 문제를 해결하기 위해 많은 감열지 제조업체는 염료층 위에 추가적인 보호층을 덧입혀 염료가 다른 화학 물질과 접촉하는 것을 최소화하고 감열지에 인쇄된 문서의 수명을 연장합니다.
하지만 이 방법은 감열지의 가격을 인상시키므로, 일부 기업들은 보호층이 없는 일반 감열지를 계속 사용할 것입니다.
영수증이 시간이 지나면서 흐릿해질까 걱정된다면, 영수증을 복사하거나 스캔해 두는 것이 좋습니다.
최근 몇 년 동안 감열지는 비스페놀 A를 함유하고 있어 많은 소비자들의 우려를 불러일으켰습니다.
비스페놀 A는 산성 물질이므로 고온에서 어두운 염료와 반응하여 색을 내는 감열지에 사용됩니다.
또한, 비스페놀 A는 특정 플라스틱이나 코팅제를 만드는 데 사용되는 원료로 더 흔히 사용됩니다.
BPA가 인체에 들어가는 주된 경로는 이러한 용기에 음식을 담을 때이며, 소량의 BPA가 음식과 함께 몸속으로 들어갑니다.
하지만 최근 연구에 따르면 감열지에 인쇄된 지폐에 노출될 경우 BPA가 체내로 흡수될 수 있는 것으로 나타났습니다.
예를 들어, 최근 한 연구에서는 열에 민감한 종이에 장시간 노출된 후 소변에서 BPA 수치가 증가하는 것으로 나타났습니다.
비스페놀 A의 화학 구조가 인체에서 생성되는 주요 에스트로겐인 에스트라디올과 유사하기 때문에 정상적인 내분비 분비를 방해하고 여러 질병의 위험을 증가시킬 수 있다는 우려가 있습니다.
하지만 음식이나 감열지를 통해 체내에 흡수되는 BPA 농도는 매우 낮기 때문에 인체에 미치는 BPA의 건강 영향을 확인하기는 어렵다는 점을 지적해야 합니다.
하지만 BPA는 현재 감열지 생산에 사용이 금지되어 있지는 않지만, 많은 제조업체들이 BPA 대신 다른 산을 사용하기 시작했습니다.
영수증과의 접촉을 통해 소량의 BPA가 체내로 흡수될까 걱정되신다면, 영수증을 만지지 않고 최대한 빨리 다른 곳에 보관하고, 영수증을 만진 후에는 손을 씻는 것이 더 효과적인 예방책입니다.
물론 종이 영수증을 전자 영수증으로 대체하는 것은 건강에도 좋고 환경에도 더 이로울 수 있습니다.

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