KR20030062837A - 활성탄 첨가 목화솜의 개발 - Google Patents

Abstract

목화솜을 활성탄 처리함으로서 원적외선을 발산하여 숙면을 이룰 수 있고, 활성탄 처리된 목화솜을 이용한 이불을 실내나 옷장에 비치함으로서 온습도의 조절이 가능하며, 유해물질을 포집하여 실내 환경이 쾌적하게 한다. 또한 활성탄 처리된 목화솜을 실내 액세서리로 제작 사용함으로서 실내 온습도 조절과 환경 개선에 유익하게 된다.

이러한 효과를 위하여 기능성 목화솜을 제작하기 위한 방법으로 목화솜을 2500 메시 이상의 활성탄을 이용하여 면섬유의 염색 방법과 동일하게 머어서화하여 전처리한 후에 활성탄을 첨가한 용액에 목화솜을 넣고 가공하여 활성탄 처리된 목화솜을 만든다.

Description

활성탄 첨가 목화솜의 개발 {The development of active carbon cotton by charcoal powder }

목화에 대한 자료를 보면 목화식물은 금채과(mallow family)에 속하며 목화가 속하는 속명은 Gossypium이며 이에 속하는 종류는 광범위한 것이지만 가장 중요한 것은 미국 육지면(American upland cotton, Gossypium hirsutum L.) 이다. 한국에도 상주지역에서 퍼머사를 개량한 고봉(Kobong)이 재배되고 있다.

목화의 줄기는 곧게 뻗으며 15내외의 마디가 있고 각 마디에는 잎과 2개의 측아가 있다. 측아에는 2종이 있으며 주측아는 발육하여 발육지(growing branch)가 되고 부측아는 발육하여 결과지( fruiting branch)로 된다. 양자는 모두 발육할 때도 있지만 보통은 양자 중 어느 하나가 발육하고 나머지는 휴면아로 끝난다. 주경에서 발육하는 눈의 종류에 따라 발육지대, 중간지대, 및 결과지대가 생긴다. 지상에 가까운 절위의 눈은 발육지만이 생기고 그 위는 중간지대로 되던가 또는 결과지가 생기며 윗부분은 결과지만이 생긴다. 결과지에는 직접 꽃자루가 붙는다. 목화재배품종은 몇 개의 영양지를 가지고 있지만 많은 결과지를 가지고 있는 것이 선택되고 있다. 결과지가 생기는 주간 최저 절위는 목화의 종류에 따라서 다르며 육지면은 4∼ 5절, 미국육지면은 6∼7절, 해도면( sea island cotton)은 8∼9절, 애급면은 8∼14절이다. 결과지는 주경과 이루는 각도가 크고 발육지보다 수평에 가까운 위치를 갖는다. 줄기는 목질이며 육지면은 동양면에 비하여 짧고 딱딱하다.

목화나무 뿌리는 직근을 가지고 있으며 이 직근으로부터는 곁뿌리가 나온다. 곁뿌리의 대개는 토양표면으로부터 7∼13 cm 지점에서 나오고 있다. 이리하여 목화는 천근성 근군을 가지고 있다. 따라서 너무 깊이 재배하며 해를 받게 된다. 직근은 토양 표토가 깊고 딱딱하지 않으면 토양속 수척의 깊이로 뻗는다. 잎은 호생으로 줄기나 가지 위에 정열되어 있다. 품종에 따라 크기와 모양에 차이가 있다. 미국의 육지면은 보통은 3열, 대로는 5열이 되어 있다. 그리고 열편의 열각은 얇다. 동양재래면은 5열이 보통이다. 잎은 보통 3개 또는 그 이상으로된 현저한 엽맥 또는 엽륵을 가지고 있으며, 잎의 중엽륵 또는 기타 엽륵에는 쉽게 발견할 수 있는 밀선이 있다. (종류에 따라서는 퇴화하여 현저치 않다)

꽃은 면화의 화아를 보호하는 것처럼 보이는 소위 쌀잎인 3개의 녹색편이 밀접하여 있다( 이 3개가 또 3개로 나누어져 있다). 쌀잎에도 밀선이 있다. 꽃은 크고 고우며 꽃이 피는 아침에는 진하지 않는 크림 빛깔이고 그 다음날 꽃은 연분홍색 또는 붉은 색으로 변하며 꽃이 피는 시각은 오전 7∼10시 경인데 꽃이 핀후 15∼30분에 화분을 산출하며, 동시에 암술 머리는 성숙하고 저녁에 시든다. 2일이 지나면 꽃잎이 떨어지며 수술과 암술의 머리도 시든다. 개화의 순서는 대체로 밑가지부터 시작하여 윗가지에 미치며 한가지의 속에서는 기부에 가까운 것부터 먼저 피기 시작한다.

