< 연구논문 > Textile Science and Engineering Vol. 48, No. 6, 2011 세척용수의알칼리도와경도에따른레드와인오구의색상과세척성 정혜원 김효정인하대학교의류학과 (2011. 10. 25. 접수 /2011. 12. 1. 채택 ) Effects of Alkalinity and Hardness of Washing Solutions on the Color and Removal of Red-Wine Soil Haewon Chung and Hyojeong Kim Department of Clothing and Textiles, Inha University, Incheon 402-751, Korea (Received October 25, 2011/Accepted December 1, 2011) Abstract: Red wine has become very popular, in part for its professed health benefits. Anthocyanin pigments, which are the main components of the pigments in red wine, are changed in the molecular structures and the color with the solution having different alkalinity and metals. The color changes of a red wine soiled cloth after washing in various phs and water hardness solutions were studied. Distilled and tap water, which have lower water hardness, showed the highest L* value and lowest a * and b * values at ph 9. The detergent with added oxygen bleach was more effective in removing red wine soil, even though its ph was 10.8. The effect of the red wine removal with the solution where bleach was added separately was much lower than with the solution of the detergent containing bleach. Water hardness greatly affected the color of the cloth, soiled with red wine after washing. That is, the color was the faintest when the cloth was washed with the bleach-added detergent solution having 0 ppm of water hardness. An effective and economical method or equipment for removing metals in a washing solution for a washing machine should be developed to enhance the stain and soil removal. Keywords: red-wine soil, anthocyanin, ph, water hardness, CIE L * a * b *, soil removal 1. 서론 레드와인은비타민, 유기산과미네랄도함유하지만폴리페놀을 1-4g/l[1] 로다량함유하고있어항산화작용으로노화방지와원활한혈액순환등의효능을가진것으로알려져최근건강증진의측면에서도마시는횟수및양이크게증가하였다. 그리하여옷에레드와인의얼룩이생기는경우가더욱많아졌다. 레드와인에포함된폴리페놀에는떫은맛의타닌, 카테킨류와함께레드와인의고유한색상을나타내는안토시아닌등이있다. 식물이가지고있는적, 청, 자색등은안토시아닌에의한것인데, 안토시아닌은불안정한색소로기본구조는옥소늄이온, 즉 flavylium 양이온 (Figure 1) 인안토시아니딘에글루코시드가결합된유도체로자연계에는 6 종의안토시아니딘에 540 여종의안토시아닌이존재한다 [1]. 