[국내논문]비파괴 자외-가시 및 형광 분광 분석법을 이용한 황색계 전통염료 분석 Analysis of Yellow Traditional Dye using Nondestructive Ultraviolet-visible and Fluorescence Spectrophotometry원문보기
본 고는 우리나라 황색계 염재인 울금, 황벽, 황련, 치자, 괴화로 염색한 직물편에 대한 비파괴 자외-가시광 분광 분석 및 3차원 형광 분광 분석 내용이다. 직물이나 매염제 종류에 따라서 각 염재의 분석결과에 영향을 주는지 여부를 확인하기 위하여 직물 2종류(견과 면)와 매염방법 3가지(무매염, 백반, 철)로 염색한 직물시편을 제작하였다. 이 염색 직물편에 대한 자외-가시 분광반사 스펙트럼 측정 결과, 울금, 황벽, 황련으로 염색한 경우 직물의 종류에 관계없이 무매염과 백반매염한 시편의 결과가 유사한 반면 철매염한 시편에서는 차이를 보였다. 또한 치자로 염색한 경우 직물의 종류에 따라 다른 결과를 보였으나 매염제에는 영향을 받지 않았다. 반면에 괴화로 염색한 경우 직물의 종류에 관계없이 매염제에 따른 차이를 보였다. 3차원 형광 스펙트럼 측정 결과 울금, 황벽, 황련으로 염색한 직물편은 직물과 매염제에 관계없이 고유한 형광 스펙트럼으로 나타났으나 치자의 경우 직물의 종류에 따라 차이를 보인 반면 괴화의 경우는 직물의 종류에는 관계가 없었으나 매염제에 따른 차이를 보였다.
본 고는 우리나라 황색계 염재인 울금, 황벽, 황련, 치자, 괴화로 염색한 직물편에 대한 비파괴 자외-가시광 분광 분석 및 3차원 형광 분광 분석 내용이다. 직물이나 매염제 종류에 따라서 각 염재의 분석결과에 영향을 주는지 여부를 확인하기 위하여 직물 2종류(견과 면)와 매염방법 3가지(무매염, 백반, 철)로 염색한 직물시편을 제작하였다. 이 염색 직물편에 대한 자외-가시 분광반사 스펙트럼 측정 결과, 울금, 황벽, 황련으로 염색한 경우 직물의 종류에 관계없이 무매염과 백반매염한 시편의 결과가 유사한 반면 철매염한 시편에서는 차이를 보였다. 또한 치자로 염색한 경우 직물의 종류에 따라 다른 결과를 보였으나 매염제에는 영향을 받지 않았다. 반면에 괴화로 염색한 경우 직물의 종류에 관계없이 매염제에 따른 차이를 보였다. 3차원 형광 스펙트럼 측정 결과 울금, 황벽, 황련으로 염색한 직물편은 직물과 매염제에 관계없이 고유한 형광 스펙트럼으로 나타났으나 치자의 경우 직물의 종류에 따라 차이를 보인 반면 괴화의 경우는 직물의 종류에는 관계가 없었으나 매염제에 따른 차이를 보였다.
This is the analysis of material dyed with Korean yellow dyes such as tumeric, amur cork tree, goldthread, gardenia, and the flowers of sophora japonica using nondestructive ultraviolet-visible and fluorescence spectrophotometry. In order to find out whether type of fabric or mordant influences anal...
This is the analysis of material dyed with Korean yellow dyes such as tumeric, amur cork tree, goldthread, gardenia, and the flowers of sophora japonica using nondestructive ultraviolet-visible and fluorescence spectrophotometry. In order to find out whether type of fabric or mordant influences analysis results, test fabrics were made using two types of fabric(silk and cotton) and dyed using three different mordants(no mordant, alum, iron). After analysis with UV-Vis reflectance spectrum on the dyed fabric, when the fabric was dyed with tumeric, amur cork tree and goldthread, the results were similar with no mordant and alum mordant, whereas there was a difference with an iron mordant. Also when the fabric was dyed using gardenia, different fabrics brought different results but there was no difference in results with mordants. On the other hand, when the fabric was dyed using the flowers of sophora japonica, there was no difference with fabrics but with mordants. After analysis with 3D-fluorescence spectrum, fabrics dyed with tumeric, amur cork tree and goldthread showed their own fluorescent spectrum with no regard to fabric and mordant; but with gardenia, there were differences with different fabrics whereas with the flowers of sophora japonica, there were differences with mordants.
