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산성염모제를 이용한 모발의 염색성 및 역학적·형태학적 특성
김신미 광주여자대학교 일반대학원 2017 국내박사
최근 젊은 층에서 개성을 강조하는 여러 가지 색상의 헤어컬러 시술이 많아지고 있고 염색 횟수도 과거에 비해 빈번하게 발생하고 있어 모발 손상에 대한 관심과 연구가 필요한 실정이다. 더불어 염색모발의 색소유실에 대한 관리와 유지력을 지속시킬 수 있는 방안이 모색되어져야 한다. 따라서 본 연구는 생활 속의 모발 관리 행동과 유사한 물리적, 화학적 작용으로 발생될 수 있는 염색모발의 색상변화와 손상정도를 알아보기 위해 염색견뢰도 및 모발의 역학적⋅형태학적 특성을 분석하였다. 이를 위해 검정색 산성염모제로 염색한 모발에 5회, 10회, 15회, 20회로 각각 횟수를 다르게 하여 샴푸로 세정, 햇볕과 땀 액에 노출을 반복하였을 때 나타나는 색상변화를 색차계로 측정하여 표면색상 및 염색 지속력을 알아보았으며, 모발에 미치는 영향을 확인하고자 모발의 인장강도와 신장률, 수분흡수량의 변화, 단백질 유출성, 메틸렌블루 염색법, 알칼리 용해도 측정, 모발 아미노산 분석, 주사전자현미경, 원자현미경의 관찰을 통하여 종합적으로 모발의 손상도를 측정하였다. 염색견뢰도의 염색성 실험에서 모두 통계적으로 유의한 차이를 보였으며(p<0.05, p<0.001), 세정횟수와 일광, 땀 액에 대한 노출빈도를 반복할수록 모든 처리군에서 색차(∆E)값이 증가하는 경향을 보였으며, 염착농도 또한 실험진행에 따라 감소값을 나타내어 염색모발의 색 빠짐 현상이 나타나 염료의 유지력이 낮아지는 것으로 확인 되었다. 특히 땀 실험에서의 색차(∆E)값과 염착량이 큰 폭으로 차이를 보여 산성과 알칼리성 땀 액에 의한 색 소실이 큰 것으로 나타나 본 실험에서의 염색모발의 색상 차는 알칼리성 땀 견뢰도>산성 땀 견뢰도>세정 실험>일광실험 순으로 나타났다. 실험모발의 역학적 특성을 알아보기 위하여 진행한 실험에서는 인장강도와 신장률 실험에서 횟수에 따라서 유의한 값의 차이가 나타나 반복횟수에 따라 모발손상과 연관이 있는 것으로 나타났다. 모발의 수분함유량을 나타내는 보습력 또한 5회에서 79.75%으로 보습력이 가장 높았으며, 10회는 66.50%, 15회는 64.25%, 20회는 61.50%로 차이가 있는 것으로 나타나 실험횟수가 반복될수록 손상과 비례하여 모발의 수분흡수력이 낮았고 각 실험에 의한 보습력은 세정 63%, 일광실험은 70%, 산성 땀 액 55%, 알칼리성 땀 액 58%로 땀 액에 대한 수분보유력이 가장 낮았다. 수분에 대한 모발 팽윤도는 알칼리성 땀 견뢰도 실험에서 29.6%으로 가장 높았으며, 세정견뢰도는 8.9%로 나타나 통계적으로 모발의 팽윤도에서 유의한 차이를 보여 알칼리성 땀 실험>산성 땀 실험>일광 실험>세정 실험 순으로 팽윤도로 인한 손상정도가 나타났다. 또한, 반복 실험에 대한 횟수가 20회에서 36.1%로 가장 높았으며, 15회에서 32.7%으로 통계적으로 비슷한 그룹으로 나타났다. 10회에서 7.2%이었으며, 5회는 2.9%으로 실험횟수에 따라서도 통계적으로 차이가 있었다. 모발의 단백질용출량을 측정한 결과 실험방식에 따른 단백질 유출성이 통계적으로 유의한 차이를 보여(p<0.05) 일광실험에서 0.804 ㎎/㎖로 단백질 유출량이 가장 많았으며, 세정실험에서는 0.676 ㎎/㎖, 산성 땀 견뢰도는 0.658 ㎎/㎖, 알칼리성 땀 견뢰도는 0.652 ㎎/㎖으로 낮게 나타나 통계적으로 단백질 유출성에서 유의한 차이를 보여 일광실험에 대한 염색모발의 단백질 유출성이 가장 컸으며, 그 다음으로 세정실험>산성 땀 실험>알칼리성 땀 실험 순으로 나타났다. 이는 자외선이 모발의 모피질 층까지 침투하여 모발안의 단백질을 분해한 것으로 사료된다. 메틸렌블루를 이용한 모발 손상도 실험을 실시한 결과, 세정실험에서 0.651 nm, 일광 0.495 nm, 산성 땀 0.472 nm, 알칼리성 땀 0.443 nm 순으로 나타나 메틸렌블루를 이용한 모발 손상도 측정에서 통계적으로 유의한 차이를 보였다. 알칼리 용해도 실험에서 대조군과 비교하여 보았을 때 세정과 일광실험 땀 액의 실험에서 모표피 탈락과 간충 물질 등의 유출로 인해 모발이 손상되어 알칼리 용해도가 증가되었지만 통계적으로는 유의한 차이가 없었다(p>0.05). 모발 내의 아미노산 함유량은 자연모인 건강모발, 탈색모발, 염색모발, 세정 견 뢰도 실험 20회 모발을 분석하였다. 그 결과 건강모발의 아미노산 총 조성률을 90.3%로 측정되었으며, 시스틴의 함량은 11.9 mmole/mL, 메티오닌 함량 0.7 mmole/mL로 측정되었고, 검정색 산성염모제로 염색한 염색모발의 아미노산 총 조성률은 90.71%이었으며, 시스틴 함량은 10.31 mmole/mL, 메티오닌 함량은 0.68 mmole/mL로 감소율을 보였다. 견뢰도 실험 후의 아미노산 총 조성률은 83.3%로 대조군과 비교하였을 때 감소한 결과를 보였으며, 시스틴 함량 10.39 mmole/mL, 메티오닌 함량 0.51 mmole/mL로 감소되는 경향을 보여 모발 안에 단백질 및 간충 물질이 유실된 것으로 확인되었다. 모발의 손상도를 보다 정밀하게 관찰하기 위해 SEM과 AFM측정을 통하여 모발 표면의 형태학적 분석을 관찰한 결과, 실험 진행에 따른 모표피는 스케일의 들뜸과 거칠기가 증가하였고 산성 땀 액에 노출된 시료모발은 박리현상이 증가하여 모피질층이 드러나 보일만큼 울퉁불퉁하게 패여 있는 모습이 관찰되었다. AFM의 측정 결과에서 건강모발의 거칠기는 90.5 nm로 측정되었고 탈색모는 151.84 nm, 염색모는 112.43 nm으로 탈색모의 거칠기가 가장 높게 측정되었다. 세정견뢰도 실험의 거칠기는 195.19 nm, 일광견뢰도 실험은 179.67nm, 산성 땀 액 176.2 nm, 알칼리성 땀 액 163.18 nm로 세정 실험에 의한 모발 거칠기가 가장 크게 나타났으며 다른 실험에서는 각각 유의한 차이를 보였다. 결론적으로 일상생활에서 많이 행하는 반복적인 샴푸와 태양광 노출, 땀 액에 대한 노출이 염색모발의 색 소실과 모발의 손상을 가중시키는 것으로 나타났으며, 반복적인 물리․ 화학적 시행에 있어 보다 관심을 갖고 모발 보호와 관리에 많은 노력이 필요하다고 사료된다. 또한 다양한 염모제와 다양한 조건에서의 견뢰도 실험에 대한 연구와 그 결과에 따른 염색 지속성과 모발손상 방지에 대한 연구가 진행되어야 할 것이다.
