*Corresponding author: Ji-Yeon Jang Tel : +82-63-850-6645 E-mail : I. 서 론
현대인들의 삶은 다양하고 자신만의 개성을 추구하며 이를 표현하고자 한다. 특히 헤어스타일은 인상과 이미지를 형성하는 데 매우 중요한 역할을 한다.
헤어스타일에서 모발은 인상형성에 중요한 요인으로 작용한다. 이에따라 헤어컬러는 개인의 이미지 연출에 중요한 수단이 된다. 이로 인하여 자연 모발색보다는 다양한 염색모발이 대중적인 유행이 되고 있다.
현대에는 다양한 염모제가 개발되고 간편하게 사용되면서 합성염모제의 첨가성분들로 인한 탈모나 두피이상, 눈 따가움 등의 부작용이 종종 나타나고 있다.
따라서 이러한 합성 염모제의 부작용으로 인하여 면역성이 약한 노인 등, 체질적으로 합성염모제를 사용하지 못하는 경우도 생겨나고 있다. 따라서 이러한 합성 염모제의 대처방안으로 이러한 부작용이 없는 천연염색 재료를 이용한 염색에 관심을 갖게 되었으며 천연재료를 이용한 염모제도 출시되고 있다.
천연염색은 환경 친화적이고 인체에 안전하며 전통적 가치를 지닌 염색 기술로 주목받는다. 특히, 합성염료로 인한 환경 오염 및 건강 문제에 대한 우려가 증가함에 따라 천연염료의 필요성이 강조되고 있다.
천연재료를 이용한 모발 염색의 경우 헤나 염색이 가장 많이 사용되고 있으며 쪽, 홍화 치자 자초 등이 있으며 동물성 염료로는 코치닐 등이 염색분야 및 식품분야에서 주로 상품화 되고 있다. 그러나 모발 염색에 천연염색 재료를 사용하는 경우 합성염료에 비해 색상의 재현성이 어렵고 염료를 얻는 데 많은 시간과 노력이 소모되며 염색과정이 복잡하고 재료가 제한적이어서 활용성이 미미한 현실이다. 하지만 모발 염색에 천연 염색재료를 사용함으로써 우리 인체에 무해하고 환경오염을 시키지 않으며 색상이 자연스럽고 은은하여 거부감을 일으키지 않는 장점을 가진다. 그러나 이에따른 천연염색의 체계적인 표준화 작업은 아직 미미한 실정이다. 또한 천연 섬유염색에 대한 연구는 활발히 연구되고 있는 반면 천연 염료를 활용한 모발 염색에 대한 연구는 제한적이며 주로 검은콩, 로그우드, 적양배추, 블루베리 홍화, 꼭두서니, 칡뿌리 등 식물성염료에 의한 연구가 대부분이다. 코치닐을 이용한 모발염색에 대한 선행연구로는 Bechtold & Mussak(2009)는 코치닐과 모발의 상호작용에 대한 연구에서 코치닐이 모발 단백질(케라틴)과의 결합력이 강하며, 화학적 손상을 줄이는 데 효과적임을 밝혔으며 Chisti(2019)의 연구에서는 코치닐 염료가 모발 염색에 적합한 천연 염료임을 입증하였으나 코치닐을 이용한 모발염색에 대한 연구는 미미한 실정이다.
따라서 본 연구는 동물성 염재에서 대표적으로 사용되고 있는 코치닐을 이용하여 매염제 별 염색온도에 따라 표면색 및 염착량이 다를 것이라는 전제하에 실험을 통해 각 매염제별 최적의 염색 온도를 분석하므로 모발 천연염색의 기초자료로 제시하는데 목적이 있다.
천연염료 코치닐은 매염제와 함께 사용되면 다양한 색상을 표현할 수 있으며, 이는 모발 염색에서의 실용성을 높이는 데 기여할 수 있다(Oh & Jung, 2024).. 따라서 대표적인 동물성 염재로 사용되고 있는 코치닐을 이용하여 모발에 염색하였을 때 매염제((명반(alum), 오배자(gallnut), 소금(salt))별 염색온도(20℃, 40℃, 50℃, 60℃)에 따른 표면색 및 염착량을 각각 알아보고자 한다.
본 연구는 천연염재를 이용하여 모발염색을 진행하는 전문가들이 코치닐의 모발염색 특성을 이해하여 활용 할 수 있도록 기본적인 데이터를 제공 할 수 있을 것으로 사료된다.
II. 이론적 배경
1. 모발염색
모발염색은 일반적으로 머리카락의 색상을 변화시키는 것을 의미한다. 그러므로 모발염색은 단지 모발 색을 밝게 변화시키는 탈색과는 달리 자연 모발(virgin hair), 염색 모발(colored hair), 그리고 색 처리 모발 등에 다양한 색상을 착색시킬 수 있다는 것으로 정의하고 있다(Song, 2008).
