3. 칼라 네거티브 필름의 층구조와 주요 기술
3.1 칼라 네거티브 필름의 층구조
일반 아마추어용 칼라 네거티브 필름은 약 120 μm 두께의 트리아세틸셀룰로오스(TAC) 베이스 위에, 약 20 μm 정도의 두께로, 할로겐화은을 포함한 감광 유제층 및 기타 여러 층을 포함하여 총 10~20층이 정밀하게 중첩 도포되어 있다.
각 층은 겔라틴 막으로 형성되며, 도포 후 경막제(하드너)에 의해 겔라틴들 사이에 화학적 결합(가교 반응)이 일어나게 되어, 물에 젖어도 팽윤하긴 하나 용해되지 않는 강인한 막을 형성한다.
일반적으로 칼라 네거티브 필름은 아래 표 3.1과 같이 다양한 층이 도포되어 있다.
3.2 주요 기술: 화질 개선을 위한 기술들
칼라 네거티브 필름의 성능, 즉 화질을 개선하기 위해 위의 여러 층에 적용되는 주요 기술들이 있다.
그 중 첫 번째로 소개할 기술은 3.2.1 입상 소실(粒状消失) 기술이다.
3.2.1 입상 소실 기술
칼라 네거티브 필름은 매우 광범위한 노출 허용도를 확보하기 위해, 크고 작은 할로겐화은 입자를 혼합하여 첨가한다.
하지만 대형 입자는 필름 전반의 입상(그레인) 특성을 악화시키는 요인으로 작용한다.
이를 설명하기 위해서 센시토메트리 곡선을 사용한다.
센시토메트리 곡선은 가로 축에 노출량(로그 E)을, 세로 축에 현상 후 형성된 색소의 광학 밀도(Optical Density)를 나타낸다.
노출량이 증가함에 따라 색소 농도가 증가하면서 정보가 기록되므로, 이 곡선은 이상적으로 우상향하는 직선을 이루도록 설계된다.
(1) 1층 구성의 경우
만약 감광층이 1층으로만 구성된다면, 감도 높은 대형 입자와 감도 낮은 소형 입자가 한 층 내에서 혼합되어 도포된다.
이때, 노출량이 적은 영역부터 많은 영역까지 대형 입자가 모두 발현되어 눈에 띄는 입상(거친 질감)이 기록되고, 노출량 증가에 따라 그 대형 입자에 의한 입상 특성이 이미지 전체에 걸쳐 나타난다.
이 상태에서는 전체적으로 거친 입상감이 문제가 된다.
(2) 2층 구성의 경우
반면 감광층의 구성 방식을 2층으로 늘려, 첫 번째 층에 대형 입자를, 두 번째 층에 소형 입자를 배치하면 어떨까.
노출량이 적은 경우에는 첫 번째 층의 대형 입자만 발현되지만, 어느 정도 노출량을 초과하면 첫 번째 층이 균일하게 발현되어 대형 입자들이 보이지 않게 되고, 그 이후로는 소형 입자들을 포함한 두 번째 층이 주된 이미지 정보를 기록하게 된다.
이렇게 설계하면, 노출량이 증가함에 따라 대형 입자에 의한 거친 질감이 소실되고, 소형 입자에 의한 세밀한 입상으로 개선되어 보다 부드럽고 선명한 이미지 재현이 가능해진다.
3.2.2 칼라 커플러에 의한 색 재현 향상 기술
색 재현성을 높이기 위한 색 입힌 커플러의 작용 메커니즘은 그림 3.3에서 설명된다.
예를 들어 칼라 네거필름이 초록색 빛(녹색광)에 노출되었을 경우, 그 빛의 강도에 비례하여 마젠타 색소가 형성되며, 이를 통해 빛의 정보를 기록하게 된다.
그러나 이 마젠타 색소는 유기 화합물이기 때문에 본래 흡수해야 할 600nm를 넘어선 400nm~500nm 영역의 스펙트럼 대역도 함께 흡수하게 된다(그림 3.3 A).
이 때문에, 녹색광만 노출되었음에도 불구하고 마젠타(녹색광 흡수)뿐 아니라 옐로우 색소(청색광 흡수)의 흡수량까지 증가하게 되어, 결과적으로 파란색 성분이 섞여 색이 탁해지는 현상이 발생하게 된다.