모발 염색은 화학 염색과 천연 염색으로 크게 구분되는데, 그중화학 염색에 사용되는 염모제는 염색 지속성에 따라 일시적 염모제, 반영구적 염모제, 영구염모제로 구분된다. 반영구 염모제는 “코팅제”혹은 “헤어 메니큐어”로 불리고 있으며, 산성염모제라고 한다. 산성염료는 모발손상이 적고 색상이 선명하게 나오며, 코팅력을 가지고 있는 장점을 가지고 있지만, 지속 시간이 4-6주 정도로 짧고 염료크기가 커서 모발에 침투하기가 어렵다는 단점을 가지고 있다. 본 연구에서는 산성염료들을 이용해서 모발에 염색을 했을 때 최고의 염색조건을 찾고자 여러 가지 방법에 대해 검토하였다. Mono azo계 염료인 C. I. Acid Red 4와 Xanthene계 염모제 C. I. Acid Red 91과 94를 선정한 후 UV-VIS와 FT-IR 분광분석에 의해 염료의 성분과 특성을 확인하였으며, 모발 염색에 미치는 시간, 온도, 염료 농도, 용매 첨가, pH, 그리고 모발 손상도 등을 고찰하였다. Mono azo계 염료는 Xanthene계 염료에 비해 염착 평형에 도달하는 시간이장시간 걸렸으며, 특히 Xanthene계 염료는 단시간에 염착량이 급격히 증가하여 평형상태에 도달하는 것을 알 수 있었다. 하지만, 시간이 길어질수록 단백질 용출량은 증가하는 것으로 보아 장시간 염색하는 것은 모발 손상을 유도 할 수 있을 것으로 사료된다. 산성염료의 염색 온도에 따른 염착량(K/S)을 살펴보았을 때, 모든 산성염료가 온도가 상승할수록 염착량이 우수하였다. 그러나 온도가 올라감에 따라 단백질 용출량도 같이 증가하므로 높은 온도에선 모발손상이 발생한다. 산성염료 염욕의 염료 농도를 증가 시키면 Mono azo계 염료의 경우에는 초기에 염착량이 급격히 증가한 이후로는 염료농도가 증가하여도 평형 염착량이 증가하지 않고, Langmuir형 등온 흡착곡선의 형태를 나타내었고, Xanthene계 염료의 경우에는 농도가 증가할수록 평형 염착량이 증가하는 경향이 나타나 Freundlich형 등온흡착 곡선의 형태를 나타내었다. 따라서 Azo계의 경우에는 모발과의 결합력으로 이온 결합력이 주로 작용하고, Xanthene계의 경우에는 수소결합에 의해 이루어진다는 것을 알 수 있었다. 산성염료 염욕에 벤질 알코올을 첨가해서 모발을 염색해본 결과 C. I. Acid Red 4 는 초기의 염착량보다 용매의 농도가 진해질수록 염착량이 증가하여 효과가 우수했지만, C. I. Acid Red 91과 94 에서는 그리 큰 효과가 나타나지 않았다. 특히 Azo계 염료에서는 벤질 알코올이 미치는 영향이 강했지만, Xanthene계에서는 큰 변화를 볼 수 없었다. 세정견뢰도에서는 벤질알콜 2 % 일때 가장 우수했다. 에틸 알콜을 사용한 염료에서는 시간에 따라 염착량이 올라가는 것은 알 수 있었지만, 에틸 알콜을 사용하지 않는 경우보다는 염착량이 적게 나타난 것을 알 수 있었다. pH에 따른 염색성은 pH 2에서 염색을 실시 했을 때 촉감과 염색성이 우수하였다. 중성에 가까워짐에 따라 염착량이 점진적으로 감소하였고, 각 색상의 명도는 높아지고 채도는 낮아져서 밝아지는 경향을 나타냈다. 하지만, C. I. Acid Red 94는 a* 값은 올라가고 b *값은 감소하여 Red계열이 증가하는 것을 의미한다. 따라서 Red계열의 증가로 명도는 낮아지고 채도 또한 낮아졌다.
