본 연구는 천연염색물 유물의 본래색인 전통색 추정을 위한 기초 실험중의 하나로, 천연염료와 전통섬유의 종류를 달리하여 전통염색방법을 따라 얻은 천연염색물을 이용하여 색변화에 가장 큰 영향을 주는 주변환경 중에서 세탁과 일광에 의한 천연염색물의 변퇴색의 거동경로를 분석하고자 하였다. 천연염료로는 우리나라에서 재배되는 홍화, 소방목, 치자, 황토, 능소화꽃잎, 지초, 먹물, 감물, 황련, 황백, 생쪽, 생쪽, 쪽, 산죽재, 신나무 등과 같은 15종류의 염료를 단독 혹은 혼합하여 이용하여 적색, 주황색, 연한 갈색, 진한 갈색, 황색, 청색, 자색, 흑색계열의 8종류의 색상을 지닌 천연염색물을 얻었다. (중략)
천연염색은 자연의 식물, 광물, 동물 등에서 염료를 추출하여 직물에 착색하는 것을 의미한다. 합성염료가 발명되기 이전까지 천연염료를 이용하여 의류 및 생활용품 등의 직물에 염색을 하고 인체에 장식을 하였다. 천연염색 중 대부분은 식물성 염료로서 식물의 껍질, 줄기, 열매, 뿌리 등으로부터 색소를 얻을 수 있다. 이러한 천연염색은 그 색상이 차분하고 은은하며, 생리적 측면에서 항균성, 소취성이 있으며, 염색공정이 환경친화적인 저공해 염색으로 알려져 있다. (중략)
천연가죽 제조 공정에서 유해성 금속성 성분인 크롬이 전혀 함유되지 않은 비크롬 가죽을 제조한 후에 염색 공정에서 다색성 염료인 오배자와 소목을 각각 원료피 무게대비 5%를 사용하고, 매염제를 2~3% 사용하여 염료의 흡착성 증대, 음이온성 가지제 10~12%를 사용하여 가죽에 유연성 및 매염제의 표면 흡착성 증대를 통해서 천연염료에는 존재하지 않는 블랙색상의 가죽을 제조하였다.
천연가죽에 색상을 부여하기 위한 염색공정에서 종전의 합성염료가 아닌 자연에서 추출한 천연염료를 이용하여 블루색상을 가지는 피혁 제조 공정을 확립하였다. 피혁에 적용 가능한 블루색상을 가지는 천연염료 중에 쪽 염료가 유일한 상황이다. 가죽 무게 대비 5%의 쪽염료를 가죽 제조 드럼에 투입하여 100분간 충분히 회전시킨 후에 가죽의 유연성을 부여하는 가지제를 12% 추가로 투입하여 블루 색상을 가지는 가죽을 제조하였다. 그 결과 마찰견뢰도, 일광견뢰도, K/S가 우수한 피혁 염색공정을 확립하였다.
쿠마린 성분이 포함된 식물로부터 염료감응 태양전지에 사용되는 저렴하고 친환경적인 천연 염료를 개발하였다. 염료는 쿠마린 유도체가 포함된 계피와 당귀로부터 추출하였으며 이를 이용하여 염료감응 태양전지를 제작하였다. 계피염료로부터 0.75%의 태양전지 효율을 얻었으며, 이는 기존 천연염료 태양전지에 관한 연구 결과와 비교하여 최고 수준임을 확인하였다. 아울러 자외선-가시광선 분광분석 및 푸리에변환 적외선 분석을 이용하여 식물에 포한된 쿠마린 유도체가 광감응 물질임을 확인하였다.
우리나라에서 천연염료에 의한 염색은 일찍이 삼한시대부터 시작되었을 정도로 역사가 깊으며, 전 세계적으로 오랜 전부터 사용되었지만, 1856년 영국의 화학자 Perkin에 의해 합성염료가 개발된 이후 합성염료의 경제성, 염료보관의 용이성 등에 의해 점차 쇠퇴되어져 왔다. (중략)
현대 주거 공간의 색채 유형이 다양화 되고 실내 공기질 관리법이 시행되면서 환경친화형 컬러가구재의 개발이 매우 필요한 시점이다. 따라서 치자, 홍화, 오배자, 자초, 소목 및 밤송이 등으로부터 천연염료를 추출하여 적정한 염색조건을 도출하였다. 천연염료 추출시 용매의 pH가 높아지면서 동일계 색상일지라도 더 짙은 염료가 얻어졌다. 염색에 앞서 천연염료와 목재 조직과의 결합을 촉진하기 위하여 알루미늄, 구리, 철 및 크롬 계통의 매염제를 처리하였는데, 매염제의 종류에 따라 황색, 갈색, 녹색 등의 색상이 얻어졌다. 매염 처리된 목재 시험편에 본 천연계 염료로 염색한 경우 염색시의 pH와 온도가 높아질수록 짙은 색상이 얻어졌을 뿐만 아니라 염액이 목재 조직 내부로 더욱 깊이 침투하였다. 컴퓨터 모델링을 통하여 보여진 천연염색된 컬러가구는 다양한 색상이 요구되는 현대 주거 공간과 조화를 꾀할 수 있어 천연염료가 현대 목가구 제작에 적합한 재료로 사용될 것으로 사료되었다.