모발염색은 배합 원료에 따라 식물성 염료(vegetable dyes), 금속성 염료(metallic dyes), 합성 염료(synthetic dyes)로 나눌 수 있고, 또한 우리나라에서는 염모제, 블리치(bleach: 탈색)제를 의약품으로 분류하고 있다.
일시적 염모제는 모발의 표면에 부착하여 일시적으로 모발에 색을 입힌다. 표면에만 착색하므로 모발 착색료라고 한다. 일시적 염모제는 이온 결합에 의해 큐티클 최외층(epicuticle) 표면에 안료 또는 염료를 전착 흡착시켜 염색한다.
일시적 염색은 자연 모발, 염색 모발, 탈색 모발의 자연 또는 인공적인 색을 가볍게 수정하여 반사빛을 갖도록 해주며, 큐티클 최외곽층에 부착되어 있던 착색료가 떨어져 없어진다. 모발의 상태를 변화시키지 않고 물리적으로 흡착되기 때문에 모발에 손상을 주지 않고 본래의 모발로 돌아오기 때문에 안전하고 편리하다.
반영구적 염모제는 원래의 자연 모발 색에 영향을 미치지 않으면서 흰머리를 좋은 상태로 바꾸거나 부분적으로 조화시키려 할 때 쓰이고 있으며, 반영구 염색은 손상 모발의 염색에도 많이 사용되고 있다.
영구적 염모제는 1제(알칼리제 + 염료)와 2제(과산화수소, hydrogen peroxide)의 혼합으로 모표피에 침투하여 모피질 안에 색소 분자를 침전시켜 멜라닌 색소의 변형을 통해 영구적으로 염색되는 것을 말하며, 알칼리의 침투와 산화제의 추가 작용으로 탈색과 착색 작용을 하므로 염색이 된다.
2. 천연염모재
천연 염모제는 자연에서 추출된 성분을 활용하여 모발을 염색하는 재료로, 합성 염모제에 비해 안전성이 높고 두피와 모발 건강에 긍정적인 영향을 미친다. 대표적인 천연 염모제로는 헤나(henna), 인디고(indigo), 캐모마일(chamomile), 호두껍질(walnut hull), 아마(amla) 등이 있다. 이러한 재료들은 화학적 자극을 최소화하며, 모발에 자연스러운 색조를 제공하는 특징이 있다(Chisti, 2019).
천연 염모제는 화학 성분이 포함되지 않아 자극이나 알레르기 반응의 위험이 낮다. 이는 특히 민감성 피부를 가진 사용자들에게 유리하다(Kaur & Kapoor, 2001). 또한, 유기농 재료를 사용하는 경우 환경 친화적인 장점도 제공된다(Ali & Jain, 2018).
천연 염모제는 모발에 자연스럽고 부드러운 색조를 부여한다. 예를 들어, 헤나는 붉은 색조를, 인디고는 짙은 청색을, 캐모마일은 금빛 색조를 형성한다. 이러한 색조는 기존의 모발 색상과 조화를 이루어 다양한 톤을 만들어낸다(Chisti, 2019).
또한, 천연 염모제는 모발의 큐티클을 보호하고 윤기와 강도를 증가시키는 효과가 있다. 특히, 헤나는 모발을 코팅하여 손상 방지 및 보습 효과를 제공한다(Bhattacharya & Ghosh, 2008). 그러나 천연 염모제는 화학 염모제에 비해 염색 지속력이 약하며, 밝은 색으로 탈색이 불가능하다. 또한, 사용 과정에서 준비 및 적용에 시간이 많이 소요되는 단점이 있다(Ali & Jain, 2018).
최근 환경 및 건강에 대한 관심이 증가함에 따라 천연 염모제에 대한 수요가 늘어나고 있으며, 천연 염모제는 안전성과 환경 친화성을 갖추고 있어 지속 가능한 미용 산업 발전에 중요한 역할을 할 수 있다.
3. 매염제
매염제는 염색 과정에서 염료가 섬유나 모발에 더 잘 흡착되도록 돕는 화학적 또는 천연 물질을 의미한다. 매염제는 염료와 섬유 사이의 결합을 강화하며, 염색의 색조와 내구성에 중요한 영향을 미친다. 특히 천연 염료를 사용할 경우, 매염제는 색상의 발현과 고착력을 결정하는 핵심 요소로 작용한다(Bechtold & Mussak, 2009).
명반(Alum)은 황산알루미늄칼륨으로 구성된 물질로, 천연염색에서 가장 널리 사용되는 매염제 중 하나이다. 명반을 사용하면 염료의 색조가 밝고 선명하게 발현된다. 또한, 명반은 모발과 염료의 결합을 촉진하여 염색 후 색상이 고르게 나타나도록 한다. 명반은 산성 환경에서 안정적으로 작용하며, 염색물의 내구성을 높이는 데도 기여한다(Cardon, 2007).