레드와인은 malvidin-3-glucoside 가주된안토시아닌으로, malvidin-3-glucoside 는 ph 3 이하에서는 flavylium 양이온으로적색이며, ph 4-5 에서는 carbinol pseudo-base 로전환되어무색이되고 ph 7-8 에서는 quinoidal-base 를형성하여청자색인데, ph 7-8 에서오랜시간숙성되면 pseudo-base 와 quinoidal-base 가모두황색의 chalcone 을형성하는것으로알려져있다 [2,3]. 안토시아닌의색과안정성은이와같이 ph 뿐아니라온도, 빛, 금속이온등여러요인에의해변색또는퇴색될뿐아니라용해성도변화되는것으로알려졌다 [4]. 레드와인이생산되어시간이경과하면안토시아닌색소의양이감소되는데이는탄닌등과결합하여고분자중합체의색소를형성하기때문으로, 이중합체는안토시아닌보다안정하여 ph 등의변 Correspondence to Haewon Chung (hwchung@inha.ac.kr) c 2011 The Korean Fiber Society 1225-1089/2011-6/331-09 Figure 1. Structure of flavylium cation (a), and malvidin-3- glucoside (b). 331
332 정혜원 김효정 화에도반응성이낮아색상변화가적은것으로알려져있다 [1]. 한편안토시아닌은무색의유기화합물과결합하여 copigment 화되기도하는데이때에는최대흡광도가증가하거나최대흡광도파장의이동이일어나는 [5] 등와인의색상변화는조건에따라매우복잡한양상을띠고있다. 현재는세탁기세탁이일반화되어세탁빈도도매우높고때가타서옷을세탁하기도하지만착용중얼룩이생겨세탁하는경우도보편적이되었다. 가정에서일반세탁방법에서는대부분 ph 11 내외의약알칼리성세제를사용하는데, 와인을마시는기회가많아짐으로써세척과정중와인얼룩의색상변화에대한연구가필요하다. 와인색소인안토시아닌계는알칼리에서색상변화가일어나고의복에묻은후에는공기와의접촉면적이커서쉽게산화될것으로예상되는데, 지금까지와인색소에관한연구는대부분식품의측면에서이루어져 ph 7 이하의산성범위에서만진행되었다 [1-5]. 섬유제품에서천연식품의색소얼룩의제거를위한연구는이루어진것이없고세탁기의성능향상을위한 sulfur black 의세탁조건에따른세척성평가 [6] 만이있는실정이다. 얼룩의빈도가높아지고세척조건에따라색상변화가큰와인얼룩의세척효과와색상변화에대한연구가필요한시점이므로, 본연구에서는와인오염포를사용하여 ph 와경도에따른색상변화와세척성을조사하였다. 2. 실험 2.1. 시료및시약시료는 IEC 60456 의가정용세탁기의표준오염포중하나인면직물의레드와인오염포 (EMPA 122, EMPA Testmaterialien AG) 를사용하였으며액성에따른레드와인의색상변화를알아보기위해서시판레드와인 (Fitou, Mont tauch) 을사용하였다. 세제는두종류를사용하였는데, 세제 1 은시판되는드럼세탁기용파우더세제 (Persil, Henkel) 로음이온계면활성제와 5% 이하의비이온계면활성제, 제올라이트, 효소, 산소계표백제, 표백활성화제 TAED 가포함되어있으며, 세제 2 는동일성분이지만표백제와표백활성화제인 TAED 가포함되어있지않은것을 ( 주 ) 청산화학에서제공받아사용하였다. 또한표백제는과탄산나트륨주성분의드럼세탁기전용의파우더타입인옥시크린드럼 ( 옥시레킷벤키저 ) 을사용하였다. 세탁용수의경도조절용의염화칼슘 (CaCl 2 ), 황산마그네슘 (MgSO 4 7H 2 O), 탄산수소나트륨 (NaHCO 3 ) 과 ph 조절용의글리신, 아세트산, 수산화나트륨은시약일급을, 경도측정시의 0.08 M EDTA, 0.8 M EDTA 용액, 완충용액, 지시약은경수측정용시약 (Hach) 을사용하였다. 세제외에경수연화목적으로제올라이트 4A(Chalco, China) 를따로사용하였으며물은모두증류후이온교환수지를통과시킨 3 차증류수를사용하였다. 2.2. 세탁레드와인오염포는 Launder-o-meter 의세척병에 5 10 cm 로자른오염포 1 매, 스테인레스구슬 10 개, 세액 100 ml 를넣고 20 분간세탁한후세탁용수와같은물 100 ml 로 2 회가볍게헹군후공기중에서건조하였다. 