축합타닌의 발색은 일반 염료와는 달리 염색 즉시 발색되어 사용할 수 있는 것이 아니고 산화발색 메커니즘에 의하여 시간의 경과와 공간을 필요로 한다. 이러한 특성은 축합타닌에게 있는 장점이자 단점이기도 하다. 이로 인하여 산업화에는 장애요인이 되기 때문에 이를 극복하는 노력의 한 방편으로 발색의 시간을 단축시키는 방안을 구축하기 위하여 열발색의 효과를 검토하였다. 또 화학적 산화를 조제 및 산화제를 사용하여 발색의 시간을 줄여 보는 시도를 하고 이의 실용성을 연구하였다. 먼저 아선약을 면직물에 염색하고 발색방법 중에 열발색의 방법을 사용하였고, 무매염과 매염한 경우를 비교하였다. 또 발색을 촉진하기 위한 방안으로 염액에 초산나트륨을 첨가한 후 염색 직물의 발색 효과를 연구하였다. 그 결과 염색직물의 염착량은 Cu매염과 Fe매염의 효과가 크게 나타났다. Cu매염직물은 a*, b*값이 모두 크고 L*값이 작아 매염효과가 잘 나타난 결과이며 다른 경우보다 색차가 큰 직물을 열발색을 통하여 얻을 수 있었다. 전반적으로 a*, b*값의 변화에서 발색효과를 얻기 보다는 L*값의 감소 변화로 얻어짐이 파악된다. 그리고 초산나트륨의 첨가농도가 증가할수록 염착량이 높았으며, 열발색의 시간이 증가할수록 전반적으로 모든 시료에서 발색성이 증가하였다. 1%농도에서 무첨가의 2배의 발색량을 나타내었고, 3%농도에서 3배, 5%농도에서 4배의 발색량을 나타내었다. 아선약 염료는 축합타닌으로 감물과 같이 산화발색 하여 열발색이 효과적으로 진행됨을 확인하였으며 초산나트륨 첨가에 의한 효과의미는 금속매염제를 쓰지 않고도 염착량을 높이고 열발색의 효과로 농색을 낼 수 있는 점에 있다. 이로써 아선약의 염료도 감물처럼 산화 발색하는 경향을 파악하였으며 이를 활용하여 동일 공정으로 감물과 복합 발색하여 색상의 다양화와 더불어 표준화 및 산업화가 가능할 것으로 예상된다. 축합타닌으로 감물과 아선약은 산화발색의 특징을 가지는 점과 아울러 감물에 비해 약간의 적색 기미가 있는 아선약을 혼합하여 이들 염료로 염색한 면직물을 발색이 비교적 빠른 시간에 이루어지는 열발색의 방법으로 발색시킨다면 색 농도가 매우 큰 발색을 얻을 수 있다는 가능성을 추정하였다. 따라서 감물과 아선약을 단일 및 혼합염색을 행하고 무매염과 매염, 혼합염색 방식에 따른 열발색의 효과를 연구하였다. 단일 및 혼합염색 면직물은 열발색이 진행됨에 따라 L*값은 감소하고 a*, b*값은 증가였는데 아선약의 a*, b*값 변화는 상대적으로 적었다. 감물은 열발색 과정에서 L*값이 가장 많이 낮아지고, a*, b*값의 증가변화가 가장 크게 나타난 반면, 아선약은 L*값의 변동이 적고 a*, b*값의 증가 변화도 적었다. 이로부터 복합되었을 때 발색의 경향은 L*값의 변동은 감물의 영향, 본래 가지고 있는 높은 a*, b*값의 유지는 아선약의 기여로 dark하고 깊은 갈색이 얻어지는 결과를 얻었다. 감물과 아선약을 mixing dyeing한 시료가 염착성이 가장 높았으며 따라서 열발색의 발색성도 가장 크게 나타났다. Cu매염직물의 열발색을 통하여 다른 매염에 비하여 a*, b*값이 모두 크며, L*값이 작게 나타나 매염 효과가 가장 잘 나타난 결과, 색차가 큰 직물을 얻을 수 있었다. 이상에서 축합타닌인 감물과 아선약의 혼합 열발색으로 발색하는 경향을 파악한 결과, 이를 활용하여 혼합염색 직물의 색상다양화와 더불어 표준화 및 산업화가 가능할 것으로 예상한다. 감물, 아선약, 녹차 염색에서 알칼리에 의한 산화발색과 sodium periodate(NaIO4)산화제에 의한 화학적 산화에 의한 발색을 통하여 염색효과를 연구하였다. 매염직물의 알칼리 발색은 감물염색 매염직물의 K/S는 Fe〉 V〉 Cu〉 Ti〉 Al순으로 나타났다. 전반적으로 매염발색보다 매염직물을 알칼리 발색 시에 K/S가 증가하였다. 전반적으로 매염직물의 알칼리 발색으로 ho가 낮아지는 경향을 보여 적색이 더 강해지는 추세를 보였다. 아선약 염색 알칼리 발색에서 V〉 Fe〉 Cu〉 Ti〉 Al 순으로나타났다. 또한 알칼리 발색에 의하여 매염한 직물의 알칼리 발색 모두의 ho가 29.65-39.80 범위에 있기 때문에 적색이 강하게 나타나는 적갈색을 나타내고 있다. 매염직물의 K/S값보다 알칼리 발색에 의하여 K/S의 증가폭이 큰 폭으로 증가하였다. 녹차염색 매염직물의 알칼리 발색은 Fe〉 V〉 Cu〉 Ti〉 Al순으로 나타났다. 색상은 Fe매염에서는 ho가 24.27로서 적갈색을 V매염에서는 74.04로서 황갈색을 나타내었고 다른 직물도 황갈색을 나타내었다. 화학적 산화제에 의한 산화 염색에서의 발색량은 pH 7, 10mM농도, 반응시간 40분이 최적조건이었다. 산화 염색에 의한 발색은 금속이온의 매염발색이나 매염직물의 알칼리 발색과 버금가는 발색량을 보이고 있는 결과는 실제로 저온에서 짧은 시간에 매염하듯이 실행할 수 있다. 알칼리 발색한 매염직물 및 무매염 직물의 일광 및 세탁견뢰도 측정의 결과 매염직물이 전반적으로 더 높다. 또한 Sodium periodate에 의해 산화발색시킨 직물의 일광 및 세탁견뢰도는 일광견뢰도 4급 이상, 세탁견뢰도 4-5급으로 나타났다. 즉 산화발색이 이상적으로 이루어졌음을 알 수 있다. 이러한 연구 결과는 실용적인 측면에서 활용가능성이 매우 클 것으로 예상한다.
