I.Introduction

의생활은 우리 문화와 실생활의 주요 활동이며, 이는 사회, 경제, 문화 등의 시대상을 반영한다. 세 탁문화의 변화는 시대에 따른 의생활 변화의 한 형 태로 현대의 친환경 문화가 세탁문화에서 무세제 세탁에 대한 관심과 연구(Kang, Jo, & Kim, 2003) 로 이어지는 것은 그 한 예라고 할 수 있다.

한국의 의생활 세탁문화의 변천을 살펴보면 옥 외에서 이루어지던 재래식 손세탁방법은 1970년 상수도의 보급이 보편화되면서 옥내세탁이 가능해 졌고, 1929년 수입 전기세탁기를 시작으로 전기세 탁기를 이용한 세탁방법이 소개되기 시작되었다(Cha and Research Society of Laundry-Culture, 1999). 그 러나 이러한 전기 세탁기를 이용한 세탁법은 전기 의 미보급과 경제적인 이유로 일부계층에서만 이 루어졌으며, 이후 1969년 최초의 국산 전기세탁기 출시이후 세탁기 보급률은 점차 증가하여 1993년 세탁기 보급률은 85.7%였으며, 이중 전자동 세탁기 는 85%를 차지하였다(Kang, 1995). 이러한 세탁기 의 생산에 앞서 1966년경 최초의 ABS계의 합성세 제가 생산되었으나, 당시는 세탁기보다 비누를 사 용한 손빨래가 주된 세탁의 형태였다. 그러나 이후, 점차적으로 합성세제의 사용이 증가하게 되었고, 이로 인한 거품과 인산염의 사용 등으로 수질오염 이 인식되기 시작하였으며, 하천의 부영양화를 방 지하고 세제 사용량을 줄이기 위해 연성세제, 완전 무린세제, 농축세제, 고농축세제 등이 나타나게 되 었다.

최근 산업기술의 발달은 예전과 다르게 대부분의 활동이 실내에서 주로 이루어지는 생활환경의 변화 로 가볍고 자주 세탁하는 세탁행동의 변화가 나타 나게 되었고, 이로 인해 기존의 더러운 오염물질을 강력하게 제거하기 위한 세제보다는 한번 입고 세 탁하기에 적합함을 강조한 세제가 출시되었다. 또 한, 산업의 발달과 더불어 급격한 인구의 증가는 물 사용량을 증가시켰으며 물부족에 대한 인식과 함께 물을 사고 파는 재원이자 자원으로 수자원 관 리의 중요성과 필요성이 부각되고 있다. 이로 인해 최근 수자원 사용량의 큰 부분을 차지하는 세탁 시 투입되는 수자원 사용량의 선정(Jo et al., 2011)과 같 은 연구도 시작되고 있다.

세탁의 기본 원리는 물을 용제로 세제를 이용하 여 세탁물에 붙은 오염을 분리해 내어 세탁액에 분 산, 안정화시켜 제거하는 것으로 침투 → 흡착팽윤 → 분리 → 유화∙분산의 순서에 의해 이루어진다. 이때 세제의 역할은 계면활성제로서 섬유와 오염 사이의 계면장력을 낮추고, 세액의 침투가 용이하 게 하며, 오염원을 롤링업하여 가용성 물질로 녹이 고, 섬유로부터 분리시켜 유화, 현탁을 통해 세탁용 수에 안정화시키는 역할을 한다. 세탁용수에 안정 화된 오염물질은 헹굼에 의해 세탁용액과 함께 제 거된다. 세탁 시의 비비기, 주무르기, 두들기기 등 의 기계적인 작용과 힘에 의한 직물의 굴신작용으 로 오염이 더욱 쉽게 빠져나가게 하며, 더운 물에 서의 열에너지는 세탁효과를 더욱 높인다(Jakobi & Lohr, 1987; Kim, 1993; Lee et al., 2000). 따라서, 세 탁의 효과는 세탁용수와 오염원의 종류, 세탁물의 양, 액비, 세탁시간, 세탁용수의 온도, 세제의 종류 와 사용량 등에 따라 다르게 나타날 수 있다.

