I. Introduction
최근까지 지속 가능한 패션은 텍스타일 분야에서 관심의 초점이 되어왔다. 1990 년대 초반 천연섬유와 재활용 섬유가 이슈화되어 2000년대 중반 ‘대안적’ 재료로 유기농, 공정무역, 즉각적인 재생 섬유들이 디자인 분야의 혁신을 이끌었다. 지속가 능성의 핵심에는 일반적으로는 속도를 늦추는 것이기도 하다. 느린 디자인의 개념, 생산과 소비는 처음 슬로우 푸드 운동에서부터 발전된 것이며, 이는 여러 방법의 슬로우 운동들을 파생시켜왔다. 최근 몇 년 동안 빠르게 성장해 현재 문화의 실행 가능한 대안으로서의 느림을 제시하고 있다. 이러한 결과는 패션과 텍스타일 영역에도 적용 가능성을 보 여주고 있다(Fletcher, 2008/2011). 섬유패션 산업의 가장 대표적인 느림의 가치로는 지속 가능한 천연염 색을 말할 수 있다.
18세기 합성염료가 발명되면서 합성염료의 편리함 과 다양함, 경제성 등 때문에 쪽물 염색이 자취를 감 추다시피 하였으나 20세기에 들어서면서 합성염료가 가져오는 공해의 심각성과 인체에 주는 유해성이 점차 천연염료에 대한 관심으로 변화하기 시작하였다(Kim, 1995). 하지만 천연염색의 처리 과정에서 염료를 원단 에 고착시키기 위해 화학물질에 의존하고 있어 천연 염료를 대량화하는 데 어려움이 있다(Fletcher, 2008/ 2011). 뿐만 아니라 쪽 천연염색은 산화 환원(발효) 과정을 거쳐 염색이 되는 것으로, 발효조건이 까다롭 고 복잡하여 미생물의 종류나 활성 조건에 따라 반응 결과도 일정하지 않은 단점(Jung, 2022)과 시간과 노 동력, 기술력이 많이 요구되고 있으며, 자동화가 힘든 환원과정이 걸림돌이 되고 있다. 현재 쪽 염색에서 산 업화가 힘든 발효방식을 대신하여 일반적으로 환원제 소디움하이드로설파이트(Na2S2O4)와 알칼리제 수산 화나트륨(NaOH), 탄산나트륨(Na2Co3) 등을 사용하고 있다(Lee & Kim, 2011;Shin, Cho, & Yoo, 2009). 소 디움하이드로설파이트가 환원 효과는 좋으나 염색과 정에서 염욕이나 폐수로 황화물(sulphide), 아황산염 (sulphite), 티오황산염(thiosulphate), 황산염(sulphate) 등 환경오염을 일으키는 물질 배출과 악취, 가스 발생 등으로 건강에 악영향을 미치는 문제점이 있다(Jung, 2022;Park, 2013;Roessler, Crettenand, Dossenbach, Marte, & Rys, 2002). 염색에서 환경오염의 가장 중요 한 요인인 오염된 폐수, 유독성 화학물 사용에 대한 법적 규제에 따른 여러 가지 단계들이 염색 과정에서 환경 영향을 감소시키기 위해 적용되었으나 염욕의 재사용, 재생 등의 기술들이 폐수와 화학물질 사용량 감소에 가장 큰 효과를 보였다(Fletcher, 2008/2011). 최근 쪽 염색에서 소디움하이드로설파이트를 대신하 여 유기환원제로 환경 부하가 거의 없는 청정 재료인 포도당(glucose/C6H12O6)으로 대체한 연구가 이루어 지고 있다(Park, 2013;Shin & Choi, 2016;Shin & Choi, 2019;Shin et al., 2009). 포도당 환원제는 소디 움하이드로설파이트보다 환원력이 크게 낮지만 유기 환원제라는 점에서 가치가 있으며(Park, 2013), Shin and Choi(2019)는 포도당 환원으로 쪽 염색 시 반복 염색을 통하여 염착량을 높이기 위한 추가 연구의 필 요성을 언급하였다.
