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문제 정의
- 따라서 본 연구의 연구목적은 환경 친화적(eco-friendly), 인체 친화적(human-friendly)인 한지 직물에 대한 염색성을 살펴보기 위하여 한지 직물과 같은 계통의 셀룰로스계 섬유인 면 직물과 단백질계 섬유인 견 직물을 소재로 선택하였다.
- 본 연구에서는 황색, 적색계 염료에 의한 한지, 면, 견 직물의 염색성을 먼셀표색계에서 나타난 색상, 명도, 채도에 따른 색상을 비교, 분석하고, 실제 시각적으로 인지되는 색상과의 차이점을 서술함으로써, 본 논문에서 사용한 여러 가지 염재에 의해 나타나는 색상을 정확히 파악하여, 원하는 색상을 염색하고자 할 때 참고 자료로 활용될 수 있는 자료를 제시하고자 하였다. 추후 게재할 논문에서는 이에 대한 색상표를 제시하고 색차계에서 나타난 색상과 실제 시각적으로 인지되는 색상에 대한 차이를 살펴보고자 한다.
- 본 연구에서는 황색, 적색계 염료에 의한 한지, 면, 견 직물의 염색성을 먼셀표색계에서 나타난 색상, 명도, 채도에 따른 색상을 비교, 분석하고, 실제 시각적으로 인지되는 색상과의 차이점을 서술함으로써, 본 논문에서 사용한 여러 가지 염재에 의해 나타나는 색상을 정확히 파악하여, 원하는 색상을 염색하고자 할 때 참고 자료로 활용될 수 있는 자료를 제시하고자 하였다. 추후 게재할 논문에서는 이에 대한 색상표를 제시하고 색차계에서 나타난 색상과 실제 시각적으로 인지되는 색상에 대한 차이를 살펴보고자 한다.
제안 방법
- 또한 표준광원으로 C광원, 2° 시야법으로 CIE Lab 색차식을 이용하여 명도, 채도, 색상 등을 측정하였다.
-
3. 추출, 매염 및 염색
염재의 색소 성분은 염재의 20배량의 물을 사용하여 90℃에서 60분 동안 추출하였으며, 매염은 선매염법과 후매염법에 의해 50℃에서 30분 동안 처리하였다. 이 때 매염제 농도는 3%(o.
- 염착량은 최대흡수파장(λmax)에서 피염물의 표면 반사율을 측정하여 Kubelka-Munk식(K/S=(1-R)2/2R)에 의해 염착량(K/S value ; amounts of dye uptake)을 산출하였다.
- 한지, 면, 견 직물이 황색계염료인 치자, 울금, 황벽, 황련, 괴화, 빈랑, 정향, 대황과 적자색계염료인 꼭두서니, 소목, 로그우드에 의해 나타나는 색상 변화를 K/S, ΔLab, H(V/C) 등에 의해 색차분석 하였다.
대상 데이터
- 매염제는 알루미늄(Al) 매염제로서 명반(aluminum potassium sulfate (AlK(SO4)2․12H20)),구리(Cu) 매염제로 황산제2동(copper sulfate(CuSO4․5H20)), 철(Fe) 매염제로 황산제1철(ferrous sulfate (FeSO4․7H20))로서 1급 시약을 사용하였다.
- 본 실험에 사용한 소재는 한지, 면, 견 직물로서 특성은 과 같다.
- 본 실험에 사용한 염재는 주로 황색계염료로 알려져 있으나, 매염제와 매염방법에 의해 회색계 색상을 나타내기도 하는 치자, 울금, 황벽, 황련, 괴화, 빈랑, 정향, 대황과 적자색계염료인 소목, 꼭두서니, 로그우드를 시중 한약상에서 건조된 것으로 구입하여 사용하였다.