자연염색 한지와 자연재료를 활용한 평면 표현활동에 관한 연구 : 만 5세 유아를 중심으로
오은희 건국대학교 교육대학원 2014 국내석사
요즈음 아이들은 과도한 조기교육과 TV, 컴퓨터, 스마트폰 등으로 인해 놀이 시간을 많이 빼앗기고 자연과 접할 기회를 잃어가고 있다. 본 연구자는 이런 아이들의 현실에 문제점을 느끼고 아이들에게 자연과 함께하며 자연에서 얻은 다양한 재료로 표현해 보는 미술 활동을 접목하여 정서적으로 안정되고 자연과 가까워지고 나아가 자연을 소중히 여기며 자연에 감사 할 줄 아는 태도를 갖게 하는데 목적을 두고 연구하였다. 더불어 자연재료인 전통한지로 자연염색을 체험하며 어려서부터 우리 전통 문화와 친숙해지는 기회를 갖게 하는데도 뜻을 두었다. 본 연구는 자연재료를 활용한 평면활동을 3가지로 나누어 진행하였다. 첫 번째로, 자연재료인 전통한지에 자연염료로 염색하는 활동을 하였다.이 활동을 통해 양지에 익숙한 아이들이 우리 전통 한지를 접하며 한지의 특성을 체험하고 생활 속에서 활용하는 태도를 배우도록 하였다. 활동을 시작하기 전 전통한지의 역사와 제작과정, 한지의 종류와 특성을 알아본 후 염색 활동을 하였다. 자연염색 활동은 아이들이 다루기 용이한 염료 11가지를 준비 해 아이들이 직접 전통한지에 염색을 하여 평면 표현활동의 화지로 사용 하였다. 두 번째로, 아이들이 직접 염색 한 한지 위에 주변에서 쉽게 구할 수 있는 자연재료를 활용하여 그리고 꾸며보는 12가지의 평면활동 과정을 거치며 자연과 가까워지는 기회를 만들었다. 세 번째로, 염색한지와 자연재료로 다양한 실생활용품을 꾸며보며 자연이 생활 속에 접목될 수 있는 응용표현 활동까지 해 보았다. 5개월에 걸쳐 아이들과 자연재료를 활용한 평면 표현활동을 한 후 얻은 결론은 다음과 같다. 첫째, 자연재료인 ‘닥’으로 만들어진 전통한지를 탐색 해 보고 자연염료로 아이들이 직접 염색을 하여 아름다운 염색한지가 만들어지는 과정을 체험하며 한지의 특성을 알 수 있었고, 어려서부터 우리 전통문화에 대한 자부심과 긍지를 심어 줄 수 있는 기회가 되었다. 또한 기존에 익숙하던 색깔들과는 다른, 자연염료로 부터 나오는 다양한 자연색의 아름다움을 느끼며 색에 대한 시야를 넓힐 수 있었다. 둘째, 다양한 자연재료로 그리고 꾸미는 과정에서 평소에 늘 사용 해 왔던 인공재료와는 다른 자연재료에 흥미를 느끼고 적극적으로 활동에 참여 했으며 특히 자기가 직접 염색한 한지를 화지로 활용함으로써 활동에 더 흥미와 관심을 가졌다. 셋째, 염색한지와 자연재료로 표현하는 평면활동을 실 생활용품에 응용 해 보는 활동을 시도 하였는데 세 가지 활동 중 가장 흥미 있게 참여 했으며 자기가 꾸민 작품에 애착을 많이 가졌다. 한지와 자연물이 실 생활 용품에 활용되면서 생활 속에 더욱 가까이 다가와 자연의 아름다움과 소중함을 가까이서 느낄 수 있었다. 자연재료로 표현활동을 한 이후, 매 주 산책활동 시간에 아이들이 스쳐가는 자연물에도 관심을 보이고 그 활용에 대한 얘기를 나누는 것을 볼 수 있었다. 또한 자연에 감사하는 태도도 길러져 나무와 대화도 나누고 잘 자라도록 격려도 해 주는 모습을 보며 아이들 내면의 따뜻한 심성이 발현됨을 느낄 수 있었다. 또한 이번 연구기간 동안 자연재료를 활용하면서 미술활동에 대한 흥미와 완성도가 높아지는 것을 볼 수 있었고 특히 미술활동을 어려워하고 소극적이었던 아이들이 자신감을 갖고 적극적으로 참여하는 모습을 보게 되었다. 자연재료로 실내에서 하는 미술활동과 더불어 아이들을 데리고 직접 숲이나 들로 나가 자연과 동화되는 ‘자연미술놀이’를 함께 한다면 더욱 자연과 가까워지고 정서가 풍부한 아이로 성장하리라 본다.
황색계 천연염료에 의한 박테리아 셀룰로오스 섬유소재의 염색 특성
황예림 숙명여자대학교 대학원 2024 국내석사
Bacterial cellulose(BC) is a three-dimensional nanostructured and high-purity cellulose material synthesized by bacteria. BC has an excellent moldability and can be produced in a nonwoven state. In addition, the apperance of dry BC is similar to that of natural leather. Thus, BC can be used as a natural leather substitute. In addition, BC is an environmentally friendly material that does not use harmful chemicals in the production process and is biodegradable after disposal. Therefore, this study aims to impart color of BC using yellow natural dyes, namely gardenia jasminoides, green tea, and pomegranate peel, considering the eco-friendliness of BC. In addition, this study proposes a method of protein pretreatment (soy protein isolate, casein sodium salt, mushroom powder) to impart surface color and mechanical properties of BC. The dyeing and mordanting conditions of BC are controlled by varying dye concentration (1~10%(w/v)), dyeing temperature (30~90℃), dyeing time (10~90min.), dyeing pH (3~9), mordants (Al, Cu, Fe) and mordanting methods (pre, meta, post). The effects of dyeing and mordanting methods on the K/S values and color fastness are observed. Then, the protein pretreatment conditions of BC are controlled by varying the types of proteins. The color fastness and mechanical properties, such as tensile strength and flexibility, of dyed BC are evaluated. The results were as follows. The optimal dyeing conditions for BC dyed with gardenia jasminoides were found to be a dye concentration of 10%(w/v), pH 3, and dyeing for 30 minutes at 30℃. Meanwhile, the optimal dyeing conditions for BC dyed with green tea were found to be a dye concentration of 10%(w/v), pH 5, and dyeing for 