[논문]생물자원 폐기물을 활용한 친환경 가죽염색(I): 양파껍질을 이용한 장어가죽 천연염색

여영미; 유동일; 신윤숙

doi:10.5764/tcf.2018.30.2.141

[국내논문] 생물자원 폐기물을 활용한 친환경 가죽염색(I): 양파껍질을 이용한 장어가죽 천연염색
Eco-friendly Leather Dyeing using Biomass Wastes(I): Natural Dyeing of Eel Skin using Onion Peels 원문보기

韓國染色加工學會誌 = Textile coloration and finishing, v.30 no.2, 2018년, pp.141 - 149

여영미 (전남대학교 의류학과) , 유동일 (전남대학교 고분자융합소재공학부) , 신윤숙 (전남대학교 의류학과)

Abstract ▼ AI-Helper

This study aimed to investigate the efficacy of eco-friendly leather dyeing by utilizing food wastes. Natural dyeing of eel skin was attempted using onion peels which have been used commonly for natural dyeing of textile fabrics. Eel skin is a by-product from fishery processing and is used mainly for making leather products. The colorant was extracted from onion peels in boiling water, concentrated, and freeze-dried. Dyeing of eel skin was carried out to study the effects of dyeing conditions, mordant type and mordanting method on dye uptake, color change, drape stiffness and colorfastness. The optimum dyeing conditions were $60^{\circ}C$ of dyeing temperature, 60min of dyeing time at 1:100($H_2O$ 90%: ethanol 10%) of bath ratio. The onion peels produced yellowish color on eel skin. The pre-mordanting was effective than the post-mordanting. As a result of the drape stiffness measurement, the Fe-mordanted sample was somewhat stiffer comparing to other mordanted samples. The light fastness of the non-mordant dye was excellent in 3-4 grade. Drycleaning fastness and rubbing fastness showed excellent results, but fastness was not significantly improved by mordanting.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

이에 본 연구는 식품산업의 부산물로 대부분 폐기되는 양파껍질과 장어가죽을 이용하여 친환경 제품개발의 가능성을 조사하였다. 양파껍질을 열수 추출, 농축, 동결건조 후 분말화한 색소를 사용하여 장어가죽 염색의 염착량 향상을 위한 다양한 전처리 방법들을 모색하고 최적의 염색온도와 시간, 염료농도 등을 조사하였다.
알루미늄, 철, 구리, 티타늄 등의 매염제에 의한 염색성 변화를 살펴보고 장어가죽을 전자현미경으로 형 태분석하였으며 좋은 외관에 영향을 미치는 강연성을 측정하였다. 또한 일광·세탁·마찰 견뢰도를 평가하여 업 사이클링(up-cycling) 소재인 장어가죽에 친환경 양파껍질 색소 염색의 유효성과 실용성을 알아보고자 한다.

가설 설정

이는 장어가죽 측면 이미지에서 보이는 불규칙적인 조직사이의 틈으로 염료가 더 쉽게 침투되었기 때문일 것이다. 장어가죽이 쓰이는 용도에 따라 앞면과 뒷면 가죽 중에서 선택하여 사용할 수 있을 것이다. 또한 Al, Fe, Ti 매염 시료가 무매염 시료보다 장어가죽 뒷면의 염착량이 증가하였음을 알 수 있다.

