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문제 정의
- 이 연구는 잠업의 부산물로 폐기되고, 식용 오디를 생산 후 판매 부적합한 오디를 이용하여, 국내 수의 재료로 가장 많이 사용되고 있는 상주함창 명주를 천연 염색함으로서, 고부가가치의 천연염색된 수의를 제작하기 위한 방안으로 누에의 먹이인 뽕잎을 생산하는 뽕나무의 열매인 오디 추출물을 사용하여 수의용 명주에 천연염색하였다.
제안 방법
- 3은 추출한 용액의 pH 별 색상 변화를 관찰하기 위하여 처음 추출한 액을 사용하여 100배 희석한 후에 pH별 흡광도를 측정하였다. 1차추출 오디액을 100배 희석(pH 3.8)하여 사용하였고 초산과 Sodium carbonate 특급시약을 사용하여 pH 조정을 하였다.
- 각각의 추출액을 실험실염색기(Japan INTEC Co. Ltd)를 이용하여 교반속도 50회/분으로 작동하여 70℃의 온도에서 시간과 추출액 별로 염색을 실시하였고 매염제는 사용하지 않았다.
- 예비실험에서는 오디를 구입하여 80℃에서 오디무게 1kg과 동일한 증류수량을 가하여 4시간 추출한 후에 필터링하여 1차 추출용액으로 하였고, 이 용액에 다시 2kg의 물을 넣어서 다시 4시간 추출한 액을 2차 추출용액, 같은 방법으로 3차 추출용액, 4차 추출용액으로 하였다. 실험에 사용하는 오디의 추출액은 냉동된 오디 5kg에 동량의 물 5kg의 증류수를 가하여 80℃에서 4시간 동안 추출하여 1차 추출용액으로 하여 필터링한 후에 원액으로 사용하였다.
- 예비실험을 위한 추출액의 흡광도 분석을 위하여 각 추출 용액의 오디추출액을 증류수로 100배 희석하여 각 추출액에 대한 흡광도를 측정하였다(Fig. 1). 525nm에서 플라보노이드의 강한 흡수대를 발견하는 것을 확인하였다10).
- 다시 10kg의 물을 넣고 3차 추출용액, 다시 4차 추출용액을 얻었다. 추출액의 흡광도는 UV/Visible Spectrophotometer(Sinco, Korea)를 이용하여 측정하였다.
대상 데이터
- 오디는 상주시에서 식용(뽕나무 품종: 한울 2호)으로 생산하여 1kg으로 포장되어 –20℃에서 냉동보관하여 판매하는 품종을 구입하여 사용하였다. 수의용 상주실크는 상주함창 허씨비단에서 생산하여 평직으로 제직한 직물을 정련한 것을 구입하여 사용하였다.
- 오디는 상주시에서 식용(뽕나무 품종: 한울 2호)으로 생산하여 1kg으로 포장되어 –20℃에서 냉동보관하여 판매하는 품종을 구입하여 사용하였다.
- 직물의 주요특성으로는 경사 150 D, 위사 90 D이고, 직물의 두께 0.195mm, 밀도는 경위사 106x67 올/inch2, 직물의 폭 37.5cm, 1m 직물의 무게 31.5206g/m 의 평직물이다.
이론/모형
- 오디로 염색한 시료는 KS K ISO 105-B 02와 KS K ISO 105-C 06법에 의거하여 일광견뢰도와 세탁견뢰도를 측정하였다.
성능/효과
- 1차 추출용액으로 염색실험의 결과 오디액의 량이 100, 200, 400g으로 증가함에 따라 12시간과 24시간 모두가 증가하는 것으로 나타났다. 12시간, 추출용액 100g을 넣고 염색한 시료도 염색성이 우수한 것으로 나타났다. 이것은 추출액의 농도가 증가하면 염색성이 급격하게 증가하는 것으로 판단된다.
- 1차 추출용액으로 염색실험의 결과 오디액의 량이 100, 200, 400g으로 증가함에 따라 12시간과 24시간 모두가 증가하는 것으로 나타났다. 12시간, 추출용액 100g을 넣고 염색한 시료도 염색성이 우수한 것으로 나타났다.
- 6시간이 경과한 후에 흡광도를 관찰한 결과 산에서는 붉은 색을 나타내지만 알카리에서는 노란색을 나타내는 것을 알 수 있었다. 24시간 경과한 후에도 색상의 변화는 없었으며, 용액에 산을 가하여 pH를 산으로 전환하여도 색상의 변화는 없는 것으로 나타났다. 그러므로 안토시아닌은 염색시에 산에서 염색하는 것이 우수한 염색성을 나타내며, 알카리 염색시에는 안토시아니딘의 색소가 분해를 하는 것으로 추정된다.