쪽은 청색을 염색할 수 있는 마디풀과의 한해살이 풀로, 동양에서 남(藍), 서양에서는 인디고(indigo)라 부른다. 우리나라에서는 청색 계통을 ‘쪽빛’이라는 이 름으로 통용한다. 쪽의 화학적 성분으로는 쪽 잎에 인디칸(indican)이 함유되어 있으며, 이것이 한번 발 효되면 분해하여 무색의 인독실(indoxyl)과 포도당 (glucose)을 생성한다. 즉, 쪽 풀을 건조시키면 인디고 (indigo)가 된다. 인디고에서 환원(발효)이 되면 이 상 태를 인디고 화이트(indigo white, 백남[白藍], 인독실 [indoxyl])라고 하며, 인디고 화이트는 공기 중에 산소 와 만나면서 청색의 인디고 블루(indigo blue)로 변한 다(Lee, 2004). 인디고의 형성과정은 <Fig. 1>과 같다.
선행연구에서 쪽 염색은 대부분 면과 견직물에 대 한 연구가 많았으며, 마직물은 일반적으로 아마(linen), 저마(모시, ramie), 대마(삼베, hemp), 황마(jute) 등으 로 구분되고, 삼은 특히 우리나라와 중국에서 일반 의 류 외에도 의례용 복식 재료로 많이 사용되어 왔다 (Lee, 2001). 그럼에도 마직물에 대한 연구가 부족한 것으로 아마를 사용한 선행연구(Bae, 2009;Jung, Lee, Choi, & Lee, 2000;Shin & Choi, 2016;Shin & Choi, 2019)와 저마를 사용한 선행연구(Lee & Kim, 2011;Shin et al., 2009;Son, Shin, & Yoo, 2011)는 일부에 불과했고 대마의 연구는 없는 것으로 아마, 저마, 대마 의 체계적인 쪽 염색의 연구가 필요한 것으로 보인다.
본 연구에서는 보다 지속 가능한 생분해성 셀룰로 오스 섬유인 아마, 저마, 대마를 사용하여 일반적으로 사용되는 환원제인 Na2S2O4를 유기환원제인 glucose 로 대체하여 실험하고자 한다. 환경적인 측면에서 염 료와 첨가제가 최소화될 수 있는 조건을 연구하고, 염 욕의 재사용으로 반복염색을 통한 염색성 및 견뢰도 를 연구하여 지속 가능한 쪽 천연염색에 있어 건강과 환경을 모두 고려한 의류 소재 및 다양한 인테리어 제 품화의 실용성을 제안하고자 한다.
Ⅱ. Experimental Procedure
1. Materials and reagent
1) Materials
본 연구에 사용된 직물은 아마(linen), 저마(ramie), 대마(hemp)이며, 직물 특성은 <Table 1>과 같다.
2) Dye and reagent
인도 알프스사에서 제조한 천연 인디고 60% 함유 량인 추출 분말을 지구상사에서 구입하고, 알칼리제 인 수산화나트륨(sodium hydroxide/NaOH), 환원제인 포도당(glucose/C6H12O6)을 삼성화학에서 구입하여 사용하였다.
2. Experimental method
Kim(2013)에서 아마직물을 사용하여 쪽 염료 6g/L, Na2S2O4 농도 1g/L, 환원온도 60℃, 환원시간 30분, 염색온도 30℃, 염색시간 30분일 때 NaOH 농 도 최소 0.4g/L(pH 10.84)부터 염색물의 표면색이 균 염하게 나타났다는 결과를 바탕으로 시험하였다. 증 류수 200mL, 환원온도 60℃, 환원시간 30분으로 설 정하고, 염료농도, NaOH 농도, glucose 농도, 염색온 도, 염색시간, 반복 횟수를 변화시켜 시료 15cm×15cm 를 동일하게 사용하였다. 모든 염색은 수중에서 3분 동안 산화한 후 공기 중 산화로 자연 건조하였다. 반 복염색 시 5분간 염색하고 수중에서 3분 산화 후 공기 중 산화하는 것으로 동일한 염액에 5분간 염색과 산 화를 1~6회 반복염색을 하였다. 본 연구의 시험조건 은 <Table 2>와 같다.
