• 제목/요약/키워드: 인피섬유

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SEM 및 AFM을 이용한 한지의 특성 분석

  • 최태호;조남석
    • 한국펄프종이공학회:학술대회논문집
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    • 한국펄프종이공학회 2000년도 추계학술발표논문집
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    • pp.141-141
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    • 2000
  • 한지의 제조에 있어서 부원료인 점질물은 초지시 매우 중요한 역할을 하는데 그 주된 역 할은 다음과 같다. 먼저 점질물은 섬유의 분산을 용이하게 하고 종이의 강도를 증가시키며, 양지와는 달리 박엽지의 제조가 편리하고, 종이의 경도를 증가시키며, 습지의 처리를 용이하 게 하며, 점성으로 인하여 섬유의 침전올 방지하고, 종이의 광택을 향상시키는 둥 매우 중요 한 역할을 한다. 그러나 한지 제조시 이러한 식물성 점제의 미묘한 작용은 현재 대다수의 한지 제조 공장에서 사용하고 있는 합성점제인 PAM이나 PEO 등의 합성 고분자 화합물에 서는 기대하기 어려운 작용이라 여겨진다. 이와 같은 사실에서 본 연구에서는 전통적인 천 연점질물인 황촉규근의 점질물과 합성점제인 PAM 및 우리 나라에서 전혀 사용되지 않고 있는 나무수국 내수피의 점질물을 이용하여 한지를 제조하고 이들 한지의 특성을 SEM 및 A AFM(Atomic Force Microscopy)를 이용하여 분석하였다. 먼저 각각의 점질물로 제조한 한지를 SEM으로 관찰한 결과 닥나무 인피섬유의 최외층에 투명막이 존재하는 사실을 발견할 수 있었다. 이러한 투명막은 닥나무나 뽕나무 인피섬유에 만 존재하고 삼지닥나무나 산닥나무 둥과 같은 기타 인피섬유에는 존재하지 않으므로 한지 의 원료 섬유의 식별에 매우 중요한 요소가 된다. 또한 이러한 투명막은 섬유간 결합을 증 대시켜 한지의 강도 발현에 기여한다고 사료된다. 천연점질물인 황촉규근과 나무수국 점 질물을 이용하여 제조한 한지를 SEM 및 SEM-EDXA를 이용하여 분석한 결과, 황촉규근 점질물로 제조한 한지에는 상당량의 전분입자가 폰재하고 있었으며 나무수국 점질물로 제 조한 한지에는 침상의 수산칼슐 결정이 상당량 존재하고 있는 사실을 발견하였다. 이러한 사실은 한지 제조시 사용된 점질물의 식별에 중요한 요소라 사료된다. 한지의 원료인 닥나무 인피펄프와 침엽수 미표백 크라프트 펄프를 AFM을 이용하여 분석 한 결과, 닥나무 인피펄프의 마이크로피브릴 폭은 5-10nm로 Sw-UKP의 마이크로피브릴 폭 lO-20nm보다 매우 가늘고, 치밀한 세포벽 구조를 하고 있었다. 닥나무 인피펄프의 이러 한 세포벽 구조 및 마이크로피브렬의 형태가 Sw-UKP보다 높은 섬유강도를 나타내는 원인 이라 사료된다. 각각의 점질물을 이용하여 제조한 한지의 섬유표면을 AFM을 이용하여 관 찰한 결과, 원료펄프의 표면관찰에서와는 달리 초지시 사용된 점질물이 섬유표면을 피복하 고 있어 명확한 형태의 마이크로피브렬을 관찰할 수 가 없었다. 따라서 점질물의 이러한 역 할이 한지의 강도 및 보존성 향상에 기여하리라 사료된다.

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미국 Seip토루의 직물유물 중 인피섬유에서 관찰되는 형태학적 손상에 관한 연구 (Analysis of Morphological Degradation Examined in Bast Fibers of Archaeological Textiles)

