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문제 정의
- 본 연구는 인도 및 동남아 일대의 열대지방에 널리 자생하고 있는 Ketapang 잎의 검정색 천연염료 소재로서의 활용 가능성을 알아보기 위하여 국내에서 검정색 천연염료로 많이 사용하고 있는 오배자와 물질 특성 및 염색성을 실험하였다.
- 본 연구에서는 검정색 천연 염료로서 인도 및 동남아 일대의 열대지방에 널리 자생하고 있는 Ketapang 잎과 줄기의 탄닌 성분을 검정색 천연염료 소재로 활용하기 위하여 우리가 전통적으로 사용하여 왔던 오배자 탄닌 성분의 화학적 특성 및 염색 특성을 비교하여 흑색계 염료로서의 Ketapang에 대한 가능성을 검토하고자 한다.
제안 방법
- 시료 염액의 구조적 특성을 확인하기 위하여 적외선 분광광도계(FT-IR, Nicolet 6700, Thermo Scientific, USA)를 활용하여 아래의 조건으로 분석하였다. Scan parameter range는 4,000-400 cm-1, 16 scans, Resolution은 2.
- 실크는 염색 전 80℃ 의 물에서 30분간 침지하여 불순물을 제거하였으며, Ketapang과 오배자의 염액은 시료와 원액의 염욕비를 1:50으로 하여 항온진탕기에 서 100 rpm 속도로 70℃ 에서 40분간 염색하였고, 매염은 FeSO4·7H2O을 3% 농도로 액비를 1:200으로 하여 40℃에서 20분간 선매염 및 후매염을 실시하고 수세한 후 자연건조 하였다.
- 염액 및 염색시료의 염착량과 색측정을 위해 분광측색계(Colormate, SCINCO, Korea)를 이용하였다. 염색포의 염착량은 D65 광원, 10°시야조건에서 400 nm에서 700 nm 범위에서의 흡광도를 측정한 후 최대 흡수파장에서 Kubelka-Munk식에 의해 K/S 값을 산출하였다.
- 자외선가시광선의 분광분석을 위하여 분광광도계 (UV-Vis, Ultrospec 6300 pro, GE Healthcare life sciences)를 이용하여 200-900 ㎚ range로 흡광도를 측정하였다.
- 본 연구는 인도 및 동남아 일대의 열대지방에 널리 자생하고 있는 Ketapang 잎의 검정색 천연염료 소재로서의 활용 가능성을 알아보기 위하여 국내에서 검정색 천연염료로 많이 사용하고 있는 오배자와 물질 특성 및 염색성을 실험하였다.
- 표면색은 Munsell 표색계변환법으로 색의 삼속성 H(Hue), V(Value), C(Chroma)를 측정하고 CIE LAB 표색계로 명도지수 L* , 색 좌표 지수 a * , b * 값을 측정한 후 원시료와의 색차값을 Hunter식으로 구하였다.
대상 데이터
- Ketapang 염료는 인도네시아 발리에 소재하고 있는 천연염색회사 TARUM으로부터 제공받았으며, 오배자는 나주시 천연염색박물 관에서 판매하고 있는 액상 오배자를 구매하여 증류수로 50% 희석하여 사용하였고, 매염제로는 철 (FeSO4 • 7H2O)을 사용하였다.
- 본 실험에 사용된 직물은 실크를 사용하였으며, 시료의 특성은 Table 1과 같다. Ketapang 염료는 인도네시아 발리에 소재하고 있는 천연염색회사 TARUM으로부터 제공받았으며, 오배자는 나주시 천연염색박물 관에서 판매하고 있는 액상 오배자를 구매하여 증류수로 50% 희석하여 사용하였고, 매염제로는 철 (FeSO4 • 7H2O)을 사용하였다.
- 본 연구에서 다루고자 하는 검정색염료는 흑색으로 청, 적, 황, 백색과 함께 오방색의 하나로 우리나라의 역사 및 문화를 내포한 전통 색상으로 검은색, 검정색, 현색, 회색, 회흑색, 담흑색으로 회색에서 비둘기색까지 포함된다. 이러한 전통색상의 용어는 합성염료가 국내에 보편화되기 이전의 염색문화로 보이며, 검정색 계열의 천염염색 재료로는 가래나무, 붉나무, 계수나무 등의 뿌리나 가지를 태운 재 혹은 오리나무, 호두나무 등의 숯가루가 사용된 것으로 보고되고 있 다(Lee and Lee, 2017).
