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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 수분과 자외선 조사에 노출되었을 때 아선약 염색직물의 발색 및 물성 특성 변화를 살펴보고자 하였다. 이를 위하여 면직물과 견직물에 아선약으로 염색 한 후 염색된 직물을 건조상태와 습윤상태로 하여 자외선을 일정시간 조사하고 그에 따른 K/S값의 변화 및 색상변화, 역학적 특성의 변화를 살펴봄으로써 아선약 염색의 이용확대와 실용성에 대하여 검토하였다.
제안 방법
- 또한 각 물성치들의 평가 단위가 다르므로 원포의 물성치를 기준으로 하여 모든 물성 평가치를 공통적인 비율로 나타내기 위해서 다음 식에 의해 표준화하여 상대적인 비교가 가능하게 하였다.
- 무매염 시료와 매염시료를 건조 상태와 습윤 상태에서 UV-C lamp 조사 시간을 5분에서 300분까지 변화시켜 조사하였다. 자외선 조사 장치는 자외선 램프(UVC: SANKYO DENKI, model-G40T10)와 power supply(아림 산업(주))를 이용하여 자체 제작하여 사용하였다(최혜영, 이정순, 2005).
- 아선약 염색 직물의 수분과 자외선 노출에 의한 변화를 살펴보기 위하여 아선약 염색 직물의 건조 시료와 습윤 시료상태에서 각각 자외선 조사를 하여 그에 따른 색상 변화와 역학적 특성의 변화를 살펴본 결과 다음과 같은 결과를 얻었다.
- 아선약 염색 직물의 자외선에 의한 색상 변화를 살펴보기 위해 [table 2]와 같은 조건으로 염색 및 후매염을 실시하였으며 매염제로는 철(FeSO4)과 구리(CuSO4)를 사용하여 후매염 처리하였다.
- 아선약 염색 직물의 자외선에 의한 역학적 특성의 변화를 살펴보기 위해 아선약으로 염색한 면직물과 견직물을 매염처리 하지 않고 건조, 습윤상태로 하여 0, 60, 120, 300분간 자외선 조사한 후 KES-FB system(Kawabata, 1980)을 이용하여 [Table 3]과 같이 인장특성, 굽힘특성, 전단특성, 압축특성, 표면특성 및 두께와 중량의 6종 역학적 특성 항목에 대하여 17개의 역학적 특성치를 측정하였다.
- 따라서 본 연구에서는 수분과 자외선 조사에 노출되었을 때 아선약 염색직물의 발색 및 물성 특성 변화를 살펴보고자 하였다. 이를 위하여 면직물과 견직물에 아선약으로 염색 한 후 염색된 직물을 건조상태와 습윤상태로 하여 자외선을 일정시간 조사하고 그에 따른 K/S값의 변화 및 색상변화, 역학적 특성의 변화를 살펴봄으로써 아선약 염색의 이용확대와 실용성에 대하여 검토하였다.
- 무매염 시료와 매염시료를 건조 상태와 습윤 상태에서 UV-C lamp 조사 시간을 5분에서 300분까지 변화시켜 조사하였다. 자외선 조사 장치는 자외선 램프(UVC: SANKYO DENKI, model-G40T10)와 power supply(아림 산업(주))를 이용하여 자체 제작하여 사용하였다(최혜영, 이정순, 2005). 제작된 자외선 조사장치의 UV-C lamp 조사 시간 5분은, 북위 40°, 자오선 20°, 한여름 정오의 태양광 에너지 계산에 의한 조사 시간을 기준으로 할 때 1시간에 해당하는 시간이며, 여름 정오 조사시간 3시간을 1일 전체 조사량으로 보았을 때, UV-C lamp 300분 처리는 20일 한여름 태양광 조사에 해당한다.
- 8]에 나타내었다. 표준화는 염색을 하지 않은 견 원포를 기준으로 하여 아선약염색 견직물과 염색 후 60분, 120분, 300분 자외선을 조사한 견직물의 역학적 변화를 나타내었다.
- 6]에 나타내었다. 표준화는 염색을 하지 않은 면 원포를 기준으로 하여 아선약 염색 면직물과 염색 후 60분, 120분, 300분 자외선을 조사한 면직물의 역학적 변화를 나타내었다.