90 minutes at 60℃. For BC dyed with pomegranate peel, the optimal dyeing conditions were found to be a dye concentration of 10%(w/v), pH 3, and dyeing for 30 minutes at 60℃. In addition, the color fastness of BC dyed with gardenia jasminoides improved after aluminum post-mordanting, while the color fastness of BC dyed with green tea and pomegranate peel improved after aluminum meta-mordanting. The dyeability of BC samples dyed with green tea and pomegranate peel was improved when they were pretreated with soy protein isolate(SPI) before dyeing, resulting in a 1.5-fold and 1.7-fold increase in dyeability, respectively. Therefore, we confirmed that pretreating with SPI can enhance the dyeability of BC when dyeing with green tea and pomegranate peel. FT-IR measurements confirmed that the proteins from SPI and the dyes from gardenia jasminoides, green tea, and pomegranate peel were bound to the BC chemically and entrapped into the BC physically. The tensile strength of SPI-pretreated BC dyed with gardenia jasminoides, green tea, and pomegranate peel was increased by 5.6, 4.3, and 6 times, respectively, compared to the original BC. The flexibility of SPI-pretreated BC dyed with gardenia jasminoides, green tea, and pomegranate peel increased by 2.6, 2.2, and 3 times, respectively, compared to the SPI-pretreated BC. Additionally, it was found that the tensile strength of SPI-pretreated BC dyed with yellow natural dyes was increased by about 1.3-fold compared to the untanned cowhide leather. The color fastness such as rubbing and dry cleaning fastness, were evlauated to 5 grade regardless of SPI pretreatment. Therefore, this study was proposed the methods for improving both surface color and mechanical properties of BC with yellow natural dyes and pretreatment with proteins. 박테리아 셀룰로오스(Bacterial cellulose; 이하 BC)는 박테리아에 의해 3차원 나노 구조로 합성되는 고순도의 셀룰로오스 소재이다. BC는 성형성이 우수하고 부직포 상태로 생산되어 건조 시 천연가죽과 유사한 외관을 가지므로, 가죽을 대체할 수 있는 섬유소재로 활용이 가능하다. 특히 BC는 생산 및 후처리 공정에서 유해한 화학물질이 사용되지 않고, 폐기 시 생분해성이 있는 친환경 소재라는 장점이 있다. 따라서 본 연구는 BC 소재의 친환경성을 고려하여 황색계 천연염료인 치자, 녹차, 석류껍질을 활용하여 BC에 색상을 부여하고자 한다. 또한 단백질 (대두, 우유, 버섯) 전처리의 영항을 검토하여 BC의 황색계 천연염색 시 적정 염색 조건을 확인하고, 물리적 특성 및 염색 견뢰도를 평가하여 의류용 섬유소재로 활용할 수 있는 염색된 BC 섬유소재를 제안하는 것을 목적으로 한다. 본 연구는 황색계 천연염료에 의한 BC의 천연염색 시, 염액의 농도(1~10%(w/v)), 염색 온도(30~`90℃), 염색 시간(10~90분), 염액의 pH(3~9), 매염제(알루미늄, 구리, 철), 매염방법(선매염, 동시매염, 후매염)에 따른 표면색 및 염착량을 측정하고 염색견뢰도를 평가하여 적정 염색 및 매염 조건을 확인하였다. 또한 단백질 전처리 시, 단백질 종류에 따른 염착량을 측정하여 최적 염색 조건을 선정하였다. 최적 염색 조건으로 염색한 BC는 의류소재로의 활용성을 평가하기 위해 인장 강도, 유연성과 같은 물성을 측정하고 염색견뢰도를 판정하였다. 이상의 연구를 통해 얻은 결론은 다음과 같다. BC의 치자 염색 시 적정 염색조건은 염액 농도 10%(w/v), 염색 온도 30℃, 염색 시간 30분, 염액 pH 3이며, BC의 녹차 염색 시 적정 염색조건은 염액 농도 10%(w/v), 염색 온도 60℃, 염색 시간 90분, 염액 pH 5로 확인하였다. BC의 석류껍질 염색 시 적정 염색 조건은 염액 농도 10%(w/v), 염색 온도 60℃, 염색 시간 30분, 염액 pH 3으로 확인하였다. 또한 BC의 치자 염색 시에는 알루미늄 후매염, 녹차와 석류껍질 염색 시에는 알루미늄 동시매염 후, 염색견뢰도가 향상되었다. 단백질 전처리한 BC의 치자 염색 시, 단백질 전처리는 BC의 염색성에 영향을 미치지 않았으나, 대두 단백질로 전처리한 BC의 녹차와 석류껍질 염색 시에는 BC의 염색성이 향상되어 염착량이 각각 1.5배, 1.7배 증가하였다. 따라서 대두 단백질 전처리를 통해 BC의 녹차, 석류껍질 염색 시, 염색성을 향상시킬 수 있음을 확인하였다. FT-IR 측정 결과, 대두 단백질 전처리 및 치자, 녹차, 석류껍질 염색 시 단백질과 치자, 녹차, 석류껍질 색소가 BC 내부에 물리적 흡착되었고, BC와 화학적으로 결합하였음을 확인하였다. 물성 평가 결과, 대두 단백질 전처리한 BC의 치자, 녹차, 석류껍질 염색 시 BC의 인장강도는 각각 5.6배, 4.3배, 6배 증가하였으며, 유연성은 각각 2.6배, 2.2배, 3배 향상되었다. 따라서 BC의 치자, 녹차, 석류껍질 염색 시 대두 단백질 전처리를 통해 물성을 향상시킬 수 있음을 확인하였으며, 미처리 소가죽과 비교하여 물성이 우수함을 확인하였다. 염색견뢰도 평가 결과, 대두 단백질 전처리 후 황색계 천연염재에 의한 BC 염색 시, 마찰견뢰도와 드라이크리닝견뢰도가 모두 우수하게 유지됨을 확인하였다. 따라서 본 연구는 황색계 천연염료와 단백질 전처리를 통해 BC에 색상을 부여하고 물성을 향상시킴으로써 의류용 소재로 활용이 가능한 BC 섬유소재의 황색계 천연염색 방법을 제안한 의의가 있다.