제안 방법

양파껍질을 열수 추출, 농축, 동결건조 후 분말화한 색소를 사용하여 장어가죽 염색의 염착량 향상을 위한 다양한 전처리 방법들을 모색하고 최적의 염색온도와 시간, 염료농도 등을 조사하였다. 알루미늄, 철, 구리, 티타늄 등의 매염제에 의한 염색성 변화를 살펴보고 장어가죽을 전자현미경으로 형 태분석하였으며 좋은 외관에 영향을 미치는 강연성을 측정하였다. 또한 일광·세탁·마찰 견뢰도를 평가하여 업 사이클링(up-cycling) 소재인 장어가죽에 친환경 양파껍질 색소 염색의 유효성과 실용성을 알아보고자 한다.
장어가죽의 양파껍질 색소에 대한 염착량 증진을 위해 에탄올을 함께 사용하여 욕비 1:100(o.w.f.), 에탄올 함량 10% 염액에서 염색온도 및 시간, 농도 등을 변화시키면서 최적의 조건을 모색한 후 염색하였고 매염은 욕비 1:100(o.w.f.), 농도 3%(o.w.f.), 60℃, 40분 조건에서 선매염(매염-수세-건조-염색-수세-건조)과 후매염(염색-수세-건조-매염-수세-건조)을 각각 실시하였다. 염색과 매염은 IR염색기(Infrared Rays Dyeing Machine, Model KSL-24 KOREA SCIENCE CO.
장어가죽의 앞·옆·측면을 전계방사형 주사전자현미경(Field Emission Scanning Electron Microscope FE-SEM, Gemini 500, Carl Zeiss, UK)으로 분석하였다. 시료 위에 백금(Platinum)을 증착시켜 코팅 한 후 진공 조건에서 미세한 전자선을 주사하여 시료표면에서부터 나오는 2차 전자를 검출기에 모아서 그 전자의 양적변화를 전기적 신호로 바꾸어 시료가 화면에 확대되어 나타나게 하여 2차원, 3차원 상으로 관찰하였다.
욕비 1:100(o.w.f.), 용액의 에탄올 함량 10%, 60℃, 농도 0.3%(o.w.b.)에서 양파껍질 색소 염색의 적정 시간을 알기 위해 40, 50, 60, 70분 동안 각각 실험하였다.
양파껍질 색소의 장어가죽 염색의 매염방법과 매염제의 종류에 따른 효과를 알아보기 위하여 매염제 농도 3%(o.w.f.), 60℃, 40분 조건에서 선매염과 후매염을 각각 실시하였으며 염색은 욕비 1:100(o.w.f.), 용액 내 에탄올 함량 10%, 60℃, 색소농도 0.3%(o.w.b.), 60분 염색하였다.
이에 본 연구는 식품산업의 부산물로 대부분 폐기되는 양파껍질과 장어가죽을 이용하여 친환경 제품개발의 가능성을 조사하였다. 양파껍질을 열수 추출, 농축, 동결건조 후 분말화한 색소를 사용하여 장어가죽 염색의 염착량 향상을 위한 다양한 전처리 방법들을 모색하고 최적의 염색온도와 시간, 염료농도 등을 조사하였다. 알루미늄, 철, 구리, 티타늄 등의 매염제에 의한 염색성 변화를 살펴보고 장어가죽을 전자현미경으로 형 태분석하였으며 좋은 외관에 영향을 미치는 강연성을 측정하였다.

대상 데이터

실험에 사용한 양파껍질은 국내산으로 액비 1:30(o.w.f.)으로 열수 추출한 후 염액을 120±5rpm, 50℃ 조건에서 감압 농축하고, -80℃에서 급냉 시킨 후 동결건조기로 -50℃에서 건조, 분말화한 후 실험에 사용하였다. 수율은 10.
양파껍질 색소의 염착량 향상을 위하여 카제인 나트륨(sodium caseinate), 타라 타닌(tara tannin),에탄올(C₂H₆O), 아세톤(CH₃COCH₃), 메탄올(CH₃OH)을 전처리제로 사용하여 실험하였다. 단백질 전처리와 타닌의 사용이 염료흡수를 향상시켜 발색에 도움을 주는 것으로 알려져 있으며^20,21) 또한 양파껍질 색소 추출에 에탄올, 메탄올 등을 사용한 연구^22-24) 등이 있다.

이론/모형

양파껍질 색소로 염색한 장어가죽시료의 표면 염착량은 색차계(Color-Eye 3,100, Macbeth, Germany)를 사용하여 최대 흡수 파장인 400nm에서 염색포의 표면 반사율(R)을 측정한 후 Kubelka-Munk 식(1)에 의해 염착량 K/S값을 산출하였다. 또한 표면 색은 CLE L*, a*,b*를 측정하고 Munsell의 색상(H), 명도(V), 채도(C)값을 측정하였다.
장어가죽의 양파껍질 색소 염색 후 강연도 측정은 캔틸레버 강연도 시험기를 사용하여 캔틸레버법으로 측정하였다. 2.
일광견뢰도는 내광시험기(Xenon Test Chamber, Q-Sun Xe-1-b, USA)를 사용하여 카본아크 전류 15~17A, 아크전압 125~140V, 기계 내 온도는 블랙 패널(black panel) 온도계로 측정하여 AATCC 16에 의거 63℃, 기내습도 30%의 조건에서 20시간 광조사 하여 KS K ISO１０５-B０２의 방법에 따라 등급을 평가하였다.
드라이클리닝 견뢰도는 KS K ISO-D01:2010에 준하여 세탁시험기(Launder-O-meter, Type LHDEF, Atlas Electric Devices Co., USA)를 사용하였으며 시험편을 Perchloroethylene 용제 200ml에 넣 고 30℃ 온도에서 30분 동안 처리 후 건조하여 변퇴색 판정용 그레이스케일(gray scale)과 오염 판정용 스케일(chromatic transference scale)을 사용하여 각각 측정 하였다.
마찰견뢰도는 마찰견뢰도 측정기(Crockmeter, Model CM-5, Atlas Electric Devices Co., USA)를 사용하여 AATCC Test Method 116-1989에 준하여 건조와 습윤 상태에서 각각 10회 마찰 시킨 후 변퇴색 판정용 그레이 스케일과 오염판정용 스케일로 평 가하였다.