세제농도는세제 1 은권장농도인 1.35 g/l, 세제 2 는표백제와표백활성화제의농도를고려하여 1.22 g/l, 표백제는 0.67 g/l 를사용하였으며, 동일조건에서 4 회이상반복실험하였다. 세탁용수의경도는 0, 30, 60, 100, 250 ppm 이었으며, 각경도의세탁용수제조방법은가정용전자기기의성능평가를위한 IEC 60734 에따라 Table 1 과같이제조하였다. 이는실제물의경수성분비율을모방한것으로 CaCl 2 : MgSO 4 7H 2 O:NaHCO 3 =3:1:5.3 이었다. 세탁용수의알칼리도가오염포의색상에미치는영향을알아보기위해서사용한완충용액은 0.2 M 의 glycine 500 ml 에 ph 4 는 acetic acid 100 ml, ph 7, 9, 11 은각각 0.2 M NaOH 용액 1, 45, 500 ml 를가하고총액량이 2l 가되도록증류수를첨가하였다. 2.3. 측정레드와인용액의흡광도 : 레드와인을 10% 의농도로희석하여 UV-vis spectrometer(2401, Shimadzu) 에서측정하였다. 희석시경도에따른파장별흡광도를조사하기위하여서는경도 0, 30, 60, 100, 250 ppm 의물, ph 에따른변화를알아보기위하여서는 ph 4, 7, 9, 11 의물을사용하였다. 레드와인오염포의색상과세척성 : 세척전후의색상변화는색차계 (Color-Eye 2180, Macbeth) 로 D65 광원과 10 o 관찰자조건으로 CIE L * a * b * 값을측정하였으며세척성은파장 540 nm 에서측정한 K/S 값으로부터산출하였다. 제올라이트첨가에따른경수성분농도 : 경수용액에제올라이트를첨가하였을때에용액중에남아있는 Ca +2, Mg +2 이온농도를조사하기위하여서 250 ppm 의경수에제올라이트를 0.2, 0.4 g/l 의농도가되게첨가하여 20 o C 에서 60 rpm 으로 20 분간교반하고 0.45 µm micropore filter Table 1. Adjustment of hardness for washing solutions (mg/l) Water hardness CaCl (ppm) 2 MgSO 4 7H 2 O NaHCO 3 0 - - - 30 26.0 18.5 33.5 60 51.9 36.9 66.9 100 86.6 61.5 111.6 250 216.5 153.8 278.9
세척용수의알칼리도와경도에따른레드와인오구의색상과세척성 333 (Milted) 로여과한후 atomic absorption spectrophotometer (AAS) 로 Ca +2, Mg +2 이온농도를측정하였다. 3. 결과및고찰 3.1. ph 에따른색상과세척성와인용액의산성범위에서의와인의색상은식품연구측면에서행해졌으나알칼리범위에대한보고는없는실정이라와인용액의 ph 가 11 까지변화될때에파장에따른흡광도의변화여부를우선알아보았다. 증류수, 수도수는 60 ppm 이었으며, 심한경수는 250 ppm 의경도로제조한세가지물을 ph 4, 7, 9, 11 이되도록조절한용액으로 10% 와인용액이되도록희석한후흡광도를측정한결과는 Figure 2 와같다. 여기에제시한흡광도곡선은증류수 Figure 2. Absorption spectra of the red wine solution (10%) as a function of ph. 를사용한경우인데, 경도 60 ppm 의수도수, 250 ppm 의심한경수를사용하였을때는증류수보다흡광도가약간증가하는경향이있는정도이며최대흡광도파장의변화는없었다. ph 에따라흡광도곡선의형태는달라지는데특히단파장의가시광선영역인 400-450 nm 에서 ph 가높아질수록흡광도가커서황록색으로되며, 최대흡수파장이 ph 4 일때 517 nm, ph 7 일때 574 nm, ph 9 와 ph 11 일때는 590 nm 로이동하여 ph 4 에서는적자색의영역이나 ph 가높아지면청색에서황록색으로변화되고최대흡수파장이장파장으로이동하여심색화됨을알수있었다. 이는강한산성용액에서 flavylium 양이온의형태로존재하여자색인것이 ph 가높아지면서 chalcone 으로되며청록색으로변하는것으로보여진다. ph 가다른세탁용수에서세탁한와인오염포의색상변화를알아보기위하여증류수, 60 ppm 의수도수, 250 ppm 의경수세가지용액을사용하여 ph 를변화시켜세탁한후 L * 값을측정한결과는 Figure 3 과같다. 