칼라 네거필름은 빛의 명도 및 색 정보를 반전된 형태로 기록하며, 최종적으로 칼라 인화지에 프린트함으로써 사진이 완성된다. 따라서 칼라 네거필름 자체는 감상용이 아닌, 정보 기록용 매체다.
이러한 색 탁화를 방지하기 위해, 칼라 네거필름의 녹색 감광층에는 미리 노란색으로 염색된 커플러(컬러 커플러)를 첨가해 둔다(그림 3.3 B). 이 색을 입힌 커플러는 마젠타 색소의 양에 따라 의도적으로 색을 줄이는 감색 작용을 하도록 설계되어 있어, 녹색광이 입력될 때 마젠타 색소만 정확히 증가하고, 불필요한 색 성분(특히 파란색)의 혼입을 막을 수 있게 된다. 이로써 더 선명한 색 재현이 가능해지는 것이다 (그림 3.3 C).
또한, 적색 감광층에도 빨간색 컬러 커플러가 첨가되어 있어, 전체적으로 칼라 네거필름은 오렌지색을 띠게 된다.
(※ 컬러 커플러 발명의 배경은 제12.4장에서 자세히 다루겠음)
3.2.3 현상 억제 카플러에 의한 화질 향상 기술
인간의 눈은 망막에 주로 두 종류의 시세포, 즉 빛의 강도만을 감지하는 간상세포와 색을 감지하는 원추세포가 배열되어 있다.
망막에 도달한 빛은 이 시세포들에 의해 전기 신호로 변환되어 신경 섬유층을 통해 뇌로 전달된다.
이 과정에서 주변의 신호가 억제되어 매우 미세한 강약이나 색의 차이가 더욱 두드러지게 되는 효과를 보인다.
칼라 네거티브 필름에서도 이와 유사하게, 현상 억제제 방출 커플러(DIR 커플러)가 사용된다.
DIR 커플러는 감광층에서, 현상액 내 현상주약의 산화체와 커플링하여 색소를 형성할 때, 동시에 반응 이탈 기로서 현상 진행을 억제하는 물질을 방출한다.
즉, 적·녹·청 각 감광층에 DIR 카플러를 첨가해두면, 흰색 광에 노출될 경우 각 층에서 억제 물질이 방출되어 현상 진행이 어려워지지만, 녹색광만이 노출되면 적색과 청색 감광층에서는 억제 물질이 거의 발생하지 않아, 녹색 감광층에서는 보다 효과적으로 현상이 진행되어 해당 색의 농도가 상대적으로 높아진다.
이와 같이 DIR 카플러는 색 재현을 강조하는 기능 외에도, 자기 층의 현상 진행을 억제하여 개별 할로겐화은 입자가 형성하는 색소 구름의 크기를 작게 만들어, 필름 전체의 입상(거칠게 나타나는 질감) 개선에 기여한다.
또한, 앤샤프 마스크(Edge Enhancement) 효과를 통해 에지(경계) 부분의 선명도를 향상시킨다.
코닥의 Barr 등이 이 DIR 카플러를 최초로 개발하여, 칼라 네거티브 필름에 적용하기 시작한 바 있다.
참고문헌
1） 「改訂 写真工学の基礎 －銀塩写真編－」、三宅洋 一ら、㈳日本写真学会編、コロナ社、673（1998）
2） 「Colour Photographic Multi-Layer Material」， Erich Bockly ら、Brit. 923, 045,（Agfa）（1961）
3） 「Integral Mask for Color Film」, W. T. Hanson, Jr. ら、US2, 449, 966,（EK）（1944）等
4） 「カラー銀塩感光材料の技術改革史 第2部発色現 像（その3）1940、1950年代におけるKodak社 による強力な技術構築」、大石恭史、日本写真学 会誌、71、349（2008）
5） 「カラー写真感光材料用高機能ケミカルス」、 新井 厚明ら、シーエムシー出版、182（2002）
6） 「Photographic Elements and Utilizing Mercaptan-Forming Couplers」、 C. R. Barr ら、 USP3, 227, 554,（EK）（1966）等
7） 「Development-Inhibitor-Releasing（DIR） Couplers in Color Photography」、C. R. Barr, J. R. Thirtle, P. W. Vittum, Photogr. Sci. Eng., 13, 74, 214（1969)
4. 은염 사진의 발명부터 근대 칼라 네거티브 필름 개발까지의 흐름
이 장에서는 은염 사진이 발명된 이후 여러 가지 개량을 거쳐 근대 칼라 네거티브 필름이 어떻게 탄생하게 되었는지 그 역사를 간략하게 서술한다.