3. Measurement and analysis
1) Surface color and dyeability
색차계 chromameter(Color-Eye 3100, Macbeth, USA)를 사용하여 염색 직물의 L*, a*, b*값, 색차(⊿E) 값 그리고 H(색상), V(명도), C(채도)를 측정하였다.
기준색(L*1, a*1, b*1)과 비교색(L*2, a*2, b*2)의 색차 값을 구하였다.
염색 직물의 분광반사율 측정 후 Kubelka-Munk 식 에 의한 K/S값을 구하였다.
2) Colorfastness measurement
세탁 견뢰도는 KS K ISO 105 C01법에 의해 욕 비 50:1, 비누 5g/L를 녹이고 직물을 넣은 후 40℃, 30분 시험하여 판정하고, 마찰 견뢰도는 KS K ISO 105 X12법에 의해 900g 하중으로 10cm를 10초 동 안 10회 왕복하여 판정하였다. 땀 견뢰도는 KS K ISO 105 E04법에 의해 히스티딘 함유한 산과 알칼리 의 인공 땀액 처리 후 2개 판 사이에 끼워 5kg 하중을 가하여 37±2℃ 오븐에서 4시간 유지하고 분리하여 6 0℃ 이하의 상온에서 건조 후 등급을 판정하고, 일광 견뢰도는 KS K ISO 105 B02 크세논아크법에 의해 표준청색염포와 같이 온도 63℃, 습도 30% 인공 광원 기에 20시간 노출시켜 판정하였다.
Ⅲ. Result and Discussion
1. Surface color and dyeability
1) Surface color and dyeability according to the amount of dye
NaOH의 농도를 최소화하였을 경우 염료농도에 따 른 염색 가능성의 여부를 확인하기 위하여 아마직물 에 시험을 진행하였다. <Table 3>은 NaOH 0.4g/L(pH 10.78)와 glucose 5g/L를 첨가하여 용해하고, 쪽 염료 각 1g/L, 6g/L를 넣어 30분간 환원 후 시료를 침지하 여 30℃, 30분간 염색에 따른 아마의 표면색을 나타낸 것이다. 그 결과 L*값은 90.94와 88.04의 수치와 표면 염착농도(K/S) 0.05와 0.09로 염색물의 표면 염착이 거의 없는 것으로 나타났다. Chu and Nam(1997)에서 인디고 염료는 산화와 환원이라는 염색방법으로 인해 염색이 쉽지 않고 조건에 따라 색상이 달라질 수 있으 며, 특히 pH에 매우 민감하므로 환원액의 pH를 철저 하게 조절해 주어야 염료의 효율을 높이면서 재현성 있는 염색을 할 수 있다고 하였다. 따라서 이 조건은 쪽 천연염색에서 glucose 농도와 NaOH 농도, 염료의 농도가 적절한 산화, 환원 반응을 일으키지 못하여 염 착이 이루어지지 않은 것으로 염료와 첨가제의 농도 가 적절하지 않은 것을 알 수 있다.
2) Surface color and dyeability according to sodium hydroxide amount
<Fig. 2>는 NaOH 농도에 따른 K/S값, <Table 4>는 glucose 첨가 염색 시 NaOH 농도 변화에 따른 직물의 표면색을 나타낸 것이다. NaOH 1~5g/L와 glucose 4g/L를 첨가하여 용해하고, 쪽 염료 6g/L를 넣어 30분 간 환원 후 시료를 침지하여 30℃, 30분간 염색하였 다. NaOH 농도가 1~5g/L로 증가할수록 pH 농도는 11.91~12.52로 점차 알칼리 수치가 증가하는 것으로 나타났으며, 아마, 저마, 대마의 L*값은 감소하고 ⊿E 값과 K/S값은 증가한 것으로 나타났다. 친환경 환원 제인 호알칼리성 균주(Dietzia sp. KDB1)를 사용한 시험에서 K/S값은 pH가 높을수록 증가하는 결과 (Jung, 2022)와 일치하였다. NaOH 농도가 증가할수 록 a*값과 b*값은 감소하여 red 계열은 감소하고, blue 계열이 강화되며, 특히 b*값이 급격하게 감소하는 것 으로 나타났다. 즉, NaOH 농도가 증가할수록 푸른 색 상이 많이 나타나는 것으로 나타났다. NaOH 농도가 증가할수록 아마, 저마, 대마 모두 명도 값은 감소하 고 채도 값은 증가하는 것으로 색상이 진하고 선명하 게 나타나는 것을 알 수 있다. 아마, 저마는 NaOH 모 든 농도에서 먼셀색상 범위 PB에 속하나 대마는 3g/L 에서부터 PB에 속하는 것을 알 수 있다.