대상 데이터
- 실험을 위한 직물시료는 100% 면, 견 백포를 정련하여 사용하였으며 시료의 특성은 [Table 1]과 같다.
- 염료는 한약 재료상에서 구입한 인도산 수입 아선약을사용하였으며 매염제로는 철(FeSO4)과 구리(CuSO4) 1등급 시약을 사용하였다.
이론/모형
- 시료의 염착량과 색측정을 위해 광원 D65, 관측시야 10°에서 Color reader (JS555, Japan)를 이용하여 최대 흡수 파장 400nm에서 피염물의 표면반사율을 구하여 Kubellka-Munk식에 의하여 K/S값을 산출하였고, Munsell의 H V/C, CIE L*a*b* 를 측정하였다.
성능/효과
- 1. 아선약 염색 면직물에 자외선을 조사하면 K/S 값이 계속 서서히 증가하고 갈변화가 일어나 색상이 진해지나 일정양의 갈변화 이후에는 색소가 파괴되어 다소 색이 옅어졌다. 또한 건조상태에서 자외선을 조사하는 것보다 습윤상태에서 자외선을 조사할 경우 갈변화 현상이 가속화되었고 더 색이 진해졌으며 구리 매염포의 경우 자외선조사에 의한 K/S값 변동이 가장 적게 나타났다.
- 2. 아선약 염색 견직물의 경우 면직물과 마찬가지로 자외선에 의한 갈변화 현상으로 K/S값이 증가하였으며, 건조상태에서 자외선을 조사하는 것보다 습윤상태에서 자외선을 조사할 경우 갈변화 현상이 가속화되었다. 그러나 지속적인 자외선 조사로 견염색포는 K/S값이 저하되지 않고 유지되었으며 철매염포의 경우 자외선 조사에 의한 K/S값의 증가가 가장 크게 나타났다.
- 3. 자외선 조사 후 무매염 면염색 직물의 경우 건조상태에서 자외선을 조사한 면직물의 색상은 YR계열에서 Y계열로 황색이 증가하는 경향을 보였으며 습윤상태에서 자외선을 조사한 면직물의 색상은 Y계열에서 YR계열로 적색기미가 증가하는 경향을 나타냈다. 그러나 매염직물의 경우 건조상태와 습윤상태에서 자외선 조사된 면직물 모두에서 색상변화는 없었다.
- 면직물과는 달리 건조상태와 습윤상태로 UV조사된 견직물은 모두 적색기미를 나타내는 a*값의 경우 자외선조사에 의해 지속적으로 증가하였다. 300분 조사 후의 건조, 습윤시료의 a*값의 변화를 비교해 보면 습윤시료의 값이 더욱 크게 나타나 붉은색의 기미가 증가하였음을 알 수 있다. UV조사로 b*값은 습윤상태에서 UV조사된 철 매염직물을 제외한 모든 시료는 증가하는 값을 보였다.
- 4. 아선약 염색 견직물의 자외선조사에 의한 시료의 색상 변화는 습윤상태에서 자외선 조사된 철 매염직물을 제외한 모든 시료에서 자외선 처리에 의한 색상의 변화는 나타나지 않았다. 습윤상태에서 자외선를 조사한 철 매염 견직물의 색상은 Y계열에서 YR계열로 적색기미가 증가하였다.
- 5. 아선약으로 염색된 면, 견직물의 역학적 특성에 대한 물성치를 살펴본 결과 아선약으로 염색하게 되면 면직물은 인장선형성(LT)은 증가하나 레질리언스(RT)와 신축성(EM)이 감소하여 뻣뻣해져서 쉽게 늘어나지 않게 되고, 전단강성(G)이 증가하여 강직한 직물로 되며, 견직물은 신축성(EM)은 감소하여 뻣뻣해지고, 인장선형성(LT)은 감소하고 레질리언스(RT)는 증가하여 다소 형태안정성이 증가하며, 압축에너지(WC)와 압축레질리언스(RC)는 증가하여 부피감이 증가하는 것으로 나타났다.