This is the analysis of material dyed with Korean yellow dyes such as tumeric, amur cork tree, goldthread, gardenia, and the flowers of sophora japonica using nondestructive ultraviolet-visible and fluorescence spectrophotometry. In order to find out whether type of fabric or mordant influences analysis results, test fabrics were made using two types of fabric(silk and cotton) and dyed using three different mordants(no mordant, alum, iron). After analysis with UV-Vis reflectance spectrum on the dyed fabric, when the fabric was dyed with tumeric, amur cork tree and goldthread, the results were similar with no mordant and alum mordant, whereas there was a difference with an iron mordant. Also when the fabric was dyed using gardenia, different fabrics brought different results but there was no difference in results with mordants. On the other hand, when the fabric was dyed using the flowers of sophora japonica, there was no difference with fabrics but with mordants. After analysis with 3D-fluorescence spectrum, fabrics dyed with tumeric, amur cork tree and goldthread showed their own fluorescent spectrum with no regard to fabric and mordant; but with gardenia, there were differences with different fabrics whereas with the flowers of sophora japonica, there were differences with mordants.
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제안 방법
이때, 염색 대상 직물은 견 및 면 2종류를 사용 하였다. 그리고 매염제의 종류에 따른 비파괴 분석결과의 차이 여부를 확인하기 위하여 각 직물편을 무매염 (none) 및 매염[백반(Al), 철(Fe)]처리 하였다(Table 2). 단, 치자의 경우는 일반적으로 매염제 없이 염색이 가능하여, 무매염과 백반매염으로만 직물에 염색하였다.
분석대상 염직물은 특별한 전처리 없이 UV-Vis spectrophotometer를 사용하여 반사율(reflectance)을 측정 하였고 반사도 스펙트럼의 정확한 변곡점을 알아내기 위하여 2차 미분(second-derivative)을 수행하였다. 또한 3-dimension fluorescence spectrophotometer를 사용하여 형광(fluorescence) 스펙트럼을 얻었다. 스펙트럼에서 흡수된 광의 파장(여기파장; λex)은 등고선의 세로축에, 물질에서 방출되는 광의 파장(형광파장; λem)은 등고선의가로축에 각각 나타나며 특징적인 스펙트럼 패턴은 피크 λex/ λem로 나타내었다.
분석대상 염직물은 특별한 전처리 없이 UV-Vis spectrophotometer를 사용하여 반사율(reflectance)을 측정 하였고 반사도 스펙트럼의 정확한 변곡점을 알아내기 위하여 2차 미분(second-derivative)을 수행하였다. 또한 3-dimension fluorescence spectrophotometer를 사용하여 형광(fluorescence) 스펙트럼을 얻었다.
염직물은 특별한 전처리 없이 직물 상태 그대로 반사율 및 형광을 측정하였다. 자외-가시광 반사 스펙트럼은 증가하기 시작하는 변곡점을 2차 미분을 통해 확인하였고 형광의 경우 직물에서 특징적으로 흡수하는 광의 극대파장과 방출되는 광의 극대파장을 λex/ λem로 나타내어 Table 4에 자세히 정리하였다.
우리나라 고대의 전통 황색계 염재로 알려져 있는 울금, 황벽, 황련, 치자, 괴화로 염색한 직물에 대해 UVVis 및 3D-fluorescence 분광 분석을 수행한 결과 다음과 같은 결론을 내릴 수 있었다.
치자의 경우 50℃부터 안정성이 떨어지기 때문에 염액의 온도를 40~50℃로 유지하여 2차 염색하였다. 황벽의 경우 견직물에는 염색이 잘 되지만 면직물에는 염착력이 약하기 때문에 오리나무로 선매염을 한 후 위와 동일한 과정으로 염색하여 분석시편을 만들고 색도를 측정하였다(Table 2참조).
대상 데이터
UV-Vis spectrophotometer는 HITACHI사의 U-4100기기를 사용하였고 3D-fluorescence spectrophotometer는 HITACHI사의 F-7000 기기를 사용하였으며 분석 조건은 Table 3과 같다.
우리나라 고대 전통 황색계통의 염재인 울금, 황벽, 황련, 치자, 괴화로 염색한 직물편을 분석대상으로 선정하였다. 이때, 염색 대상 직물은 견 및 면 2종류를 사용 하였다.
성능/효과
1. 염색하지 않은 직물(견, 면)에 대한 UV-Vis 분광 반사 스펙트럼 측정 결과 견직물의 반사율 변화가 나타나는 파장은 320 및 350 nm이고, 면직물의 경우는 320 및 339 nm로 유사하였다. 그러나 3D-fluorescence 스펙트럼 측정 결과는 약간의 차이를 보였다(견λex/ λem = 270 / 323, 350 / 424, 면λex/ λem = 272 / 298, 338 /404).