한국에서는 발아한 뒤 약 1개월 내지 1개월 반이 지나서 결과지의 발생과 함께 그 끝에 꽃봉오리가 맺히며 꽃봉오리가 맺히면서부터 꽃피기까지의 소요일수는 평균 30일 전후이다. 한국에서의 개화는 7월하순 내지는 8월하순이며 개화에서 개서까지는 대개 육지면이 43일 내외, 재래면이 40일 내외 걸리는 것이 일반적이다. 다래는 꽃이 수정된 다음에 씨방은 종자와 린트(lint)가 함유될 포드(pot) 속에서 발달한다. 이 포드를 다래(boll) 라고 부른다. 다래는 3∼5실로 나누어져 있으며 각실을 록크(lock)라고 한다. 동양 재래면은 3실, 육지면은 4실이 보통이지만 결실하는 것은 대개 4∼5알이다. 다래의 수효와 크기는 품종에 따라 차이가 많으며 보통 60∼110다래가 실면(seed cotton) 0.4536 kg (1 lb)를 생산하는데 필요하다.

지방이 발달하면 삭과을 형성하여 종류에 따라 대소 형상을 달리하며 동양 재래종의 다래는 밑으로 향하여 매달이며 육지면은 위로 향하는 특성을 가지고 있다. 다래가 성숙하면 각 실이 열 개되어 다래 속의 힌색 면모를 외부에 노출한다. 개화가 늦는 것은 다래 형성은 하지만 개서는 못한다. 자연적으로 개서된 것으로부터 수확한 목화는 적채면이라 하고 서리가 온후 인공적으로 건조시켜 수확한 목화를 목채면이라고 한다.

린트는 종자 표면에 있는 표피세포로부터 생기는 것이며, 모든 면화 섬유는 단세포가 신장한 것이다. 성분은 셀루로오스(cellulose)가 약 98%를 차지하고 있다. 종자는 짧고 치밀한 지모로 씌워져 있다. 그리고 지모는 흰색·회색·갈색 등의 빛깔이 있다. 견고한 종피 내부에는 배아와 배근을 싸고 있는 다육질인 종자엽이 있다. 이 종자는 지방과 단백질이 풍부하다.

연모의 실면에서 분리한 것을 조면(lint)이라고 하며 재조면을 하여 남아 있는 소량의 린트와 지모를 조설면(linter)이라고 한다. 실면에 대한 조면의 중량(%)를 조면(%)라고 하며 그 비율이 높을수록 좋으나 면화의 품종, 외계의 영향등에 따라 차이가 있다. 동양 재래면은 육지면에 비하여 대채로 비율이 낮으며 보통 25∼30%, 육지면은 30∼35%이다.