5g/L의 K/S값을 비교해 보면 아마 2.21, 저마 2.03, 대마 2.56으로 대마>아마>저마 순으로 나타난다. Glucose 첨가 염색 시 NaOH 농도가 증가할수록 염착 량이 많은 것으로 나타나지만 NaOH 1g/L에서는 염 착성이 거의 없는 것으로 이는 염액의 pH와 환원제 양에 의하여 분자구조가 달라지며, 염착량과 염착 분 포상태가 변화하는 복잡한 시스템을 가지기 때문이다 (Jung et al., 2000). 아마의 경우 염착농도가 급격히 증가하다 3g/L에서 완만해지고, 저마의 경우 아마, 대 마에 비해 염착성은 낮으나 농도에 따라 꾸준히 증가 하는 것으로 나타났으며, 대마도 농도에 따라 꾸준히 증가하나 3g/L에서부터 PB 컬러가 나타났다. 따라서 아마, 저마, 대마 모두 3g/L에서부터 K/S값이 1 이상 을 나타내며 PB 컬러를 나타내는 것으로 염착성과 균 염성이 이루어지는 최소 농도는 3g/L(pH 12.37)가 적 절한 것으로 판단된다. Chung, Nam, and Kim(1998) 은 쪽 풀 색소의 발효조건에서 NaOH 3g/L(pH 12.6), glucose 3g/L에서 발효하는 것이 적당하다는 것으로 보아 glucose 염색 시 알칼리 농도가 pH 12 정도 이상 은 유지되어야 하는 것으로 보인다. 인디고 염료와 포 도당의 농도에 관계없이 마직물은 소석회가 8g/L일 때, 최대 K/S값을 나타낸다(Shin et al., 2009)는 결과 와 Na2S2O4를 첨가하여 염액의 pH 10~13에 따른 K/S 값 측정 시 거의 대부분 pH 11 근처에서 K/S값이 가 장 높게 나왔다(Kang & Ryu, 1999), Na2S2O4를 첨가 한 쪽 천연염색 시 NaOH 1g/L에서 표면 색차가 가장 높은 것으로 나타났다(Kim & Jeon, 2011)는 연구 결 과를 비교해 보면, glucose 첨가 쪽 천연염색 시 일반 적으로 Na2S2O4를 첨가 시보다 pH 농도가 높은 상태 에서 염착이 이루어지는 것으로 추정된다.
