컴퓨터를 각 기능별로 분류하면 입력 장치, 중앙처리 장치, 출력 장치로 나눌 수 있는데, 프린터는 모니터와 마찬가지로 출력 장치에 해당한다. 컴퓨터의 여러 응용 프로그램에서 생산된 텍스트 또는 그래픽 데이터를 우리는 1차적으로 모니터로 확인할 수 있으며, 2차적으로 프린터를 통해 종이로 인쇄된 형태로 만날 수 있는 것이다.지금까지 프린터는 컴퓨터에 귀속된 하나의 주변장치로 인식되어 왔으나 PC 없이 바로 사진 출력이 가능한 포토 프린터에서 모바일 프린팅까지 컴퓨터 주변기기 이상의 기능을 갖고 있다. 특히 프린터 기술의 급속한 발달로 단순 출력뿐만 아니라 사무실의 네트워크 기능을 포함해 프린터 소모품의 잔존 수명을 확인하고 사용자의 사용 패턴을 학습해 인쇄 대기 상태나 에너지 절약 모드로 자체 전환하는 인공 지능적 기능까지 갖추고 있다. 따라서 컴퓨터가 없이는 프린터 자체적으로 아무 일도 못하는 것으로 알고 있던 인식이 변화해야 하는 시점에 와 있다. 초기 잉크젯 프린터는 흑백이었고, 뒤이은 컬러 잉크젯 프린터도 단순히 4도(빨강, 파랑, 노랑, 검정) 색상만을 이용해 출력물의 질은 낮은 편이었다. 사진처럼 자연스러운 색상을 구현하지 못했고 그나마 각 색의 중간색을 표현해주는 정도의 하프톤 기능에 만족해야 했다.그러나 이제 텍스트에서 벗어나 그래픽, 이미지 등을 포함한 문서 작성이 많아지고 시각적 효과 또한 늘어남에 따라 컬러 프린터의 중요성이 더욱 강조되고 있다.기존의 컬러 잉크젯의 단점을 개선한 포토 잉크젯 프린터가 모습을 드러냈고, 뒤이어 높은 유지비와 느린 속도 때문에 전문적인 사용자에만 만족해야 했던 염료승화형 프린터가 포토 프린터로 등장하기에 이르렀다. 최근에는 사무실에서 주로 사용하는 레이저 프린터의 경우에도 서서히 컬러화가 진행되고 있다. 이렇게 나날이 변해가는 프린터의 모습은 인쇄 방식, 색상, 출력 방법 등에 의해 다양하게 구분된다.출력시 압력에 따라 충격식과 비충격식, 색상의 지원 여부에 따라 흑백과 컬러, 자료 전송 방법에 따라 라인(line) 프린터와 페이지(page) 프린터 등이 있다. 그리고 인쇄 방식에 의해 도트, 잉크젯, 레이저 프린터 등으로 나눌 수 있다. 컬러 프린팅 기술의 유래컬러 프린팅은 빨강, 파랑, 노랑, 검정 잉크(또는 토너)를 사용해 출력물에 다양한 색을 입히는 방식이다. 검정을 제외한 다른 세 가지 색의 요소를 이용해 이론상으로는 모든 색을 재현할 수 있다. 그렇다면 왜 검정색이 더 들어가는가? 그 이유는 실제 잉크가 완벽하지 않기 때문이며, 일부 스며든 색들은 인쇄 과정에서 없어지고 검정색은 진흙빛에 가깝게 나타나기 때문에 검정색을 좀더 추가해야 하는 것이다(감산혼합).<그림 1>처럼 실제로 모니터에서 본 그대로의 색상이 프린터에서 출력하면 약간의 차이가 있는데, 이는 가산혼합(모니터)과 감산혼합(프린터)의 차이로 인한 것이다.