그 동안 각 오구의 특성과 세제에 대한 기본적인 세척성에 대한 선행연구에서 세척력에 영향을 미 치는 요인을 살펴보면, Chung et al.(1996)은 세탁 시 세척성에 미치는 요인으로 세척온도, 세탁시간, 세제농도, 회전수에 대해 연구하였으며, Chung and Kim(2007)은 오염원의 종류, 세탁기의 종류와 기계 력, 세제농도와 온도에 따른 세척성의 변화에 대해 연구발표하였다. Lee and Kim(2011)은 세탁기의 종 류와 세제 농도에 따른 세제성분의 잔류에 대해 연 구하였으며, Piao and Park(2013)은 세탁기, 세제 및 오염의 종류에 따라 세탁성, 헹굼성, 섬유손상도와 엉킴도와 같은 세탁성능을 비교 연구하였다.

이와 같이 앞선 이루어진 연구들에서는 여러 가 지 세탁 조건의 변화를 비교하여 연구발표하였으 나, 이들 연구들에서는 세제 사용량을 표준 사용량 보다 많이 사용 시 세척력의 변화를 통해 과도한 세제 사용 시 세척력의 증가가 미미하게 나타나므 로 표준 농도의 사용을 권장하고 있는 반면, 세제 량의 감량에 따른 세정률 연구 및 최적의 세탁조건 에 대한 연구는 미미하다.

최근 세탁문화는 실내생활을 주로 하게 되며, 이 때 발생하는 가벼운 오염을 자주 세탁하여 제거하 는 세탁행동이 점차적으로 늘어나고 있으며, 소비 자들은 환경오염을 최소화 할 수 있는 환경친화적 인 세탁행동에 관심을 가지고 이를 위한 노력이 이 루어지고 있다.

따라서, 본 연구에서는 세탁 시 시중에 판매되는 세제들 중에서 판매량이 많고 인지도가 높은 2종을 선택하여 각 제조사에서 권장하는 사용량을 기준으 로 사용량을 10%. 20% 감량하고, 세탁액의 온도를 20도, 40도 조건하에서 실시하였다. 실험 연구는 세 탁시 세탁액의 온도와 세제 사용량에 따른 인공오 염포의 세척성을 평가하여 세탁액 온도 변화와 세 제량 감량 조건에 따른 세척성을 제시하고자 한다. 제시된 시판 세제의 농도와 온도 조건에 따른 세정 효율 등의 세탁 조건은 세탁용수의 절수 및 세탁용 수의 온도 상승에 따른 에너지 비용효과를 얻을 수 있다. 본 연구결과를 통해 최근 라이프 스타일과 세탁행동 변화에 적합한 오염원에 따른 세탁온도 와 세제량에 대한 세탁조건을 제안하고자 하였다.

II.Experimental

1.Materials

본 연구에서는 세척성 평가를 위해 C.F.T.오염포 (Center For Testmaterials BV, USA)를 사용하였다. 면직물에 인공오염물을 묻힌 2종의 인공 오염포이 며, 오염포는 5cm×5cm로 잘라 세탁하였다. 각 오 염포의 특성은 (Table 1)과 같다.

2.Detergent

본 연구에서는 세척성 평가를 위해 시중에서 많 이 판매되고 인지도가 높은 2개 회사의 세탁용 합 성 분말세제 2종을 사용하였으며, 각 세제의 성분 과 사용권장농도에 대한 정보는 (Table 2)와 같다.

두 가지 세제 모두 5~15%의 계면활성제 성분으 로 되어 있으며, A사의 세제는 지방산계 음이온, 직쇄 알킬벤젠계 음이온, 고급 알콜계 비이온, 알파 올레핀계 음이온, 알칼리제, 경수연화제, 산소계표 백제, 효소, 향료, 형광증백제 등을 포함하며, B사 의 세제는 직쇄 알킬벤젠계 음이온, 고급 알콜계 비이온, 알콜폴리옥시에틸렌에테르(비이온), 알칼 리제, 경수연화제, 오염재부착방지제, 산소계표백 제, 프로테아제와 아밀라제의 2중 효소, 향료, 형광 증백제 등을 포함하는 시판용 분말세제이다. 두 가 지 세제의 각 제조사에서 권장하는 사용농도는 모 두 물 5L에 세제 4.2g이다.

3.Testing method

본 실험의 세탁조건은 (Table 3)과 같다. 실험을 위해 욕비는 50:1이며, 회전속도는 40±5 rpm, 스틸 볼 10개를 넣어 실험하였다.

실험에 사용한 A세제와 B세제의 제조사에서 권 장하는 사용 농도는 물 5L에 세제 4.2g이며, 제조 사에서 권장하는 사용농도의 감량에 따른 세척력 비교를 위해 권장사용농도와 권장사용농도에 대해 –10%, –20%를 감량하여 실험하였다. 세탁액의 온도는 20±3°C, 40±3°C의 2가지 조건하에서 실시 되었다.