3) Surface color and dyeability according to glucose amount
<Fig. 3>은 glucose 농도에 따른 K/S값, <Table 5>는 glucose 농도 변화에 따른 직물의 표면색을 나타낸 것 이다. NaOH 3g/L에 각 glucose 1, 2, 4, 6, 8, 10g/L를 첨가하여 용해하고, 쪽 염료 6g/L를 넣어 30분간 환 원 후 시료를 침지하여 30℃, 30분간 염색하였다. Glucose 농도가 1~10g/L로 증가할수록 아마, 저마, 대 마의 L*값은 감소하고, ⊿E값과 K/S값은 증가한 것으 로 나타났다. Shin et al.(2009)은 소석회 농도 6g/L로 일정할 때 포도당 농도가 10g/L에서 최대 K/S값을 나 타내다 그 이상 농도에서 감소하는 것으로 보아, 포도 당이 환원력의 한계에 달하면 감소하는 것으로 보인 다. 아마의 경우 염착농도가 4g/L에서 증가 폭이 완만 해지며, 저마, 대마는 glucose 농도 증가에 따라 염착 농도가 점차적으로 증가하나 염료의 최소화로 2g/L에 서는 저마의 염착농도가 1.05로 약할 수 있어 glucose 최소농도 4g/L를 기준으로 시험하였다. Glucose 농도 는 4g/L 기준에서 K/S값은 아마 1.58, 저마 1.14, 대마 1.52의 수치로 아마>대마>저마 순으로 나타난다. b* 값은 glucose 농도가 증가할수록 아마, 저마, 대마 모 두 감소하는 것으로 blue 계열이 다소 강화되는 것을 알 수 있다. Glucose 농도 증가에 따라 색상은 PB 범 위에 속하며 명도 값은 감소하고, 채도 값은 증가하는 것으로 색상이 진하고 선명하게 나타나는 것으로 나 타났다.
4) Surface color and dyeability according to dyeing temperature
<Fig. 4>는 염색온도에 따른 K/S값, <Table 6>은 염 색온도 변화에 따른 직물의 표면색을 나타낸 것이다. NaOH 3g/L와 glucose 4g/L를 첨가하여 용해하고, 쪽 염료 6g/L를 넣어 30분간 환원 후 시료를 침지하여 각 30~80℃에서 30분간 염색하였다. 염색온도가 30~ 80℃로 증가할수록 아마, 저마, 대마의 L*값은 전반적 으로 증가하고, ⊿E값, K/S값은 감소하며, 명도 값은 높아지고 채도 값은 낮아지는 것으로 색상이 연하고 탁해지는 것을 알 수 있다. 염색온도 30℃와 80℃의 ⊿E값을 직물별로 비교해 보면 아마 34.72→27.33, 저 마 29.61→21.28, 대마 33.35→16.42로 수치가 저하되 는 것으로 나타났다. 염색온도가 증가하면 환원속도 가 빨라지면서 산화속도까지 빨라져 오히려 염착성이 저하되는 것으로 보인다(Kim & Jeon, 2011).
아마와 저마는 염색온도 증가에 따라 K/S값이 점 차적으로 감소하는 반면 대마의 경우 50℃부터 K/S값 이 급격하게 저하되는 것으로 나타났다. K/S값을 비 교해 보면 염색온도 30℃에서 최대 염착농도를 나타 내고 있으며, 아마 1.67, 저마 1.14, 대마 1.61로 아마> 대마>저마 순으로 나타난다. 색상은 염색온도 증가에 따라 전반적으로 b*값도 증가하는 것으로 blue 계열이 약화되는 것으로 나타났다. 염색 온도증가에 따라 직 물별 b*값의 증가 폭이 대마>아마>저마의 순으로 나 타났으며, 대마의 증가 폭이 상당히 크게 나타나고 저마의 경우 증가 폭이 작은 것을 알 수 있다. 염색온 도 증가에 따른 아마의 색상은 3.9PB→1.6PB, 저마는 3.5PB→4.0PB, 대마는 3.2PB→8.7B의 범위로 색상 변화가 나타났다. 이는 glucose를 이용한 쪽 염색 시 염색온도가 아마, 저마, 대마의 표면색 및 염착농도에 모두 영향을 미치지만 대마가 염색온도에 가장 큰 영 향을 받는 것으로 판단된다. 40℃ 이상에서 ⊿E값의 저하는 염색온도의 상승으로 염색 효율이 급격히 낮 아진 것으로 보이며, 염색온도의 상승은 먼셀색상 변 화도 초래하고 있다(Kim & Jeon, 2011)는 결과와 glucose 사용 시 발효 염색온도의 염착농도(K/S)는 30℃>40℃>50℃ 순으로 염색온도가 높을수록 낮다 (Chung et al., 1998)는 결과와 일치하는 것을 알 수 있다. 포도당이 친환경적 환원제이지만 환원 과정에 서 열에너지가 필요하며, 고온에서 반응할 경우 부산 물이 발생하여 인디고 염색 불능의 문제가 발생하기 도 한다(Jung, 2022). 이와 같이 염색온도 80℃에서 염착농도가 저마는 0.37, 대마는 0.47로 매우 낮은 것 으로 나타났다.