세탁전와인오염포의 L * 값은 75.4 이며, 경도에따라최대 L * 값을나타내는 ph 가다른데, 경도가높아질수록최대 L * 값의 ph 는낮아져서, 증류수는 ph 9, 60 ppm 은 ph 7, 250 ppm 의경수는 ph 4 이었다. 즉 L * 값은 ph 9 이하에서최대치를나타냈으며 ph 11 이되면 L * 값이모두최저값으로색이어두워졌는데이는알칼리성에서는일반적으로오구의세척성이증가하지만한편으로는안토시아닌색소가심색화되는작용도일어나므로이두작용중주도적인현상이다르기때문으로생각할수있다. 즉와인오구의제거에효과적인알칼리도는세탁용수의경도에관계되며, 경도가높을수록알칼리도가높지않아야한다. 그러므로와인오염포의세척은 ph 9 이하의연수가효과적임을알수있다. 이와같은현상은세탁온도 20 o C 와 40 o C 에서모두동일하 Figure 3. L* values of the red-wine soiled cloth washed in the washing solution having different phs. Textile Science and Engineering, Vol. 48, No. 6, 2011
334 정혜원 김효정 Figure 4. a * and b * values of the red-wine soiled cloth washed in the washing solution having different phs. Table 2. Color of the red-wine soiled cloth washed in the washing solution having different phs at 40 o C Control Washing water ph 4 ph 7 ph 9 ph 11 Deionized Tap Very hard 며단지 20 o C 보다 40 o C 에서약간높은 L * 값으로색이더옅었다. ph 가달라질때경도가다른물로세척한후와인오염포의색상은 CIE L * a * b * 색표계의 a * 값과 b * 값의변화를 Figure 4 에, 40 o C 에서의색상은 Table 2 에제시하였다. Figure 4 에서 ph 가 4, 7, 9, 11 로높아짐에따른 a * 와 b * 값의변화를화살표로표시하였는데화살표의시작점이 ph 4, 끝점이 ph 11 이다. 세탁전와인오염포의 a * 와 b * 값도표시하였는데그값은각각 13.9 와 1.1 이었다. 모든세척용수에서 ph 가높아지면 a * 값은감소하였지만 b * 값은 ph 4 와 7 에서는거의같고 ph 9 가되면약간증가하였으나 ph 11 에서는크게증가하여황색이진해졌다. 경도가다를때 b * 값의차이가 ph 4 부터 9 까지는적으나, ph 11 에서는커졌다. 경도 0ppm 과 60 ppm 의차이가 60 ppm 과 250 ppm 의차이보다커서경수성분의포함여부가 b * 값에미치는영향이큼을알수있다. ph 11 인용액에서는노란색의느낌이뚜렷하고색이더진해졌는데이것역시알칼리성이높아지면모든안토시아닌이 chalcone 을형성하기때문으로생각할수있다. 온도에따른차이를보면 40 o C 는 20 o C 보다 a * 값의변화는적으나 b * 값의증가는컸다. ph 9 이 상, 특히 ph 11 에서는 20 o C 보다 40 o C 에서 a *, b * 값모두더높아색이진해짐을알수있다. 이는 20 o C 에서 40 o C 로높아지면오구의제거가일반적으로잘되나, 와인오구와알칼리의반응성이더커지기때문으로생각할수있다. 레드와인오염포를 ph 가다른세탁용수로세척한후 K/ S 값에의해세척성을구한결과는 Table 3 과같다. ph 가높아지면 L * 값, a * 값, b * 값이모두변함으로써세척성이크게변화되었는데일반적인오염포에서는알칼리성이높아질수록세척성이좋아지지만레드와인오염포는증류수와 60 ppm 의수도수에서는 ph 9, 250 ppm 의심한경수에서는 ph 7 에서의세척성이가장좋다. ph 11 에서는세척성이크게감소하여증류수는 ph 4 와비슷하나경도가높을수록세척성의저하가더크다. 온도가 20 o C 에서 40 o C 로높아지면세척성은증가하는데대부분경도가높고, ph 가높으면세척성의증가가적은데이는경수성분인 Ca +2, Mg +2 이온의작용이활발하여져서세척성의향상을방해하기때문으로해석된다. 3.2. 경도에따른색상과세척성경도변화에따른와인용액의흡광도변화를조사하기