이론/모형
- 견뢰도는 세탁견뢰도 KS K ISO 105-C06법(40± 2℃ , 30분), 드라이클리닝 견뢰도 KS K ISO 105-D01법(용제: perchloroethylene), 일광견뢰도 KS K ISO 105-B02법(수냉식, 방법2: 표준청색염포에 의함)에 의해 측정하였다.
- 염색포의 염착량은 D65 광원, 10°시야조건에서 400 nm에서 700 nm 범위에서의 흡광도를 측정한 후 최대 흡수파장에서 Kubelka-Munk식에 의해 K/S 값을 산출하였다.
성능/효과
- 17P로 GY계열에서 RP, P계열로 다양한 색상 발현 이 가능함을 알 수 있었고, 채도는 변화 없이 명도만 낮아져 색상이 어두워졌다. CIE의 표색계에 의한 색 상변화는 무염색한 염색포의 명도지수는 L* =79로 고 명도를 나타내었으나 철매염에 의해 L* =41, L* =43으 로 감소하였고, a * 값은 무매염의 경우 a * = 0.07로 녹 색기미가 소량 있었으나, 철매염을 통해 a * =3으로 약간 붉게 변화하였으며, b * 값은 무매염의 경우 b * =8.85 로 노란색을 나타내었으나 철매염시 b * = 1.24, b * = 4.28로 청색으로 변화하였으며 후매염일 경우 청색 기미가 높은 것으로 나타났다.
- Ketapang 추출용액과 오배자 추출용액의 겉보기 색상은 명도와 채도가 비슷한 연갈색을 띠고 있었으나, 분석결과 Ketapang 추출용액은 L* =27.14로 오배자 추출용액 L* =40.85 보다 어두운 색상을 띠고 있는 것으로 나타났으며, a * =1.50, b * =2.14로 오배자 추출 용액의 a * =0.75, b * =0.98 값보다 소량 높아 붉은 노란색 기미를 띄고 있는 것으로 나타났다.
- 7과 같다. Ketapang과 오배자는 무매염보다 철매염한 염색포의 염착량은 모두 증가하였고, Ketapang의 경우 2배 이상 오배자의 경우 5배 이상 염착량이 증가한 것으로 나타났다. 이는 단백질계 섬유는 금속매염제와 결합력이 높기 때문에 매염 후 염착량이 크게 증가한 것으로 보이며 특히 오배자는 금속매염제와 결합력이 더 좋은 것으로 나타났다.
- 88 의 높은 K/S값을 나타내었으며 매염한 오배자의 K/S값보다 2배 정도 높았다. Ketapang이 매염제 없이도 견직물과의 염착성이 높은 것을 나타내고 있으며, 오배자는 무매염시에는 견직물과의 염착량이 매우 낮은 것으로 나타났다. 이는 Ketapang이 오배자보다 많은 OH기를 가지고 있어 단백질계 섬유와 염색 시 높은 염착성을 나타내는 것으로 추정된다.
- 세탁견뢰도의 변퇴색 결과를 살펴보면 Ketapang 염색포와 오배자 염색포는 무매염의 경우 4-5등급과 4등급으로 높게 나타났고, 선매염이나 후매염에 의해서는 1-2등급에서 2-3등급까지 낮게 나타나 금속매염제와 친화력이 큰 견직물이 세탁에 의해 색변화가 큰 것으로 나타났으며, 선매염보다는 후매 염시 색변화가 큰 것으로 나타났다. 드라이크리닝 견뢰도는 무매염과 철매염 모두 4-5등급을 나타내어 견뢰도가 우수하였다. 일광견뢰도에 있어서는 Ketapang 염색포와 오배자 염색포 모두 3-4등급을 나타내어 비교적 우수하였으며, Ketapang 염색포의 경우 무매염 과 선매염시, 오배자 염색포는 선매염시 일광견뢰도가 향상되는 것으로 나타났다.