사진의 최초 발명에 관해서는 “니에프스(ニエプス)”가 최초라는 주장, “다게레오타입”이 최초라는 주장, 아니면 타르보트(タルボット)만이 네거/포지 방식을 발명한 최초라고 보는 논쟁이 있으나, 여기서는 단지 은염 사진 개발의 역사 자체가 존재한다는 점을 기술적 원리와 함께 기록하는 것으로 그치고자 한다.
4.1 은염 물질에 의한 감광성 발견의 생이동
은염(염화은)이 빛에 노출되면 검게 변하는 감광성을 지닌다는 원리는 독일 Georg Fabricius에 의해 1556년에 최초로 발견되었다.
그 후 1725년, 독일의 화학자 J. H. Schultze는 질산은과 백토의 화합물 혼합액을 도포한 종이 위에 글씨를 쓴 투명한 종이를 올려놓고 태양광에 노출시키자, 검은 바탕에 흰 글씨가 나타나는 현상을 발견하였다.
이 사실은 1727년에 발표되었으며, 이 광화학 작용을 활용하여 사물을 그대로 묘사하려는 실험들이 유럽의 학자나 화가들 사이에서 시작됨과 동시에 은염 사진의 발명으로 이어지게 되었다.
4.2 조세프 ニセフォール・ニエプス에 의한 헬리오그래피의 발명
1825년, 조세프 ニセフォール・ニエプ스(圖 4.1에 나타남)에 의해 촬영된 사진이 오늘날까지 남아 있는 세계에서 가장 오래된 사진으로 간주된다.
그는 “카메라 옵스쿠라”(camera obscura, 라틴어로 ‘어두운 방’을 의미함) 내에 비추어지는 상을 어떻게든 고정시키고자 하였는데,
실험을 통해 풍경을 포착하는 데는 성공하였으나, 그 상은 금세 사라져 버리는 문제가 있었다.
이후에도 여러 차례 실험을 반복하던 중, 부식 방지를 위해 ‘유다의 타르(진흙타르)’라 불리는 팔레스타인산 아스팔트 계열 물질을 사용하여 상을 고정할 수 있는 방법을 고안해냈다.
이로써 헬리오그래피(태양에 의한 직접 양상, 즉 포지 이미지 생성)라는 방식이 가능해졌으며, 그 결과 최초의 ‘양상(포지) 이미지’가 탄생하게 되었다.
4.3 루이·잭·망데·다게르 사진에 의한 다게레오타입 사진
루이·잭·망데·다게르는 1831년에는 요오드화은의 감광성 등 중요한 특성을 발견하였다. 니세포가 사망한 후에도 독자적으로 연구를 진행하여, 1839년 1월 프랑스 과학아카데미의 공식 보고서에서 다게레오타입 사진의 발명을 공식적으로 알렸다.
다게레오타입 사진은 은 도금된 구리판을 감광 재료로 사용하여, 빛에 의해 직접 포지(양) 이미지가 붙는(노출 후 바로 이미지가 나타나는, 즉 '양 이미지') 방식이다. 이때 감광면 쪽에서 상을 감상하면 좌우가 반전된 이미지가 보인다.
또한, 복제가 불가능하여 촬영된 사진은 단 한 장뿐이었고, 초기 다게레오타입은 아직 10~20분 정도의 긴 노출 시간이 필요하여 초상 촬영 등에는 사용하기 어려웠다.
예를 들어, 어떤 풍경 사진을 촬영한 경우, 거리를 걷는 많은 사람들은 그 풍경에서 이미 떠나버렸으며, 오직 구두를 닦기 위해 한쪽 발을 단단한 표면 위에 올리고 정지한 인물만이 포착되는 등 한정된 대상만이 기록되었다.