세척용수의알칼리도와경도에따른레드와인오구의색상과세척성 335 Table 3. Soil removal of the red-wine soiled cloth as a function of the ph of washing solutions (%) Temperature 20 o C 40 o C ph Deionized Tap Very hard Deionized Tap Very hard 4 67.7 72.5 72.9 81.5 82.6 82.2 7 71.4 74.4 73.3 84.7 83.1 83.3 9 82.4 77.1 69.4 88.5 85.7 75.4 11 66.5 55.7 40.4 74.7 60.8 43.5 Figure 5. Absorption spectra of wine solution (10%) as a function of water hardness. 위하여경도 0, 60, 250 ppm 의물을사용하여와인농도가 10% 용액이되도록희석한후상온에서흡광도를측정한결과는 Figure 5 와같다. 와인용액의최대흡수파장은 517 nm 였으며경도의변화에따른최대흡수파장의이동은없었으나, 경수용액에서흡광도의강도가미소하게증가하였는데이는안토시아닌색소가금속이온의농색화효과에기인하며, 이결과는안토시아닌색소를주성분으로하는크랜베리수용액에금속이온 Mg +2 이온을 10 ppm 또는 100 ppm 을첨가하면흡광도가증가하였다는보고와 [4] 같은결과이다. 우리나라수도수의경도는 60 ppm 내외이며, 미국은 100 ppm, 유럽의심한경수는 250 ppm 정도이며, 국제규격의심한경수는 250 ppm 으로규정되어있어 [7] 물의경도를이와같은조건으로조절하여실제세탁과정에서와인오구의색상변화를조사하였다. 이를위하여시판되는와인오염포 EMPA 112 를사용하여 20 o C 와 40 o C 에서 0, 30, 60, 100, 250 ppm 의경도가다른여러세액에서세척한포의색상 L * 값을 Figure 6 에제시하였다. 이때세탁용액은증류수와, 여기에표백제가포함되어시판되는드럼식세탁기용인세제 1, 세제 1 과성분은같으나표백제와표백활성화제가포함되지않은세제 2, 세제 1 에표백제를추가한네가지용액을사용하였다. 세제가첨가되지않은물만으로세탁하면경도가 0ppm 에서 250 ppm 으로증가할때 L * 값의변화는매우적었으나, 세제용액에서는경도가높아질수록 L * 값은눈에띠게저하되었다. 경도 0ppm 의세탁용수에서의 L * 값은표백제가포함된세제 1, 또한세제 1 에표백제를더첨가한세척용액, 즉세탁용수중표백제의양과는상관없이같았으며, 물또는표백제가포함되지않은세제로세탁하였을때보다높았다. 표백제가첨가되지않은세제로세탁시의 L * 값은세탁용수에경수성분이있으면물보다도낮았다. 표백제가첨가된세제의 L * 값은 100 ppm 이하에서는물보다높으나 250 ppm 에서는물만으로세척했을때보다도낮았다. 표백제가첨가된세제에표백제가더첨가되면 L * 값이모든경수범위에서가장높아표백제가와인오염포의 L * 값상승에효과적임을알수있다. 표백제는색소발색단의 π 전자결합부위를공격하여효과적으로색소를분해하지만, 본실험에서특별히표백제만의세척효과가뚜렷하지않아 Figure 6 에표시하지않았다. 표백제만의용액으로 20 o C 에서세척하였을때의 L * 값은 0ppm 에서 84.4%, 30 ppm 79.2%, 60 ppm 73.7%, 100 ppm 70.5%, 250 ppm 67.7% 로세제 1 보다낮아표백제만사용하는것보다세제와함께표백제를사용하는것이더효과적임을알수있다. 이는표백제의작용으로색소분해와함께섬유에서분리된이물질이세제에있는계면활성제와함께전해질의작용으로안정한분산에도움을주기때문으로생각된다. 또한온도효과는모든조건에서 20 o C 보다는 40 o C 에서 L * 값이더높았는데, 물만사용하였을때는모든경수에서동일한정도로증가하였고, 표백제가없는세제 2 에서는경도가높아지면 L * 값의증가가매우적었다. 