- 6. 아선약 염색 면, 견직물의 자외선 조사에 의한 역학적 특성에 대한 인장특성, 굽힙 특성, 전단 특성, 압축 특성, 표면 특성 및 두께와 중량의 6개의 역학적 특성 항목에 대하여 EM을 포함한 17개의 역학적 특성치를 측정한 물성치를 살펴본 결과 자외선 조사로 다소 유연성이 증가하는 것 이외에 뚜렷한 변화 경향을 발견할 수 없었으며, 이는 카테콜 탄닌을 주 색소 성분으로 하는 아선약으로 염색한 직물이 자외선 조사에 의해 본래의 물성을 유지한다는 결과를 말해준다.
- 아선약 염색 견직물의 인장특성은 자외선 처리에 의해 큰 영향을 받지 않았다. LT가 적고 WT와 RT가 클수록 의복착용 시 피로감이 적고 착용감이 좋아짐을 의미하는데 견직물은 아선약 염색으로 LT는 감소하고 RT는 증가한 것으로 보아 형태안정성이 증가하게 된 것으로 판단된다.
- 아선약 염색 면직물의 자외선조사에 의한 시료의 색상 변화는 [Table 4], [Table 5], [Table 6]에 나타냈다. UV조사 후 면직물의 색상변화를 살펴보면 무매염 면염색 직물의 경우 건조상태에서 UV를 조사한 면직물의 색상은 YR계열에서 Y계열로 황색이 증가하는 경향을 보였으며 습윤상태에서 UV를 조사한 면직물의 색상은 Y계열에서 YR계열로, 건조상태로 UV를 조사한 면직물과는 반대로 적색기미가 증가하는 경향을 나타냈다.
- 아선약 염색 면직물에 자외선을 조사하면 K/S 값이 계속 서서히 증가하고 갈변화가 일어나 색상이 진해지나 일정양의 갈변화 이후에는 색소가 파괴되어 다소 색이 옅어졌다. 또한 건조상태에서 자외선을 조사하는 것보다 습윤상태에서 자외선을 조사할 경우 갈변화 현상이 가속화되었고 더 색이 진해졌으며 구리 매염포의 경우 자외선조사에 의한 K/S값 변동이 가장 적게 나타났다.
- 그러나 일정양의 갈변화 이후에는 과도한 자외선조사에 의하여 다시 색이 옅어지는 것을 볼 수 있는데 장홍기 외(2007)의 연구에서는 자연일광 처리일수가 증가함에 따라 매염 처리된 감즙 색소 염색 인견직물의 L*값이 높아진 것을 매염처리로 발색이 급속히 이루어졌던 것이 시일이 지남에 따라 점차 안정화되어 가기 때문인 것으로 추정하였는데, 아선약 염색 습윤시료의 경우도 초기의 자외선 조사로 발색이 가속화되었다가 점차 안정화되어 K/S 값이 감소한 것으로 보거나 혹은 과도한 자외선 조사에 의한 색소 파괴 현상으로도 볼 수 있으나 이에 대한 명확한 메커니즘은 밝혀진 바 없다. 면직물의 경우 건조상태에서 자외선을 조사하는 것보다 습윤 상태에서 자외선을 조사할 경우 갈변화 현상이 가속화되고 더 색이 진해지는 것을 알 수 있으며, 구리 매염포의 경우 자외선조사에 의한 K/S값 변동이 가장 적게 나타났다. 구리 매염포의 경우 자외선조사에 의한 K/S값 변동이 가장 적게 나타난 것은 구리매염제의 경우 Cu의 tannin과의 chelate화합물은 광에 의한 에너지를 섬유에서 빼앗아서 섬유의 광취화를 억제하는 안정제의 역할 때문인 것으로 알려져 있다(설정화, 최석철, 1994).