4.4 윌리엄 헨리 폭스 탤벗(W. H. F. Talbot)에 의한 칼로타입 사진
오늘날의 사진은 먼저 ‘네거티브’ 이미지를 만들어낸 뒤, 그로부터 ‘포지티브’ 이미지(정상적인 밝기와 좌우 방향)를 무제한 복제할 수 있는 기술로 널리 알려져 있다.
이 ‘네거/포지’ 방식의 시초는 영국의 탤벗(W. H. F. Talbot)이며, 그가 개발한 ‘칼로타입 사진법’(타르보타입이라고도 불림)이 그 근간이 된다.
탤벗은 단지 화학뿐 아니라 천문학, 수학, 광학에도 조예가 깊은 지식인이었으며, 대학 교육을 받은 진보적인 사상가였다.
그는 1833년 신혼여행 중 이탈리아의 아름다운 경치를 보며, 카메라 옵스큐라의 이미지를 영구히 고정시키고 싶다는 열망을 품게 되었다.
이후 1835년 무렵, 그는 질산은 용액에 적셔 건조시킨 종이를 요오드화칼륨 용액에 다시 적셔 감광 물질로서 요오드화은을 포함한 ‘감광지’를 개발했다.
이 감광지에 노출을 준 후, 고정시키고 건조하면 ‘네거티브 이미지’가 남았고, 이를 다시 감광지를 이용해 밀착 노광하면 ‘포지티브 이미지’를 얻을 수 있는 방식을 완성했다.
초기에는 현상이라는 개념 없이 전체를 노출시켜야 했기 때문에 시간이 오래 걸렸지만, 1840년경 ‘잠상’을 화학적으로 증폭하는 현상법을 발견함으로써, 노출 시간을 단축시켜 초상 촬영도 가능하게 되었다.
4.5 프레더릭 스콧 아처에 의한 습식 콜로디온 사진
칼로타입은 이미지의 선명도 부족과 상의 퇴색 문제가 있었으며, 이는 초상 사진가나 출판업자에게 큰 과제가 되었다. 이 때문에 명료도를 높이기 위한 연구로 종이에서 유리 기반의 지지체로 감광 유제를 대체하려는 시도가 이어졌다. 유리는 입체 사진이나 슬라이드 포지티브 이미지 제작에 적합한 소재였다.
1847년, 프랑스에서 은염의 결합제로 알부민을 사용하는 방법이 발표되었지만, 노출 시간이 다게레오타입보다 길어 초상 사진 등에는 여전히 부적합했다. 이러한 가운데, 영국의 아처(F. S. Archer)는 1851년에 콜로디온을 결합제로 사용하는 방법을 발표하였다. 콜로디온이란 니트로셀룰로오스를 에탄올과 다이에틸에테르에 녹여 만든 액체다.
이 ‘습식 콜로디온 사진’은 요오드화 콜로디온 액을 유리판 위에 도포하고, 이를 질산은 용액에 담근 것이다. 이 상태에서 습기가 남아있는 동안 사용할 경우 감도가 높아 노출 시간이 획기적으로 단축되었다. 이러한 방식은 ‘습판’ 또는 ‘습식 콜로디온법’이라 불린다.
이 발견은 다게레오타입의 선명함과 칼로타입의 복제성이라는 장점을 모두 갖춘 사진을 제공함으로써, 초상 사진이나 출판물에 적합한 시스템을 제공하였다. 아처는 이 기술을 널리 공개(특허 없이)하여, 타르보트의 특허권 문제에서 해방되었고, 많은 사람들이 사용할 수 있게 되었으며 급속히 보급되었다.
인화지에도 선명한 이미지를 구현하기 위해 이 기술이 활용되었지만, 영상의 안정성 즉 ‘퇴색하지 않음’이라는 문제는 남아 있었고, 이에 대한 대응으로 카본 인화지와 같은 대체재도 이 시기에 연구되었다.
4.6 리처드 리치 매독스에 의한 젤라틴 건판 사진
1871년, 매독스(R. L. Maddox)는 브로민화은을 젤라틴 용액에 혼합한 감광 유제를 개발하였다. 이 감광 유제를 유리판에 도포해 건조시킨 ‘젤라틴 건판’은 감도도 높았고, 사진사가 직접 준비해야 했던 콜로디온 습판과는 달리, 공장에서 대량 생산한 후 필요 시점에 사용할 수 있었다.