5) Surface color and dyeability according to dyeing time
<Fig. 5>는 염색시간에 따른 K/S값, <Table 7>은 glucose 첨가 염색 시 염색시간의 변화에 따른 직물의 표면색을 나타낸 것이다. NaOH 3g/L와 glucose 4g/L 를 용해하고, 쪽 염료 6g/L를 넣어 30분간 환원 후 시 료를 침지하여 30℃에서 각 5, 10, 15, 20, 25, 30분간 염색하였다. 5~30분까지 염색시간이 증가할수록 아 마, 저마, 대마의 L*값은 감소하고, ⊿E값과 K/S값은 증가한 것으로 나타났다. 염색시간 30분 기준으로 K/S값은 아마 1.58, 저마 1.14, 대마 1.57로 염착농도 는 아마>대마>저마의 순으로 나타난다. 명도 값은 아 마, 저마, 대마 모두 전반적으로 감소하는 것으로 색 상이 진하게 나타나고, 아마는 채도 값이 거의 비슷하 며, 저마, 대마는 채도 값이 전반적으로 증가하는 것 으로 나타났다. 아마와 대마는 염색시간의 증가에 따 라 거의 유사한 염착농도를 나타내고 있으며, 저마는 아마와 대마보다 낮은 염착농도를 보이고 있다. 염착 농도의 차이는 있으나 색상은 모두 PB의 범위로 나타 났다. 아마, 대마에 비해 저마의 염착농도가 낮은 것 은 저마가 모든 셀룰로오스 섬유 중 결정성과 분자 배 향성이 가장 발달(Kim, 2011)된 것으로 섬유 내의 분 자들이 치밀하여 염색성이 낮은 것으로 보인다.
6) Surface color and dyeability according to the number of repetitions
<Fig. 6>은 반복 횟수에 따른 K/S값, <Table 8>은 5 분씩 6회 반복 횟수에 따른 직물의 표면색을 나타낸 것이다. NaOH 3g/L와 glucose 4g/L를 용해하고, 쪽 염료 6g/L를 넣어 30분간 환원 후 시료를 침지하여 30℃에서 5분간 염색하고 수중에서 3분 동안 산화 후 공기 중 산화하는 것으로 동일한 염액에 5분간 염색 과 산화를 1~6회 반복 염색하였다. 1~6회까지 반복 횟수가 증가할수록 아마, 저마, 대마의 L*값은 급격히 감소하고, ⊿E값과 K/S값은 증가한 것으로 나타났다. 반복 횟수가 6회 기준으로 ⊿E값은 아마 44.48, 저마 31.48, 대마 40.42로 표면색차 값이 아마>대마>저마 의 순으로 나타나며, 6회 반복 시 명도와 채도 값은 아마 4.7/5.4, 저마 6.0/5.3, 대마 5.1/4.9로 아마의 명 도 값이 가장 낮고, 채도 값이 가장 높은 것으로 아마 의 표면색상이 가장 진하고 선명한 것으로 나타났다. 6회 반복 시 K/S값을 비교해 보면 아마 4.87, 저마 1.84, 대마 4.42로 아마>대마>저마 순으로 나타난다. 반복 횟수가 증가함에 따라 아마와 저마의 염착농도 는 급격하게 증가하는 반면 저마의 염착농도는 완만 하게 증가하는 것으로 나타났다. 염색시간 30분 기준 으로 30분 1회 염색의 K/S값 아마 1.58, 저마 1.14, 대 마 1.57과 비교해 본 결과 5분씩 6회 반복 염색하는 것이 표면색차와 염착농도를 높이는 데 효율적이라 판단된다. Kim and Jeon(2011)의 연구 면직물에서 염 색시간이 연장된 1회 염색보다 단시간 반복염색으로 횟수를 늘리는 것이 더 진하고 큰 표면 색차값을 얻는 데 효율적이라는 결과와 동일한 것으로 나타났다. 어 느 정도의 인디고 농도에서 포도당 환원력이 한계치 에 달하여 중색 이상의 색상을 나타낼 수 없었다(Shin et al., 2009)는 경우에도 반복 염색을 통하여 효과적 인 결과를 보여 줄 수 있을 것으로 판단된다. 특히 쪽 천연염색에서는 환원제 Na2S2O4 첨가 시보다 glucose 첨가 시 염착농도가 떨어지는 것으로 반복 염색은 매 우 중요한 요소일 뿐만 아니라 염욕의 재사용이라는 환경적인 측면에서도 필요한 것으로 보인다.