이론/모형
- 섬유 소재의 표면색은 색차계(JUKI JP 7200C, Japan)를 사용하여 Kubelka Munk식에 의해 K/S를 측정하여 염착량을 평가하였다. 또한 표준광원으로 C광원, 2° 시야법으로 CIE Lab 색차식을 이용하여 명도, 채도, 색상 등을 측정하였다.
성능/효과
- Δb를 살펴보면, 무매염에 비해 Fe 매염제를 사용한 경우 매우 낮은 값을 나타내 청색 색소를 많이 흡수한 것으로 나타났다.
- Δb를 살펴보면, 셀룰로스계섬유인 한지와 면은 무매염에 비해 Al 매염, Cu 매염의 경우 매우 큰 값을 나타내 Al, Cu 매염에 의해 녹색 색소를 많이 흡수하는 것으로 나타났다.
- Al 매염은 무매염과 비슷한 값을 나타냈으며, Cu 매염의 경우 선매염에 비해 후매염이 더 낮은 값을 나타내녹색 색소를 많이 흡수한 것으로 나타났으며, 특히 견을 Cu 후매염한 경우 Δa값이 크게 낮아져 녹색빛을 띤 황색으로 염색되었다.
- 셋째, 매염제에 따라 효과적인 염색방법이 다르게 나타났다. 괴화는 알루미늄 매염의 경우 후매염, 구리, 철 매염의 경우 선매염이 효과적이었으며, 대황은 알루미늄, 구리 매염제의 경우 선매염이 효과적인 염재로 나타났다.
- 황련과 대황은 다른 황색계염료에 비해 진한 색상을 나타냈으며, 황색이 아닌 갈색 계통의 색상이 많이 나타났다. 괴화는 후매염이 효과적으로 나타났으며, 철 후매염에 의해 검정색 계통의 색상이 나타났다. 빈랑과 정향은 명반 매염의 경우 연한 갈색계통의 색상을 나타냈으며, 빈랑의 경우 동 선매염 하였을 때 밤색, 후매염 하였을 때 회색 계통의 색상이 나타나 매염 방법에 따라 전혀 다른 색상의 염색물이 얻어졌다.
- 둘째, 적색계염료의 염색성을 살펴보면 꼭두서니는 Al, Cu 매염제에 의해 주황색대의 색상이 나타냈으며, Fe 매염제에 의해 갈색의 색상을 나타냈으며, 소목은 선매염이 효과적이었으며, Al 선매염에 의해 진한 적색이 나타났으며, 후매염에 의해 분홍색이 나타났다. Fe 선매염에 의해 붉은 빛을 띤 보라, 후매염에 의해 회색계통의 색상을 나타냈다.
- 또한 Δb의 경우에도 면과 견의 Fe 매염을 제외하고 모두 선매염이 후매염에 비해 큰 값을 나타내 황색 색소를 많이 흡수한 것으로 나타났다.
- Fe 선매염에 의해 붉은 빛을 띤 보라, 후매염에 의해 회색계통의 색상을 나타냈다. 또한 로그우드는 단백질계 섬유인 견에 비해 셀룰로스계 섬유인 한지와 면의 염색성이 훨씬 좋았으며, 선매염이 효과적이었다. Al 선매염에 의해 한지와 면은 녹색 빛을 띤 청색의 색상이 나타났으며, 견은 갈색계통의 색상이 나타났다.
- 또한 면 직물은 무매염에 비해 Al, Cu 매염 처리하였을 때 Δb값이 매우 크게 증가하여 황색 색소를 많이 흡수한 것으로 나타났다.
- 첫째, 황색계염료의 염색성을 살펴보면, 치자는 붉은 빛을 띤 황색염료로서 단색성염료에 속하지만, Al 선매염에 의해 약간 더 진한 색상을 얻을 수 있으며, Fe 매염에 의해 녹색 빛을 띤 황색을 얻을 수 있고, 울금, 황벽, 괴화는 녹색 빛을 띤 황색염료로 나타났으며, Cu, Fe 후매염에 의해 녹색 빛을 띤 황색을 나타내 카키색에 가까운 색상의 염색물을 얻을 수 있다. 또한 황련, 빈랑, 대황은 약간 붉은 빛을 띠는 황색염료로 나타났다. Fe 매염에 의해 녹색 빛을 띤 회색 내지 카키색에 가까운 색상을 띠었다.