- 아선약 염색 면직물의 자외선조사에 의한 시료의 K/S 값 변화를 살펴보면, 건조 시료는 무매염, 철 매염, 구리 매염포의 모든 시료에서 270분까지 K/S값이 서서히 계속 증가하였다. 습윤 시료의 K/S값 변화를 살펴보면, 무매염포와 철매염포는 90분 처리시간까지, 구리매염포는 120분 처리시간까지 K/S값이 증가하나 그 이후에는 감소하는 것으로 나타났다. 아선약의 주 색소인 축합형 탄닌의 기본구조는 플라반(flavan)이며 -OH기만을 반응기로 가지고 있는데 이것은 공기산화 등 여러 가지 조건에 의해 분자간의 축합이 이루어지고 암갈색의 프로바펜(phlobaphene)으로 변하기 쉬운 성질을 가지고 있다(설정화 외에서 재인용, 1995).
- 아선약 염색 견직물의 자외선조사에 의한 시료의 색상 변화는 습윤상태에서 자외선 조사된 철 매염직물을 제외한 모든 시료에서 자외선 처리에 의한 색상의 변화는 나타나지 않았다. 습윤상태에서 자외선를 조사한 철 매염 견직물의 색상은 Y계열에서 YR계열로 적색기미가 증가하였다.
- 아선약 염색 면직물의 자외선 조사에 의한 건조, 습윤시료 모두에서 무매염포가 가장 현저한 색상의 변화를 보였다. 무매염 면포에서 가장 큰 변화를 보인 것은 선행연구에서(남기연, 이정순, 2010) 보고한 바와 같이 무매염의 경우 면포에 대한 아선약의 염착성이 낮지만 자외선 조사로 갈변화되면서 매염 면포보다 상대적으로 큰 변화를 가져왔기 때문에 무매염 면포에서 가장 현저한 색상의 변화를 나타냈다.
- 인장특성은 외력에 의한 신장성 및 회복성을 나타내는 것으로 의복착용 중 인체동작의 구속에 영향을 미치는 특성이다(고은숙, 이혜선, 2003). 아선약으로 염색하게 되면 면직물의 신축성(EM)은 감소하나, 염색된 직물을 다시 자외선을 조사하게 되면 자외선 조사 시 직물의 상태와 관계없이 신축성은 다시 증가했으며 조사시간의 증가에 따라 값은 큰 변화를 보이지 않았다. 인장선형성 (LT)은 아선약 염색으로 미염색포에 비하여 증가하나 자외선 처리가 염색포의 인장선형성에는 큰 영향을 미치지 않았다.
- 이를 살펴보면 습윤상태에서 UV조사된 철 매염직물을 제외하고는 견직물의 경우 자외선 처리에 의한 색상의 변화는 나타나지 않았는데, 습윤상태에서 UV를 조사한 철매염 견직물의 색상은 Y계열에서 YR계열로 적색기미가 증가하였다. 면직물과는 달리 건조상태와 습윤상태로 UV조사된 견직물은 모두 적색기미를 나타내는 a*값의 경우 자외선조사에 의해 지속적으로 증가하였다.
- 이밖에도 아선약 염색으로 압축선형도(LC)와 압축에너지(WC)는 증가하고, 압축레질리언스(RC)는 감소하는 것으로 나타났으며, 무게가 약간 증가하였으나 자외선 조사에 의해서 압축특성과 무게, 두께 특성에 큰 영향을 주지 않는 것으로 나타났다. 이상의 결과를 종합해볼 때 아선약 염색 면직물은 자외선 조사에 의해 뚜렷한 역학적 특성의 변화경향을 나타내지 않았다.
- 이상과 같이 살펴본 바, 아선약 염색직물이 일광에 의해 오히려 색이 진해진다는 것을 확인할 수 있었으며 변퇴의 우려가 없는 실용적인 염료로서 소량으로도 다양한 농도의 적색계열의 색상을 표현할 수 있는 경제적인 천연염재임을 알 수 있었다.