목화 씨앗의 표면에는 잔털이 있어서 서로 엉켜 수분 흡수를 방해하므로 종자를 물에 적신 다음 재(초목회)를 묻혀 손으로 비벼서 서로 엉키지 않도록 하여 파종한다. 목화를 재배하기 위하여 먼저 목화밭에 퇴비와 비료를 뿌려 주고 밭을 갈아 엎어 땅심을 돋아준다. 목화는 심근성 작물이며 발아 직후에 곧은 뿌리의 발육이 빠르므로 밭을 깊게 갈아야 하고 밭을 갈고 난 다음 두둑을 만든다. 목화밭 이랑과 이랑 사이는 60㎝ 정도 간격으로 만든다. 두둑을 만든 다음 그 두둑 위에다 비닐을 덮게 된다. 비닐을 덮는 이유는 일반 재배보다 파종기를 앞당길 수 있기 때문으로 개화기 및 개서기를 15~20일 정도 빠르게 하여 품질이 좋은 적채면의 수확량을 높일 수 있다. 그리고 발아가 잘되어 묘가 균일하게 자라며 토양 수분의 증발 억제, 잡초 발생의 억제 등으로 목화 섬유의 발육이 좋아져 품질이 좋은 섬유의 수확량을 증대 시킬 수 있다. 비닐을 덮은 두둑에 일정한 간격으로 구멍을 뚫는다. 구멍을 뚫은 다음 한 구멍에 3~4개의 종자를 넣고 2~3cm 두께로 흙 덮기를 해준다. 우리나라의 목화 파종 적기는 평균기온이 15~16℃이며 4월 하순 ~ 5월 상순 경이다. 파종 후 7~10일 정도가 되면 어린 싹이 나오게 된다. 발아할 때 종자에서 나온 어린 뿌리가 자라 원뿌리가 된다. 원뿌리에서 곁뿌리가 발생한다. 건조한 토양이나 지하 수위가 높은 토양에서는 원뿌리의 발달이 나쁘지만 지하 수위가 낮은 토양에서는 원뿌리가 깊이 자란다. 싹이 튼 후 김매기와 함께 2~3회 솎아주어 포기 사이가 15㎝ 내외가 되도록 하며 북 주기를 겸한다. 한 구덩이에서3~4개의 싹이 나오지만 좋은 싹1개만 남기고 모두 제거한다. 이와 동시에 밭 이랑의 김매기도 같이 실시한다. 그런 다음 이랑 사이에 짚과 퇴비로 피복해준다. 일조 시간이 점점 길어지고 기온이 높아짐에 따라 목화 나무는 하루가 다르게 무성해 간다. 목화는 주간이 곧게 자라고 15~20개의 마디가 있으며 줄기는 0.5~ 1.5m이고 각 마디에 잎이 달리며 잎겨드랑이에서 분지한다. 목화는 보통 원줄기의 아래 쪽에서 발육지, 그리고 위쪽에서 결과지가 발생한다. 줄기는 목질이며 두껍고 줄기 표면은 녹색 또는 적갈색이다. 목화의 가지에는 꽃 봉오리가 착생하는 결과지와 그렇지 않은 발육지가 있는데 보통 주간의 아래 부분에서 발육지, 그 상부에 있는 각 마디에서는 결과지를 내며 발육지는 사상방으로 결과지는 수평으로 신장한다. 햇살이 따갑게 느껴지는 7월 초순이 되면 꽃 봉오리가 맺기 시작한다. 꽃 봉오리는 결과지의 각 마디에, 잎과는 반대 쪽에 착생한다. 어린 꽃 봉오리는 3매의 포엽에 감싸여 있다. 따사로운 햇볕 아래 더위도 잊은 듯 목화 가지는 무성히 자라고 가지 뻗음을 계속 한다. 순치기는 7월 하순부터 8월 상, 중순까지 실시 하는데 그 목적은 줄기의 생육을 억제하고 양분의 낭비를 방지하여 목화 다래의 성숙을 촉진시켜 가을에 질 좋은 목화 솜을 수확하기 위함으로 순치기를 할 때에는 결과지가 6~ 7개가 남도록 한다. 목화 꽃은 발아 후 45일이면 꽃 봉오리를 맺게되고 그 후 30일이면 개화 한다. 꽃은 보통 7월 하순부터 피기 시작한다. 꽃 잎은 5장으로 백색, 백황색, 홍색 등이 있으며 꽃잎의 빛깔은 개화 후 변화 하는데 당일 핀 꽃은 엷은 크림색이지만 이튿날에는 화청소의 작용에 의해 분홍 또는 붉은색이 된다. 씨방은 3~5개의 방으로 구분되어 있고 한방에는 6~7개의 종자가 익으며 자가 수정한다. 꽃이 피는 시각은 오전 7시~10시 경이며 꽃이 피는 순서는 대체로 밑가지부터 시작하여 위가지로 전파된다. 수정 후 이틀이 지나면 꽃잎이 떨어지고 열매를 맺기 시작한다. 목화 다래의 모양과 크기는 목화의 종류에 따라 다르지만 대체로 3~4.2㎝ 정도의 구형 또는 장란형의 모양으로 끝은 뾰쪽하다. 종자의 표피 세포가 발달하여 면모가 되는데 개화 후 20~30일이 되면 가장 길어진다. 꽃 봉오리가 붙는 시기부터 개화 일까지의 소요일 수는 평균 30일 내외이다. 예전에는 목화 솜이 채 생기지 않은 다래를 간식 거리로 먹기도 하였다. 따가운 햇살과 알맞은 토양 수분 그리고 충분한 양분을 받고 잘 자란 목화 다래는 벌어져 새하얀 목화 솜의 모습을 드러낸다. 이것을 개서라고 한다. 개서까지의 소요 일 수는 재래종의 경우 30일 내외이며 육지면의 경우 43일 내외이다. 목화송이가 만개하면 이때부터 아낙네들의 손길은 바쁘게 움직인다. 목화는 다래가 벌어진 것부터 차례로 수확하며 보통 9월 상순부터 따기 시작하여 된서리가 오기 전까지 대부분을 수확한다. 개서는 대개 9월 상순부터 11월에 들어서 기온이 떨어질 때까지 계속된다. 된서리가 오기 전까지 자연적으로 개서 된 다래에서 수확한 목화 솜을 적채면이라 하며 목화 솜의 품질이 좋다. 목화 솜의 티끌을 골라내며 정성스럽게 목화 솜을 간추린다. 기후 및 후작 관계로 개서하지 않은 다래가 달린 상태로 목화 그루를 뽑아서 인공적으로 개서 시킨 다음 수확하는 목화 솜을 목채면이라 한다. 목채면은 대체로 섬유 막 벽이 얇고 연곡수도 적고 탄력 및 장력이 약해 품질이 떨어진다. 목채면은 된서리가 온 후에 목화 그루를 모두 뽑아서 햇볕에 건조 시켜 다래가 벌어지게 한 다음 수확하는 방법으로 수확기에 많은 고생과 시간이 소요된다. 될 수 있는 한 자연적으로 개서한 적채면을 수확 하는 게 좋다.