- 또한 황색/청색 색좌표 지수로서 Δb를 살펴보면, 무매염에 비해 Fe 매염한 경우 Δb값이 작게 나타나 청색 색소를 많이 흡수한 것으로 나타났으며, Cu 매염제를 사용한 경우에는 한지보다 견이 청색 색소를 많이 흡수하였다.
- 먼셀값을 살펴보면 H는 색상을 나타내며, 명도를 나타내는 V값은 명도지수 L과 마찬가지로 수치가 클수록 밝은 색을 나타내며, 채도 C는 수치가 클수록 순색을 나타내고, 작을수록 탁한 색상을 나타낸다.
- 22RP를 나타내 붉은 보라색대(10P(4/12))에 가까운 색상을 나타낸 반면 Fe 후 매염의 경우에는 귤색대(10YR(7/14))에 가까운 색상을 나타냈다. 명도 V는 매염처리한 경우 약간 낮은 값을 나타냈으며, 선매염의 경우 더 낮은 값을 나타내 선매염에 의해 약간 어두운 색상을 띠었으며, 채도 C는 무매염에 비해 Al 선매염한 경우 매우 큰 값을 나타내 맑은 색상을 나타냈으나, Fe 매염한 경우 매우 작은 값을 나타내 탁한 색상을 나타냈다. 색상 H에서 나타난 색상과 실제 시각적으로 인지되는 색상은 채도에 의해 많은 영향을 받음을 알 수 있었다.
- 색상 H를 살펴보면, 대부분 녹색 빛을 띤 황색을 나타내고 있다. 명도 V는 무매염에 비해 매염 처리하였을 때 약간 낮은 값을 나타냈으며, 채도 C는 Al, Cu 매염제를 사용하였을 때 크게 나타나 맑은 색상의 염색물을 얻을 수 있었다. 견의 염색물을 살펴보면 무매염 0.
- 명도지수를 나타내는 ΔL을 살펴보면, 무매염과 Al 매염한 경우 차이는 크지 않았으나, Cu, Fe 매염한 경우 크게 낮아져 어두운 진한 색상으로 염색되었음을 알 수 있었다.
- 명도지수를 나타내는 ΔL을 살펴보면, 무매염에 비해 Al 매염의 경우에는 차이가 크지 않았으나, Cu 매염제를 사용하였을 때 낮은 값을 나타내 어두운 진한 색상으로 염색되었으며, Fe 매염제를 사용한 경우에는 매우 낮은 값을 나타내 어둡고 진한 색상이 얻어지는 것을 알 수 있었다.
- 명도지수를 나타내는 ΔL을 살펴보면, 무매염에 비해 Fe 매염 특히 Fe 후매염의 경우 ΔL값이 매우 낮게 나타나 어두운 색상이 나타났으며, 견은 Cu 매염제를 사용한 경우에도 낮은 값을 보여 어두운 색상을 나타냈다.
- 명도지수를 나타내는 ΔL을 살펴보면, 무매염에 비해 매염 처리의 경우 약간 낮아지는 경향을 보여 약간 어두운 진한 색상으로 염색되었다.
- 염착량 K/S값은 후매염이 매우 낮은 값을 나타내 무매염에 비해 색소 흡수가 적어 연한 색상으로 염색되었다. 무매염과 선매염의 경우 염착량이 다른 염재에 비해 큰 값을 나타내 색소 흡수량이 많은 염재로 진한 색상으로 염색되었다.