하지만표백제의양이많을수록 40 o C 에서 L * 값의증가가더컸는데이는표백제성분인과탄산나트륨을짧은시간에활성화시키기위해서는온도가높아야하기때문이다. 40 o C 에서도표백제만사용하였을때보다는표백제가첨가된세제의효과가더좋았다. 물만으로세탁하였을때에 L * 값이높은원인을알아보기위하여세탁용수의 ph 를측정한결과는 Table 4 와같다. 3 차증류수는공기중에서탄산가스가용해되어 ph 5.6-5.7 로약산성이며 250 ppm 에서는 ph 가약간증가하는경향을보여 ph 5.8 이었는데이는경도를조절하기위해사용한시약중 NaHCO 3 의영향으로보인다. 세제용액의 ph 는 10.2-10.9 로약알칼리성이며세제에표백제의첨가여부즉 Textile Science and Engineering, Vol. 48, No. 6, 2011
336 정혜원 김효정 Figure 6. L* values of the red-wine soiled cloth washed in the washing solution with various hardness(d1: detergent 1, D2: detergent 2). 세제 1 과세제 2 는 ph 에차이가없었으나, 세제 1 에시판표백제를더첨가하면 ph 가약간높아지는경향을보였다. 모든세제용액은경도가높아질수록 ph 는낮아졌다. 표백제만의용액을경도 0 ppm 의물로제조하였을때의 ph 10.8 이었으며, 표백제를용해한물의경도가높아질수록 ph 는낮아져서 250 ppm 의물에서는 10.1 이었다. 앞의 Table 1 에서세탁용수에세제와표백제를가하지않고 ph 를조절한용액에서 ph 9 의세척성이가장우수하였으나, 시판세탁용합성세제 ph 7 또는 11 내외로 ph 9 세제는판매되지않았다. 산소계표백제가레드와인오구의제거에효과적임이 L * 값측정을통하여서도드러났는데, 산소계표백제의표백작용은퍼하이드록시음이온이알켄기와같은친전자성부위를공격함으로써색을잃게되며, 반응성은 ph 10 에서부터크게증가하여 ph 12 에서최고인것이알려져있어 [8] 본실험의표백제도일반적으로세탁작용이가장우수한 ph 10.5-11.0 의범위로맞추어진것으로보인다. 경도가다른세액에서와인오염포를세탁한후 a * 와 b * 값의변화는 Figure 7, 색상은 Table 5 에제시하였다. Figure 7 에서경도증가에따른색상변화를보기쉽도록첨가한화살표에서시작점이 0ppm, 머리쪽이 250 ppm 이다. 0 ppm 의물만으로세탁시에 a * 값은오염포에비하여크게감소하였고 b* 값은약간증가하는경향을보였다. 하지만물에경수성분이첨가되면 b * 값은감소하여오염포와비슷하여지고경도에따른차이는거의없었다. 물세탁에의해 a * 값은감소하여붉은색이옅어짐을알수있다. 세제용액으로세탁시경도 0 ppm 에서는물세탁에비하여 a * 값이크게저하되고 b * 값은비슷하지만경도가높아질수록 a * 값과 b * 값이모두증가하는데특히 b * 값이더크게증가하여물만으로세탁하였을때보다 a * 값은낮으나 b * 값이증가하여붉은색은옅어지나노란색이진해져눈에더띠게된다. 세탁온도에의한효과를보면 40 o C 에서물만으로세탁시에는 20 o C 에비하여 a * 값이약간낮아졌고, 표백제가없는세제 2 는 20 o C 와거의차이가없어표백제가첨가되지않은세제는온도가높아져도색소의색상변화와제거에영향을거의미치지못하는것을알수있다. 그러나표백제가첨가된세제용액에서는 b * 값이저하하여색이엷어졌 Table 4. ph of washing solutions as a function of water hardness Temperature 20 o C 40 o C Hardness (ppm) Water D1 D2 D1 + bleach Water D1 D2 D1 + bleach 0 5.7 10.9 10.9 10.9 5.8 10.7 10.7 10.8 30 5.6 10.8 10.8 10.8 5.6 10.7 10.7 10.7 60 5.6 10.7 10.6 10.7 5.6 10.6 10.6 10.7 100 5.7 10.5 10.5 10.7 5.6 10.6 10.6 10.6 250 5.8 10.2 10.2 10.4 5.8 10.2 10.3 10.4 D1: detergent 1, D2: detergent 2.