이로 인해 야외 촬영에서의 기동성이 획기적으로 향상되었고, 이전까지는 촬영이 어려웠던 움직이는 피사체도 촬영이 가능해졌다. 예컨대, 에드워드 머이브리지(E. Muybridge)가 촬영한 달리는 말이나 인간의 움직임을 포착한 연속 사진도 이 건판 사진 덕분에 실현되었다.
4.7 조지 이스트먼에 의한 롤 필름의 보급
은행원이었던 미국의 조지 이스트먼은 사진 건판의 제조를 산업적으로 성공시키고, 1888년 롤 필름과 그 카메라를 함께 선보였다.
처음에는 종이 기반 위에 사진 유제를 도포해 만든 장축 롤 필름을 고안하여 판매했지만, 비즈니스가 잘 풀리지 않았다.
그는 한 가지 아이디어를 덧붙였다. 사진 100장을 촬영할 수 있는 필름을 장착한 카메라를 함께 판매하고,
촬영이 끝나면 고객이 카메라를 통째로 보내도록 하여, 현상과 프린트를 처리하고, 새로운 필름을 다시 장전한 상태로 되돌려주는 시스템이었다.
“당신은 버튼만 누르세요. 나머지는 우리가 알아서 합니다”
(You press the button, we do the rest.)라는 슬로건이 호응을 얻었고, 코닥(Kodak) 브랜드의 카메라는 대대적으로 홍보되어 큰 성공을 거두며 전 세계에 이름을 알1리게 되었다.
코닥의 명성을 확고히 한 또 다른 제품은 1912년에 출시된 ‘베스트 포켓 코닥(Best Pocket Kodak)’(도 4.14)이다.
화면 크기가 4×6.5cm로 기존보다 작아져서 조끼 주머니에도 쉽게 들어간다는 점에서, 아마추어 사용자층을 확대시켰다.
지원체(필름 베이스)는 1889년에 종이 기반에서 투명한 셀룰로이드로 개선되었지만, 셀룰로이드는 가연성이 높아 영화관 등에서 화재가 잦았고,
이후에는 TAC(트리아세틸 셀룰로오스)나 PET(폴리에틸렌 테레프탈레이트) 베이스로 대체되었다.
4.8 라이츠사(Leitz)에 의한 35mm 카메라 ‘라이카(Leica)’의 탄생
1894년에 발명된 에디슨의 35mm 영화용 필름을 사진용으로 전용하려는 시도는 유럽과 미국을 중심으로 확산되기 시작했다.
독일의 라이츠(Leitz)사는 여러 차례 시제품을 만든 끝에, 1925년에 ‘라이카A’를 출시하며 소형 카메라 시대를 열게 되었다.
기술자 오스카 바르낙(Oskar Barnack)은 1914년, 35mm 영화용 필름을 두 프레임씩 사용하는 카메라(일명 ‘우르-라이카’, Ur-Leica)를 개발하였다.
1920년에 경영을 이어받은 에른스트 라이츠 2세는 이 카메라에 주목해 개량을 거쳐 1925년에 ‘라이카A’로 양산 및 판매하게 된다.
기존에는 밀착 프린트가 주류였지만, 라이카는 필름 크기가 작았기 때문에 확대를 전제로 한 ‘인화기’도 함께 시스템으로 판매하였다.
확대된 인화물에서도 화질을 유지하기 위해 고성능 렌즈도 개발되었다.
또한, 필름이 작아지면서 넓은 화각으로 촬영한 후 잘라내던 기존 방식에서, 화각에 맞는 ‘교환 렌즈’ 개발이 활발해지며 카메라 기술이 더욱 진화하게 되었다.
4.9 맥스웰에 의한 3원색 분해 기반 세계 최초의 컬러 영상 (가산 혼색법)
인간의 눈이 색을 어떻게 인지하는지에 관해서는, 1802년에 영국의 과학자 토머스 영과 헬름홀츠가 ‘3원색 이론’을 제안한 바 있다.
그 후, 스코틀랜드 출신의 고전 전자기학을 확립한 제임스 클러크 맥스웰(칼라 사진 원리의 발견자)은 1861년, 빛의 세 가지 기본색인 파랑(청), 초록(녹), 빨강(적) 필터를 사용해 각기 분리된 세 장의 사진을 촬영한 뒤, 이를 겹쳐 투사(projection)함으로써, 세계 최초의 컬러 사진 영상의 상영에 성공하며 3원색 이론을 실증하였다.