환경 친화적이고 질병을 유발시키지 않은 천연색소의 사용이 증가함에 따라 천연색소를 추출하는 다양한 방법이 연구되고 있다. 본 연구에서는 천연염료인 brazilein, crocin, chlorophyll을 포함하고 있는 식물성 원료인 소목, 치자, 쑥을 대상으로 천연염료를 추출하였다. 추출용매의 pH와 추출시간을 변수로 추출된 천연염료의 적색, 황색, 녹색계열의 목표색을 설정하고 추출된 천연염료의 명도와 색의 좌표(L, a, b)의 정량적 수치로부터 색도분석을 수행하였다. 소목의 적색소인 brazilein과 치자의 황색소인 crocin의 경우 목표색인 카드뮴 레드와 카드뮴 옐로에 근접한 색상을 추출할 수 있었다. 추출시간 20 min을 기준으로 brazilein의 경우 pH 12, crocin의 경우 pH 9에서 색차를 나타내는 ${\Delta}E^*$가 각각 18.2와 18.4로 목표색과 유사한 색의 색소가 추출되었다. 그러나 쑥의 녹색색소인 chlorophyll의 경우 목표색인 크롬 그린과는 차이를 보였다.
천연염색은 독성과 환경오염이 적으며 합성염료로는 얻기 어려운 자연스러운 색감 등을 표현할 수 있는 장점에 비하여 염색과정 및 보관의 어려움, 재현성 부족, 낮은 염착량과 견뢰도, 염색과정에서 노동력이 많이 소비되어 대량생산의 어려움 등의 문제점으로 인해 아직 공업화되지 못하고 있다. 천연염료는 합성염료에 비해 색상이 차분하고 은은하며 변퇴색이 일어나도 안정된 색감을 나타낼 뿐 아니라 매염제에 의해 다양한 명도와 색상변화를 꾀할 수 있어 천연염색물에 대한 소비자의 수요가 최근 증가하고 있다. 본 연구에서는 천연염색 공정의 기계화를 통해 대량생산 및 재현성 확보가 가능한 100yd급 염색시스템을 설계 제작하고 천연염료인 소목을 이용하여, 면 및 견을 포함한 10종의 원단에 염액비(1:20), 매염제($FeSO_4{\cdot}7H_2O$)를 사용하여 염색 온도변화($20^{\circ}C{\sim}80^{\circ}C$)에 따른 원단별 염색특성을 평가하였다. 평가결과 세탁견뢰도는 온도가 증가할수록 대부분의 원단에서 견뢰도가 상승하였으며, 염색된 원단내의 색차(${\Delta}E$) 평가에서 대부분의 원단에서 1.0미만의 균염성을 나타내었다.
인류문명과 같이 시작한 천연염색은 생산량의 한정 염색물의 견뢰도 불량, 염색시 얼룩생성의 용이 등의 문제점으로 인해 화학염료가 발명되면서 점차 쇠퇴되었다. 그러나 천연염료로 염색한 염색물은 합성염료로 염색한 염색물에 비하여 그 색상이 자여스럽고 우아하며, 염색재료 대부분 한약재인 것이 많아 약리 효과를 갖는것이 많고, 최근 대두되고 있는 공해문제 해소에도 많은 장점을 가지고 있어 이에 대한관심이 점차 높아지고 있다. 일반적으로 동물성 섬유(견, 모)는 단백질 섬유로서 매여제를 쓰지 않고도 염색이 잘되는 편이지만, 식물성 섬유인 면, 마 등은 섬유소이므로 색소의 흡착이 불량하여 염색보조제로 전처리 한 다음, 주매염제를 처리해야 좋은 결과를 얻을 수 있다ㅣ. 식물성 섬유의 일종인 인피섬유로 이루어진 한지의 천연염색 효과 향상을 위해 염색 보조제로 전처리 한 것과 무처리 한지의 염색특성을 구명하기 위해 본 실험을 실시하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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