2. Dyeing colorfastness
<Table 9>는 glucose를 사용하여 5분간 염색을 6회 반복한 직물의 세탁, 마찰, 땀, 일광 견뢰도 등급 판정 결과이다. 세탁 견뢰도의 변퇴색은 아마, 저마 4-5급, 대마 4급으로 판정되어 대마가 조금 낮은 것으로 나 타났으며, 오염 견뢰도는 acetate와 nylon만 4급, 나머 지는 모두 4-5급으로 전체적으로 견뢰도가 우수하게 나타났다. 건 마찰 견뢰도는 아마, 저마, 대마 모두 4-5급, 습 마찰 견뢰도는 모두 4급으로 건, 습 마찰 견 뢰도도 전반적으로 우수한 것으로 나타났다. 땀 견뢰 도에서도 알칼리성과 산성 모두 4-5급으로 상당히 우 수하게 나타나 glucose를 사용한 쪽 염색 직물은 피부 의 직접적인 접촉이 가능한 의류패션 제품뿐만 아니 라 침구류 등 여러 인테리어 제품에 접목이 가능할 것 으로 보인다. 이는 쪽 풀 색소가 섬유에 흡착 또는 결 합되어 공기 중 산화로 인해 물에 불용성 인디고로 변 하기 때문에 땀, 세탁 견뢰도가 높은 것으로 생각된다 (Chung et al., 1998). 일광 견뢰도에서 염착농도가 높 게 나타났던 아마, 대마는 5급으로 판정되어 일광에 의한 변색이 전혀 없는 것으로 나타났으며, 오히려 염 착농도가 가장 낮았던 저마가 4급으로 나타난 것으로 쪽 염색에서 염착농도가 낮을수록 일광 견뢰도가 낮 게 나타나는 것으로 추측된다. 연한 청색이 아닌 한 빛에 상당히 강하고, 알칼리와 산에 저항력이 있으며, 마찰, 세탁, 땀에도 강하다(Lee, 2004)는 것으로 연한 청색일 때 빛에 약한 것을 알 수 있다. Shin and Choi(2019)에서 glucose를 첨가한 아마직물의 세탁 견뢰도에서 오염은 4-5급, 변퇴색은 4급, 땀 견뢰도 알칼리성, 산성 모두 4-5급, 일광 4-5급으로 거의 일치 하나, 건 마찰 견뢰도가 2급으로 상당히 낮게 나타나 본 연구의 4-5급과는 다른 결과를 보이고 있으나 본 연구에서는 5분간 6회 반복염색으로 인해 염착성이 더욱 강화되어 나타난 결과인 것으로 보인다. 즉, 전 반적으로 쪽 천연염색의 견뢰도들이 4급~4-5급으로 우수하게 나타나는 것은 쪽 염색의 산화 환원이라는 과정에서 염료와 직물의 염착성이 더욱 강화되어 견 뢰도들이 우수한 것으로 추정된다.
Ⅳ. Conclusion
셀룰로오스 섬유인 아마, 저마, 대마 직물에 환경적 인 측면을 고려하여 유기환원제인 glucose를 사용하 고, 염료와 첨가제를 최소화할 수 있는 조건을 연구하 였다. 그리고 염욕의 재사용으로 반복염색을 통한 염 색성 및 견뢰도 측정으로 얻은 결과는 다음과 같다.
