유산균 발효유를 이용한 쪽 발효염색의 색상변화에 관한 연구

Abstract

Recent emergence of grave issues of environmental pollution has spurred the worldwide development of environment-friendly products by using natural dyes and natural dyeing has rapidly risen to the surface. The author started to study regarding the indigo natural dyeing realizing the seriousness of the environmental issues. On reviewing the previous studies about the indigo natural dyeing published so far, the author found that the majority of studies have focused on the research using chemical reducing agents. Therefore, in this study, the author focused on the methods to obtain our traditional ‘Chok-bit’ based on the fermentation method using lactic acid bacteria fermented milk without using the chemical reducing agent. Indigo fermentation dyeing of cotton fabric and silk fabric was carried out by using lactic acid bacteria fermented milk. The optimum dyeing condition to allow for obtaining best color was sought after regarding the changes of conditions in the Sodium hydroxide (NaOH) of concentration, concentration of lactic acid bacteria fermented milk, fermentation temperature, fermentation time, dyeing temperature, dyeing time, the number of repetition of dyeing according to the dyeing temperature, etc. In the case of cotton fabric, 10g/l of indigo Sodium hydroxide (NaOH) concentration and in the case of silk fabric, 20g/l of Sodium hydroxide (NaOH) concentration allowed the maximum dye uptake rate. In the case of cotton fabric, 100g/l of indigo lactic acid bacteria fermented milk concentration, and in the case of silk fabric, 200g/l of lactic acid bacteria fermented milk concentration allowed the maximum dye uptake rate. In the case of cotton and silk fabrics, the dye uptake rate increased with the increase of fermentation time, and the maximum dye uptake rate was obtained at the fermentation time of 30 minutes. Dyeing temperature of 20℃ gave the maximum dye uptake rate for the cotton and silk fabrics, and the dye uptake rate decreased with the increase of dyeing temperature. Dyeing fermentation of 60℃ gave the maximum dye uptake rate for the cotton and silk fabrics, and the dye uptake rate increased with the increase of dyeing temperature. Dye uptake rate increased as the dyeing time of cotton and silk fabrics increased, and the maximum dye uptake rate was obtained at the dyeing time of 30 minutes. The dye uptake rate increased as the number of repetition increased, and as the dyeing temperature decreased, in terms of the number of dyeing repetition according to the dyeing temperature. The maximum absorption wave length for the cotton fabric was 660nm, and that for