세탁 코스는 가정용 세탁기에서 사용하는 일반 적인 조건을 선택하여 론더오미터(Launder-O-Meter) 장치에 적용하여 실시하였다. 세탁 시간은 30분, 헹 굼 시간은 5분으로 횟수는 2회를 실시하였다. 헹굼 시 세탁액을 제거한 후 깨끗한 물을 넣어 헹구어 주었으며, 헹굼 후 자연 건조법에 의해 건조하였다.

4.Washing efficiency

세척률을 알아보기 위해 색차를 측정하였으며, 색차 측정은 색차계(Color-Eye 2180, Macbeth, USA) 로 광원 D65,observer 10°를 사용하였으며, 선행연 구(Piao and Park, 2013; Chung and Kim, 2007; Chung et al. 2006)을 참조하여 520nm에서 각 포의 겉과 안 각각 2곳씩 총 4곳의 K/S값을 측정하였으며, 각 조건에서 포 3매의 반사율(K/S) 평균값을 구하였다.

본 실험은 권장사용량을 기준으로 사용량의 감 소시 세척성의 변화 정도에 미치는 영향을 알아보 고자 하므로 권장사용량 사용 시의 세척성을 평가 하여 세제 사용량을 감소하였을 때와 그 세척력의 차이를 비교분석하고자 한다. 세척률은 다음의 식 에 의해 구하였다.

이때, (K/S)_O : K/S value of unsoiled fabric

(K/S)_S : K/S value of soiled fabric

(K/S)_W : K/S value of washed fabric

III.Result and Discussion

1.Temperature

세탁액의 온도를 20°C와 40°C로 변화시키고, 세 제의 농도를 제품에서 표시한 권장 사용 농도를 기 준으로 –10%, –20%로 감량시킨 후, 각 오염포의 세척성을 측정하였다. 이는 인공오염포의 세탁조건 에 대해 Chung et al.(2006)의 연구결과에서 세탁 시 세탁액의 온도변화 조건이 20°C에서 40°C로 변 화시 일반적으로 세척력이 증가하며, 40°C 이상의 조건에서는 일부 섬유에서만 세척력이 증가하는 것으로 나타났다. 따라서 본 연구에서는 상온 온도 인 20°C와 세척력에 영향을 주는 온도인 40°C를 변 화 조건으로 실시하였다.

세제 A를 사용하여 각 오염원의 종류에 따라 세 탁용액의 온도를 20°C와 40°C의 조건을 적용하여 실시하였으며, 그 결과는 (Fig. 1)이다.

엽록소와 식물성 오일을 오염원으로 하는 면직 물인 C-04를 세탁액의 온도를 20°C에서 40°C로 높 였을 때 사용된 두 가지 종류의 세제조건에서 모두 세척력이 증가하였다. 면직물에 색소, 오일, 우유를 오염원으로 하는 C-10의 시험포는 세탁액 온도가 높아질 때, 세척력도 증가하였으며, 같은 면직물이 지만 식물성 오일 오구인 C-04보다 각 온도 조건에 서 더 높은 세척력을 보여주고 있으며, 특히 40°C 로 높였을 때 세척력이 크게 증가하였다. 이는 단 백질 오구는 친수성이 높아 20°C의 온도 조건에서 도 세척성이 높으며, 단백질 오구 제거에 관여하는 효소성분이 일정 온도 이상에서 작용이 촉진되기 때문인 것으로 보여진다.

엽록소와 식물성 오일을 오염원으로 하는 폴리 에스테르와 면 혼방인 PC-04는 20°C에서 40°C로 세탁액의 온도를 높였을 때 크게 증가하지는 않게 나타나 세탁온도가 세척력에 큰 영향을 주지는 않 았으나, 같은 오구로 오염된 면직물인 C-04보다 상 온인 20°C에서 세척력이 높게 나타났다. 이는 폴리 에스테르 섬유의 표면이 매끈하여 중공구조과 잔 털, 꼬임이 있는 면보다 오염원에 대한 저항성이 높고 오염원의 제거가 쉽기 때문인 것으로 보여진 다. 이는 선행연구인 Chung and Kim(2007)의 연구 에서 피지와 색소를 오염원으로 하는 면직물의 세 척력이 폴리에스터/면 혼방직물의 세척력보다 낮게 나타난 결과와 일치한다.

