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문제 정의
- 이와 같이 현재까지 개구리밥에 대한 연구는 그 효능에 대한 연구가 주류를 이루고 있으며, 그 염색성에 대한 연구는 거의 이루어져 있지 않은 실정이다. 따라서 본 연구에서는 아토피를 비롯한 피부질환에 효과가 있는 개구리밥으로 염색한 면직물의 표면색과 세탁, 땀, 마찰 및 일광에 대한 염색견뢰도 등의 염색성과 자외선 차단율, 소취성 및 항균성에 관한 기능성을 알아보고자 한다. 아울러 개구리밥을 선행연구(Jang & Jung, 2016)된 곰보배추와 혼합 추출하여 염색한 면직물의 염색성 및 기능성을 살펴보고자 한다.
- 본 연구는 문헌고찰을 통해 아토피 피부질환 완화 및 치료 효과가 있는 한약재와 천연매염제 중 비교적 염색성이 있는 약재 중 개구리밥 추출액으로 염색한 직물의 건강기능성 소재 및 힐링 패션상품 개발 가능성을 검토하기 위해 개구리밥 추출액으로 염색한 직물 및 개구리밥과 곰보배추를 혼합 염색한 면직물의 염색성 및 기능성을 고찰한 것으로 연구결과의 요약 및 결론은 다음과 같다.
- 본 연구는 아토피, 부스럼, 종기, 습진, 타박상 등의 피부질환에 치료효과가 검증된 한약재를 사용하여 힐링 패션 상품을 개발하고자, 문헌고찰을 통하여 피부질환에 대한 약효성이 있는 한약재 중에서, 염색성이 있는 개구리밥(부평초)을 선정하여 염색성 및 기능성을 알아보고자 한다. 아울러 선행연구(Jang & Jung, 2016)에서 검토되었던 곰보배추와 혼합 추출물을 이용한 염색성 및 기능성을 살펴보고자 한다.
- 아울러 개구리밥을 선행연구(Jang & Jung, 2016)된 곰보배추와 혼합 추출하여 염색한 면직물의 염색성 및 기능성을 살펴보고자 한다.
- 아울러 선행연구(Jang & Jung, 2016)에서 검토되었던 곰보배추와 혼합 추출물을 이용한 염색성 및 기능성을 살펴보고자 한다.
제안 방법
- Kim(1999)의 연구에서와 같이 면직물을 염색하기 전 염색성을 높이기 위한 전 처리로 면직물을 미지근한 물에 담가두어 풀기를 제거한 후 천 무게의 5%에 해당하는 생콩가루를 작은 그릇에 풀어 망에 걸러준 후 30℃를 유지한 채 거품을 일으키지 않도록 주의하며 20분간 휘저어 주는 방법으로 두즙 처리를 실시하였다.
- 삼각플라스크에 건조된 개구리밥 1g을 넣고, 메탄올 100 ml를 첨가하여 상온에서 24시간 추출, 여과하여 UV-VIS spectra 분석용 시료로 사용하였다. UV-VIS spectrum 측정은 ultraviolet- Visible/Near Infrared spectrophotometer(Varian Cary 5000)를 사용하여 파장범위 190~800nm에서 실시되었다.
- 개구리밥 추출물의 염색은 명반을 사용하여 선 매염 처리를 하였는데, 액비 1:30, 70℃에서 20분 동안 실시한 다음 수세, 건조하였다. 매염처리 농도는 3%(owf)하였다.
- 개구리밥 추출액으로 염색한 면직물 및 개구리밥과 곰보배추 혼합 추출물로 염색한 면직물의 표면색은 측색기(CM2500D, Minolta, Japan)를 이용하여 D65광원, 10°시야각 조건에서 CIE L*a*b* 수치를 구하였으며, 이를 Munsell Conversion(version 12.0.1)으로 먼셀 색채계의 3속성치 H V/C값으로 변환하였다.
- 건조한 개구리밥을 잘게 분쇄하고 액비 1:30, 70°C에서 30분 동안 추출, 여과한 액을 개구리밥 추출물의 염색을 위한 염액으로 사용하였다.
- 그리고 건조한 개구리밥 및 곰보배추를 같은 양으로 잘게 분쇄하고 액비 1:30, 70°C에서 30분 동안 추출, 여과한 액을 개구리밥과 곰보배추 혼합 추출물의 염색을 위한 염액으로 사용하였다.