- 이밖에도 아선약 염색으로 압축선형도(LC)와 압축에너지(WC)는 증가하고, 압축레질리언스(RC)는 감소하는 것으로 나타났으며, 무게가 약간 증가하였으나 자외선 조사에 의해서 압축특성과 무게, 두께 특성에 큰 영향을 주지 않는 것으로 나타났다. 이상의 결과를 종합해볼 때 아선약 염색 면직물은 자외선 조사에 의해 뚜렷한 역학적 특성의 변화경향을 나타내지 않았다. 이는 고농도의 감즙염색 면직물이 발색을 위한 자외선 조사에 의해 강연성이 증가되어 뻣뻣해지고(한영숙 외, 2004), 특히 일부 감즙염색 견직물의 경우 사용 중 고농도로 염색된 부분이 꺾이면서 손상되는 단점이 있다는 것을 고려 해 보면 아선약의 경우 이러한 단점이 보완된 탄닌계 염료로 가치를 가진다고 할 수 있다.
- 압축특성은 직물의 부피감과 풍만감, 두께와 관련된 특성으로 전보에서(남기연, 이정순, 2010) 보고한 바와 같이 아선약이 단백질섬유인 견직물에 흡착 친화력이 높아 두께와 무게가 증가하여 면직물과는 달리 부피감이 증가한 것으로 판단된다. 이상의 결과를 종합해볼 때 아선약으로 염색하게 되면 견직물은 다소 형태안정성이 증가하고 뻣뻣해지며 부피감이 증가하나 자외선 조사에 의해 다소 유연성을 회복할 수 있는 것으로 나타났다. 그러나 기타 역학적 특성치는 면직물에서와 마찬가지로 뚜렷한 변화를 보이지는 않았다.
- 인장특성을 살펴보면 견직물은 아선약으로 염색하게 되면 면직물과 마찬가지로 신축성(EM)은 감소하나, 염색된 직물을 다시 자외선을 조사하게 되면 자외선 조사시 직물의 상태와 관계없이 신축성은 다시 증가했으며 조사시간의 증가에 따라 값은 큰 변화를 보이지 않았다. 인장선형성(LT)과 인장에너지(WT)는 아선약 염색으로 감소하나 레질리언스(RT)는 증가하여 면직물과는 다른 변화를 나타냈다.
- 그러나 매염직물의 경우 건조상태와 습윤상태에서 UV조사된 면직물 모두에서 색상변화는 없었다. 적색기미를 나타내는 a*값의 경우 건조상태에서 UV조사된 무매염포는 UV조사로 지속적인 증가를 보였으나철 매염포에서는 90분 처리까지 증가하다 다시 서서히 감소하는 경향을 보였고, 구리 매염포는 UV조사로 감소하였다.
- 표면특성의 변화를 살펴보면 평균마찰계수(MIU)에는 큰 영향을 주지 않았으며, 자외선 처리로 다소 증가하여 거친 표면으로 되었으나 면직물에서와 마찬가지로 자외선 조사 시간에 의한 표면의 손상이라고 보기에는 어려울 정도로 일관성이 없는 값의 변화를 나타내었다.
- 이밖에도 아선약으로 염색된 직물은 높은 황색포도상구균에 대한 높은 항균성을 나타내었다. 한편, 아선약 염색직물의 일광견뢰도 실험결과, 견뢰도는 낮은 등급을 보였으나 일광견뢰도 실험 후 시료의 K/S값은 증가하여 색상이 오히려 짙어졌음을 확인 할 수 있었는데 이는 아선약의 주색소 성분이 카테콜 탄닌(catechol tannin)으로 감즙염색 시료가 일광에 의해 발색 되는 것과 같은 현상으로 판단하였다. 아선약으로 염색된 직물은 사용하면서 색상이 더 진해지고 퇴색현상은 보이지 않아 감즙으로 염색된 직물과 같은 염색거동을 보이는 것으로 사료된다.
후속연구
- 그러나 전술한바와 같이 감즙 염색직물의 자외선조사에 따른 색상변화와 물성의 변화에 대한 연구는 많이 보고되었으나 아선약염색 직물의 자외선조사 영향에 대한 연구는 찾아볼 수가 없다. 아선약 염색 직물은 수분과 자외선 노출에 의해 일반적으로 나타나는 천연색소의 퇴화 거동과는 다른 양상을 보이므로 이와 관련된 아선약 염색의 장점을 체계적으로 입증하고 아선약염색물의 이용을 장려하기 위하여 아선약으로 염색된 직물이 수분과 자외선에 노출되었을 때의 변화에 대하여 연구하는 것이 필요하다.
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