2. 염색한 직물 5종 중에서 울금, 황벽, 황련으로 염색한 직물(견, 면)의 UV-Vis 분광 반사 스펙트럼 측정 결과, 무매염 및 백반매염한 경우(울금 : 532~539 nm, 황벽 : 395~398, 508~520 nm, 황련 : 400~413, 537~547, 628~640 nm)는 유사하였으나 철매염한 직물(울금 : 567~568 nm, 황벽 : 396~398, 504~505 nm, 황련 : 402~412, 535~ 537 nm)에서는 차이를 보였다. 반면에 3D-fluorescence 스펙트럼 측정(울금:λex /λem= 435~460 /524~535, 황벽:λex / λem= 354~360 / 520~527, 432~441 / 519~527, 황련: λex/λem= 355~369 / 533~545, 440~450 /533~545)에서는 직물의 종류 및 매 염제에 따른 차이가 거의 없었다.
3. 치자의 경우는 매염제의 종류에 관계 없이 면과 견의 UV-Vis 분광 반사 스펙트럼 측정 결과 견 (548 nm)과 면(455, 539~543 nm)에서 차이를 보였으며, 3D-fluorescence 스펙트럼에서도 견(λex / λem =371~374 / 550~560)과 면(λex / λem= 358~368 / 527~530)의 차이가 조금 있었다.
4. 괴화로 염색한 직물은 직물의 종류에 관계 없이 UVVis 분광 반사 스펙트럼 측정 결과 매염제(무매염 : 478~481, 634 nm, 백반 : 532~534, 633~635 nm, 철 : 497~505 nm) 의 종류에 따른 차이를 보였으며, 3D-fluorescence 스펙트럼에서도 매염제의 종류(무 매염:λex / λem = 363 / 532~541, 445~451 / 484~498, 백반:λex / λem= 354~361 / 532~535, 430~434 / 522~525, 철:λex/λem= 360 / 532)에 따라 차이를 나타내었다.
8에 나타내었다. 무매염과 백반매염한 견에서 모두 548 nm 부근에서 피크가 확인되며 면의 경우 2개의 피크가 455, 539~543 nm 부근에서 확인되었다.
후속연구
괴화로 염색한 직물은 직물의 종류에 관계 없이 UVVis 분광 반사 스펙트럼 측정 결과 매염제(무매염 : 478~481, 634 nm, 백반 : 532~534, 633~635 nm, 철 : 497~505 nm) 의 종류에 따른 차이를 보였으며, 3D-fluorescence 스펙트럼에서도 매염제의 종류(무 매염:λex / λem = 363 / 532~541, 445~451 / 484~498, 백반:λex / λem= 354~361 / 532~535, 430~434 / 522~525, 철:λex/λem= 360 /532)에 따라 차이를 나타내었다. 추후 이와 같은 분석결과를 바탕으로 고대 염직물에 대한 비파괴 분석의 기초자료로 활용되기를 기대한다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
조선시대의 염색에 관해 서술 되어 있는 고문헌에는 무엇이 있는가?
조선시대의 염색에 관해서는 산림경제, 증보산림경제, 해동농서, 임원경제지, 규합총서 등의 고문헌에 잘 서술 되어 있다. 이 문헌들에 나타난 식물의 염재는 50여종이며, 이를 이용한 색상은 100여 종에 달한다.
고대 염직물의 염료 종류를 밝히는 분석 방법으로는 어떤 것들이 있는가?
지금까지는 주로 박층크로마토그래피법(TLC), 가스크로마토그래피 / 질량분석법(GC / MS), 고속 액체 크로마토그래피법(HPLC) 등을 이용한 고대 염직물의 염료 종류를 밝히는 분석이 수행되어 왔으나[2,3] 이러한 분석 법은 유물에서 염료를 추출하여 분석이 이루어지기 때문에 유물을 손상시켜야 하는 단점이 있다. 그리하여 유물을 손상시키지 않고 염직물에 염색된 염료를 파악할수 있는 비파괴 분석법의 필요성이 제기되었고, 최근 3차원 형광(fluorescence)과 자외-가시광(UV-Vis)을 이용한 천연 염료에 관한 연구가 진행되고 있다[4-7].
기존의 고대 염직물의 염료 종류를 밝히는 분석 방법의 단점은?
지금까지는 주로 박층크로마토그래피법(TLC), 가스크로마토그래피 / 질량분석법(GC / MS), 고속 액체 크로마토그래피법(HPLC) 등을 이용한 고대 염직물의 염료 종류를 밝히는 분석이 수행되어 왔으나[2,3] 이러한 분석 법은 유물에서 염료를 추출하여 분석이 이루어지기 때문에 유물을 손상시켜야 하는 단점이 있다. 그리하여 유물을 손상시키지 않고 염직물에 염색된 염료를 파악할수 있는 비파괴 분석법의 필요성이 제기되었고, 최근 3차원 형광(fluorescence)과 자외-가시광(UV-Vis)을 이용한 천연 염료에 관한 연구가 진행되고 있다[4-7].
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