- 매염 순서에 있어서는 Ketapang과 오배자 모두 선매염이 후매염보다 효과적 것으로 나타났으며, Ketapang의 경우 매염순서는 염착량에 크게 영향을 주는 것으로 나타났다. 탄닌은 용해력이 좋고 섬유에 대한 친화력이 높아 후매염을 하는 것이 강한 염착력을 가지는 것으로 알려져 있으나, Ketapang과 오배자는 선매염일 때 염착력이 높은 것으로 나타났다(Cho, 2004).
- 세탁견뢰도의 변퇴색 결과를 살펴보면 Ketapang 염색포와 오배자 염색포는 무매염의 경우 4-5등급과 4등급으로 높게 나타났고, 선매염이나 후매염에 의해서는 1-2등급에서 2-3등급까지 낮게 나타나 금속매염제와 친화력이 큰 견직물이 세탁에 의해 색변화가 큰 것으로 나타났으며, 선매염보다는 후매 염시 색변화가 큰 것으로 나타났다.
- 특성 및 염색성을 실험하였다. 염색성 실험의 결과 세탁견뢰도의 변퇴색도는 선매염시 두 염액 모두 1-3등급으로 낮게 나타났으나 일광견뢰도, 드라이크리닝 견뢰도는 4-5등급으로 우수하게 나타났다. 특히, Ketapang은 오배자에 비하여 무매염시나 철매염시 L* 값이 낮게 나와 오배자보다 어두운색을 나타내기에 유리한 것으로 나타났다.
- 오배자 추출물로 염색한 염색포의 Munsell 색상 (H)은 무매염시 2.9GY, 선매염시 7.5RP, 후매염시 4.17P로 GY계열에서 RP, P계열로 다양한 색상 발현 이 가능함을 알 수 있었고, 채도는 변화 없이 명도만 낮아져 색상이 어두워졌다. CIE의 표색계에 의한 색 상변화는 무염색한 염색포의 명도지수는 L* =79로 고 명도를 나타내었으나 철매염에 의해 L* =41, L* =43으 로 감소하였고, a * 값은 무매염의 경우 a * = 0.
- 드라이크리닝 견뢰도는 무매염과 철매염 모두 4-5등급을 나타내어 견뢰도가 우수하였다. 일광견뢰도에 있어서는 Ketapang 염색포와 오배자 염색포 모두 3-4등급을 나타내어 비교적 우수하였으며, Ketapang 염색포의 경우 무매염 과 선매염시, 오배자 염색포는 선매염시 일광견뢰도가 향상되는 것으로 나타났다.
- 염색성 실험의 결과 세탁견뢰도의 변퇴색도는 선매염시 두 염액 모두 1-3등급으로 낮게 나타났으나 일광견뢰도, 드라이크리닝 견뢰도는 4-5등급으로 우수하게 나타났다. 특히, Ketapang은 오배자에 비하여 무매염시나 철매염시 L* 값이 낮게 나와 오배자보다 어두운색을 나타내기에 유리한 것으로 나타났다.
- 혼합물인 각 염액의 TLC 전개를 위하여 Ketapang, 오배자 각각의 원액과 각 염액을 유기용매(Chloroform) 로 분리한 시료를 준비하여 TLC 분석한 결과, 점적 후 10분간 완전 건조한 시료를 white light에서 관찰한 결과 ⓐ와 ⓑ에서는 고정상과 시료 ⓐ, ⓑ의 친화도가 커서 Table 3에 나타난 것과 같이 전개가 전혀 일어나지 않았고, 시료ⓒ, ⓓ는 전개가 일어났다. 전개를 관찰하기 위하여 점적 후 1분간 건조시킨 시료를 UV light에서 관찰한 결과 시료 ⓐ', ⓑ'에서 전개가 일어났고, ⓒ', ⓓ'는 10분간 완전 건조한 경우와 같이 전개가 일어났다.
후속연구
- 따라서 보다 값싼 검정색 천연염료의 소재 확보는 합성염료를 사용하는 제품에 대한 일정한 가격 경쟁력 확보와 천연 염색 제품의 증가로 인한 환경오염 부하량 감소와 소비자의 건강에 일조할 수 있을 것으로 보인다.
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