세척용수의알칼리도와경도에따른레드와인오구의색상과세척성 337 Figure 7. The change of a * and b * values of the red-wine soiled cloth washed in the washing solution with various hardness(d1: detergent 1, D2: detergent 2). Table 5. Color of the red-wine soiled cloth washed in the washing solution having different water hardness(40 o C) Control Washing liquid 0 ppm 60 ppm 100 ppm 250 ppm Water Detergent 1 Detergent 2 Detergent 1 + bleach 으며그효과는경도가낮을수록, 또표백제의농도가높은것이더효과적이다. 이상으로각세제용액에서경도가증가할때에와인오염포의색상변화를조사하였는데, 염료의양과비례관계가성립되는 Kubelka-Monk 식을이용하여세척성을계산한결과를 Table 6 에제시하였다. 앞의결과와같이모든조건에서세척성도경도 0ppm 에서가장좋으며경도가증가할수록저하되고, 온도 40 o C 가 20 o C 보다우수하다. 물은경도변화에대한세척성의변화가적었는데, 온도 20 o C 에서의세척성은세제 2 는경도 100 ppm 이상이되면물보다도떨어지며, 표백제가첨가되어있는세제 1 은 250 ppm 에서만물보다도낮으나, 세제 1 에표백제를더첨가하면심한경도에서도가장높았다. 온도 40 o C 에서의세척성은물도 20 o C 보다증가하여세제 2 는경도 30 ppm 이상에서모두물보다도낮았다. 한편 250 ppm 에서세제 1 은물보다세척성이떨어지나, 세제 1 에표백제가첨가된것은역시가장세척성이좋았다. 40 o C 의연수, 즉경도 0 ppm 에서와인오염포를세제 1 로세탁시에는세척성이 95.6%, 또세 제 1 에표백제를첨가하여세탁하면 96.1% 로세척률이매우높지만 a * 값 5.7, b * 값 4.0-4.5 로연한핑크빛을띠어와인얼룩이희미하게식별된다. 안토시아닌색소와결합한금속성분이안토시아닌색에영향을미치는것으로알려져 [9] 250 ppm 의경수를각각 Ca +2 이온, Mg +2 이온, Ca +2 +Mg +2 이온의세가지용액에서와인오염포를세척하여세척성을비교한결과는 Figure 8 과같다. 250 ppm 의경수를구성하는경수성분이달라도세척성에차이가없으며, 20 o C 에서와인세탁포의색상 L * 값 84.7, a * 값 7.4, b * 값 1.5, 40 o C 에서는 L * 값 88.3, a * 값 5.6, b * 값 1.9 로유의차가없어와인오염포의세탁시주된경수성분의조성은색상과세척성에영향을미치지않음을알수있었다. 경수보다연수에서와인오염포의세척성이향상되므로세제 1 의세탁용수에제올라이트를첨가하여경수의연화효과를조사한결과는 Figure 9 와같다. 본연구에사용한제올라이트 4A 는 1g 당 77.8 mg 의 Ca +2 이온을결합할수있었으며 250 ppm 의경수에는 75 mg/l 의 Ca +2 이온을포함 Textile Science and Engineering, Vol. 48, No. 6, 2011
338 정혜원 김효정 Table 6. Soil removal of the red-wine soiled cloth as a function of water hardness(%) Temperature 20 o C 40 o C Hardness (ppm) Water D1 D2 D1 + bleach Water D1 D2 D1 + bleach 0 72.6 90.5 79.5 90.8 84.1 95.6 84.6 96.1 30 70.6 86.9 74.0 89.1 83.2 91.9 78.5 94.3 60 70.5 81.6 72.0 84.0 83.5 89.5 74.0 92.4 100 71.0 74.4 63.9 80.6 83.3 84.5 69.4 91.0 250 70.0 67.9 57.9 74.3 83.8 78.6 60.6 87.4 Figure 8. Soil removal of the red-wine soiled cloth as a function of components in hard water(250 ppm). Figure 9. Free Ca +2 concentration in a 250 ppm detergent solution as a function of the addition of zeolite. 하고있었다. 250 ppm 의경수에세제를넣었더니용액의경도는 76.6 ppm 으로낮아졌으며, 제올라이트를첨가하면용액내 Ca +2 이온이감소하긴하였으나첨가한제올라이트농도에비례하여경도가감소하지않았는데이는제올라이트가불용성이므로 Ca +2 이온농도가낮아지면반응성이떨어지는것으로예측된다. 또한 250 ppm 경수의물또는세제 1 용액에 0.2 g/l 와 0.4 g/l 의제올라이트를첨가하여세척하였을때에레드와인오염포의세척성을조사한결과는 Figure 10 에제시하였다. 물에제올라이트를첨가하여경도가낮아져도세척성이크게증가하지않은것은물에제올라이트를가하면 ph 가 10 으로높아져경도가낮아지는효과에비하여 ph 변화가더크게작용하기때문이다. 그러나세제용액에서는세척성이약간증가하는경향이있는데이는원래세제의 ph 가 250 ppm 에서도 10.2 로높아 ph 영향보다는경수성분이제거되는것이더영향을미치기때문일것이다. 4. 결론 진한자주색의안토시아닌류에서기인한레드와인오구 Figure 10. Soil removal of the red-wine soiled cloth as a function of the addition of zeolite. 의제거에사용한세척용수의조건에따라색상 CIE L * a * b * 값과세척성을조사한결과다음의결론을얻었다. 와인용액의흡광도는경도변화에따라서거의차이가없었으나