오배자(Gallnut)는 식물성 매염제로, 탄닌산을 풍부하게 함유하고 있다. 오배자는 염료와 단백질(예: 케라틴) 간의 결합력을 강화하여 염색물의 고착성을 높인다. 오배자를 매염제로 사용하면 색상이 어둡고 깊게 발현되며, 특히 갈색이나 검정색 계열의 색조를 얻는 데 효과적이다. 오배자는 천연 염색에서 전통적으로 사용되어 왔으며, 염료의 내광성을 증가시키는 역할도 한다(Donkin, 1977).
소금(Sodium chloride)은 저렴하고 쉽게 구할 수 있는 매염제로, 주로 염료의 흡착을 돕고 염색의 균일성을 향상시키는 촉염제로 사용된다. 소금을 매염제로 사용하면 염색 과정에서 염료 입자가 모발 표면에 균등하게 분포되도록 한다. 또한, 천일염의 경우 소금 안에 포함된 금속염들이 매염 효과를 일으킨다. 소금은 염색물의 색조를 안정화하며, 다른 매염 효과와 촉염 효과가 병용될 경우 모발 염색의 효율성을 높이는 데 사용될 수 있다(Bechtold & Mussak, 2009).
4. 코치닐(Cochineal)의 염색특성
코치닐(cochineal)은 연지벌레에서 추출한 천연염료로, 카민산(carmine acid)을 주요 색소 성분으로 포함한다. 코치닐은 고대부터 직물 염색, 화장품, 식품 등 다양한 분야에서 활용되었으며, 선명한 붉은색을 제공하는 특성으로 인해 염료 시장에서 주목받고 있다(Cardon, 2007). 코치닐은 붉은색, 분홍색, 주황색 등 다양한 색조를 제공하며, 이는 매염제와 환경적 요인(pH 등)에 따라 변화를 보인다.
매염제로 주석, 알루미늄, 철, 구리를 사용할 경우 각각 밝은 빨강, 분홍, 보라, 갈색의 색상을 얻을 수 있다. 코치닐은 물에 잘 녹고 색 농도가 높아 소량으로도 강렬한 염색이 가능하며, 모발에 선명한 붉은색에서 보라색까지 다양한 색조를 제공한다. 매염제의 사용 여부와 환경적 요인(pH, 온도)에 따라 색조가 변하며, 주석 매염제는 밝은 붉은색을, 철 매염제는 어두운 보라색을 형성한다. 특히, 코치닐은 모발의 큐티클과 결합력이 뛰어나며 염색 후 색상이 안정적으로 유지된다(Bechtold & Mussak, 2009).
또한, 코치닐은 염료 자체의 안정성이 뛰어나며 내광성이 우수하다. 중성 pH 환경에서는 색이 안정적으로 유지되지만, 알칼리성 조건에서는 색이 퇴색하거나 변화할 수 있다(Taylor, 1986). 코치닐은 천연 염료로서 생분해 가능하며, 인체 및 환경에 무해한 특성을 가진다. 이 염료는 화학 합성 염료와 달리 알레르기 반응이나 독성 위험이 적고, 식품 및 화장품 첨가물로 사용될 만큼 높은 안전성을 가지고 있다.
그러나 코치닐은 곤충에서 추출되기 때문에 생산 과정에서 자원과 비용이 많이 들며 대량 생산이 어렵다. 또한, 동물성 원료라는 특성으로 인해 비건 사용자들에게 거부감을 줄 수 있다(Bechtold & Mussak, 2009).
III. 내용 및 방법
1. 실험재료
모발 시료는 현재 시판 중인 M사의 10g 헤어피스(10level)를 사용하였으며, 천연염재는 시판 중인 H사의 분말 상태 코치닐을 구매하여 사용하였다. 코치닐을 이용한 모발 천연 염색의 표면색 및 염착성을 분석하기 위한 실험에 사용 할 시료는 매염제(명반, 오배자, 소금)별 염색 온도(20℃, 40℃, 50℃, 60℃)를 중심으로 각 변수별로 총 12개를 제작하였다.
2. 실험방법
모발 시료를 60℃의 물에 10분간 담가 정련하였으며, 60℃의 명반(시약용, 5%, o.w.h, on the weight of hair) 용액에 20분간 선매염 후 수세하였다. 염액 추출은 증류수 100ml(1:100 욕비)에서 각각 분말 상태의 염재 5g(50%, o.w.h)을 비등 상태에서 20분간 추출하였다.
염색은 추출된 염액에 모발 시료를 담가 각 온도별 항온수조에서 염색 온도(20℃, 40℃, 50℃, 60℃)에 따라 10분간 염색한 다음 증류수에 수세한 후 자연 건조하였다. 건조 후 2시간이 경과한 뒤 표면색 및 염착량을 측정하였다.