그림 1 프린터와 모니터의 색 표현 원리
컴퓨터 기술이 최근 20~30년 사이에 비약적으로 성장했듯이 컬러 프린팅 기술도 짧은 기간 동안 빠르게 발전해 왔다. 이런 기술의 발전으로 우리가 꿈도 꾸지 못할 것 같았던 컬러 인쇄와 사진 출력을 가정이나 사무실에서도 손쉽게 구현할 수 있게 되었다. 사실 컬러 프린팅 기술이 도입된 지는 불과 20년 정도밖에 되지 않는다. 컬러 TV가 국내에 보급돼 우리 안방에 들어온 것과 거의 비슷한 시기에 개발된 셈이다. 연도별로 살펴보면 1970년대 후반에 흑백 잉크젯 프린터가 개발되었고, 곧이어 1980년대 초에 컬러 잉크젯 프린터가 등장했다. 초기에 나온 컬러 잉크젯 프린터는 단순히 4도(빨강, 파랑, 노랑, 검정) 색상만을 이용하여 출력 질이 떨어졌으며, 각 색의 중간색을 표현해주는 하프톤 기능에 만족해야만 했다.이후 90년대 초 인화 사진과 유사하고 전문 사용자들에 적합한 열전사, 감열 방식, 염료승화 방식 등의 프린터가 개발되었고, 97년 말부터 기존의 컬러 잉크젯의 단점을 개선한 포토 잉크젯 프린터가 모습을 드러냈다. 또한 90년대 중반에서야 요즘 널리 사용되는 레이저 방식의 컬러 프린터가 첫 선을 보였다. 컬러 레이저 프린팅 기술은 더욱 발전해 고체형 잉크를 사용하는 솔리드 프린터가 시장에 출시되고, 최근 빛을 발하는 LED 프린터까지 등장하게 되었다.프린터 대중화의 기수, 잉크젯현재 가정에서 가장 많이 쓰이는 프린터는 잉크젯이다. 제품 자체의 초기 구입 비용이 저렴한 데다 컬러까지 구현할 수 있어 각 가정에 한 대씩 비치해 두기에 부담이 없다. 저렴한 가격에 컬러를 구현할 수 있어 가정이나 소호에서 각광받고 있다.잉크젯이 출력하는 방식은 도트 매트릭스 프린터와 매우 유사하지만 핀이 리본을 때려 인쇄하는 방식이 아니라 헤드가 직접 잉크를 종이에 분사하는 방식이라는 점에서 기존의 도트 프린터와 차이가 있다. 잉크젯 이외의 대부분의 프린팅 방식은 종이와 직접적인 접촉이 필수적이지만 잉크젯의 경우 그렇지 않기 때문에 산업용으로도 널리 쓰인다(고속으로 지나가는 종이 박스에 생산 날짜와 기타 정보 등을 기록하는 것이 그 예라고 하겠다).잉크젯 프린터는 용지에 액상 잉크를 분사해 문자를 인쇄하는 방식이므로 노즐을 통해 도트별로 잉크를 분사해 줌으로써 인쇄가 이뤄진다. 따라서 도트의 크기를 아주 작게 만들어 미세한 인쇄를 할 수도 있다. 잉크 분사 방식에는 압전 소자(piezo)를 이용해 누르는 방법과 잉크에 순간적으로 열을 가해 그 압력으로 잉크를 분출시키는 방법인 열전사(thermal) 방식 등이 있다.반면 잉크젯은 인쇄 속도가 레이저 프린터에 비해 느리고 잉크 소모량도 많은 단점이 있다. 이를 극복하기 위해 요즘에는 잉크젯의 한계인 속도와 해상도를 높인 제품들이 속속 개발되고 있다.예를 들어 높은 해상도를 얻기 위해 일반적인 4색이 아닌 6색의 잉크를 사용하는 프린터가 출시되었다. 이런 6색 잉크 제품은 좀더 정밀한 색상 표현이 가능하므로 포토 프린터에서 주로 쓰이고 있다. 또한 속도를 높이기 위해 두 라인을 한번에 인쇄함으로써 웬만한 레이저 프린터의 속도와 거의 비슷한 제품들도 출시되는 추세이다. 열전사 잉크젯 프린팅 방식HP 계열의 프린터에서 주로 사용하며 캐논의 버블젯 방식의 프린터도 이와 유사한 가열 기포 방식을 사용한다. 열전사 방식이 버블젯과 다른 점은 잉크 노즐의 반대편에 발열 히터를 배치하여 기포의 팽창 방향으로 잉크 방울을 밀어낸다는 점이다. 반대로 버블젯은 팽창 방향에서 90도 정도의 각도를 가지고 발열 히터가 배치되어 있다. 머리카락보다 가는 헤드의 잉크 통로에 미세한 전극을 설치하여 전원을 넣어주면 노즐 부분의 잉크가 순간적으로 200~300도로 가열되는데, 이 때 아주 적은 양의 잉크 방울이 출구 쪽으로 밀려나면서 종이에 묻게 된다.