the silk fabric was 640nm as a result of UV-Vis. absorption spectrum analysis. It was confirmed that indigo, a blue colorant, and indirubin, a red colorant, were contained. L* value decreased with brightness reduction as the concentration, temperature, and time increased in terms of surface colors of cotton fabric and silk fabric. a* values and b* values showed negative trend, surface color difference of ΔE values increased, and all range of Munsell color system showed PB. Since the brightness decreased, color became darker, and chromaticity increased, it is judged as the color became vivid. Dark colors were obtained as the number of repetition increased as a result of experiment for the number of repeated dyeing according to the dyeing temperature.;과학과 문명이 발달하고 생활이 윤택해짐에 따라 최근 전 세계적으로 지구 온난화 문제가 심각하다. 따라서 웰빙(well-being), 유기농, 친환경, 천연소재 등의 수식어가 생겨나고 자연에 대한 천연 지향성 욕구가 증대되면서 우리의 의·식·주 문화가 변화하고 있다. 천연염료는 역사가 매우 오래되었지만 사람들의 관심에서 비켜나 있었다. 그것은 과거의 불편함으로부터 벗어나 보다 편안한 삶을 추구하고자 하는 인간의 편의와 이기심에 따른 결과이다. 하지만 오늘날 환경오염이 심각한 문제로 대두되자 세계 여러 곳에서 천연염료를 이용한 환경 친화적 상품이 개발되며 천연염색이 다시 각광받고 있다. 합성염료로 염색한 직물은 발암성 물질을 함유하여 인체에 해롭고, 환경을 오염시키기 때문이다. 본 연구자는 환경오염 문제에 대한 심각성을 깨닫고 쪽 천연염색에 관한 연구를 하게 되었다. 또한 지금까지 발표된 쪽 천연염색에 관한 선행연구들을 살펴본 결과 화학적인 환원제를 사용한 연구가 주를 이룬다는 점을 알고 본 연구에서는 화학적인 환원제를 사용하지 않고 유산균 발효유를 사용하여 발효하는 방법으로 우리의 전통 ‘쪽빛’을 낼 수 있는 방법을 연구하였다. 복잡하고 까다로운 전통 쪽 염색방법을 개량하여 화학적인 환원제를 사용하지 않고도 누구나 쉽게 쪽 발효염색을 할 수 있는 방법에 대하여 모색하였다. 면직물과 견직물을 이용하여 유산균 발효유를 사용한 쪽 발효염색이 다양한 측면에서 활용되기를 기대하며 NaOH 농도, 유산균 발효유 양, 발효온도 및 시간, 염색온도 및 시간, 염색온도별 반복염색 횟수 등 조건을 적용하여 색상발현에 대하여 최적의 염색 조건을 찾고자 연구하였다. 본 연구에서 쪽 발효염색 시 면직물의 경우 NaOH 10g/l일 때, 견직물의 경우 NaOH 20g/l일 때 최대 염착률이 나타났고, 그 이상의 농도에서는 염착률이 감소하였다. 쪽 발효염색 시 면직물의 경우 유산균 발효유 100g/l일 때, 견직물의 경우 유산균 발효유 200g/l일 때 최대 염착률이 나타났고, 그 이상의 양에서는 염착률이 감소하였다. 면직물과 견직물의 쪽 발효염색 시 발효온도 30℃일 때 염착률이 거의 나타나지 않았고 발효온도 30℃에서 60℃까지 염착률이 크게 증가하다가 발효온도 60℃일 때 최대 염착률이 나타났다. 발효온도 60℃ 이상에서는 염착률이 감소하였다. 발효시간 5분일 때 염착률이 거의 나타나지 않았고 발효시간이 증가할수록 염착률이 증가하다가 발효시간 30분일 때 최대 염착률이 나타났다. 발효시간 30분 이상에서는 염착률이 감소하였다. 또한 염색온도 20℃일 때 최대 염착률이 나타났고 염색온도가 증가할수록 염착률이 감소하였다. 염색시간이 증가할수록 염착률이 증가하였으며 염색시간 30분일 때 최대 염착률이 나타났다. 염색시간 30분 이상에서는 염착률이 감소하였다. 염색온도별 반복염색 횟수에 대한 결과 염색온도가 낮을수록 반복횟수가 증가할수록 염착률이 증가하였다. 자외·가시부 흡수 스펙트럼 변화의 결과 최대 흡수파장은 면직물의 경우 660nm, 견직물의 경우 640nm가 나타났다. 먼셀색상 범위가 면직물과 견직물에서 모두 PB가 나타난 것으로 보아 쪽 염료가 청색색소(indigo)와 적색색소(indirubin)가 포함 되어 있음을 알 수 있었다. 표면색의 염착농도가 높아짐에 따라 purple기미는 높아지고 blue기미가 낮아진 것으로 사료된다. 면직물과 견직물의 쪽 발효염색 시 표면색은 염착농도가 높아짐에 따라 L*값은 감소하고 a*값과 b*값은 음의 방향을 나타났으며, ΔE값의 표면 색차는 증가하고 명도와 채도는 낮아지므로 진한색이 발현되었다. 또한 염색온도별 반복염색 횟수에 대한 결과 면직물과 견직물은 반복염색 횟수에 따라 짙은 색상이 발현되었다. 이와 같은 결과는 염색온도를 낮추는 것 보다 염색횟수의 증가가 짙은 색상을 얻는데 더 효율적이라는 결론을 얻을 수 있었다.