19C후반부터 사용하기 시작한 합성염료는 그 색상이 다양하고 화려하며 염색 공정이 용이할 뿐만 아니라 견뢰도도 강하다는 장점을 지니고 있어 오늘날 직물 염색의 대부분을 합성염료에 의존하고 있다. 합성염료는 염료의 보관과 구입이 쉽고 다양한 섬유에 다양한 색상으로 비교적 용이하게 염색할 수 있는 장점이 있다. 그러나 합성염료는 염료의 제조공정이나 조제, 취급과정에서 인체에 유해한 문제가 많고 특히 염색 공정에서 배출되는 폐수는 수질오염의 원인이 되어 심각한 환경문제를 야기 시키고 있다. 이에 반해 천연염료는 천연 원료로부터 추출한 염료로서 공해를 만들어 내지도 않을 뿐만 아니라 천연염료로 염색한 염색물은 합성염료의 염색물에 비해 색상이 자연스럽고, 깊이 있는 색조 분위기를 나타내며 종류에 따라서는 항균작용을 하며, 매염제의 활용으로 색소연구에 흥미를 제공해 주고 있다. 따라서 본 연구는 현대 패션 아이템의 필수 요소로 자리 잡고 있는 스카프가 대량 생산이라는 체제 하에서 대중적인 요소만을 추구해 독창적인 디자인을 배제하고 인체에 유해한 화학 염료를 이용해 제작되어 진다는 점에서 착안하여 스카프와 자연 친화적 소재인 천연염색과의 접목으로 천연염색제품의 스카프를 제작함으로써 자연의 생명을 재현하는 은은하고 신비스러운 색의 아름다움을 창조하는 동시에 고부가가치를 창출해 내려고 한다. 그리고 스카프에 들어가는 패턴에는 한국에서 전통적으로 사용되었던 조각보 패턴과 신사임당의 초충도 이미지를 가미해 독창성이 있는 스카프 디자인을 제시하고자 한다. 본 논문의 연구 목적은 두 가지로 요약·정리될 수 있다. 하나는 옛것에 관한 전통성을 오늘날에 맞게 개선하여 전통문화를 계승 발전시키며, 한국전통의 미를 세계에 알린다는 것이고, 다른 하나는 현대사회에 들어와서 환경오염을 야기하고 있는 화학염색에서, 자연 친화적이며 자연의 색을 담고 있는 천연염색을 통해 스카프를 염색하고 또한 환경에 무해한 디지털 프린팅으로 제작함으로서 전통 디자인의 제시와 스카프의 상품화 연구에 기여하고자 하는 것이다. 본 연구자는 천연염료를 이용한 자연 염색을 선택하여 염색하였으며 작품 제작 시 예술성과 상품성이 강조된 스카프를 디자인 연구하였으며, 스카프를 제작하는 과정에서 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다. 첫째, 스카프는 일상적인 품목이지만 디자인을 개발하는데 있어서 가장 연구되어야 할 아이템이며 본 연구 작품의 생활 용품으로서의 시도는 상품성을 만족시킬 수 있었다. 둘째, 스카프 디자인의 제작 방법에 있어서 염색 기법 중 천연 염색을 택하여 색상 연구를 기반으로 직물의 색상을 최대한 강조해 주는데 주력하였으며 이를 위해 일반적으로 사용되는 쉬폰 실크를 사용하여 효과적인 결과물을 얻을 수 있었다. 셋째, 천연 염색된 천을 디지털 프린팅 기계에 넣을 시 전처리 과정에서 기계에 들어가지 않아 손으로 직접 전처리를 하여야 된다는 문제점과 두꺼운 천을 사용할 경우 뒷면에는 프린트가 되지 않아 천의 종류가 한정된다는 점, 컴퓨터로 보이는 색상과 천에 프린트 되는 색상이 약간의 차이가 있다는 점을 발견할 수 있었다. 넷째, 친환경적인 접근에서의 식물 염색의 또 다른 가능성과 앞으로의 자연염색을 통한 제품개발 측면에서 자연 염색이 갖는 단점을 보완하기 위하여 지속적인 견뢰도 및 안정성에 대한 연구가 수반되어야함을 알 수 있었다. 다섯째, 현재 디지털 프린팅(DTP)에 사용되는 잉크는 합성 염료로 제작되어 사용되고 있으나 앞으로는 합성 염료가 아닌 자연 염료를 이용해 잉크를 연구·개발하여 환경 오염을 줄이는데 이바지하기를 기대한다. 이상의 연구가 작품의 실용성과 작품성을 동시에 만족시킬 수 있는 토대가 되어야 한다고 생각한다. 그러므로 일상생활 속에서 아름다움을 발견하여 예술적 형식으로 실체화하고 사용자들의 정서에 동조하며 미감과 쾌감을 동시에 느낄 수 있는 스카프 디자인에 주력해야할 것이다. 뿐만 아니라 날로 심각해지는 각종 환경오염에 대한 선진국들의 규제 움직임에 따라 환경 친화적인 소재 및 가공에 대한 연구가 활발히 이루어져야 할 것이며 새로운 상품 디자인의 요소로 받아들여 스카프의 새로운 장르 개발과 새로운 아이템 개발에 지속적인 노력을 기울이고자 한다. Synthetic dyes which have begun to be used since the late 19th century have advantages such as a variety of colors, an easy processing and a strong durability and today's most of texture dying depends on synthetic dyes. Synthetic dyes also have advantages that they can be purchased, kept and processed easily in a variety of fibers and colors. But, synthetic dyes have a lot of problems harmful to human body in the process of manufacturing and preparing dyes and handling them and especially, the waste water from the dying process causes a serious environmental problem as a source of water pollution. On the contrary, natural dyes don't cause pollution as a dye from natural materials and rather they make natural and deep colors compared to the works using synthetic dyes and can express the creativity of dress. Also they give an interest in researching colors owing to its various photochemical changes. Therefore, this study is to make scarf of natural dyes and create high added value with the beauty of mysterious colors showing the life of the nature in that the item of scarf has been settled as an essential factor of the modern fashion items and it has been made with chemical dyes harmful to human body under mass production system. And it presents an original scarf pattern with patchwork pattern which was used as Korean traditional item and the image of Mrs. Sinsaimdang's Chochungdo. The purposes of this study can be summarized and arranged as two: One is to contribute to succeed and develop traditional culture by improving traditional characteristics to today's sentiment and to inform the beauty of Korean tradition to the world and the other is to devote to the presentation of traditional design by making scarf which is not harmful to human body with natural dyes and the research of merchandising scarf. This research dyes a scarf with natural dying materials and examines scarf designs highlighting artistry and merchandising in making it. Also it obtains the following conclusions in the process of making the scarf. First, scarf is a common item, but it should be researched most in developing design and this trial to make scarf as a living commodity can satisfy merchandising. Second, in the methods of making scarf designs, it selects natural dyes and concentrates on highlighting colors of texture and for this, it obtains an effective product by using silk. Third, it is found that there are problems in manual pretreatment for inserting dyed cloth into digital printing machine, limited use of cloth because the back of cloth is not printed in using thick cloth and a difference of color between color shown in computer and printed color. Fourth, a continuous research of durability and stability should be followed for developing another possibility of plant dyeing and complementing disadvantages of natural dyes in the side of product development using natural dyes. It is thought that this research should be a foundation to satisfy the practicality and artistry of the work simultaneously. Therefore, scarf design that we can find the beauty in our daily life, embody it to artistic form and feel the sense of beauty and pleasure simultaneously should be emphasized. Besides, the research of environmental friendly materials and processing should be performed according to the regulations of environmental pollution by advanced countries. This study is to make continuous efforts to develop a new genre and a new item of scarf by accepting it as a factor of new commodity design.