폴리에스터65에 면35 혼방직물에 색소와 피지를 오구로 하는 WFK-20D는 20°C에서 40°C로 세탁액 의 온도를 높였을 때 세척력이 모두 증가하였다. 특히 40°C인에서 세척력이 크게 증가한 것으로 나 타났으며, 이는 피지 오구가 체온과 비슷하거나 높 은 온도에서 용융되어 섬유로부터 빠져나와 세척 성이 증가한 것으로 보여진다.

세제 B를 사용하여 각 오염원의 종류에 따라 세 탁용액의 온도를 20°C와 40°C의 조건을 적용하여 실시하였으며, 그 결과는 (Fig. 2)이다.

면직물에 엽록소와 식물성 오일을 오염원으로 하는 C-04를 세제 B를 사용하여 세탁액의 온도를 20°C에서 40°C로 높였을 때 세척력이 증가하였으 며, 세제 A를 사용하였을 때보다 더욱 높게 나타났 다. 이는 세제 B의 성분에 단백질 오구 제거에 관 여하는 효소성분인 프로테아제가 함유되어 있기 때문이며, 이 효소성분은 일정 온도 이상에서 작용 이 촉진되므로 40°C 온도에서 더욱 그 세척력이 증 가한 결과로 보여진다.

세제 B를 사용하였을 때 엽록소와 식물성 오일 을 오염원으로 하는 폴리에스테르와 면 혼방인 PC-04 의 세척성 변화와 폴리에스터65에 면35 혼방직물 에 색소와 피지를 오구로 하는 WFK-20D의 세척성 변화는 20°C에서 40°C로 세탁액의 온도를 높였을 때 모두 증가하였으며, 이는 세제 A를 사용하였을 때 세척성의 변화와 크게 다르지 않게 나타났다.

온도에 있어 모든 오염원에서 세탁액 온도가 20°C 에서 40°C로 증가할 때, 권장량 사용 시와 세제량 감량 시에 모두 세척성이 증가하였다. 이는 섬유 내부에 있는 오염원들이 높은 온도 조건에서 오구 의 세척력이 더 효과적으로 나타난 것으로 Chung and Kim(2007)의 연구에서 온도의 변화에 따른 세 척성의 증가가 20°C와 40°C에서 모든 오염원에서 크게 증가된 결과와 동일한 연구 결과이다.

2.Detergent concentration

오염원의 종류에 따라 세제의 농도를 표준권장 농도와 이 농도에서 각각 10%와 20%를 감량한 조 건을 적용하였으며, 그 결과는 다음과 같다.

면직물에 엽록소와 식물성 오일을 오염원으로 하 은 C-04와 색소, 오일, 우유를 오염원으로 하는 C-10 는 세제 A, B 모두의 농도를 표준권장농도를 사용 했을 때와 10% 감량 시 세척성은 비슷하거나 약간 떨어지는 경향이 있으나, 세척력에는 큰 영향을 주 지 않는 것으로 나타났다. 그러나 20% 감량 시에는 세척력이 떨어져 세척성에 영향을 주는 것으로 나 타났으며, 40°C의 온도에서는 세제의 사용량을 20% 감량하여도 20°C에서 권장사용량을 사용했을 때보 다 더 높은 세척력을 나타냈다.

폴리에스터65%에 면35%의 혼방직물에 엽록소와 식물성 오일을 오염원으로 하는 PC-04와 색소와 피 지를 오구로 하는 WFK-20D의 세척력은 세제 A, B 모두의 농도를 표준권장농도를 사용했을 때와 10% 감량 시 세척성은 비슷하거나 다소 떨어지는 경향 이 있으며, 20% 감량 시에 세척력이 전체적으로 더 욱 떨어져 세척성에 영향을 주는 것으로 나타났다.

특히, 단백질과 피지 오염원은 전체적인 세척력 이 우수하여 세제량을 20% 감량하여도 다른 오구 에 비해 세척력이 높게 나타났다. 피지와 우유 단 백질, 오일 오구의 제거 시 40°C의 온도에서 세탁 시 세제 감량 시에도 세척력이 매우 높게 나타났는 데, 이는 높은 온도에서 오염원이 녹아나오고, 세제 에 포함된 성분 중 단백질 오구의 제거에 관계되는 효소인 프로테아제가 50°C의 높은 온도에서 가장 활성이 잘 되기 때문(Smulders, 2002; Chung, et al., 2006)인 것으로 보여진다. 이는 단백질 오구 제거 시 세탁액의 온도를 높인다면 세제량을 10% 정도 를 감량하여도 그 세척력이 상온에서 세탁한 것보 다 높은 세탁효과를 얻을 수 있음을 보여준다. (Fig. 3).