세척용수의알칼리도와경도에따른레드와인오구의색상과세척성 339 ph 에따라서는크게변화되어 ph 4 에서는적자색이나 ph 가높아질수록청색을거쳐청녹색을띠게되었다. 와인오염포를세척하였을때에최대 L * 값을나타내는 ph 는세탁용수의경도가낮을수록높아지나 ph 9 에서최대였으며 ph 11 에서는오히려 L * 값이저하하였고 ph 9 까지는 a * 값만감소하였으나 ph 11 에서는 b * 값이크게증가하여황색이강해지면서세척성도크게떨어져서알칼리도의측면에서는 ph 9 용액이가장효과적이었다. 중성또는산성용액에서는경도의영향이없었으나, ph 9, 11 의알칼리성용액에서는경도가높을수록세척성이저하되었다. 과탄산나트륨의표백제용액은 ph 10.8 이나표백제를사용하는것이와인오구제거에효과적이었으며, 표백제만사용하는것보다세제와함께표백제의농도를높이고온도도 40 C 로세척하는것의효과가좋았다. 특히연수가가장세척성이좋으므로색소성분의제거에는연수를사용하는것이효과적이다, 세제에는연수성분제거를위한제올라이트가첨가되어있음에도경도가높아지면세척효과가떨어지고색상의변화가일어났으며, 경도가높을때제올라이트를첨가하여도세척성의큰향상은보이지않았다. 최근에는세탁이손쉬워빈도가높아지며얼룩제거를위해세탁을하는경우도많은데우리나라수도수의경도는대개 50-60 ppm 으로레드와인얼룩을수도물로처리하면연수보다황색기가많고어두워져얼룩이더눈에띠게된다. 레드와인얼룩의제거는 40 C 의연수를사용하여세제와함께표백제를추가하여처리하는것이효과적이다. 현재우리나라에서는식수용으로또는목욕용으로수도에정수기를부착하여연수화하여사용하는예가매우흔해졌다. 의복세탁의목적이일반적인오구의제거에서얼룩의제거에대한의미가커지고있는현실에서세탁기에적용될수있는효과적이며경제적으로수돗물의경수성분을 제거하는기구또는방법개발이필요하다. 감사의글 : 이논문은인하대학교의지원에의하여연구되었으며이에감사를표합니다. 참고문헌 1. R. E. Wrolstad, R. W. Durst, and J. Lee, Tracking Color and Pigment Changes in Anthocyanin Products, Trends Food Sci Tech, 2005, 16, 423-428 2. T. Lapidot, S. Harel, B. Akiri, R. Granit, and J. Kanner, ph- Dependent Forms of Red Wine Anthocyanins as Antioxidants, J Agric Food Chem, 1999, 47, 67-70. 3. P. Knuthsen, Investigations on Grape Skin Colours for the Purpose of Legislative Regulation, Z Lebensm Unters Forsch, 1987, 184, 204-209 4. J. Kim, J. Lee, and C. Baik, Characteristics and Stability of the Color of the Cranberry Solution, J Korean Soc Food Sci Nutr, 2003, 32, 806-811. 5. T. C. Somers, The Polymeric Nature of Wine Pigments, Phytochemistry, 1971, 10, 2175-2186. 6. H. Chung, M. Kim, and H. Kim, Optimum Washing Conditions of Artificially Soiled Cloths in a Drum-type Washing Machine, J Kor Soc Clothing Text, 2006, 30, 1589-1597. 7. International Electrotechnical Commission, IEC 60456: Clothes Washing Machines for Household Use - Methods for Measuring the Performance, p.17, 2009. 8. N. J. Milne, Oxygen Bleaching Systems in Domestic Laundry, J Surf Detergents, 1998, 1, 253-261. 9. K. Takeda, Blue Metal Complex Pigments Involved in Blue Flower Color, Proc Japan Acad Ser B, 2006, 82, 142-154. Textile Science and Engineering, Vol. 48, No. 6, 2011