조미숙 이화여자대학교 대학원 2003 국내석사
천연염색은 인류가 수천 년 동안 주위의 자연환경으로부터 색을 얻어 온 방식이었으나, 1856년 퍼킨(W. H. Perkin)에 의해 합성염료가 등장함으로써, 그 편리성에 밀려 사라지게 되었다. 그러나 100여 년이 지난 지금 합성염료의 사용으로 인한 폐해는 날로 심각해지고 있다. 또한 문명이 발달하고 생활수준이 향상되면서 환경과 건강에 대한 추구, 소비의 개성화, 다양화, 고급화의 욕구는 천연염색에 대한 관심을 높이고, 일본을 비롯한 유럽선진국들에서 이에 대한 연구와 개발이 한창 진행 중에 있다. 본 연구는 합성염료의 대중화와 함께 사라졌던 우리나라의 천연염색이 언제부터, 어떤 이유로, 누구에 의해 복원, 연구되어 현재까지 왔는지를 살펴보고, 현재 천연염색이 처해 있는 현주소를 밝혀 이후에 천연염색이 나아갈 방향을 찾는데 그 의의가 있다. 이를 위해서 본 연구는 천연염색의 일반적인 특징과 방법을 알아보고, 현대사회에서 천연염색의 가치에 대해 알아보았다. 천연염색은 심각한 환경오염의 문제에 직면한 현대에 환경 친화적인 산업으로서의 발전 가능성을 가지고 있으며, 개성화, 다양화되어 가는 소비자 욕구에는 고부가가치 상품으로, 감성을 추구하는 경향에는 문화적·교육적으로 활용가치를 지니고 있다. 본격적으로 산업화가 진행되면서 단절되었던 천연염색이 현재에 이르는 과정을 살펴보기 위해, 민속자료와 선행연구에 대한 문헌연구를 하였다. 또 초기에 활동한 연구자와 천연 염색가들을 찾아 직접 인터뷰와 전화 인터뷰를 하였다. 연구결과 1950년대에 합성염료가 대중화되면서 천연염색이 단절되었다는 사실과 멸종되었던 쪽씨를 1977년에 일본에서 들여오게 된 경로를 알게 되었다. 1970년대부터 시작된 전통염색 복원의 노력은 1990년대 중반이 되면서 천연염색을 실용화시키기 위한 연구로 바뀌고, 이때부터 정부차원의 지원이 시작된다. 한편 천연염색을 소재로 한 방송과 전시회는 대중의 관심을 불러일으켰고, 천연염색공개강좌와 관련 서적의 출판 등을 통해 대중화가 가속화되었으며, 천연염색 관련 상품을 생산하고 판매하는 업체들이 생겨났다. 2000년대에 들어서면서 천연염색 대량생산 기술이 개발되었고 업체들도 늘어났다. 또한 일부 천연 염색가들을 중심으로 하던 천연염색전시회와 교육이 전국적으로 확산되었다. 이와 같은 천연염색의 동향을 학술연구, 실용화·산업화의 측면, 그리고 천연염색 교육현황으로 나누어 살펴보았다. 학술연구의 동향은 1970년부터 2003년까지 천연염색을 주제로 한 학위논문, 학술지 게재 논문, 정부기관이나 지방자치단체의 지원으로 이루어진 연구보고서, 천연염색 관련 단행본을 대상으로 살펴보았다. 연구대상을 시기별로 연구 분야와 내용으로 나누어 분석하였다. 천연염색을 주제로 한 학술연구는 총 435편으로 학위논문174편(석사153편, 박사21편)이고, 학술지 게재 논문 217편, 연구보고서 19편, 단행본 25편이었다. 1970년대에서 1980년대까지는 전통염색의 복원과 천연염료의 염색성을 중심으로 하던 연구가 1990년대에는 천연염색의 실용화를 위한 천연염색의 기능성, 가공처리, 색상의 다양화 등으로 연구 내용이 다양화, 세분화되었다. 그리고 1990년대부터는 천연염색을 패션, 디자인, 공예, 교육 등에 응용하는 연구가 시도되기도 하였다. 연구의 양적인 증가에 비해 질적인 성과가 미흡하며, 다양한 분야로의 응용이 활발히 이루어져야 할 것이다. 실용화·산업화의 현황은 정부기관이나 지방자치단체 주도의 천연염색사업 현황을 살펴보았다. 2001년 전라남도는 천연염색을 지역의 문화산업으로 선정하였다. 나주와 보성 지역에 천연염색단지를 조성할 계획으로 사업을 진행하고 있고, 지역에서 생산되는 천연염색 상품을 홍보하기 위해 적극 지원하고 있다. 또한 농촌진흥청에서는 2001년부터 천연염색을 농가의 소득사업으로 발전시키기 위해 전국 25개 지역에서 천연염색 시범사업을 진행하고 있다. 천연염색 관련업체 현황을 파악할 수 있는 통계자료나 조사가 없는 실정이다. 이로 인해 천연염색 시장의 규모, 관련업체 수, 매출액 등과 같은 기초 조사가 이루어지지 못했다. 그래서 본 연구는 천연염색 관련 신문기사, 인터넷검색, 업계 종사자나 기자들과의 직접 면담과 전화인터뷰를 통해 자료를 조사하였다. 전체 산업화 현황을 객관적인 자료에 근거해 파악하기는 어려우나 관련업계 종사자와의 심층면담을 통해 업계의 전반적인 현황과 문제점을 파악하는 것이 가능했다. 천연염색의 산업화를 위해서는 천연염료의 대량생산과 염색 공정의 표준화가 필수적이다. 2000년대에 들어 천연염료의 대량생산 기술과 염색공정 표준화 기술이 개발되었으나 '견뢰도 향상', '염색공정의 천연화' 등의 해결해야 될 과제가 남아있다. 천연염색 관련업체의 현황을 보면 황토염색은 황토의 기능성에 대한 소비자 인식의 확산과 염색기술의 발전으로 어느 정도의 시장을 형성하고 있다. 그러나 식물염료 시장의 경우 아직 실용화를 위한 준비 단계이다. 대량생산이 가능한 염색업체의 경우는 기능성 내의로 제품이 개발되고 있고, 소규모 가내수공업 생산방식의 업체는 의류, 침구류, 소품류 등의 제품을 생산하고 있다. 몇몇 업체를 제외하고는 염료, 염색, 제품의 생산과 판매를 병행하는 곳이 많다. 이는 천연염색 시장이 각 분야가 전문화 될 만큼 성숙되지 못했다는 현실의 반영이라고 할 수 있다. 천연염색 교육 현황을 살펴보면 1990년대 후반부터 시작된 천연염색 교육이 공공 기관을 중심으로 다양한 형태-교양강좌/소득을 위한 전문교육/일회성 체험교육-로 진행되고 있고, 대학에서도 정규과목으로 교육되고 있다. 현재 국내 천연염색 업계의 현황은 기대만큼 활성화되지 못한 상태이다. 해결해야 될 기술적 과제가 남아 있고, 소비자를 만족시킬 제품 개발이 필요하다. 또한 장기적인 관점에서 저변확대를 위한 교육 프로그램의 다양화 등의 노력이 필요하다. 또한 환경과 건강을 중요시하는 세계적인 흐름에 비추어 볼 때, 천연염색 산업을 (환경산업으로) 국가전략 산업으로 발전시키기 위한 체계적이고 효율적인 투자가 필요하다. Natural dyeing, a method the mankind had used for thousands of years to draw colors from nature, began to be replaced by synthetic dyeing ever since W. H. Perkin introduced artificial dyes in 1856. As synthetic dyeing has prevailed due to its convenience and facility, however, the harmful influence of synthetic dyes has also begun to emerge, inducing people to pay more attention to natural dyeing. Moreover, the advancing civilization and improving living standard have led to people's pursuit of healthier environment and desire for consumption to be more individualized, more diversified, and of higher quality, which all help to promote the interest in natural dyeing, especially in Japan and the developed countries in Europe, where efforts for research and development regarding this issue are active. This study is intended to (1) review the recent history of natural dyeing in Korea, a process of restoration of natural dyeing from the stage when it was almost disappeared with the popularization of synthetic dyeing up to the present when natural dyeing is on the way to being popularized, (2) discover the status quo of natural dyeing, and (3) thereby suggest the direction(s) of its desirable future. To this purpose, the study also reviews the general features and methods of natural dyeing, and examines the meaning(s)) of natural dyeing in a modern society. In a modern society faced with serious problems of environmental pollution, natural dyeing has good possibility