특히, 연구에서 일부 오염포에서는 세탁용수의 온도가 40°C의 조건에서는 세제량을 20%까지 감량 하여도 세탁액의 온도가 20°C일 때의 세척력보다 도 높게 나타나, 세탁 시 세탁온도, 섬유의 종류, 오 염원의 특성을 고려하여 세탁을 하는 것이 효율적 임을 알 수 있었다.

V.Conclusion

본 연구는 최근 실내에서 주로 활동하는 라이프 스타일 변화로 인한 낮은 정도의 오염된 세탁물을 자주 가볍게 세탁하는 의복의 세탁관리행동 변화 에 맞는 세탁온도와 세제 농도에 대한 세탁조건을 연구하였다. 각 오염원에 따른 적정한 세탁조건을 제안하기 위해 시중에서 판매되는 세제들 중에서 판매량이 많고 인지도가 높은 2종의 분말세제를 선 택하였으며, 4가지 타입의 인공오염포를 사용하였 다. 세탁농도는 각 제조사에서 권장하는 사용량을 기준으로 권장 사용량과 권장 사용량보다 10%, 20% 를 감량하였다. 세탁액의 온도는 20°C, 40°C의 조건 하에서 실험하였다. 실험 후 각 시료의 세척성을 평가하였다. 연구의 결과로부터 다음의 결론을 얻 었다.

첫째, 모든 종류의 오염포에서 섬유 구성성분, 오 염원의 종류와 세제 농도의 감량 정도와 상관없이 세척온도가 20°C에서 40°C로 증가할 때 세척성이 모두 증가하였다.

둘째, 세제의 농도를 제조사의 표준권장농도와 이 농도에서 각각 10%와 20%를 감량한 조건을 적 용하였으며, 그 결과 10% 감량하여 세탁 시 세척력 에는 큰 영향을 주지 않는 것으로 나타났으나, 세 제의 농도를 20% 감량 시 세척력이 떨어졌다. 그러 나, 일부 오염포에서는 세척액의 온도 40°C일 때, 세 제의 농도 20% 감량하여도 세척액의 온도가 20°C 일 때 세제의 농도를 제조사의 표준권장농도로 사 용했을 때보다 높게 나타났다.

셋째, 피지와 단백질 오구의 세척성은 세제의 성 분과 세탁 온도에 따라 세척성에 영향을 받는 것으 로 나타났으며, 면과 폴리 혼방섬유는 면직물에 비 해 상온인 20°C에서의 세척력이 높게 나타났다.

이상의 연구 결과로부터 섬유의 종류와 오구의 특 성, 세척액의 온도에 따라 세탁 시 세탁액의 세제 의 사용량을 제조사가 권장하는 사용량보다 10% 정도를 감량하여 세탁하여도 그 세척력이 크게 줄 어들지 않는 것으로 나타났다. 이러한 결과는 강력 한 세척력보다는 자주 가벼운 세탁을 요하는 현대 의복관리에 있어 세제의 과다 사용을 경계하고, 세 제의 사용량을 줄이는 데 의의가 있다. 따라서, 소 비자들이 이러한 조건들을 고려하여 세제의 양을 조절한다면 세척효과는 향상시키면서도 수질 환경 보호와 에너지의 절감을 동시에 얻을 수 있을 것이 다. 그러나, 상온인 20°C에서의 세탁방법이 고온인 40°C 세탁하는 것보다 에너지 절약성과 간편성을 고려할 때 일부 세제에 있어 10% 감량이 실용적인 지도 신중하게 검토해야 할 필요성이 있다. 또한, 본 연구는 일부 오염원과 섬유의 종류에 한정하여 주로 실생활에서 세탁이 이루어지는 20°C와 40°C 의 온도조건에 의해 실험하였기 때문에 그 결과가 제한적이다. 따라서, 향후 실제 생활에서 예측될 수 있는 더 많은 특성을 가진 오염원과 다양한 섬유종 류의 조건하에 후속연구가 이루어져야 할 것이다.

본 연구 결과로 현대의 의생활에 적합한 세탁문 화의 변화를 통해 세탁 시 소요되는 수자원과 에너 지의 절약 및 수질오염을 줄이는 데 도움이 될 것 으로 기대한다.