- 선행연구(Jang & Jung, 2016)에서와 같이 온도 24°C, 습도 43% R.H.의 시험 환경 속에서, 암모니아 가스 1L를 넣은 밀폐순환 장치에 10×10cm(2.7g)의 시료를 넣고 시험가스의 농도 500 ppm를 주입한 후 밀폐 순환 장치에 남아있는 암모니아 가스의 농도를 측정하여 다음 식을 이용하여 소취율을 측정하였다.
- 소취성 측정은 가스검지관법을 응용하여 실시하였다. 선행연구(Jang & Jung, 2016)에서와 같이 온도 24°C, 습도 43% R.
- 시료의 스펙트럼은 4000~600cm−1 범위에서 4cm−1 간격으로 총 32회 반복 측정된 평균 스펙트럼을 분석에 사용하였다.
대상 데이터
- Fig. 1은 개구리밥의 형상이며, 본 실험에 사용된 개구리밥은 충청북도 제천시 시낵동 171-2에 소재한 상호명 제천한방약초에서 건조하여 500g 단위로 포장된 것을 구입하여 사용하였다(Fig. 2).
- 본 실험에 사용된 시료는 시중에서 판매되는 면직물을 정련하여 사용하였으며 그 특징은 Table 1과 같다.
이론/모형
- 개구리밥의 FT-IR Spectrum는 Fourier Transform Infrared Spectrometer(Bruker TENSOR27)를 사용하여 측정되었다. 시료의 스펙트럼은 4000~600cm−1 범위에서 4cm−1 간격으로 총 32회 반복 측정된 평균 스펙트럼을 분석에 사용하였다.
- 1)으로 먼셀 색채계의 3속성치 H V/C값으로 변환하였다. 그리고 염색직물의 표면반사율을 측정하여, 아래의 Kubelka- Munk 식으로부터 K/S값을 산출하였다.
- 염색포의 염색견뢰도에서 세탁견뢰도는 KS K ISO 105- C06:2012, 땀견뢰도는 KS KISO 105-E04:2010, 마찰견뢰도는 KS K 0650:2011 크로크미터법(crockmeter method), 그리고 일광견뢰도는 KS K ISO 105-B02:2010 Xenon arc(수냉식, 방법3: 표준 표준청색염포에 의함)법으로 실험을 진행하였다.
- 자외선 차단율을 측정하기 위하여 KS K 0850:2014에 의거하여 290~400nm에서 시험을 진행하였다. 자외선 차단율은 다음의 식으로 계산하였다.
- 항균성 측정은 Staphylococcus aureus ATCC 6538(황색포도상구균, 이하 S. aureus로 약칭)과 Klebsiella pneumoniae ATCC 4352(폐렴균, 이하 K. pneumoniae로 약칭)를 공시균으로 사용하였으며, KS 0693:2011에 의거하여 실시하였다. 균 감소율은 다음의 식으로 계산하였다.
성능/효과
- 개구리밥 추출액으로 염색한 면직물 및 개구리밥과 곰보배추 혼합 추출물로 염색한 면직물의 소취성을 Table 8에 나타내었다. Table 8에서도 알 수 있듯이 시간이 경과할수록, 즉 30분에서 120분으로 시간이 지나갈수록 개구리밥 추출물로 염색한 면직물의 소취율은 92%에서 97%로, 그리고 개구리밥과 곰보배추 혼합 추출물로 염색한 면직물의 소취율은 88%에서 91%로 증가하였음을 알 수 있었다. 또한 개구리밥 추출물로 염색하였을 때 소취성이 더 증가하였음을 알 수 있었다.
- 6%의 항균효과를 나타내었다. 개구리밥 추출물로 염색한 면직물은 K. pneumoniae에 대해서는 항균효과를 나타내지 않았으나 개구리밥과 곰보배추 혼합 추출물로 염색한 면직물은 44.8%의 항균효과를 나타내었다. K.
- 개구리밥 추출물로만 염색한 직물보다 곰보배추와의 혼합 추출물로 염색한 직물이 그 시너지효과에 의하여 일광견뢰도 및 변퇴색에 대한 세탁견뢰도 등의 염색견뢰도가 전반적으로 향상되었을 뿐만 아니라 항균성이 향상되는 결과가 나타났다. 이를 통하여 개구리밥과 곰보배추 혼합 추출물의 염색을 활용하여 힐링 패션상품 소재로도 개발할 수 있을 것으로 생각된다.