코치닐로 염색한 모발 시료의 온도와 시간에 따른 모발의 표면색 및 염착량 변화를 알아보기 위해 색차계(Konica Minolta Spectrophotometer CM-700d)를 이용하여 각각 3회씩 측정하여 평균값을 사용하였다. CIE Lab 색차식을 이용해 명도(L* Value), 적색도(a* Value), 황색도(b* Value) 값을 3회 반복 측정하여 평균값으로 나타냈다.
Color Space는 컬러 정보를 광도로부터 분리하는 컬러 공간으로, L*은 밝기(명도, lightness)를 나타내는 수치로 0에서 100 사이로 표시된다. 이때 0은 검정(black)을, 100은 흰색(white)을 나타낸다. a* 값은 양(+)일 경우 빨간색(red)의 정도를, 음(-)일 경우 녹색(green)의 정도를 나타낸다. b* 값은 양(+)일 경우 노란색(yellow)의 정도를, 음(-)일 경우 파란색(blue)의 정도를 나타낸다.
이 시스템은 1976년 CIE(국제조명위원회, Commission Internationale de I’Eclairage)에서 제정한 것으로, 현재 세계적으로 가장 널리 사용되는 색좌표 시스템이다.
L*: CIE Lab 표색계의 white-black축에서의 명도지수
a*: CIE Lab 표색계의 red-green 축에서의 채도지수
b*: CIE Lab표색계의 yellow-blue 축에서의 채도지수
표면염착농도(K/S) 측정 염색된 시료 모발은 분광측색계 400~700nm 사이에서 10nm 간격으로 측정한 표면 반사율 R값을 평균으로 산출하여 Kubelka-Munk 식에 의하여 표면염착농도(K/S)값을 구하였다.
K/S = (1-R)2/2R
K :염색물의 흡수계수
S:염색물의 산란계수
R :분광반사율
이때 K는 염색물의 흡수계수, S는 염색물의 산란계수, R은 분광반사율이다. 표면색은 색차계로 측정한 X, Y, Z(3자극치)를 CIE Lab 색차계 값(명도지수 L*, 색 좌표지수 a*, b*로 나타냈다.
IV. 결과 및 고찰
탈색된 1g의 헤어피스(10leve, 5.12GY9.41/0.84)를 사용하여, 대표적인 적색계 동물성 염재인 코치닐을 이용하여 매염제별로 각 온도에 따라 10분간 모발에 염색하였다. 본 논문에서는 흡광도를 400~700nm 파장 내에서 측정하였으며, 최대 흡수 파장은 420nm로 나타났다. 또한, 염색 온도와 시간에 따른 표면색 및 염착량을 분석하였다.
1. 매염제 별 염색온도에 따른 모발의 표면색
1) 염색온도 20°C(상온)에 따른 모발의 표면색
본 연구에서는 20°C(상온)에서 각 매염제(명반(alum), 오배자(gallnut), 소금(salt))를 사용하여 염료 처리 전후의 색상 변화를 분석하였다. 색상은 CIE Lab* 색 공간을 기준으로 측정되었으며, Munsell 색상 체계에 따라 색상 값을 분석한 결과는 다음과 같다(Table 1).
매염제에 따른 표면색의 변화를 살펴보면 다음과 같다.
명반(alum)을 사용한 경우, L*값은 70.01로 감소하였으며, 이는 색상이 어두워졌음을 나타낸다. a* 값은 18.34로 증가하여 적색이 강화되었고, b* 값은 1.67로 감소하여 황색이 줄어들었다. Munsell 색상 값은 7.7RP로, 이는 붉은색 계열로의 변화를 보여준다.
오배자(gallnut)를 사용한 경우, L*값은 59.23으로 더욱 어두워졌고, a* 값은 4.68로 감소하여 적색이 줄어들었다. b* 값은 2.09로 낮아져 황색도 감소하였다. Munsell 색상 값은 8.1R로, 이는 붉은색 계열로의 변화를 나타낸다.
소금(salt)을 사용한 경우, L*값은 60.81로 어두워졌고, a*값은 7.56으로 증가하여 적색이 증가하였다. b* 값은 -0.80으로, 이는 청색이 나타나기 시작했음을 보여준다. Munsell 색상값은 4.5RP로, 이는 붉은색 계열의 변화를 나타낸다.
각각의 매염제는 염료 처리 후 색상에 유의미한 영향을 미쳤다. 명반(alum)은 적색을 강화하며 색상을 어둡게 만들었고, 오배자(gallnut)는 적색을 감소시키며 더욱 어두운 색상을 나타냈다. 소금(salt)은 적색을 증가시키면서도 청색이 나타나는 복합적인 변화를 보였다. 이러한 결과는 염료와 매염제의 조합이 최종 색상에 미치는 영향을 이해하는 데 중요한 정보를 제공한다.