4.10 뒤 오롱(Du Hauron)에 의한 감산 혼색법 기반 컬러 사진의 발표
‘컬러 사진의 아버지’라 불리는 프랑스의 루이 뒤코 뒤 오롱(Louis Ducos du Hauron)은 가산 혼색법(빛의 혼합)에 더해, 색소를 활용하여 종이나 필름 위에 색을 재현하는 ‘감산 혼색법’을 통해 컬러 사진이 가능하다는 논문을 1869년, 프랑스 사진학회에 제출했다.
이는 오늘날 칼라 필름의 원리를 정확히 기술한 것이라 할 수 있다.
게다가 그는 디지털 카메라에서 사용되는 ‘3색 모자이크 스크린 분해법’(RGB 세포배열 방식)과 컬러 TV용 카메라에 적용되는 ‘원샷 카메라 방식’까지 고안하여 제안한 바 있어, 사진뿐만 아니라 현대 영상 기술의 이정표를 세운 위대한 인물로 평가받는다.
4.11 헤르만 빌헬름 포겔(Hermann Wilhelm Vogel)에 의한 감광 염료의 발견
당시의 할로겐화은은 색에 대한 감색성이 부족하다는 약점을 지니고 있었다.
기존의 은염은 자외선부터 청색광까지의 짧은 파장대에서만 감광성을 보이며, 칼라 사진은 물론 흑백 사진조차도 제한적인 표현만 가능했다.
1873년, 독일의 포겔(Vogel)은 은염 유제에 색소를 첨가함으로써 보다 장파장 영역인 녹색광과 적색광까지 감응시킬 수 있다는 사실을 발견하고, 이 내용을 독일 화학회지(Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft)에 발표했다.
이러한 색소는 ‘감광 염료’ 또는 ‘감색제’라고 불리며, 이후의 은염 사진 발전에 커다란 전환점을 제공한다.
그 뒤에도 감광 염료에 관한 연구는 당시 염색산업이 활발했던 독일을 중심으로 발전하며, 우수한 감광 특성을 지닌 염료들이 계속해서 개발되었다.
(감광 염료의 발견에 관한 상세 내용은 12.2장에서 기술한다.)
4.12 뤼미에르(Lumière) 형제에 의한 오토크롬(Autochrome) 방식의 고안
프랑스의 뤼미에르 형제는 1904년, ‘오토크롬 컬러 건판(Autochrome color plate)’이라는 사진 방식을 고안하였다.
코닥이 1935년에 3층 도포 방식의 칼라 필름을 발매하기 전까지, 한 장의 필름만으로 촬영 가능한 유일한 컬러 사진 방식이었다.
오토크롬 건판은 감색 필터로 ‘감자 전분(grains of potato starch)’에 색을 입힌 것을 이용하였다.
1mm²의 영역에 적색(R), 녹색(G), 청보라색(Violet-blue)의 세 가지 색 중 하나를 입힌 약 5,000개의 전분 입자가 무작위로 배치되어 있다. (도 4.16 참고)
제작 방식은 다음과 같다.
접착성 수지를 유리판 위에 도포하고, 그 위에 적·녹·청보라 전분을 흩뿌린다.
전분 입자 사이의 틈은 입자보다 작은 입자(예: 탄소, 카본블랙)로 메운 뒤, 그 위에 흑백 감광 유제를 덧입혀 완성된다.
촬영 시에는 유리판 쪽에서 빛을 조사하며, 각 전분 입자는 미세한 컬러 필터 역할을 하여 특정 파장의 빛만을 투과시킨다.
해당 빛은 바로 아래의 흑백 감광층에 도달해 노출된다.
현상은 반전 방식이며, 노광된 부위는 까만 점(은 입자)으로 변환되고, 반전 시 이 검은 점을 제거하여 ‘투명한 부위’로 만들면, 그 아래에 있는 전분 입자의 색상이 보이면서 컬러 이미지가 재현된다.
이는 슬라이드처럼 간접 조명 하에서 감상한다.
이 방식은 한 장으로 컬러 사진을 구현할 수 있는 혁신적 기술이었으며, 그 당시로서는 유일하게 실용적인 컬러 건판 시스템이었다.