그림 2 버블젯 방식의 동작 원리
이 방식은 헤드에 단지 아주 작은 가열 전극만 있으면 되기 때문에 헤드의 가격이 낮아진다. 이같은 이유로 HP의 프린트 헤드는 잉크를 교체하면서 동시에 바꾸게 되어 있는 타입이 대부분이다. 즉 잉크 일체형의 헤드를 채택할 수 있게 되는 것이다(헤드 끝의 통로는 아주 미세한 관이므로 중간에 공기방울이 들어가게 되면 잉크의 유입이 원활하지 않게 되므로 출력에 문제가 생길 소지가 있다. 그러나 헤드 잉크 일체형은 공기 방울이 들어가지 않으므로 이런 문제가 없어진다).반면 엡손이나 캐논의 제품은 잉크 카트리지 분리형이므로 잉크 착탈을 반복하게 되면 공기가 유입되므로 이럴 경우 많은 양의 잉크를 소모시켜 공기 방울을 밖으로 배출해야만 한다.열전사 방식의 헤드는 구조가 단순하여 노즐 간격을 더욱 촘촘하게 만들 수 있으며 잉크 방울 자체를 작게 만들 수 있는 장점이 있다. 그러나 잉크 구입시 항상 헤드까지 동시에 구입하게 되므로 잉크 값이 타사 제품에 비해 약 10~30% 비싸다는 단점이 있다. 최근에는 유지비를 고려하여 헤드와 잉크를 분리한 제품들도 출시되고 있다.압전 방식의 잉크젯 프린팅미려한 잉크젯 인쇄를 가능하게 한 대표적인 기술로, 이 기술의 기반은 ‘피에조 효과(Piezoelectric effect, 압전 효과)’에서 찾을 수 있다. 주로 전기 진동과 역학 진동의 상호 변환에 이용되고 있으며, 프린터에서는 이를 반대로 응용하여 전기적인 신호를 주면 압전체가 움직이는 현상을 이용한다. 이 방식의 원천 기술은 필립스가 갖고 있었는데, 필립스가 상업화에 실패하자 엡손이 이 기술을 사들여 소형화하고 가격을 낮춰 성공시킨 것이다.
그림 3 압전소자 방식의 동작 원리
열전사 프린팅 방식과 차이점은 한 개의 노즐에 여러 개의 압전체를 둘 수 있다는 점이다. 미세한 크기의 압전체 여러 개를 헤드의 노즐 내부에 두고 프린터 제어 회로의 신호에 따라 전기 신호를 입력시킨다. 예를 들어 굵은 잉크 방울을 만들고 싶으면 동시에 여러 개의 압전체를 작동시키고 작은 잉크 방울을 만들고 싶으면 한 개의 압전체를 작동시킴으로써 잉크 방울의 크기와 추출량까지 정밀하게 제어할 수 있다. 현재 엡손에서는 잉크 1개의 입자를 3pl(피코리터)까지 적게 만든 제품군을 내놓고 있다. 이 방식의 제품은 잉크 분사를 위해 힘을 가하는 잉크 저장소(챔버) 뒷단의 수많은 압전체가 정교하게 움직여 5700dpi에서 180dpi까지 다양한 크기로 잉크 입자를 분사할 수 있는 장점이 있다. 특히 사진 출력시 우수한 품질을 보인다. 텍스트 출력뿐만 아니라 디지털 카메라의 등장과 더불어 전용 인화지에 출력할 수 있는 포토 프린팅 기능을 내장하고 있는 제품들도 다수 출시돼 있다. 사진 출력 맞춤형, 염료승화 프린터염료승화 프린터(Thermal Wax Printer)는 코닥에서 주로 사용하는 방식이다. 서멀헤드가 CMYK의 4색 승화성 염료(잉크와는 다름)가 도포된 잉크 시트(리본)에 열을 가해 사전에 코팅된 전용 용지 위에 이미지를 전사하는 방식이다. 이 때 서멀헤드의 열량에 따라 승화·전사되는 잉크의 양이 조절된다. 이러한 프린터의 해상도는 겨우 200~400dpi 안팎에 불과하지만 각 컬러(C, M, Y)의 표현이 256계조로 나뉘어 표현되기 때문에 1670만 컬러 이미지의 색상을 재현한다. 이렇게 재현된 컬러는 미묘한 색상의 계조 표현이 가능해 일반적인 사진 품질과 거의 다를 바 없는 선명한 출력물을 얻을 수 있다.그러나 사진 품질과 같은 컬러의 계조 표현에는 만점에 가까우나 전용 용지와 잉크 시트의 가격이 고가이기 때문에 부담이 되고 있다. 그럼에도 불구하고 요즘에는 디지털 카메라의 빠른 보급과 더불어 승화형 열전사 방식을 채용한 A6 엽서 크기(4×6인치 사진)의 소형 프린터들이 등장하고 있다. 출력물 크기는 작지만 풀 컬러 프린트가 가능하고 디지털 카메라로 촬영한 사진을 자신이 직접 출력할 수 있기 때문에 가정용으로도 활용되고 있다. 