또한 오배자는 타닌의 함량이 많아 모발속의 철 성분과 결합되어 회갈색으로 염색이 가능한 것으로 볼 수 있다. 즉, 오배자 만으로도 회색계통의 모발의 염색에 활용할 수 있을 것이다. 또한 소금의 경우도 촉염반응 뿐 만 아니라 천일염에 포함되어 있는 각종 금속염들이 코치닐 염색에서의 작용하여 매염의 효과도 나타나 회보라색으로 염색 할 수 있다. 즉 20 C 내외의 상온에서도 적절한 매염제를 활용하여 코치닐의 모발염색이 가능 한 것으로 판단 할 수 있다.
2) 염색온도 40°C에 따른 모발의 표면색
본 연구에서는 40℃에서 각 매염제((명반(alum), 오배자(gallnut), 소금(salt))를 사용하여 염색한 결과를 분석하였으며 분석한 결과는 다음과 같다(Table 2).
명반(alum)을 사용한 경우, L*(D65) 값은 61.03으로 염색 전보다 어두운 색상으로 변화하였다. a*(D65) 값은 23.72로 적색이 두드러지며, b*(D65) 값은 1.67로 약간의 노란색이 나타났다. Munsell 색상은 7.7RP로, 염색 후 적색 계열의 색상이 강조되었다. 이는 명반이 염색 과정에서 색상의 채도를 높이고, 적색을 강화하는 역할을 했음을 시사한다.
오배자(Gallnut)를 사용한 경우, L*(D65) 값은 56.77로 가장 어두운 색상을 나타내었으며, a*(D65) 값은 -0.4로 중립적인 색상을 보였다. b*(D65) 값은 0.44로 약간의 노란색이 포함되었다. Munsell 색상은 7.1RP로, 적색 계열로 나타났음을 보여준다. 이는 오배자의 색상의 깊이를 증가시키는 데 기여했음을 나타낸다.
소금(Salt)을 사용한 경우, L*(D65) 값은 54.89로 어두운 색상을 보였으며, a*(D65) 값은 7.45로 약간의 적색이 나타났다. b*(D65) 값은 -1.09로 청색이 포함되어, 전체적으로 차가운 색조를 형성하였다. Munsell 색상은 4.3RP로, 소금이 염색 결과에 미치는 영향이 적색 계열로 나타났으나, 상대적으로 어두운 색상을 형성하였다.
이는 코치닐으로 염색 할 경우 상온보다 약간 높은 온도로 염색 할 경우, 명반으로 선매염을 하게되면 코치닐의 붉은색이 안정적으로 염색됨을 알 수 있는 결과이다. 또한 소금 선매염에서 붉은 갈색으로 진하게 염색되었다. 이 결과로 볼 때 오배자로 선매염을 할 경우 코치닐 고유의 붉은색의 발현이 어려우며 회갈색으로 염색이 되는 것으로 볼 수 있다.
또한 본 연구를 통해 매염제의 종류가 염색 결과에 미치는 영향을 확인할 수 있었다. 명반은 색상의 밝기와 적색을 증가시키는 반면, 오배자와 소금은 상대적으로 어두운 색상을 형성하였다. 이러한 결과는 매염제가 염색 과정에서 색상의 특성과 채도에 중요한 역할을 한다는 것을 시사한다.
3) 염색온도 50°C에 따른 모발의 표면색
본 연구에서는 염색 온도 50℃에서 각 매염제((명반(alum), 오배자(gallnut), 소금(salt))을 사용하여 표면색을 측정하였다. 이를 통해 각 매염제가 염색 결과에 미치는 영향을 분석한 결과는 다음과 같다(Table 3).
명반(Alum)을 사용한 경우, L*(D65) 값은 61.03으로 염색 전보다 어두운 색상으로 변화하였다. a*(D65) 값은 23.72로 적색이 두드러지며, b*(D65) 값은 1.67로 약간의 노란색이 나타났다. Munsell 색상은 7.7RP로, 염색 후 적색 계열의 색상이 강조되었다. 명반이 염색 과정에서 색상의 채도를 높이고, 적색을 강화하는 역할을 했음을 시사한다.
이 결과로 볼 때 오배자 매염은 온도가 올라 갈수록 오배자의 타닌성분이 모발속의 철과 반응하여 생성되는 회색이 가미된 붉은 회갈색으로 염색이 되었다. 또한 소금은 온도가 올라갈수록 염색성이 낮아짐을 볼 수 있었다.
또한 명반은 색상의 밝기와 적색을 증가시키는 반면, 오배자는 강한 적색을 나타내며, 소금은 상대적으로 어두운 색상을 형성하였다. 이러한 결과는 매염제가 염색 과정에서 색상의 특성과 채도에 중요한 역할을 한다는 것을 시사한다.
4) 염색온도 60°C에 따른 모발의 표면색
본 연구에서는 염색 온도 60℃에서 각 매염제((명반(alum), 오배자(gallnut), 소금(salt))를 사용하여 표면색을 측정하였다. 이를 통해 각 매염제가 염색 결과에 미치는 영향을 분석하고자 하였으며 결과는 다음과 같다(Table 4).