  • 안춘순
    • 한국의류학회지
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    • 제22권6호
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    • pp.679-690
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    • 1998
  • 미국 오하이오주 남서쪽에 위치한 Seip 토루군(100 B.C.-A.D. 500경)의 출토유물들에 대하여 현미경으로 관찰되는 인피섬유의 형태학적 손상을 분석하였다. 형태학적 손상이란 외부로부터의 물리적 혹은 화학적 요인에 의해 섬유은 표면과 내면에 발생하는 형태변형을 말한다. Seip직물에 포함된 인피섬유의 형태학적 손상 정도는 본 연구를 위해 제작된 인피섬유손상지로(IBFM)의 점수의 합으로 나타내었다. Seip직물들은 육안으로 보았을 때 우선 숯과 같이 검은 색을 띄고 있는 직물들과 그렇지 않은 직물군으로 분류되었는데 발굴보고서에 설명된 시신과 관련 부장품들의 수습상황으로 미루어 볼 때 검게 된 직물군은 부분적으로 하장된 시신의 부장품이었으며 검게 되지 않은 직물군은 일반매장된 시신의 부장품으로 보였다. Seip직물들은 다시 서로 다른 조직에 따라 분류되는 직물군으로 나뉘어 질 수 있었는데 본 연구에서는 이들 중 가장 빈번히 보이는 교차쌍 위사 트와인조직(Spaced alternate-pair weft-twining)으로 만들어진 직물군과 그 밖의 조직으로 되어 있는 직물군으로 나누고 이들을 각각 얼터씨이트(Alternate)와 기타조직(Pooled)으로 명명하였다. 본 연구에서는 Seip직물들 간에 매장법에 의해 손상정도의 차이가 발생했으며 특히 부븐적으로 화장된 직물과 그대로 묻혀진 직물들 간에 섬유손상 정도의 차이가 있었을 것으로 좌고 이를 확인하기 위해 검게된 직물군과 검게 되지 않은 직물군 간에, 그리고 얼터네이트와 기타조직으로된 직물군들 간에 IBFM 점수의 차이가 있는지 조사하였다. 섬유의 형태학적 손상은 광학현미경과 주사전자현미경을 사용하여 분석하였으며 분석에 이용된 총 샘플수는 총 132개였다. 수집된 데이터는 t-test를 이응하여 분석 하였다. T-test의 분석결과 Seip 직물들은 검게된 직물군과 검게되지 않은 직물군 사이에서 유의한 손상 정도의 차이를 볼 수 있었으며 반면에 조직에 따른 분류에서는 유의한 차이를 볼 수 없었다. IBFM의 평군점수를 비교하면 검게된 직물군보다 검게되지 않은 직물군이 더 높은 점수를 나타내어 후자가 더 많이 손상된 것으로 보여졌다. 7개의 손상형태를 독칩적으로 보았을 때 섬유속의 분리정도 (degree of bundle separation) , 횡금(transverse crack) , 그리고 횡선 (transverse striations) 이 검게된 직물군과 검게 되지 않은 직물군 사이에서, 섬유속의 분리정도, 종금(lengthwise striations)과 횡금이 얼터네이트와 기타조직 사이에서 각각 유의한 차이를 보였다.

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목질분해균에 의한 인피섬유의 미생물분해 특성 (Characteristics of Microbial Decomposition of Bast Fibers by Wood Rot Fungi)

  • 윤승락;최인규;이재원;김재경
    • 임산에너지
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    • 제20권1호
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    • pp.6-11
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    • 2001
  • 한지의 원료가 되는 닥섬유의 펄프화를 위해 인피부에 목질 분해균을 처리하여 인피섬유의 단섬유화를 위한 미생물의 분해특성과 처리시간별 인피섬유의 분리에 대하여 검토하였다. 판막버섯이나 구름버섯으로 20일간 처리시 중량감소율이 약 50%에 이르러 오히려 이용 가능한 섬유소의 분해도 함께 초래하는 것으로 추정할 수 있다. 그러나 꽃구름버섯이나 벽돌빛뿌리 버섯은 인피섬유의 제일 외피에 존재하는 흑청색 부분을 잘 본해시키고 섬유소 손상을 적게하는 특성을 가진 것으로 나타났다. 꽃구름버섯은 처리 10일째가지 78.9%의 셀룰로오스 함량을 유지하고, 리그닌은 7.2%를 나타내어 제일 양호한 분해 양상을 보였다. 현미경적 관찰의 결과에서는 느타리버섯의 경우 처리 30일부터 인피부의 섬유가 분리되어 단섬유화 되며, 50일간 장기간 처리하여도 섬유표면의 손상은 발견되지 않았다.