- 9%의 항균효과를 나타내었다. 개구리밥과 곰보배추를 혼합 염색한 면직물은 K. pneumoniae에 대해서 44.8%, S. aureus에 대해서 99.6%의 항균효과를 나타내었으며 개구리밥 단독 염색의 경우보다 항균성이 향상되었음을 알 수 있었다.
- Table 7에서도 알 수 있듯이 개구리밥 추출액으로 염색한 면직물의 경우, 자외선 차단지수가 50+로 뛰어난 자외선 차단효과를 나타내었다. 그리고 UV-A 및 UV-B 모두 99.6%로 우수한 자외선 차단율을 나타내었다.
- 다섯째, 개구리밥 추출물로 염색한 면직물 및 개구리밥과 곰보배추를 혼합 염색한 면직물의 자외선 차단지수는 모두 50+으로 뛰어난 자외선 차단효과를 나타내었다. 그리고 UV-A 및 UV-B에 대한 자외선 차단율은, 개구리밥 추출물로 염색한 면직물이 99.6%, 개구리밥과 곰보배추를 혼합 염색한 면직물이 99.4%로 우수하였다.
- 그리고 개구리밥 및 곰보배추 혼합 추출물로 염색한 면직물의 경우, 변퇴색에 대한 세탁견뢰도는 2~3등급으로 낮으나, 오염에 대한 세탁견뢰도는 4~5등급으로 우수하게 나타났다. 땀 견뢰도는 산성, 알칼리성 모두 변퇴색이 3~4등급이나, 오염에 대한 땀 견뢰도는 4~5등급으로 우수하게 나타났다.
- 그리고 개구리밥과 곰보배추 혼합 추출물로 염색한 면직물의 경우 자외선 차단지수는 50+으로 뛰어난 자외선 차단효과를 나타내었으며 UV-A 및 UV-B 모두 99.4%로 우수한 자외선 차단율을 나타내었다. 이상의 결과에서 개구리밥 추출물로만 염색하였을 때와 개구리밥 및 곰보배추 혼합 추출물로 염색하였을 때의 자외선 차단효과는 거의 차이가 없었음을 알 수 있었다.
- 59이므로 명도가 매우 높은 밝은 색임을 알 수 있었다. 그리고 개구리밥과 곰보배추를 혼합 염색한 면직물의 경우 명도를 나타내는 V값이 6.93, L*값이 71.03으로 비교적 밝은 색임을 알 수 있었다.
- 일광견뢰도는 2~3등급으로 다른 견뢰도에 비해 비교적 낮게 나타났다. 그리고 개구리밥과 곰보배추를 혼합 염색한 면직물의 경우는 개구리밥 추출물로 염색한 면직물보다 일광견뢰도 및 변퇴색에 대한 세탁견뢰도가 한 단계 높게 나타났다. 또한 마찰견뢰도, 산성, 알칼리성에 대한 땀 견뢰도는 모두 4~5등급으로 비교적 높게 나타났다.
- 19로 개구리밥 추출물로 염색하였을 때와 마찬가지로 황색 기를 띠는 것을 알 수 있었다. 그리고 채도 C는 6.89로, 개구리밥 추출물로 염색하였을 때와 마찬가지로 비교적 탁한 색이라는 것을 알 수 있었다. 면은 셀룰로오스 화합물이 주성분인 셀룰로오스계 섬유이고, 분자 내에 수산기를 가진다.
- 넷째, 개구리밥 추출액으로 염색한 면직물의 변퇴색은 1~2등급으로 낮으나, 오염견뢰도는 4~5등급으로 우수하게 나타났다. 땀 견뢰도는 산성, 알칼리성 모두 변퇴색이 2~3등급이나, 오염에 대한 땀 견뢰도는 4~5등급으로 대체로 우수하게 나타났다.
- 다섯째, 개구리밥 추출물로 염색한 면직물 및 개구리밥과 곰보배추를 혼합 염색한 면직물의 자외선 차단지수는 모두 50+으로 뛰어난 자외선 차단효과를 나타내었다. 그리고 UV-A 및 UV-B에 대한 자외선 차단율은, 개구리밥 추출물로 염색한 면직물이 99.