- 무매염의 경우 400∼460nm에서 나타났으며, 한지와 면의 경우 후매염했을 때 400nm에서 최대흡수파장이 많이 나타난 것으로 보아 적색대의 파장쪽으로 이동되지 않은 것으로 나타난 반면 선매염의 경우 대부분 500nm의 장파장쪽으로 이동되고 있는 것으로 보아 심색화가 일어나고 있음을 알 수 있다.
- 괴화는 후매염이 효과적으로 나타났으며, 철 후매염에 의해 검정색 계통의 색상이 나타났다. 빈랑과 정향은 명반 매염의 경우 연한 갈색계통의 색상을 나타냈으며, 빈랑의 경우 동 선매염 하였을 때 밤색, 후매염 하였을 때 회색 계통의 색상이 나타나 매염 방법에 따라 전혀 다른 색상의 염색물이 얻어졌다.
- 색도지수를 나타내는 Δa, Δb를 살펴보면, Δa는 (+)대의 값을 나타내 적색 색소를 많이 흡수하였으며, 특히 Al 매염 처리의 경우 매우 큰 값을 나타내 Al 매염에 의해 적색 색소를 많이 흡수함을 알 수 있었다.
- 색도지수를 나타내는 Δa, Δb를 살펴보면, Δa의 경우 무매염과 Al 매염은 큰 차이가 없었으나, Cu 후매염의 경우 Δa값이 크게 나타나 적색 색소를 많이 흡수한 것으로 나타난 반면 Fe 매염의 경우 낮은 값을 나타내 녹색 색소를 많이 흡수한 것으로 나타났다.
- 색도지수를 나타내는 Δa, Δb를 살펴보면, 적색/녹색 색좌표 지수로서 Δa의 경우 무매염과 Al, Cu 매염제로 선매염한 염색물은 차이가 크지 않았으나, Al, Cu 매염제로 후매염한 경우 무매염에 비해 Δa값이 매우 작게 나타나 붉은 색소를 거의 흡수하지 않는 것으로 나타났다.
- 매염방법에 따른 염착량을 살펴보면 한지, 면은 선매염>무매염>후매염 순, 견은 무매염>선매염>후매염 순으로 나타났다. 선매염과 무매염의 경우 염착량의 차이가 별로 없었으며, 후매염은 염착량이 적게 나타났다. 치자염색은 후매염에 의한 염색은 효과가 좋지 않은 것으로 나타났다.
- 염착량 K/S값은 Al 매염제를 사용한 경우 염착량이 증가하지 않아 Al 매염에 의한 색소 흡수 증가는 보이지 않은 반면 Cu, Fe 매염제를 사용한 경우 염착량이 증가하였다. 선매염과 후매염에 의한 염착량의 차이는 크지 않았으나, 견 염색의 경우 Fe 매염제를 사용한 경우에는 선매염이 후매염에 비해 염착량이 크게 나타났다.
- 섬유별 염착량을 보면 견>한지>면의 순으로 나타났으며, 견이 한지, 면에 비해 염착량이 훨씬 크게 나타나 색소를 많이 흡수하였음을 알 수 있었다.
- 셋째, 매염제에 따라 효과적인 염색방법이 다르게 나타났다. 괴화는 알루미늄 매염의 경우 후매염, 구리, 철 매염의 경우 선매염이 효과적이었으며, 대황은 알루미늄, 구리 매염제의 경우 선매염이 효과적인 염재로 나타났다.
- 또한 적자색계염료에 대한 염색성을 살펴보면 꼭두서니는 셀룰로스계섬유인 한지와 면은 연한 다홍색계통의 색상을 나타낸 반면 견 직물은 주황색계통의 색상을 나타냈다. 소목은 선매염이 효과적인 염재로 나타났으며, 명반 선매염의 경우 한지가 매우 진한 적색을 나타냈으며, 동매염에 의해서는 셀룰로스계섬유와 단백질계 섬유의 색상이 매우 다르게 나타났다. 로그우드는 매염제 그리고 매염방법에 따라 매우 다른 색상이 나타났다.