to grow as a environment-friendly industry. As for the more and more individualized and diversified desire of the consumers, natural dyeing can be a way to produce high value-added goods. It also provides some cultural, educational values which can appeal to the trend to pursue emotion. For the methodology to restore the history of natural dyeing, a bibliographical review on the prior researches and folk materials was done, along with a series of interviews with a few early natural dyers(of the 1980's). The trend of natural dyeing was reviewed in three aspects: academic research, practical use and industrialization, and educational conditions. First, the trend in academic research was reviewed by surveying the literatures between 1970 and 2003, referring to the topic of natural dyeing: 174 degree theses (153 for Master's and 21 for Ph.D's), 217 papers/articles published in academic journals, 18 research reports sponsored by the national and/or local governments, and 22 book publications. Second, for the trend in practical use and industrialization, the status quo of natural dyeing projects and activities led by the national and/or local governments, with a specific focus on Jeolla Namdo which in 2001 designated natural dyeing as one of the province's cultural industries. Third, the trend in education was reviewed by examining the present conditions of natural dyeing education. Beginning in the late 1990's, many public institutions have offered natural dyeing education in various types, for example, cultural lessons, one-time experience programs, professional courses, etc. Fortunately, not a few universities are now offering courses on natural dyeing as parts of regular curriculums. In conclusion, the status quo of the natural dyeing industry in Korea shows that it still stays in its initial stage. Technological problems are waiting to be solved, while product development is needed to satisfy the consumers' tastes. Diversification of educational programs is also required as a long-term plan for the industry to grow and expand. Last but not least, considering the world trend of valuing environment and health, it is strongly suggested that a systematic and efficient investment should be made nationally, in oder to develop the natural dyeing industry into one of the country's strategic industries.
In spite of surviving over several thousand years, nowadays traditional dyeing has gradually declined since synthetic dyes began to appear in our market in the early 20th. century Natural dyes do not pollute the environment with harsh synthetic chemicals because they are derived from natural sources. They also give us such great benefits as beautiful colors, foods and medicines, many of which are still used today in pharmaceutical preperation. It is very appropriate that the natural dye art should be recognized and appreciated anew by Korea since it provides satisfaction in meeting historical and folk artistic demands. In addition, it appeals to those of fashion conscious modern society who demand high quality consumption items. The purpose of their thesis is not only to demonstrate the superiority of traditional dyeing and traditional colors of our country but also to revive and develop the dyes into our nature products and folk arts. In order to attain this purpose, I studied books from the Cho-Sun Dkynasty about dyes and dyeing methods used during that time. According to these books, I chose some dyes. Chemicals were used to dye more clearly and quickly in spite of many traditional mordants such as ashes, alums, fruit of maximowicza chinesis and acetic acid. Next I put dyeing fabrics to the color fastness test. (Color fastness to washing, rubbing, and to light). The result of the color pastness test is that the color fastness to washing and rubbing is good but the result of the fastness test to light is very poor. In order to find traditional colors and to develop them, I purpose two stages. The first stage is to explore and study more completely the literature on natural dyes. Sooner or later, we should not only our traditional dyeing culture but also study widely such subjects as a history of dyes, a botany of dyes, and an ethnology. The second stage is to made progessing color fastness variation as a kind of fabrics. We should study changes of color and color fastness as a use of mordant. We should investigate direct dyes like most yellow dyes after the use of after treatment.