- 둘째, 개구리밥의 적외선 흡수스펙트럼 분석을 통하여, 2851 및 2921cm−1에서 C-H 신축, 1608cm−1에서 C=O 신축 및 C=C 신축, 1419cm−1에서 방향환 신축, 1255cm−1에서 C-O 신축 및 C-C 신축, 1029cm−1에서 C-O 신축 등의 특성 피크가 나타났다.
- 3의 플라보노이드 구조식을 뒷받침한다. 따라서 개구리밥에 함유된 화합물이 플라보노이드 성분임을 추정할 수 있었다.
- Table 6에서도 알 수 있듯이, 개구리밥 추출액으로 염색한 면직물의 변퇴색은 1~2등급으로 낮으나, 오염견뢰도는 4~5등급으로 우수하게 나타났다. 땀 견뢰도는 산성, 알칼리성 모두 변퇴색이 2~3등급이나, 오염에 대한 땀 견뢰도는 4~5등급으로 대체로 우수하게 나타났다. 마찰견뢰도는 건조 상태에서 4~5등급, 습윤 상태에서 3~4등급으로 모두 우수하게 나타났다.
- 그리고 개구리밥 및 곰보배추 혼합 추출물로 염색한 면직물의 경우, 변퇴색에 대한 세탁견뢰도는 2~3등급으로 낮으나, 오염에 대한 세탁견뢰도는 4~5등급으로 우수하게 나타났다. 땀 견뢰도는 산성, 알칼리성 모두 변퇴색이 3~4등급이나, 오염에 대한 땀 견뢰도는 4~5등급으로 우수하게 나타났다. 마찰견뢰도는 건조 상태에서 4~5등급, 습윤 상태에서 4등급으로 모두 우수하게 나타났다.
- Table 8에서도 알 수 있듯이 시간이 경과할수록, 즉 30분에서 120분으로 시간이 지나갈수록 개구리밥 추출물로 염색한 면직물의 소취율은 92%에서 97%로, 그리고 개구리밥과 곰보배추 혼합 추출물로 염색한 면직물의 소취율은 88%에서 91%로 증가하였음을 알 수 있었다. 또한 개구리밥 추출물로 염색하였을 때 소취성이 더 증가하였음을 알 수 있었다.
- 그리고 개구리밥과 곰보배추를 혼합 염색한 면직물의 경우는 개구리밥 추출물로 염색한 면직물보다 일광견뢰도 및 변퇴색에 대한 세탁견뢰도가 한 단계 높게 나타났다. 또한 마찰견뢰도, 산성, 알칼리성에 대한 땀 견뢰도는 모두 4~5등급으로 비교적 높게 나타났다.
- 이상의 결과에서 개구리밥과 곰보배추를 혼합 염색하였을 경우, 개구리밥 추출물로만 염색하였을 때보다 일광견뢰도 및 변퇴색에 대한 세탁견뢰도가 한 단계 높게 나타났다. 또한 마찰견뢰도, 산성, 알칼리성에 대한 땀 견뢰도는 모두 4~5등급으로 비교적 높게 나타났음을 알 수 있었다.
- 땀 견뢰도는 산성, 알칼리성 모두 변퇴색이 2~3등급이나, 오염에 대한 땀 견뢰도는 4~5등급으로 대체로 우수하게 나타났다. 마찰견뢰도는 건조 상태에서 4~5등급, 습윤 상태에서 3~4등급으로 모두 우수하게 나타났다. 일광견뢰도는 2~3등급으로 다른 견뢰도에 비해 비교적 낮게 나타났다.
- 땀 견뢰도는 산성, 알칼리성 모두 변퇴색이 3~4등급이나, 오염에 대한 땀 견뢰도는 4~5등급으로 우수하게 나타났다. 마찰견뢰도는 건조 상태에서 4~5등급, 습윤 상태에서 4등급으로 모두 우수하게 나타났다. 일광견뢰도는 3~4등급으로 나타났다.