명반(Alum)은 L*(D65) 값이 46.83으로 감소하였고, a*(D65) 값은 10.98로 증가하여 적색이 두드러졌다. b*(D65)값은 3.17로, 노란색이 약간 포함되었다. Munsell 색상은 1.8R로, 염색 후 색상이 강한 적색을 나타내었다.
오배자(Gallnut)는 L*(D65) 값은 47.56으로 감소하였고, a*(D65) 값은 10.66으로 적색이 증가하였다. b*(D65) 값은 1.36으로, 노란색이 적게 포함되었다. Munsell 색상은 8.7RP로, 염색 후 색상이 약간의 적색을 띠었다.
소금(Salt)은 L*(D65) 값은 49.88로 감소하였고, a*(D65)값은 10.59로 적색이 증가하였다. b*(D65) 값은 -1.09로 청색이 포함되어, 전체적으로 차가운 색조를 형성하였다. Munsell 색상은 5.1RP로, 염색 후 색상이 상대적으로 어두운 적색을 나타냈다. 명반으로 선매염을 하면 더 진한 빨강으로 염색됨을 알 수 있다. 온도가 높아지면서 소금보다 오배자 매염이 더 붉은 갈색으로 좀 더 진하게 염색되었다. 이 결과로 볼 때 50 C에서와 마찬가지로 온도가 올라 갈수록 매염이 선명하고 진한 빨강으로 염색되며 소금으로 선매염을 할 경우 오배자 매염보다 회색이 가미된 붉은 보라색으로 나타났다. 소금은 온도가 올라갈수록 염색성이 낮아짐을 볼 수 있다. 즉, 명반은 색상의 밝기와 적색을 증가시키는 반면, 오배자는 강한 적색을 나타내며, 소금은 상대적으로 어두운 색상을 형성하였다. 이러한 결과는 매염제가 염색 과정에서 색상의 특성과 채도에 중요한 역할을 한다는 것을 시사한다.
2. 매염제별 염색온도에 따른 모발의 염착량
1) 염색온도 20°C(상온)에 따른 모발의 염착량
본 연구에서는 각 매염제(명반(alum), 오배자(gallnut), 소금(salt))를 사용하여 염색한 결과를 분석하였으며 각 매염제 별 염착량을 측정한 결과는 다음과 같다(Fig. 1).
본 연구에서 분석한 매염제의 K/S값은 염색된 모발의 염착량을 나타내며, K/S값이 높을수록 색이 더 진하다는 것을 의미한다. 분석 결과, 명반(alum)이 15.86으로 가장 높은 K/S값을 기록하여, 가장 진한 색을 나타내는 것으로 확인되었다. 반면, 오배자(gallnut)는 7.89로 가장 낮은 K/S값을 보이며, 염착량이 가장 적은 것으로 나타났다. 소금(salt)은 10.52의 K/S값을 기록하여, 명반과 오배자 사이에 위치하고 있다. 이는 매염제의 선택이 염색의 염착량에 중요한 영향을 미친다는 것을 시사한다.
색차(dE*ab(D65))는 색의 차이를 나타내며, 값이 낮을수록 색상이 비슷하다는 것을 의미한다. 본 연구에서 명반(alum)은 21.91의 색차를 기록하였고, 오배자(gallnut)는 22.54, 소금(salt)은 22.87의 색차를 나타내었다. 이는 매염제에 따라 염색 결과의 색상 다양성이 달라질 수 있음을 보여준다.
결론적으로, 본 연구는 매염제의 선택이 염색 결과에 미치는 영향을 명확히 드러내며, 염착량과 색상의 다양성을 고려할 때, 매염제의 선택이 염색의 목적에 따라 달라질 수 있음을 제안한다. 또한 낮은 온도인 상온 20 C에서 염색 시 명반 매염에서 가장 높은 염착량을 나타내고 있다. 이러한 결과는 향후 염색 연구 및 산업적 응용에 있어 중요한 기초자료로 활용될 수 있을 것이다.
2) 염색온도 40°C에 따른 모발의 염착량
염색온도 40°C에서 각 매염제((명반(alum), 오배자(gallnut), 소금(salt))별 염착량을 측정한 결과, 각 매염제의 K/S값과 색차(dE*ab(D65))에서 뚜렷한 차이를 보였으며 결과는 다음과 같다(Fig. 2).
염색온도 40°C에서 명반을 선매염하여 염색한 경우 K/S값이 16.96으로 가장 높은 수치를 기록하였다. 이는 명반이 섬유에 대한 염착력이 뛰어나며, 염료와의 상호작용이 효과적임을 시사한다. 명반은 전통적으로 사용되어 온 매염제로, 그 특성상 다양한 염료와 잘 결합하여 선명한 색상을 나타내는 것으로 알려져 있다. 따라서, 명반을 사용한 염색은 색상의 깊이와 선명도를 높이는 데 기여할 수 있다.