성능/효과

결과적으로 장어가죽에 대한 양파껍질 색소의 최적 염색조건은 욕비 1:100(o.w.f.), 용액 내 에탄올 함량 10%, 60℃, 농도 0.3%(o.w.b.), 60분 염색임을 알 수 있었다.
8보다는 훨씬 높은 값이다^14,16,29). 매염방법은 선매염이 후매염보다 염착량이 향상되었으며 후매염의 염착량은 무매염 염착량과 비교하였을 때 같거나 작아 후매염은 효과적이지 않는 것을 알 수 있었다. Fe, Cu로 선매염 하였을 때 염착량이 증가하였다.
장어가죽에 대한 양파껍질 색소의 최적 염색조건은 욕비 1:100(o.w.f.), 60℃, 농도 0.3%(o.w.b.), 60분 염색임을 알 수 있었다.
무매염 장어가죽 염색 시료의 염착량(K/S)은 7.3으로 우수하였으며 매염방법은 선매염이 후매염보다 염착량이 향상되었고 Cu, Fe 선매염이 효과적이었다. 양파껍질 색소는 장어가죽 염색에서 황색계열로 염색되었으며 다색성 염료로 매염제에 의해 Y, YR 계열의 다양한 색을 표현할 수 있었다.
장어가죽 형태분석 결과, 장어가죽은 매끈하고 부드러운 앞면에 많은 잔주름을 볼 수 있었고 뒷면은 수많은 섬유다발로 불규칙적으로 배열되어 있으며 미세한 틈을 확인 할 수 있다. 매끈한 앞면보다 스웨이드 느낌의 뒷면 염착량이 훨씬 컸으며 쓰이는 용도에 따라 앞면과 뒷면 중 선택하여 사용 할 수 있었다.
염색에 의한 장어가죽의 강연도 변화를 확인하기 위하여 무매염한 염색 시료와 Al, Fe, Cu, Ti으로 선매 염한 후 염색한 시료들의 강연성을 각각 측정한 결과, 염색에 의해 강연도가 커졌으며 특히 Fe 선매염에의 해 장어가죽이 다소 뻣뻣해짐을 확인할 수 있었다.
이상과 같은 실험결과에 의해 양파껍질을 이용한 장어가죽 천연염색은 염색성과 실효성이 우수함을 알 수 있었고 장어가죽이 친환경 천연염색 피혁 소재로 적합함을 확인할 수 있었다. 이에 본 연구가 장어가죽의 새로운 고부가가치 가죽 소재 개발의 기초 자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
실험 결과 양파껍질 색소 염액에 에탄올의 함량이 점차 증가할수록 염착량도 비례하여 증가하며 염색 염액에 에탄올 함량이 10% 일 때 염착량이 가장 커짐을 알 수 있었다. 소량의 에탄올 사용은 양파 주색소인 케르 세틴(quercetin)의 용해를 증가시키고, 장어가죽의 미세구조에 양파껍질 색소의 접근성을 향상시킨 것으로 사료된다^23-26).

후속연구

이상과 같은 실험결과에 의해 양파껍질을 이용한 장어가죽 천연염색은 염색성과 실효성이 우수함을 알 수 있었고 장어가죽이 친환경 천연염색 피혁 소재로 적합함을 확인할 수 있었다. 이에 본 연구가 장어가죽의 새로운 고부가가치 가죽 소재 개발의 기초 자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	장어가죽의 특징은 무엇인가?	펜디, 루이비통, 돌체앤가바나 등 세계명품업체들은 최고의 한국산 장어가죽으로 가방, 신발, 의류 등을 생산하고 있다. 장어가죽은 부드럽고 얇아 가벼운 것이 특징이며 인장력이 강하여 질기고 고유의 줄무늬가 있어 독특한 아름다움이 있다. 또한 일부 일반가죽처럼 비윤리적인 방식으로 원재료를 채취하지 않아 천연가죽의 장점과 합성피혁의 장점을 결합한 매력을 가지고 있다19).
	양파란 무엇인가?	양파(Allium cepa L.)는 quercetin, quercitrin, rutin 등의 flavonoid 물질이 풍부한 대표적인 식품이다. Flavonoid는 과일, 야채, 견과류를 비롯한 식물의 줄기, 뿌리, 껍질에 분포하는 색소성분의 하나로 diphenylprogane을 기본골격으로 한 phenol계 화합물의 총칭으로 다양한 약리기능을 가지고 있다1).
	양파의 대표적인 약리 기능은 무엇인가?	Flavonoid는 과일, 야채, 견과류를 비롯한 식물의 줄기, 뿌리, 껍질에 분포하는 색소성분의 하나로 diphenylprogane을 기본골격으로 한 phenol계 화합물의 총칭으로 다양한 약리기능을 가지고 있다1). 가장 대표적인 약리기능을 보면 체지방저하효과, 항산화효과, 혈당조절효과, 항암효과, 콜레스테롤저하효과 등 이 있다3-7). 양파 육질과 껍질의 총 flavonoid 함량은 각각 19.

참고문헌 (29)

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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