4.13 코닥(Kodak)에 의한 외식형 3층 칼라 필름 ‘코다크롬(Kodachrome)’의 발매
미국의 화학자 레오폴드 고도프스키(Leopold Godowsky)와 레오폴드 만스(Leopold Mannes)는 20년 이상에 걸친 연구 끝에, 코닥 연구소의 직원들과 함께 3층 도포 방식의 외식형 반전현상 방식 칼라 필름인 ‘코다크롬’을 공동 개발하였다.
1935년에는 영화용으로, 1938년에는 시트 필름으로, 1942년에는 롤 필름으로 차례로 발매되었다.
그 전까지는 RGB 광을 3분할하여 촬영한 후, 각각 분리된 단색 필름을 겹쳐 칼라 사진을 재현하는 방식이 사용되었는데, 이제는 하나의 필름으로 단 한 번의 촬영으로 칼라 사진을 얻을 수 있게 되어, 사진 촬영이 획기적으로 간편해지는 전환점이 되었다.
단, 코다크롬은 외식형(외부식) 반전 칼라 필름이었기 때문에, ‘침투 조절식 현상법’이라는 매우 복잡한 현상 처리가 필요했고, 정밀하게 통제된 코닥사의 전용 현상 프로세스를 거치지 않으면 색 재현이 어려웠다.
(코다크롬 및 외식형 칼라 필름의 발명 경위에 대해서는 제12.3장에서 다룸)
4.14 아그파(Agfa)에 의한 내식형 칼라 네거티브 필름의 출시
아그파의 유기화학자 W. 슈나이더(W. Schneider)는 내산성기와 친수기를 함께 갖춘 수용성 커플러(소위 아그파형 카플러)를 1936년에 완성하였다.
이 커플러를 사용함으로써, 각각 적·녹·청 감광층에 개별 카플러를 고정시킬 수 있게 되었고, 1회 현상만으로 칼라 사진을 얻을 수 있는 모노팩(Monopack) 감재가 실현되었다.
아그파는 우선 개발 부담과 시장 준비가 상대적으로 가벼운 칼라 반전 필름부터 상업화하기로 결정하고, 1936년 ‘아그파 컬러 노이(Neu)’를 발매하였다. 이는 코다크롬 발매로부터 1년 후였다.
이어 칼라 네거티브·포지티브 방식의 개발에 착수하였고, 1939년에는 영화용 칼라 네거·포지 필름의 생산이 시작되었다.
독일 영화사 UFA는 1939년부터 2년에 걸쳐 뮤지컬 풍의 극영화 「Die Frau meiner Träume」를 완성하였다.
이로써, 수용성 커플러를 내장하고 현상 처리를 크게 단순화할 수 있는, 내식형 다층 칼라 네거티브 필름이라는 비약적인 혁신 기술이 세상에 등장하게 되었다.
(내식형 칼라 네거 필름의 발명 경위에 대해서는 제12.5장에서 다룸)
4.15 코닥(Kodak)에 의한 오일 프로텍트형 칼라 필름의 발매
아그파(Agfa)의 내식형 칼라 사진 방식에서는 수용성 커플러를 직접 감광 유제에 혼합하는 방식이었으나, 코닥(Kodak)은 커플러를 유기용매에 용해한 다음, 이를 젤라틴 용액에 혼합하여 유제 내에 분산(乳化)시키는 새로운 내부식 방식의 코다칼라(Kodacolor) 네거티브 필름을 1942년에 출시했다.
이로써 현대 칼라 네거티브 필름의 기본 구조가 확립되었다.
보충 설명: 외식형 칼라 필름이란?
외식형 칼라 필름이란, 내부식 방식과는 달리 필름 내에 커플러를 포함하지 않고, 청색·녹색·적색에 각각 감광된 할로겐화은만을 젤라틴 층에 포함한 후, 현상할 때 사용하는 현상액에 수용성 카플러를 넣어 현상 중에 색소를 형성하는 시스템을 말한다.
Leopold Godowsky와 Leopold Mannes가 개발한 외식 반전 칼라 필름의 현상 방식은 ‘침투 조절식 현상법(diffusion control development process)’이라 불리며, 매우 복잡한 처리가 요구되었다.
처리는 다음과 같다:
- 첫 번째 현상에서는, 노출된 부위만 흑백으로 현상한다.