또한 사진 출력용으로 출시되었기 때문에 상대적으로 포토 잉크젯 프린터에서 사진을 인쇄할 때보다 염료승화형 프린터가 출력 속도가 빠른 것을 느낄 수 있다. 이러한 소형 프린터들은 4/8/16가지로 분할하거나 색상을 보정해 프린트할 수 있는 드라이버, 색상 일치(color matching) 소프트웨어 등이 지원되므로 증명사진이나 스티커 사진 등 필요한 용도에 맞는 사진을 만들기가 쉽다.인쇄 속도의 지존, 레이저 프린터빠른 출력이 필수적인 기업에서는 잉크젯의 늦은 출력 속도가 항상 걸림돌이었다. 속도를 좀더 높이기 위해서 페이지 단위로 출력하는 방법을 모색하던 중 레이저 프린터가 탄생하게 되었다.레이저 프린터의 원리는 복사기의 원리와 같으나 복사기처럼 휘도가 좋은 전구를 이용해 드럼에 상을 맺히게 하는 것이 아니라 레이저로 드럼에 상을 맺히게 하여 인쇄하는 방식을 채택한 것이다. 토너라고 불리는 검은 카본 가루를 상이 맺힌 곳에만 달라붙게 하여 종이에 인쇄 후 뜨거운 롤러(레이저 헤드)로 종이를 밀어 카본 가루를 떨어지지 않게 만드는 원리이다.이런 레이저 프린터 중에서 각 색깔별로 토너를 넣어 순차적으로 드럼(OPC Drum)에 토너를 묻혀주는 방식이 컬러 레이저 방식이다. 초기엔 300dpi 정도였으나 요즘에는 1200dpi의 고급 출력까지 지원한다.컬러 레이저 프린터의 경우 지난해까지만 하더라도 모든 색상(CMYK)을 한꺼번에 찍을 수 없어 드럼을 4회 반복 인쇄한 후에 출력해야 했기 때문에 흑백 레이저의 출력 시간보다 훨씬 오래 걸렸다. 그러나 드럼을 1회만 반복해도 컬러 인쇄가 가능한 싱글패스 방식의 제품들이 나오면서 분당 35장 이상의 컬러 문서를 출력할 수 있는 수준에 이르렀다.
그림 6 솔리드 프린터의 원리
고체 잉크 사용하는 솔리드 방식크레용 소재의 특수 솔리드 컬러 스틱을 사용, 순간적으로 액체로 변환시켜 출력하는 방식이다. 솔리드 컬러 스틱을 프린터 헤드 안에서 고온으로 녹여 고속 회전하는 코팅된 드럼 위에 역상으로 잉크를 묻혀 놓으면 용지가 드럼과 압착롤러를 통과하면서 압력에 의해 드럼 위의 잉크가 용지에 입혀지는 원리이다.이 방식은 인쇄 원료가 떨어지면 작동을 멈추어야 하는 기존 프린터와 달리 인쇄 중에도 솔리드 컬러 스틱의 추가 투입이 가능하다. 또한 잉크를 넣는 별도의 카트리지가 필요하지 않기 때문에 대량 생산도 쉬운 편이다. 잉크 원료인 고체 크레용 소재는 원가도 매우 저렴해 다른 레이저 프린터와 비교할 때 본체 구입 비용이 10~20%, 유지 비용은 절반 이하로 낮다. 현재 제록스에서 기술을 주도하고 있으며 제록스 페이저 860, 8200 모델로 상용화되었다.이 솔리드 프린터는 환경을 중요시하는 유럽이나 미국에서 많이 사용하고 있다. 특히 토너를 이용하는 프린터의 경우 입자가 너무 작아 폐에 흡입됐을 때 밖으로 잘 배출되지 않으므로 공기 흐름이 좋지 않은 공간에서 장시간 사용하면 진폐증과 유사한 증상을 보일 수도 있다. 따라서 인체에 무해한 천연 소재의 고체 잉크를 사용하는 프린터는 앞으로 더욱 각광받을 것으로 보인다. 진정한 ‘빛을 이용하는’ LED 방식LED 프린터의 등장은 사용자들의 빠른 출력 속도의 요구에서 시작된다. 흑백 레이저 프린터에서 LED를 사용한 프린터가 삼성전자에 의해 개발돼 상품으로 나온 적이 있었으나 해상도에 한계가 있었고 이를 컬러로는 응용하지 못했다. 이후 지난 2001년에 LED 방식을 이용한 컬러 레이저 프린터가 처음 등장했다.LED 방식의 프린터는 대부분의 레이저 프린터와 비슷하나 차이점은 <그림 8>처럼 드럼이 각 색마다 별도로 있고, 광원으로 레이저 방식에서 사용하는 레이저 다이오드(laser diode) 대신 LED 뭉치 또는 막대 어레이(array) 4개를 사용해 종이가 지나갈 때 동시에 토너를 묻혀주어 컬러 레이저 방식의 한계였던 속도를 분당 30ppm까지 높여주었다는 점이다.