- 괴화 색소의 최대흡수파장은 400∼420nm에서 나타났다. 염착량 K/S값은 Al 매염제를 사용하였을 때 후매염이 많은 색소를 흡수하였으며, Cu 매염제를 사용한 경우에는 선매염이 많은 색소를 흡수하였다.
- 정향 색소의 최대흡수파장은 400nm에서 나타나 매염방법 및 매염제에 따른 변화는 나타나지 않았다. 염착량 K/S값은 매염제를 사용하였을 때 염착량이 약간 증가하였으며, 선매염이 후매염보다 약간 염착량이 큰 값을 보였다. Fe 매염제를 사용한 경우에는 선매염하였을 때 염착량이 크게 증가하였다.
- 염착량 K/S값은 선매염이 매우 큰 값을 나타낸 반면 후매염은 무매염과 비슷한 값을 나타내, 소목에 의한 염색은 선매염이 효과적이며, 후매염은 효과가 적은 것을 알 수 있었다.
- 무매염의 경우 400∼460nm에서 나타났으며, 한지와 면의 경우 후매염했을 때 400nm에서 최대흡수파장이 많이 나타난 것으로 보아 적색대의 파장쪽으로 이동되지 않은 것으로 나타난 반면 선매염의 경우 대부분 500nm의 장파장쪽으로 이동되고 있는 것으로 보아 심색화가 일어나고 있음을 알 수 있다. 염착량 K/S값은 한지와 면의 경우 선매염이 매우 큰 값을 나타내 셀룰로스계 섬유인 한지와 면은 선매염의 경우 매우 많은 색소를 흡수한 반면 단백질계 섬유인 견은 약간 증가하는 정도로 나타나 선매염 효과가 적은 것을 알 수 있었다.
- 대황 색소의 최대흡수파장은 400∼420nm에서 나타났다. 염착량 K/S값을 살펴보면 대체로 후 매염에 비해 선매염이 염착량이 크게 나타났다.
- 이상의 결과로부터 황색계염료에 대한 염색성을 살펴보면 단색성염료로 분류하고 있는 치자의 경우 황색 염색을 위해 무매염이 효과적이었으며, 동과 철 후매염에 의해 황색이 아닌 연한 갈색과 카키색으로 염색되어 매염제에 의해 황색이 아닌 다른 색상을 염색할 수 있는 염재로나타났다. 매염제 3%를 사용한 경우의 색상이기 때문에 매염제 사용량에 의해 색상의 농담을 조정하여 염색할 수 있을 것으로 기대된다.
- 5/14))∼연두색대(GY(7/10))의 색상을 나타내고 있으나, 명도 V는 높은 수치를 나타내 밝은 색상이지만, 채도 C가 낮은 값을 나타내 약간 탁한 색상을 보였다. 정향은 Al, Cu 매염에 의해 황색 색소를 많이 흡수 한 반면, Fe 매염제를 사용한 경우 청색 색소를 많이 흡수한 것으로 나타났으며, 채도 값이 너무 낮게 나타나 시각적으로 감지되는 색상은 녹색 빛을 띤 회색계통의 색상을 나타냈다.
- 첫째, 황색계염료의 염색성을 살펴보면, 치자는 붉은 빛을 띤 황색염료로서 단색성염료에 속하지만, Al 선매염에 의해 약간 더 진한 색상을 얻을 수 있으며, Fe 매염에 의해 녹색 빛을 띤 황색을 얻을 수 있고, 울금, 황벽, 괴화는 녹색 빛을 띤 황색염료로 나타났으며, Cu, Fe 후매염에 의해 녹색 빛을 띤 황색을 나타내 카키색에 가까운 색상의 염색물을 얻을 수 있다. 또한 황련, 빈랑, 대황은 약간 붉은 빛을 띠는 황색염료로 나타났다.