오배자를 사용한 경우 K/S값은 6.85로 나타났다. 오배자는 자연 유래의 매염제로, 그 성분이 염료와의 결합에 영향을 미칠 수 있다. 연구 결과에서 보듯이, 오배자는 명반에 비해 염착량이 낮았으나, 색차는 19.68로 상대적으로 낮은 수치를 보였다. 이는 오배자가 특정 염료와의 상호작용에서 제한적인 효과를 나타낼 수 있음을 의미한다. 그러나 오배자는 환경 친화적인 특성으로 인해 지속 가능한 염색 방법으로 주목받고 있다.
소금을 사용한 경우 K/S값은 10.5, 색차는 28.17로 나타났다. 소금은 일반적으로 염색 과정에서 염료의 용해도를 높이고 색을 어둡게 하는 역할을 하지만, 매염제로서의 효과는 제한적일 수 있다. 연구 결과에서 소금의 색차가 상대적으로 높은 것은 소금 안의 금속염들이 모발의 철분과 결합하였기 때문으로 판단한다.
3) 염색온도 50°C에 따른 모발의 염착량
염색온도 50°C에서 각 매염제((명반(alum), 오배자(gallnut), 소금(salt))별 염착량을 측정한 결과는 다음과 같다(Fig. 3).
분석 결과, 소금(salt)이 11.74로 가장 높은 K/S값을 기록하여, 가장 진한 색을 나타내는 것으로 확인되었다. 반면, 명반(alum)과 오배자(gallnut)는 각각 9.68과 9.78의 K/S값을 보이며, 소금에 비해 염착량이 낮은 것으로 나타났다. 이는 매염제의 선택이 염색의 염착량에 중요한 영향을 미친다는 것을 시사한다.
색차(dE*ab(D65))는 색의 차이를 나타내며, 값이 낮을수록 색상이 비슷하다는 것을 의미한다. 본 연구에서 소금(salt)은 28.69로 가장 낮은 색차를 기록하여, 다른 매염제에 비해 색상이 더 유사하다는 결과를 보였다. 반면, 오배자(gallnut)와 명반(alum)은 각각 33.52와 35.14의 색차를 나타내어, 소금에 비해 색상이 더 다양하게 나타나는 것으로 분석되었다. 이는 매염제에 따라 염색 결과의 색상 다양성이 달라질 수 있음을 보여준다.
결론적으로, 본 연구는 매염제의 선택이 염색 결과에 미치는 영향을 명확히 드러내며, 염착량과 색상의 다양성을 고려할 때, 매염제의 선택이 염색의 목적에 따라 달라질 수 있음을 제안한다.
4) 염색온도 60°C에 따른 모발의 염착량
염색온도 60°C에서 각 매염제((명반(alum), 오배자(gallnut), 소금(salt))별 염착량을 측정한 결과는 다음과 같다(Fig. 4).
명반을 사용한 경우 K/S값은 8.8로 나타났으며, 색차는 35.46으로 가장 높은 수치를 기록하였다. 이는 명반이 섬유에 대한 염착력이 뛰어나며, 염료와의 상호작용이 효과적임을 시사한다. 명반은 전통적으로 사용되어 온 매염제로, 그 특성상 다양한 염료와 잘 결합하여 선명한 색상을 나타내는 것으로 알려져 있다. 그러나 색차가 높은 것은 명반을 사용한 염색에서 색상이 매우 뚜렷하게 나타남을 의미하며, 이는 염색 품질이 우수함을 나타낸다.
오배자를 사용한 경우 K/S값은 9.76으로 나타났고, 색차는 34.99로 명반에 비해 약간 낮은 수치를 보였다. 오배자는 자연 유래의 매염제로, 그 성분이 염료와의 결합에 영향을 미칠 수 있다. 연구 결과에서 오배자는 명반보다 염착량이 높지만, 색차는 상대적으로 낮은 수치를 보였다. 이는 오배자가 특정 염료와의 상호작용에서 제한적인 효과를 나타낼 수 있음을 의미한다. 그러나 오배자는 환경 친화적인 특성으로 인해 지속 가능한 염색 방법으로 주목받고 있다.
소금을 사용한 경우 K/S값은 11.41로 가장 높은 수치를 기록하였으나, 색차는 33.59로 가장 낮은 수치를 보였다. 소금은 일반적으로 염색 과정에서 염료의 용해도를 높이는 역할을 하지만, 매염제로서의 효과는 제한적일 수 있다. 연구 결과에서 소금의 K/S값이 높았음에도 불구하고 색차가 낮은 것은 염료의 분산이 균일하지 않을 수 있음을 나타낸다.