- 이어서 감광층 세 개 모두를 사이안(Cyan) 발색 현상액으로 발색시켜, 전체를 사이안색으로 만든다.
- 이후 ‘침투 표백 과정’을 통해 상층부에 해당하는 청색 및 녹색 감광층만을 정확하게 표백하여 사이안 색소를 제거함과 동시에, 현상된 은도 할로겐화은으로 되돌린다.
- 다음으로, 마젠타 발색 현상액을 사용하여, 남은 청·녹색 감광층을 마젠타색으로 발색시킨 후, 다시 청색 감광층만을 표백한다.
- 마지막으로, 청색 감광층만을 노란색 발색 현상액으로 처리하여 노란색으로 발색시킨다. 이처럼 세 감광층을 따로따로 발색시키기 위해 현상액의 성분, 시간, 침투 깊이 등을 정밀하게 조절해야 했으며, 전 과정을 정확하게 실행하기 위해 고도의 기술과 장비가 요구되는 매우 복잡한 방식이었다.
4.16 코닥에 의한 선택 현상법(Selective Development Process)의 개발과 근대 칼라 네거티브 필름 구조의 확립
코닥은 외식형 필름에서 복잡한 침투 조절식 현상법을 사용하고 있었지만, 이 방식은 현상 처리 시간이 길고, 처리의 정밀성에 따라 품질이 좌우되는 문제점이 있었다.
이에 대한 해결책으로 등장한 것이 바로 선택 현상법이다.
이 방식은 프로세스를 다음과 같이 단순화하면서도 안정적인 색 재현을 가능하게 하였다.
- 첫 번째 흑백 현상:
촬영을 통해 노출된 적·녹·청의 감광층을 흑백으로 현상하되, 발색은 하지 않는다. - 남은 감광층을 색마다 순차적으로 노광 및 발색:
필름 내부에 남아 있는 할로겐화은을, 순차적으로 적색광, 청색광, 녹색광에 노출시키고, 그때마다 해당하는 수용성 카플러가 포함된 현상액으로 발색시켜 칼라 이미지를 만들어낸다.
이러한 3단계의 반복을 통해 원하는 칼라 이미지를 얻을 수 있으며, 현상 처리 과정이 보다 논리적으로 단순화되고, 처리 시간도 단축되었다.
4장 마무리
이렇게 하여, 1830년대의 원초적인 은염 감광 기술에서 시작된 사진술은 20세기 중반에 이르러 복제 가능하며 고감도, 정밀한 색 재현이 가능한 근대 칼라 네거티브 필름 시스템으로 진화하게 되었다.
이 과정에는 다게르, 타르보트, 아처, 매독스, 이스트먼, 바르낙, 포겔, 루미에르 형제 등 수많은 발명가와 기술자들의 창의적 공헌이 있었으며, 그들이 개척한 길 위에서 후속 기술이 지속적으로 확장되었다는 사실은 은염 사진 기술이 단지 과거의 기술이 아니라, 끊임없는 혁신과 응용의 역사임을 보여준다.
참고문헌
1） 「A World History of Photography 写真の歴史」、 ナオミ・ローゼンブラム、美術出版社㈱、1998 年6月8日発行、「総天然色への一世紀」、石川英 輔 著、青土社、1997年8月25日発行 等
2） 「写真とともに百年」、小西六写真工業㈱編、1、 昭和48年4月10日発行
3） フジフォトミュージアム展示品図録「写真初期・ 乾板からフィルムへ小型カメラ時代が始まった」、 富士フイルムプレゼンテック㈱編、2-01、2009年 9月第二版発行
4） フジフォトミュージアムにて展示物を撮影、2012 年2月
5） 「総天然色への一世紀」、石川英輔、青土社、39 （1997）
6） 「Ueber die Lichtempfindlichkeit des Brom silbers für die sogenannten chemisch unwirksamen Farben」, H. Vogel, Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft, 6, 1302 （1873）
7） 「化学の原典4光化学」、谷忠昭、日本化学会編、 学術出版センター、69（1986）
8） 「カラー銀塩感光材料の技術改革史 第2部発色現 像（その1）発色現像の発明と多層カラー感材 の出現」、大石恭史、日本写真学会誌、71、184 （2008）