[관련동향] 물 없는 염색 시대가 온다 - 초임계 이산화탄소 염색 기술

[관련동향] 물 없는 염색 시대가 온다 - 초임계 이산화탄소 염색 기술

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안녕하세요.

We Make Your Idea Possible! 일신오토클레이브입니다.

 

아침에 일어자 종종 "오늘은 어떤 옷을 입을까?"하고 고민해본 경험 있으실텐데요, 그런데 그 알록달록한 예쁜 옷 한 벌을 만들기 위해 어마어마한 양의 물💧이 필요하다는 사실 알고 계셨나요?😱 심지어 그 과정에서 배출되는 염색 폐수는 환경 오염의 주범 중 하나로 꼽히기도 합니다. 옷을 염색하는 즐거움 뒤에 지구의 눈물이 숨겨져 있던 셈이죠.

 

그런데 만약 물 한 방울 쓰지 않고 선명하고 완벽한 색을 옷감에 입힐 수 있다면 어떨까요? 게다가 염색에 사용된 물질이 사라지는 것이 아니라 다시 회수되어 재활용이 가능하다면 말이죠. 이 친환경적 상상은 바로 초임계 이산화탄소를 활용한 섬유 염색 기술에 관한 것인데요, 초임계 기술을 활용해 섬유·화학 공학계에서는 어떤 일이 일어나고 있는지 조금더 들여다 볼까요?

 

 

 

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현재 섬유 염색 산업에 있어서도 환경오염의 문제를 간과할 수 없다. 기존의 염색공정 경우 물을 각종 염료용 운반매체로 사용하는 수계 염색이 주를 이루고 있기에 더욱 문제가 되어진다. 기존의 수계 염색의 경우 1kg의 섬유를 염색하기 위하여 약 100~150L의 폐수가 발생하며 온도 유지 및 건조에 많은 에너지를 소비하는 등 에너지와 물 소비 등 환경오염적인 측면에서 고려되어야 할 사항이 많이 제기되고 있다. (중략)

 

특히 PET섬유와 같은 소수성섬유 염색에 사용되는 분산염료는 물에 난용성인 특성으로 다량의 물이 필수적이며 분산제 및 계면활성제들이 과다하게 사용되어 폐수처리에 많은 비용이 처리되고 있기에 사회적으로 이슈가 되고 있는 환경문제를 해결하기 위한 방안의 대안으로 물을 사용하지 않는 초임계 유체 기술(Supercritical Fluid Dyeing, SFD)에 대한 개발이 요구되고 있는 시점이다.

 

 

 

 

 

 

초임계 유체란 임계 압력 및 임계 온도 이상의 조건을 갖는 상태에 있는 물질로 액체와 기체로 구별을 할 수 없는 유체를 말한다. 이 유체는 일반적으로 온도와 압력이 변함에 따라 염료의 용해도가 변하며, 액체와 유사한 밀도 그리고 기체와 유사한 점도 및 확산계수를 가지고 있다. 즉 염색에 이용할 경우 용매의 특성 발현이 가능하고, 기체에 상당하는 확산성이 생기는 특징을 가진다. (중략)

 

초임계 유체는 기체의 확산성과 액체의 용해성뿐만 아니라 열전도도가 우수하여 화학반응에서 많은 역할을 하고 있으며, 특히 표면장력이 없으며 높은 압축성을 가지고 있어 염색, 식품공업 분야, 의약품 공업, 화장품 및 향료, 그리고 에너지 분야에서 많은 연구가 진행되고 있다. (중략)

 

초임계 이산화탄소 염색공정은 기존 수계 염색공정에 비해 염료를 녹이고 확산시키는 염색매체가 다르다. 분산제 없이도 염료의 용해도가 큰 초임계 유체의 특징으로 인해 염료의 용해가 크게 일어나고, 높은 확산계수를 가진 초임계 이산화탄소에 용해된 염료가 섬유 표면으로 흡착된다. 그 후 수계염색과 같은 방법으로 섬유 속으로 확산된다. 이때 초임계 유체 염색은 적은 계면장력으로 염료가 섬유의 세공 내로 쉽게 확산하는 장점이 있다.

 

 

 

 

※ 논문출처: https://scienceon.kisti.re.kr/srch/selectPORSrchArticle.do?cn=JAKO201913747258162

[논문]초임계 이산화탄소 염색 및 가공 기술

 

 

 

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위의 연구에서 언급된 것과 같이 초임계 이산화탄소 염색 및 가공 기술은 가압과 감압을 통해 염료의 용해도를 조절하고, 공정 후 이산화탄소를 손쉽게 기체로 회수·재사용할 수 있는 점 등 여러 장점을 갖고 있습니다. 이러한 부분에서 초임계 이산화탄소를 활용한 염색 기술이 왜 차세대 친환경 공정으로 꼽히는지를 알 수 있죠.

 

저희 일신오토클레이브도 초임계 이산화탄소 추출 장비를 비롯해 다양한 초임계 관련 장비들을 직접 설계 및 제작하고 있습니다. 환경적 가치와 공정의 효율성이라는 두 마리 토끼를 모두 잡는 이 기술이 실제 산업 현장에 더욱 깊숙이 뿌리내릴 수 있도록 앞으로도 깊은 관심을 갖고 발전해 나가겠습니다.🤓

 

 

 

 

 

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