- 선매염과 무매염의 경우 염착량의 차이가 별로 없었으며, 후매염은 염착량이 적게 나타났다. 치자염색은 후매염에 의한 염색은 효과가 좋지 않은 것으로 나타났다. 섬유별 염착량을 보면 견>한지>면의 순으로 나타났으며, 견이 한지, 면에 비해 염착량이 훨씬 크게 나타나 색소를 많이 흡수하였음을 알 수 있었다.
- 색도지수를 나타내는 Δa, Δb를 살펴보면, Δa의 경우 대부분 (+)값으로 나타나 붉은 빛을 띤 색상을 나타내고 있으며, 후매염의 경우 Δa값이 낮게 나타나 적색 색소 흡수가 적게 나타났다. 특히 Fe 매염의 경우 무매염에 비해 매우 낮은 값을 나타내거나 (-)값을 나타내 녹색 색소를 많이 흡수하는 것으로 나타났다. 또한 Δb의 경우에도 면과 견의 Fe 매염을 제외하고 모두 선매염이 후매염에 비해 큰 값을 나타내 황색 색소를 많이 흡수한 것으로 나타났다.
- 울금과 황벽은 밝고 맑은 황색 염료로 나타났으며, 견직물의 경우 동 후매염에 의해 연한 연두색, 철 후매염에 의해 갈색계통의 색상이 나타났다. 황련과 대황은 다른 황색계염료에 비해 진한 색상을 나타냈으며, 황색이 아닌 갈색 계통의 색상이 많이 나타났다. 괴화는 후매염이 효과적으로 나타났으며, 철 후매염에 의해 검정색 계통의 색상이 나타났다.
- 황색계염료와 적자색계염료에 의한 한지, 면,견 직물의 염색성을 살펴 본 결과 같은 계통의 셀룰로스계섬유인 한지 직물이 면 직물에 비해 진한 색상을 나타냈으며, 단백질계섬유인 견 직물과 같이 진한 색상으로 염색되었다. 특히 한지 직물이 견 직물에 비해 백색도가 나쁘기 때문에 먼셀표색계에서 나타난 색상 분석과는 달리 시각적으로 인지되는 색상은 좀 더 탁한 색상을 나타낸 것으로 생각된다.
후속연구
- 로그우드는 매염제 그리고 매염방법에 따라 매우 다른 색상이 나타났다. 따라서 섬유, 매염제, 매염방법에 따라 색상이 다르게 나타남으로 추후 게재할 색상표가 희망하는 색상을 염색하고자 할 때 참고 자료로 활용될 수 있기를 기대한다.
- 한지, 면, 견 직물이 황색계염료인 치자, 울금, 황벽, 황련, 괴화, 빈랑, 정향, 대황과 적자색계염료인 꼭두서니, 소목, 로그우드에 의해 나타나는 색상 변화를 K/S, ΔLab, H(V/C) 등에 의해 색차분석 하였다. 이들 천연염료를 사용하여 원하는 색상을 발현하고자 할 때 참고자료로 활용될 수 있도록 하기 위하여 여러 가지 염재와 직물을 사용하였으며, 이에 대한 색상표는 황색 및 적색계 천연염료의 염색성에 관한 연구(2)에 게재할 예정이다.
- 특히 한지 직물이 견 직물에 비해 백색도가 나쁘기 때문에 먼셀표색계에서 나타난 색상 분석과는 달리 시각적으로 인지되는 색상은 좀 더 탁한 색상을 나타낸 것으로 생각된다. 추후 게재할 논문에서는 직물 선택시 동일한 조건을 갖도록 하기 위해 한지 직물을 표백하여 견 직물의 염색성과 비교할 필요가 있다고 생각되며, 색차계에서 나타난 먼셀표색계의 색상과 실제 시각적으로 인지되는 색상에 대한 차이를 분석할 필요성이 있는 것으로 생각된다.
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