초록 ▼

면섬유의 효소(酵素)에 의한 가공(바이오 정련)은 오랜 역사를 갖고 있다. 1905년(年)에 Biodin 등은 Bacillus subtillus를 양, ${\alpha}$-Amylase를 제조하는 방법을 개발, 전분 풀을 빼는데 사용하는 길을 열었다. 이것을 계기로 불란서의 Rapidase사의 'Rapidase' 또는 독일의 Kulle의 'Kiolase' 등의 제품에서 풀빼기용 효소가 시판되었다.
제2차세계대전후 미생물을 이용하는 기술이 비약적으로 향상되었고 1970년 초

면섬유의 효소(酵素)에 의한 가공(바이오 정련)은 오랜 역사를 갖고 있다. 1905년(年)에 Biodin 등은 Bacillus subtillus를 양, ${\alpha}$-Amylase를 제조하는 방법을 개발, 전분 풀을 빼는데 사용하는 길을 열었다. 이것을 계기로 불란서의 Rapidase사의 'Rapidase' 또는 독일의 Kulle의 'Kiolase' 등의 제품에서 풀빼기용 효소가 시판되었다.
제2차세계대전후 미생물을 이용하는 기술이 비약적으로 향상되었고 1970년 초에 개발된 유전자 공학의 수법을 응용하여 효소의 기능과 생산효율을 개선하는 연구가 지속적으로 전개되었다. 그 결과 다방면의 가공생산에 이용할 수 있는 가격으로 생산 할 수 있게 되었다. 이러한 상황을 배경으로 하여 면섬유의 가공에도 효소의 이용이 가속화 되었다.
일반적으로 효소를 이용하는 공정은 화학적 방법에 의한 공정보다 반응조건이 온화(저온 등)하며 에너지의 소비, 폐기물의 처분이 용이하기 때문에 환경에 적합한 기술로서 면섬유의 가공에 앞으로 널리 이용되리라 생각된다.
최근에는 폐수발생량 및 폐수의 오염 부하 량을 근본적으로 줄일 수 있는 산업 및 공정별, 청정 생산기술이 관심의 대상이 되고 있다. 또한 국제여건을 보아도 국제표준위원회(ISO)에서는 ISO 14000시스템 내에 공정 및 생산방식에 관한 규제 항목을 두어 상품생산, 사용 및 폐기에 이르기까지의 전 과정에 적용되는 국제환경표준규격을 설정하고 이에 미달되는 제품에 대해서는 무역제제조치를 취하는 등 향후, 부딪치게 될 이러한 환경 요인에 대응하기 위해 청정생산제제구축의 중요성은 더욱 커지고 있는 실정이다. 일본의 경우 환경섬유 연구회를 조직 화학정련을 제외한 바이오 정련 제품생산에 집중하고 있다. 소비자의 반응 또한 매2005072우 우호적으로 나타나고 있다.
국내의 대전, 대구 및 익산 지역에는 면섬유물을 비롯하여 의류제품생산에 기초가 되는 면섬유의 생산과 이를 정련하는 가공공장이 집중되어 있다.
이미 물 부족국가로 분류된 상황에서 화학정련에 의한 염색을 거쳐 생산되는 업종은 환경적으로 매우 불안한 기반위에 서 있다고 볼 수 있다. 그것은 사용용수의 대부분이 폐수의 형태로 배출되어 폐수 처리시 미치는 오염부하가 매우 커 국내의 주요 하천 및 강을 오염시키는 요인이 되고 있기 때문이다.
이러한 상황 속에도 일부 가공공정에 있어서는 설비, 부품, 염료 및 가공제품 등 각종주변요소 산업이 지속적으로 발달하고 있으나 염색과 정련공정에서 청정화 할 수 있는 요소는 매우 희박하다고 볼 수 있다.
국내의 정련과 염색공정에서 청정화 시켜 제품을 생산하는 데에는 각각 아래와 같은 점이 선행되어야 한다고 생각된다. 첫째는, 혁신적인 개발을 하여 염색공정을 삭제하고 천연섬유 그대로 이용하는 것이고, 두 번째는, 소비자 인식의 전환 여부에 있다. 그것은 반드시 화학염색을 거쳐 화려한 색조를 이용하는 제품보다는 자연(천연)섬유를 그대로 이용할 수 있게 하는 방법이 전개되어야 한다.
따라서 본 연구를 통하여 국내 염색 산업의 구조를 저공해 에너지 효율화 업종으로 전환하고, 염색 산업의 국제경쟁력을 제고하며 그 기술을 실용화하는 것이 요구되고 있다.
1. 개발원리
천연의 면섬유는 섬유로서 이용하는 셀룰로즈섬유 외측에 pectin, cotton, wax, 단백질 등이 불순물로서 포함되어 있다. 이러한 불순물이 있으면 흡수성이나 염색성이 나쁘며 또는 뻣뻣하기 때문에 피부에 대한 촉감이 좋지 않다.면섬유를 제품화할 때는 가공단계로서 이러한 물질을 제거하는 공정이 필요하며 이 공정을 정련이라고 한다. 지금까지는 이들 불순물을 제거하기 위해서 가성소다의 강알칼리성 용액 중에 면섬유를 침적 시켜 90 - 100 ℃의 고온으로 가열처리를 하는 소다 정련(화학정련)을 하고 있다. 본 연구에서 개발하고 있는 바이오 정련은 효소의 기력으로 pectin을 분해하고, 면섬유에 부착된 불순물 등을 제거하여 환경과 인간에 친화적인 면섬유 제품을 개발하는 기술이다.
2. 기존 공정과 바이오정련에 의한 생산 공정 비교
(가) 기존의 화학공정
국내에서 생산하고 있는 화학정련에 의한 면제품류의 생산은 그림 2와 같은 방법을 통해 생산되고 있다.
원단 투입 후 수종의 화학약품을 첨가, 높은 열처리를 통해 섬유표면의 pectin을 제거한다. 이때 다량의 용수를 이용하여 약품을 제거하는 방법이다. 다량의 용수 사용은 물론, 이로 인하여 발생되는 폐수에는 화학약품의 잔류 등으로 하천과 강을 오염시키고 있으며. 높은 온도와 화학약품의 악취 때문에 작업인 들의 건강은 물론 필요이상의 에너지가 소모되고 있다.
ㆍ본 연구의 바이오정련 처리는 pH8.0의 중성부근에서 반응하기 때문에 폐수의 중화처리가 필요 없다. 그것은 미생물을 배양한 효소 액을 이용한 정련방법으로서 작업환경이 매우 온화 (반응 조건 55℃정도)하며 작업환경의 안전성이 높다.
ㆍ바이오정련에 의해 생산된 면포는 촉감이 부드럽고 피부병 환자들이나 알레르기성 피부염을 가진 환자들에게 사용을 권장하고자 한다. (그림 2 참조).
(나) 바이오정련에 의한 신 공정
ㆍ바이오 정련법은 화학정련과는 전혀 다른 방법이다. 즉 지구 환경에 대하여 온화하고, 경제적이다.
ㆍ중성부근(pH 8)에서 반응이 시작되기 때문에 폐수의 중화처리가 필요 없다.
ㆍ상대적으로 저온($55^{\circ}C$)에서 작업을 하기 때문에 작업인 들의 안정성이 높다.
ㆍ처리시간이 30～60분으로 화학처리공정에 비해 짧은 시간(화학처리공정의 1/3)에 처리된다.