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각종 셀룰로오스 나노섬유의 첨가가 닥나무 인피섬유 시트의 특성에 미치는 영향 (Effect of The Addition of Various Cellulose Nanofibers on The Properties of Sheet of Paper Mulberry Bast Fiber)

  • 한송이;박찬우;김보연;이승환
    • Journal of the Korean Wood Science and Technology
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    • 제43권6호
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    • pp.730-739
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    • 2015
  • 본 연구는 셀룰로오스 나노섬유를 닥나무 인피섬유 시트의 제조시 첨가하여, 닥나무 인피섬유 시트의 특성에 미치는 영향을 조사하였다. 형태학적 및 화학적 성질이 다른 5종류의 셀룰로오스 나노섬유, 즉 리그노셀룰로오스 나노섬유 (lignocellulose nanofiber, LCNF), 홀로셀룰로오스 나노섬유(holocellulose nanofiber, HCNF), 알칼리처리 홀로셀룰로오스 나노섬유(alkali-treated HCNF, AT-HCNF), TEMPO-산화 나노섬유(TEMPO-oxidated nanofiber, TEMPO-NF), 셀룰로오스 나노크리스탈(cellulose nanocrystal, CNC)을 제조하였으며, 각 나노섬유의 종류 및 첨가량이 닥나무 인피섬유시트 제조시의 여수시간 및 시트의 투기도, 평활도, 인장강도 특성에 미치는 영향을 조사하였다. 여수시간은 모든 나노섬유에 있어서 첨가량이 증가함으로서 길어졌으며, 5%의 첨가량에서 HCNF가 가장 여수시간이 길었다. 또한, 셀룰로오스 나노섬유 첨가량이 증가할수록 시트의 평활도, 인장강도 특성이 향상되었으며, 특히 0.1%의 극히 적은양의 나노섬유 첨가로도 비인장강도 및 탄성계수가 크게 향상되는 것을 알 수 있었다. 이러한 특성 향상은 닥나무 인피섬유 간에 교차적으로 적층되어 있는 셀룰로오스 나노섬유의 충전 효과에 기인하는 것을 전자현미경 사진을 통해 확인할 수 있었다.

닥나무 인피섬유와 한지의 원산지 판별모델 개발을 위한 NIR 및 MIR 스펙트럼 데이터의 PLS-DA 적용 (Discrimination model for cultivation origin of paper mulberry bast fiber and Hanji based on NIR and MIR spectral data combined with PLS-DA)

  • 장경주;정소윤;고인희;정선화
    • 분석과학
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    • 제32권1호
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    • pp.7-16
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    • 2019
  • 본 연구에서는 닥나무 인피섬유와 이를 이용하여 제조한 한지의 FT-NIR및 FT-MIR 스펙트럼 데이터를 각각PLS-DA에 적용하여 닥나무 인피섬유 및 한지의 원산지 판별 모델을 개발하고자 하였다. 본 연구를 위하여 서로 다른 원산지의 국내산 닥나무 인피섬유 10점을 채취하여 한지로 제조하였다. 상기시료의 FT-NIR 및 FT-IR 스펙트럼 데이터는 데이터 전처리 과정을 거쳐 PLS-DA를 수행하였다. 모델링 결과, 닥나무 인피섬유와 한지의 NIR 스펙트럼 데이터가 판별모델의 교차 검증결과 및 성능평가(정확도, 민감도, 특이도)에서 모두 100 %로 MIR 스펙트럼 데이터보다 우수한 판별 성능을 나타냈다. 또한 지역별로 4 개의 그룹을 형성하는 것을 확인 할 수 있었으며, 닥나무 인피섬유와 한지의 원산지 판별 모델 간 score 형태가 유사하게 나타내는 것을 확인하였다.

산업용 대마의 목부와 인피섬유의 화학 조성 분석 (Chemical characterization of the fast-growing industrial hemp (Cannabis sativa) woody core and bast fiber)

  • 신수정;구본욱;이재원;최인규
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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    • 한국신재생에너지학회 2006년도 춘계학술대회
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    • pp.482-484
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    • 2006
  • 대마에 대한 분석 결과, 인피 섬유의 경우 리그닌 함량은 7.6%로 다른 목질계 바이오매스나 일년생 초본류와 비교하여 매우 낮은 리그닌 함량을 나타냈으며 탄수화물 함량은 65.4%로 목질계 바이오매스와 유사하고, 초본류보다는 오히려 높았다. 목부는 리그닌 및 탄수화물 함량이 활엽수와 유사한 경향을 나타내었는데 특히 높은 자일란의 함량이 확인되었다. 또한 회분 함량이 인피섬유와 목부에서 각각 5.0%와 2.3%로 낮은 값을 나타내어 당화 및 발효 공정에 적용될 때 회분에 의한 공정 장애(스케일링 등)의 가능성을 낮추어 줄 것으로 사료되었다. 최종적으로 이러한 화학적 분석을 통해 대체에너지 생산을 위한 자원으로서 대마의 가능성을 확인할 수 있었다.