그림 8 컬러 LED 방식의 원리
미래형 컬러 프린팅 기술을 기대하며흑백 프린팅과 마찬가지로 컬러 프린팅에서도 잉크젯 프린터는 잉크젯끼리, 레이저 프린터는 레이저끼리 서로 경쟁할 전망이다. 잉크젯 프린터의 경우 초기 구입 비용이 저렴한 장점이 있는 반면 인쇄 속도가 느리고 유지비(잉크 값)가 상대적으로 비싼 단점이 있다. 레이저 프린터의 경우 초기 구입 비용이 많이 들지만 인쇄 속도와 유지 비용이 상대적으로 덜 드는 이점이 있다.몇 년 전만 해도 기업의 구매 담당자나 개인 사용자들은 처음 구입할 당시의 프린터 가격만 보고 구입하는 경향이 많았었다. 그러나 요즘엔 초기 장비 구입 비용뿐만 아니라 유지 비용 등을 고려한 총소유 비용(TCO)에 대해서도 관심을 갖는 사용자들이 늘고 있다.두 기술 모두 나름대로 장단점을 갖고 있는 만큼 오랜 기간 동안 각각의 기술이 공존하겠지만 결국 소비자의 선택에 따라 우열이 갈라지지 않을까 싶다. 사용자들은 아무리 기능이나 성능이 우수하더라도 제품의 구입 비용이나 유지 비용이 적게 드는 제품을 많이 찾을 것이기 때문이다.반면 대기업이나 보험사처럼 한 번에 대량의 컬러 문서를 출력해야 하는 경우 비용을 절감하고 외부 인쇄 비용을 줄이기 위해 속도와 유지 비용을 만족시켜 주는 싱글패스 기술을 채용한 컬러 레이저 프린팅 방식을 주로 선택하는 추세이다.또한 프린팅 기술의 발전으로 인해 두 기술의 장단점이 서로 희석되면서 영역 구분이 모호해지는 현상도 나타날 것으로 예상된다. 컬러 레이저 프린터가 아직 고가이고 컬러 인쇄 품질이 낮은 편이지만 개인 사용자가 수용할 만한 가격대로 떨어진다면 가정용 잉크젯 프린터 시장을 잠식할 수도 있을 것이다.반면 잉크젯 프린터는 인쇄 속도가 느린 단점을 보완하고 소모품 비용을 줄인다면 기업용 시장에서도 충분히 경쟁력이 있을 것이다. 실제로 속도나 인쇄 품질을 중요시하는 디자인 및 출력소에서도 고급 잉크젯(실사 출력기)보다 색 표현력이 약간 떨어지지만 전체적인 출력 속도와 품질을 만족시켜주는 싱글패스 기술을 이용한 컬러 레이저 방식을 선택하여 사용하기도 한다.잉크젯이나 레이저 방식 내에서도 각 기술이 서로 경쟁할 것으로 보인다. 사실상 가장 진보된 프린팅 기술이라고 인정받았던 4패스 방식의 기존 컬러 레이저 프린팅 기술도 화질과 속도 면에서 이미 한계에 도달했다는 게 업계 관계자들의 공통된 지적이다. 그 한계를 뛰어넘는 컬러 프린팅 기술로 대두되고 있는 것이 싱글패스 레이저 방식, 컬러 LED 방식의 프린터와 솔리드 프린터이다.세 기술의 공통점은 비교적 고화질을 유지하며 싱글패스의 빠른 속도로 출력할 수 있다는 것이다. 이러한 결과로 프린팅 기술도 계속 발전해 언젠가는 프린터가 그 자체만으로도 독립적인 IT의 한 아이템으로 부각되는 날이 오기를 기대한다.@