- 7Y로 yellow계열 색상을 띠는 것으로 나타났다. 명도를 나타내는 먼셀의 V값이 7.42, 그리고 CIE L*값이 74.79로 나타나 대체로 밝은 색임을 알 수 있다. 그리고 적색과 녹색의 정도를 나타내는 a*값은 +50에 가까우면 적색, −50에 가까우면 녹색을 띠게 되는데 개구리밥으로 염색한 면직물은 ‘−’값(−7.
- Table 4는 개구리밥 추출액으로 염색한 면직물 및 개구리밥과 곰보배추 혼합 추출물로 염색한 면직물의 표면색 값을 나타낸 것이다. 색상특성을 보면 개구리밥 추출액으로 염색한 면직물은 먼셀 색상(H)이 9.7Y로 yellow계열 색상을 띠는 것으로 나타났다. 명도를 나타내는 먼셀의 V값이 7.
- 셋째, 개구리밥 추출물로 염색한 염색포는 yellow계열로, 명도를 나타내는 V값이 7.42, L*값이 74.59이므로 명도가 매우 높은 밝은 색임을 알 수 있었다. 그리고 개구리밥과 곰보배추를 혼합 염색한 면직물의 경우 명도를 나타내는 V값이 6.
- 여섯째, 개구리밥 추출물로 염색한 면직물의 소취율은 30분에서 120분으로 시간이 지나갈수록 92%에서 97%로 증가하였다. 그리고 개구리밥과 곰보배추를 혼합 염색한 면직물은 88%에서 91% 이상으로 증가하였다.
- 4%로 우수한 자외선 차단율을 나타내었다. 이상의 결과에서 개구리밥 추출물로만 염색하였을 때와 개구리밥 및 곰보배추 혼합 추출물로 염색하였을 때의 자외선 차단효과는 거의 차이가 없었음을 알 수 있었다.
- 일광견뢰도는 3~4등급으로 나타났다. 이상의 결과에서 개구리밥과 곰보배추를 혼합 염색하였을 경우, 개구리밥 추출물로만 염색하였을 때보다 일광견뢰도 및 변퇴색에 대한 세탁견뢰도가 한 단계 높게 나타났다. 또한 마찰견뢰도, 산성, 알칼리성에 대한 땀 견뢰도는 모두 4~5등급으로 비교적 높게 나타났음을 알 수 있었다.
- 66이었다. 이와 같은 결과로부터 개구리밥 추출물로만 염색했을 때보다 곰보배추와의 혼합추출물로 염색하였을 때 K/S값이 증가함을 알 수 있었다.
- 일곱째, 개구리밥 추출물로 염색한 면직물의 항균성은 K. pneumoniae에 대해서는 항균효과를 나타내지 않았으나 S. aureus에 대해서 98.9%의 항균효과를 나타내었다. 개구리밥과 곰보배추를 혼합 염색한 면직물은 K.
- 첫째, 개구리밥 메탄올 추출물의 UV-Vis Spectrum은 256, 268nm 및 345nm에서 흡수피크를 나타냈으며, 이를 통하여 개구리밥에 함유된 화합물이 플라보노이드 성분임을 추정할 수 있었다.
후속연구
- 아울러 개구리밥을 선행연구(Jang & Jung, 2016)된 곰보배추와 혼합 추출하여 염색한 면직물의 염색성 및 기능성을 살펴보고자 한다. 그 연구 결과를 토대로 개구리밥 추출물 및 곰보배추와 개구리밥의 혼합 추출물로 염색한 직물의 건강 기능성 소재 및 힐링 패션상품 개발 가능성을 검토할 수 있을 것으로 기대한다.
- pneumoniae의 성장을 억제하는 효과가 있는 것으로 생각된다. 이로 인하여 개구리밥 추출물만으로 염색하였을 때보다 곰보배추와의 혼합 추출물로 염색하였을 때 그 시너지 효과를 기대할 수 있을 것으로 생각된다.
- 개구리밥 추출물로만 염색한 직물보다 곰보배추와의 혼합 추출물로 염색한 직물이 그 시너지효과에 의하여 일광견뢰도 및 변퇴색에 대한 세탁견뢰도 등의 염색견뢰도가 전반적으로 향상되었을 뿐만 아니라 항균성이 향상되는 결과가 나타났다. 이를 통하여 개구리밥과 곰보배추 혼합 추출물의 염색을 활용하여 힐링 패션상품 소재로도 개발할 수 있을 것으로 생각된다.
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