- 그러므로 염색시에는 알카리보다는 산에서 염색하는 것이 안정하다는 것을 알 수 있었다10,11). 6시간이 경과한 후에 흡광도를 관찰한 결과 산에서는 붉은 색을 나타내지만 알카리에서는 노란색을 나타내는 것을 알 수 있었다. 24시간 경과한 후에도 색상의 변화는 없었으며, 용액에 산을 가하여 pH를 산으로 전환하여도 색상의 변화는 없는 것으로 나타났다.
- pH을 조정한 후 즉시 흡광도를 측정한 결과 pH 3의 산에서는 525nm 근처에서 흡광도를 나타내지만 알카리에서는 색상이 가시광선 영역에서는 없어지고 380nm 근처에서 흡광도를 나타내는 것을 확인하였다. 이것은 안토시아닌이 산에서는 안정하지만 알카리에서는 색상이 변하거나 분해되었다는 것을 확인하였다6).
- 식용으로 사용하는 뽕나무의 열매인 오디를 이용하여 수의로 사용되고 있는 상주실크를 천연 염색한 결과 오디의 색소인 안토시아닌은 pH에 대단히 민감하게 반응함으로서 염색시에 산성에서 염색하여야 한다. 세탁시에도 산성에서 세탁하는 것이 중요하며 강한알카리에서 세탁시에는 안토시아닌이 분해하는 것으로 나타났다.
- 꽃의 색소는 플라보노이드계에 속하는 안토시아닌으로서 주황색, 적색, 분홍색, 자주색, 보라색, 청색을 나타내고 열매인 오디는 색소를 다량으로 함유한 과실로서 주로 안토시아닌 계통의 색소를 가지고 있으며 cyanidin-3-glucoside와 cyanidin-3-rutinoside가 주성분이다(Scheme 1). 안토시아닌은 플라보노이드류의 일종으로 소엽제, 항알러지제, 면역증가제, 항바이라스제 등의 생리활성이 있는 것으로 확인되었다. 오디의 안토시아닌은 적색, 자색 또는 청남색을 띤다8,9).
- 오디 추출액을 첨가하여 천연염색한 시료는 시간이 경과하면 염색성이 계속 증가하는 것으로 나타났다. 이것은 천연염색시에는 화학염료에 의한 일반 염색과 다르게 24시간이 경과하여도 염색이 서서히 지속적으로 일어나고 있다는 것을 알 수 있다.
- 오디를 이용한 천연염색에 있어서는 오디용액 추출액의 농도가 대단히 중요하며, 12시간에서 1차추출용액은 추출액 100g의 용액에서도 좋은 염색성을 나타내고 있으며, 2차추출용액은 200g 이상에서 염색이 가능하며, 3차추출용액에서는 400g의 추출액에서 염색이 가능하였지만, 4차추출용액은 천연염색에서 요구되는 최소한의 염색도 어려운 것으로 판단되었다.
- 특히 모든 안토시아니딘에 포함되어 있는 안토시아닌의 구조(Scheme 3)와 오디의 색소에 존재하는 다수의 수산기 그리고 실크의 산이나 염기의 작용기가 2차결합하는 것으로 추정된다. 이것을 확인하기 위하여 면섬유을 매염처리하지 않고 같은 조건에서 염색을 한 결과 염색이 거의 일어나지 않았다. 이러한 현상도 지속적인 연구가 필요할 것이라 판단된다.
- 일광견뢰도와 세탁견뢰도 2-3등급이상을 얻기 위해서는 30분과 1시간 처리시에는 1차와 2차추출용액이 가능하고, 2시간 처리시에는 1차, 2차, 3차 추출용액이 가능한 것으로 나타났다. 세탁견뢰도는 염색성이 증가하면 증가하지만 4차 추출한 용액은 1등급의 낮은 값을 나타내고 처음 추출한 원액으로 염색한 시료가 3-4 등급의 세탁견뢰도를 나타내고 있다.
- 하지만 4차추출용액은 시간이 24시간까지 경과하여도 원하는 천연염색이 어려울 것으로 나타났다. 일광견뢰도와 세탁견뢰도 모두를 2-3등급이상을 얻기 위해서는 30분과 1시간 처리시에는 1차추출용액과 2차추출용액이 가능하고, 2시간 처리시에는 1차, 2차를 비롯하여 3차추출용액까지 가능한 것으로 나타났다.
- 전체의 염색량은 추출액의 농도가 증가함에 따라 염색을 잘되는 것으로 나타났다. 안토시아닌이 물에는 수용성이지만 충분한 시간 염색 시에는 염료가 섬유로 이동하여 수소결합이나 조염결합을 하는 것으로 추정된다.
후속연구
- 오디 추출용액에 함유된 색소의 양에 따라서 염색성이 차이를 나타내는 것으로 확인되어 염색시에 염료의 추출이 대단히 중요한 것이라 사료된다. 안토시아니딘이 구조에서 열이나 pH 등으로 인하여 글루코스가 분해하여 시아닌으로 분해하는 것에 대해서도 계속적인 연구검토가 필요할 것이라 생각된다.
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