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한지 원재료인 닥나무와 인피섬유의 해부학적·화학적 특성 연구 (Anatomical, Morphological, and Chemical Characteristics of Paper-mulberry Wood and Bast Fiber for Raw Material of Korean Paper(Hanji))

  • 고인희;정선화
    • 보존과학회지
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    • 제34권6호
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    • pp.517-524
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    • 2018
  • 본 연구는 닥나무의 삼단면 관찰을 통하여 공통된 해부학적 특성을 가지는지 확인하고 닥나무 인피섬유의 섬유장 폭, 내강폭과 같은 형태학적 특징과 화학적 특징을 통해 펄프, 제지공정에 영향을 미칠 수 있는 인자들을 분석하였다. 닥나무는 환공재, 반환공재이며 대도관이 고립관공으로 방사상배열이다. 접선단면 방사조직은 1~3열이고 나선비후가 관찰되어져 공통적으로 동일한 해부학적 특성이 나타났다. 인피섬유의 형태학적 특징으로는 섬유장 6.58~9.01 mm, 섬유폭 $15.85{\sim}27.80{\mu}m$, 내강폭 $4.50{\sim}12.54{\mu}m$로 나타났다. 펄프, 제지공정에 중요한 특성으로 여겨지는 runkel ratio, slenderness ratio 등을 고려했을 때 강원도 D시료가 가장 적합하였다. 인피섬유의 화학적 특성으로 경상도 C시료가 낮은 추출물 함량과 높은 셀룰로오스 함량을 가지는 것을 확인하였다. 섬유의 형태학, 화학적 특성은 한지 제조 후 품질을 결정하는 주요 인자의 기초자료로 활용될 것이다.

간척지에서 재배된 양마(Kenaf)의 해부학적 특성(I)-사부와 목부의 생장기관과 높이에 따른 차이- (Anatomical Characteristics of Kenaf Grown in Reclaimed Land(I)-Differences in Phloem and Xylem with Growth Period and Height-)

  • 이선화;이세나;권성민;이명구;조동하;김남훈
    • Journal of the Korean Wood Science and Technology
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    • 제35권6호
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    • pp.43-49
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    • 2007
  • 국내 간척지에서 생장한 양마(kenaf)의 생장기관과 높이에 따른 해부학적 특성을 광학현미경과 주사전자현미경(SEM)을 사용하여 관찰하였다. 2006년 5월에 파종한 케나프를 동년 7, 8, 9,10월 총 4회에 걸쳐 채취하고, 각 생장기간 별로 3, 35, 70, 105 cm의 높이에서 시료를 채취하여 실험을 실시하였다. 사부에는 인피섬유, 방사조직, 사관이 존재하였고 목부에는 도관, 목섬유, 방사조직과 수가 존재하였다. 목질부의 도관은 산재상으로 고립관공과 방사복합관공이 혼재하였고 도관상호간벽공은 교호상 벽공의 형태가 관찰되었다. 또한 목부의 방사조직은 단열, 복열 및 다열방사조직이 혼재하였고 방사유세포의 형태는 직립, 평복, 방형세포가 모두 존재하였다. 생장기간이 길어질수록 사부와 목부가 증가하였고 수심부가 감소하였으며, 인피섬유의 층수와 사부방사조직이 증가하였다. 그리고 사부에 있어서 형성층부위에 가까운 인피섬유의 층이 외층부의 인피섬유의 층보다 더 크고 세포수가 많았다. 또한 생장기간이 길어질수록 접선단면에서 다열방사조직이 많이 관찰되었다. 생장 높이가 높아질수록 사부가 증가하였고 목부가 감소하였으며, 인피섬유의 층수와 사부방사조직이 감소하였다. 그리고 생장높이가 높아질수록 접선단면에서 단열방사조직이 많이 관찰되었다.