보도자료
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<기획> 섬유의 진화는 끝이 없다...(2-1) 2006-08-18 |
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기획 “섬유의 진화는 끝이 없다…" 학계가 진단한 최신 섬유기술 현주소 ②-2 "이젠 바이오테크놀로지시대다”
2.2 셀룰라아제를 이용한 bio-polishing 후가공 셀룰라아제는 직물의 표면에 있는 잔털을 제거하여 표면을 매끄럽게 하고 색상을 선명하게 할 뿐 만 아니라 보푸라기 형성을 억제하여 필링 방지 효 과를 나타내는데, 이 잔털 제거 공정을 bio-polishing이라 한다. 셀룰라아제 는 산성에서 활성을 보이는 산성 셀룰라아제와 중성에서 활성을 보이는 중성 셀룰라아제가 있는데, 그 활성에는 차이가 있어 용도에 맞는 선택이 필요하다. 일반적으로 산성 셀룰라아제는 활성이 매우 강해 짧은 시간에 효 과를 볼 수 있는 반면 반응조절이 어려우며 중성 셀룰라아제는 천천히 반 응하여 처리시간이 길어지나 반응조절이 용이하다. 2.3 셀룰라아제를 사용한 데님 워싱 인디고 염료는 배트염료중에서 섬유에 대한 친화력이 가장 적은 염료로 사의 표면에만 염색되나 반대로 이 성질이 의류 패션에 이용되고 있다. 즉, 상온 및 짧은 시간의 염색으로 ring-dyeing을 하여 진의 낡은 효과를 창출하는데, 셀룰라아제가 직물 표면의 면섬유 절단 시 색제거가 동시에 일어남을 이용하여 종래의 부석에 의한 abrasion과 유사한 색상차 효과를 낼 수 있다. 셀룰라아제를 사용한 데님 워싱은 종래의 화학 약제를 사용한 stone wash 효과를 내기 위하여, 데님으로 의류를 만든 후 otary drum machine에 효 소를 가하여 수세하는 가먼트 기술이라고 할 수 있다. 산성형 셀룰라아제를 사용하여 20-45분간 짧게 처리하거나 중성형 셀룰라아제로 처리 시간을 늘이는 처방을 쓰고 있는데 두 종류의 셀룰라아제의 성능에 있어 중요한 차이점은 backstaining의 정도인데 이 재오염은 효소의 활성이 클수록 잘 일어나 stone wash를 마친 진의 외관에 영향을 미친다. 최근에는 데님의 염색에 사용되는 인디고 염료를 분해함으로써 데님을 워싱하는 새로운 방법이 시도되고 있다. 이 공정에 사용하는 효소는 라카아제로 이 효소는 인디고 염료를 분해하는데 효과적인 것으로 알려졌다. 라카아제를 사용하여 데님 워싱(표백)을 할 경우 셀룰라아제와는 달리 셀룰로오스에는 손상을 입히지 않아 직물의 강도를 저하시키는 것을 방지할 수 있다. 2.4 카탈라아제에 의한 잔류 과산화수소의 제거 면직물의 전처리 공정의 마지막 단계인 표백은 과산화수소를 사용하여 알 칼리 조건에서 행해진다. 산업체 현장에서는 대부분 과량의 과산화수소를 사용하게 되는데, 표백 후 염색을 위해서는 잔류한 과산화수소는 반드시 제 거되어야 하므로 다량의 용수를 이용하여 표백한 직물을 세척한다. 따라서 많은 양의 용수가 사용될 뿐 만 아니라 폐수량도 증가된다. 카탈라아제는 과산화수소를 물과 산소로 빠른 속도로 분해시키는 효소로, 표백 후 잔류하는 과산화수소를 제거할 수 있어서, 수세 횟수를 줄일 수 있다. 