결론적으로, 본 연구는 매염제의 종류에 따라 염착량과 색상의 차이가 뚜렷하게 나타남을 보여주었다. 명반이 가장 효과적인 매염제로 확인된 반면, 오배자와 소금은 각각의 특성과 한계를 지니고 있음을 알 수 있었다. 향후 연구에서는 다양한 염료와의 조합, 그리고 다른 매염제의 효과를 추가적으로 분석하여 보다 포괄적인 염색 기술 개발에 기여할 필요가 있다.
V. 결 론
본 연구는 동물성 염재에서 대표적으로 사용되고 있는 코치닐을 이용한 모발 천연염색의 표면색 및 염착량을 분석하고자 하였으며 실험을 통해 각 매염제(명반(alum), 오배자(gallnut), 소금(salt))별 최적의 염색 온도를 분석하므로 모발 천연염색의 기초자료로 제시하는데 그 목적이 있다. 매염제 및 염색온도(20℃, 40℃, 50℃, 60℃)에 따른 코치닐의 모발 천연염색의 염색성을 비교하기 위해 표면색(L*,a*,b*) 및 염착량(K/S값)을 측정한 결과 염색의 최대 흡수파장은 420nm로 나타났다. 염색온도에 따른 표면색(L*,a*,b*) 및 염착량(K/S값)을 알아 본 결과는 다음과 같다.
첫째, 표면색의 변화는 매염제의 종류와 염색 온도에 따라 뚜렷한 변화를 보였다. 실험에 사용된 매염제 중 명반은 모든 온도 조건에서 L*값이 유의미하게 감소하여 색상이 더욱 진해지는 경향을 나타냈다. 이는 명반이 섬유와 염료 간의 결합력을 강화하여 염색된 섬유의 색상이 더욱 선명하게 나타나도록 하는 데 기여함을 시사한다. 반면, 오배자와 소금을 사용한 경우 L*값의 감소폭이 상대적으로 작아, 색상의 농도가 덜 진해지는 것으로 나타났다. 이러한 결과는 매염제가 염색된 섬유의 표면색에 미치는 영향을 명확히 보여주며, 염색 공정에서 매염제 선택의 중요성을 강조한다.
둘째, 염착성의 평가는 염착성 측면에서, 명반은 가장 높은 K/S값을 기록하며 염착력이 우수한 매염제로 확인되었다. 이는 명반이 섬유와 염료 간의 결합력을 강화하는 데 효과적임을 시사한다. 오배자는 20°C에서 K/S값이 가장 높았으나, 전반적으로 명반에 비해 낮은 염착성을 보였다. 소금은 염착성이 가장 낮아, 염색 품질에 미치는 영향이 제한적임을 나타냈다. 이러한 결과는 매염제의 선택이 염착성에 미치는 영향을 명확히 보여주며, 모발염색 의 수준을 향상시키기 위한 매염제의 최적 조합을 찾는 데 기초자료로 활용될 수 있다.
셋째, 온도의 영향은 온도가 상승함에 따라 명반과 오배자에서 K/S값이 증가하는 경향을 보였으나, 소금의 경우 염착성에 큰 영향을 미치지 않았다. 이는 염색 공정에서 온도가 중요한 변수임을 강조하며, 최적의 염색 조건을 설정하는 데 기초자료로 활용될 수 있다. 특히, 60°C 이상의 온도에서 명반을 사용 할 경우 염착성이 더욱 향상되는 경향을 보였으며, 이는 염색 공정의 효율성을 높이는 데 기여 할 수 있다. 이러한 결과는 모발의 염색에서 온도 조절이 염착성과 색상 품질에 미치는 영향을 고려해야 함을 시사한다.
본 연구의 결과는 모발 염색에서의 실용적 응용 가능성을 제시한다. 특히, 명반을 사용한 모발염색은 색상의 선명도와 염착성을 동시에 향상시킬 수 있는 효과적인 방법으로, 고품질 모발염색을 진행하는 데 기여할 수 있다. 이러한 점에서, 모발 천연염색의 지속 가능성을 높이는 데 기여할 수 있는 연구 결과로 평가된다.
결론적으로, 본 연구는 매염제의 종류와 온도가 모발염색에 미치는 영향을 명확히 규명하였으며, 특히 명반이 코치닐의 모발염색을 극대화하는 데 가장 효과적임을 확인하였다. 이러한 결과는 코치닐을 이용한 모발 천연염색의 최적화를 위한 기초자료로 활용될 수 있으며, 향후 연구에서는 다양한 염색 조건과 매염제의 조합을 통해 더욱 심층적인 분석이 필요할 것으로 보인다.
본 연구를 통하여 코치닐을 이용한 모발 염색에서 매염제 별 모발의 염색 방법으로 활용되기를 기대하며, 향후 연구에서는 더욱 다양한 천연염색 재료와 매염제의 적용에 따른 다양한 색상을 연구하므로 다각도의 모발 천연염색의 발전을 모색하고자 한다.
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