전반적인 표면 염착농도는 아마>대마>저마 순으로 나타났으며, 이는 마직물의 종류에 따른 섬유 고유의 배향성과 결정성의 차이에 따라 염착농도의 차이가 나는 것으로 판단되며, 색상은 대부분 PB의 범위로 나타났다.
첫째, NaOH 농도 증가에 따라 ⊿E값, K/S값은 증 가되며, a*값과 b*값은 감소한다. 즉, glucose 첨가 쪽 염색 시 NaOH 농도의 증가에 따라 blue 계열이 상당 히 강화되고 염착농도가 커지는 것을 알 수 있다. Glucose 첨가 시 PB 컬러의 적절한 염착농도를 유지 하기 위하여 알칼리 농도가 pH 12 정도 이상은 유지 되어야 하는 것으로 나타났다. 즉, NaOH 최소 농도는 공통적으로 K/S값이 1 이상이며, PB 컬러가 나타나는 3g/L(pH 12.37)가 적절한 것으로 판단된다.
둘째, glucose 농도 증가에 따라 ⊿E값, K/S값은 증 가되고, b*값은 점차 감소하는 것으로 blue 계열이 강 화되며, 명도 값은 감소, 채도 값은 증가하여 색상이 진하고 선명해지는 것을 알 수 있다. 염료 최소화 시 K/S값이 1 이상으로 안정적이며, PB 컬러가 나타나는 glucose 4g/L가 적절한 것으로 판단된다.
셋째, 염색온도 증가에 따라 ⊿E값, K/S값은 감소 되고, b*값 증가로 blue 계열이 약화되며, 전반적으로 명도 값은 증가, 채도 값은 감소하여 색상이 연하고 탁해지는 것으로 나타났다. 그중 대마의 표면색 및 염 착농도 변화가 가장 큰 것으로 대마가 염색온도의 영 향을 가장 많이 받는 것으로 판단된다. 아마, 저마, 대 마 모두 염색온도 30℃일 때 염착농도가 가장 높고 색 상이 진하며 선명한 것으로 나타났다.
넷째, 염색시간 증가에 따라 ⊿E값, K/S값은 증가 되며, 명도 값은 모두 낮아지고, 아마의 채도 값은 큰 차이가 없으나 저마와 대마의 채도 값은 염색시간 증 가에 따라 커지는 것으로 선명하게 나타났다.
다섯째, 5분 염색 반복 횟수 증가에 따라 ⊿E값, K/S값은 증가되며, 명도 값은 모두 낮아지고, 1회와 6회 염색 비교 시 채도 값이 증가한 것을 알 수 있다. a*값은 유사하였으나 b*값은 감소하여 blue 계열이 강 화되는 것으로 나타났다. 30분 1회 염색 시보다 5분간 6회 반복한 직물의 염착농도가 더욱 우수한 것으로, glucose 첨가 염색 시 반복 염색이 상당히 효과적인 것으로 판단된다.
여섯째, 5분 염색을 6회 반복한 아마, 저마, 대마 직 물의 세탁, 마찰, 땀 견뢰도 모두 4급~4-5급으로 우수 한 것으로 나타났다. 일광 견뢰도는 아마, 대마 5급, 저마 4급으로 염착농도가 높은 직물의 일광 견뢰도가 더욱 우수한 것으로 판단된다.
이와 같이 glucose를 첨가한 쪽 천연염색은 1회 염 색의 염착농도는 낮을 수 있으나 염욕의 재사용을 통 한 반복 염색으로 염착농도를 충분히 높일 수 있으며, 산화 환원 과정이 반복되면서 염료와 직물 간의 염착 성이 더욱 강화되어 전반적인 견뢰도가 좋으며, 환경 적인 측면으로 볼 때 충분히 가치가 있는 것으로 보인 다. 뿐만 아니라 세탁, 마찰, 땀, 일광 견뢰도가 모두 우수하여 앞으로 쪽 천연염색 산업의 실용화에 본 연 구가 참고 자료로 사용될 수 있기를 기대한다.