따라서 여러 번의 수세에 소요되는 에너지, 용수, 시간을 절약할 수 있어 경제적이다. 카탈라아제의 최적 활성조건은 20-50℃, 중성 pH인데 표백용액은 고온의 강한 알칼리 상태이어서 표백 용액을 효소를 사용하여 처리하기 위해서는 이 표백용액에 효소가 적응할 수 있도록 하는 조치가 필요하다. 그 한 가지 방법은 효소를 지지체에 고정하는 방법으로 이 방면에 다양한 연구가 이루어지고 있는데, 그 중 카탈라아제를 알루미나에 공유결합으로 고정시킨 것이 효소의 안정화에 큰 효과가 있는 것으로 나타났다. 2.5 펙티나제 이용 면섬유 정련 현재 사용되고 있는 면섬유의 알칼리 정련은 수산화나트륨과 같은 강한 알칼리 용액을 사용하여 100℃ 고온 처리하여, 섬유가 취화되어 강력이 저하되고 천의 무게도 감소하며, 특히 고온 알칼리에 약한 섬유와의 혼용이 되어 있는 경우 정련이 미비하게 행해지고 있다. 알칼리 정련은 고온에서 수행되기 때문에 에너지의 소모가 많으며, 정련 후 여러 번 수세를 해야 되므로 용수의 사용이 많은 것도 문제점으로 지적되고 있으며, 정련폐수는 COD, BOD 및 염 함량이 높다. 바이오 정련(bioscouring)은 기존의 고전적 알칼리 정련을 대체할 수 있는 새로운 저온 약알칼리 효소 기술로, 펙티나아제가 면섬유의 1차벽에서 접착 제 역할을 하고 있는 펙틴을 절단시키면, 다른 소수성 불순물인 왁스도 쉽게 제거되므로, 차후 공정인 표백 및 염색에 적합한 흡수성이 면섬유에 부 여되는 원리이다. 2.6 프로테아제를 사용한 견의 정련 (degumming of silk) 견섬유는 세리신과 피브로인으로 구성되어있는데, 견 특유의 광택과 유연성을 얻기 위해서는 세리신을 제거하여야 한다. 세리신은 기존에 세제와 화학 약품을 통해 제거되어왔는데 이는 세리신을 제거할 뿐 만 아니라 피브로인에도 손상을 입혀 과중한 감량과 아울러 환경 적인 측면에서도 바람직하지 않다. 효소를 이용하여 견을 정련할 경우 낮은 온도에서 짧은 시간에 세리신만을 제거할 수 있어 경제적이며 지나친 중량감소도 줄일 수 있다. 2.7 프로테아제를 사용한 모섬유의 축융방지가공과 리파아제를 이용한 염색성의 증가 모섬유는 천연적으로 그 표면에 스케일(scale)을 갖고 있어 잦은 마찰과 세탁으로 수축을 일으킨다. 모섬유는 그 표면이 소수성 리피드로 덮여있기 때문에 수용성 염료 친화력이 낮은 단점이 있다. 모섬유를 리파아제로 처리하면 이 소수기가 분해되어 염료 친화력이 증가됨을 볼 수 있다. 또한 프로테아제는 섬유 표면 뿐 만 아니라 섬유 내부에도 작용하여 단백 질을 어느 정도 분해함으로 섬유 내 염료 확산을 용이하게 하여 염색 성을 증가시킨다. 그러나 지나친 효소 사용은 모섬유의 강도를 떨어뜨릴 수 있는 단점이 있다. |
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고부가가치화와 국제 경쟁력 확보를 위해서 섬유산업의 middle stream에 위치하는 염색가공 분야에 효소 기술을 도입하여 제품의 차별화 및 공정의 환경친화적 개선을 이룰 수 있다. 효소 공정의 섬유산업에의 응용은 여러 가지 면에서 장점을 지닌다. 환경적 측면에서 그 사용이 바람직하며 처리 시간이 짧고, 반응온도가 낮아 에너지 절약에도 기여할 수 있다. 