Abstract ▼

The following was studied for two-year project.
1. Development of bio-scouring condition
- Structure of cotton and scouring
- Enzyme of bio-scouring
- Production of protopectinase from Bacillus subtilis
- Enzyme assey
- Selection of bacteria
- Condition of culture
2. Developm

The following was studied for two-year project.
1. Development of bio-scouring condition
- Structure of cotton and scouring
- Enzyme of bio-scouring
- Production of protopectinase from Bacillus subtilis
- Enzyme assey
- Selection of bacteria
- Condition of culture
2. Development of bio-scouring technique
- Scouring of cotton by protopectinase
- Analysis of pollution load by bio-scouring
- Analysis of economic by bio-scouring

목차 Contents

• 표지...1
• 제출문...2
• 요약문...3
• SUMMARY ...15
• CONTENTS...18
• List of Table Captions...19
• List of Figure Captions...20
• 목차...21
• 표목차...22
• 그림목차...23
• 제 1 장 서론...24
• 제 2 장 국내의 기술개발 현황...25
• 제 1 절 국내의 기술개발 현황...25
• 제 2 절 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술 견학 및 습득...26
• 1. 효소에 의한 새로운 면섬유의 정련법(바이오 정련법)...26
• 2. 바이오 정련법의 특징...26
• 제 3 장 연구개발 수행 내용 및 결과...33
• 제 1 절 면섬유의 구조와 정련...33
• 제 2 절 미생물의 선정...36
• 제 4 장 연구개발 목표 달성도 및 대외 기여도...59
• 제 5 장 연구개발과의 활용계획...70