수확한 목화 솜은 하나하나 티끌을 골라내고 정성 들여 손질한다. 목화 솜에서 티끌을 골라내는 일은 많은 노력을 필요로 한다. 수확한 목화 솜은 햇볕에 2~3일 정도 말린다. 잘 건조된 목화 솜은 솜틀 기계에서 가공한다. 먼저 조면기에 넣어 종실과 솜을 분리 시킨다. 조면기에 들어 간 목화 솜의 종실은 앞 쪽으로 떨어지고 목화 솜은 조면기 뒤 쪽으로 모이게 된다. 이렇게 나온 목화 솜을 솜 타기(타면기)에 넣으면 타면기에서는 솜을 부드럽게 부풀리고 서로 엉켜 붙게 하여 하얀 솜 뭉치가 되어 나온다. 이렇게 나온 솜을 적당한 크기로 잘라 포장하여 출하 한다.

옛 선조가 목화를 재배한 방법을 보면

조면기와 파면기를 거쳐 나온 목화 솜을 20cm x 5cm 정도 크기로 잘라 도마 위에 올려놓고 대나무나 수수깡을 밀대로 삼아 손으로 3~4회 밀어서 20~30cm 정도 길이의 목화 솜 고치를 만든다. 우리 고유의 한복을 곱게 차려 입고 고치말이를 하는 아낙네의 손길은 조상 대대로 전수되어온 방법을 그대로 재현하고 있다. 물레를 이용하여 고치솜으로부터 실을 뽑는 것을 실 잣기(방선)라고 한다.

실 잣기는 왼손에 잡은 고치 솜 끝을 오른손의 엄지와 검지에 침을 묻혀 비벼 꼬아서 당겨 실 끝을 내어 뽑아 물레의 가락옷에 감아 고정시키고 고치를 든 왼손을 들어 올리며 오른손으로는 물레의 손잡이를 잡고 바깥쪽으로 돌리면 면모가 서로꼬여 실이 되어 감기게 된다. 이렇게 실이 감겨진 것을 실 고리(실뎅이)라고 한다. 이것은 제직 준비 과정의 하나로 날상이(고무래)라는 기구를 이용하여 실 고리를 끼워서 실 끝을 찾아 다섯 개의 구멍에 실 끝을 끼워넣고 5가닥의 실을 한데 모아 합쳐서 대바구니에 차곡차곡 엉키지 않게 모은다. 이 과정은 날기 과장에서 절단을 막고 나르는 노력을 줄이기 위함이다. 날 상이를 이용하여 실 가닥이 모아진 정리된 실을 가지고 나름틀이라는 기구를 이용하여 무명의 샛 수와 한 필의 길이에 맞추어 경사를 나르는 과정이다. 나름틀은 날틀과 걸틀로 되어 있다. 나름틀을 맞추고 나름 틀을 움직이지 않게 고정시킨 다음 위 부분 걸틀의 좌측부터 걸어서 우측으로 걸고 다시 아래 부분 우측 걸틀에 걸어서 좌측 걸틀에 옮기면서 맨 아래 부분 걸틀까지 걸다가 다시 위쪽으로 실을 반복해서 좌우 걸틀에 걸어준다. 이렇게 날기가 끝나면 처음 시작하는 실 부분과 끝나는 끝 부분을 끈으로 묶고 실타래가 엉키지 않도록 조심해서 걸틀에서 걷어낸다. 실을 걷어낸 다음 그 실타래를 한데 묶는다. 그런 다음 그 실 뭉치를 끓는 물에 푹 삶는다. 삶는 이유는 무명실을 강하고 부드럽게 만들기 위함이다. 삶은 실은 줄에 걸어 놓고 물기를 말린다. 날아 놓은 경사를 샛 수에 맞는 바디에 실을 한올한올 꿰어 넣는다. 이 작업은 바디 사이사이 마다 실을 꿰어 넣어야 하므로 매우 힘든 작업이다. 참새와 개세 사이에 대나무를 끼워 넣고 날 실의 처음을 찾아 바디 사이의 칸을 손톱으로 넓혀 한 칸에2올씩 계속 끼워 나간다.

실 표면에 풀을 먹여 실을 매끄럽게 하고 보푸라기가 일어나지 않도록 하여 바디와 잉아의 마찰에 실이 끊기지 않도록 한다. 바디에 꿰어진 실을 참톱대에 걸고 참톱대는 들말에 얹혀 있는 도투마리 끝에 맨다. 끄싱개를 적당한 거리에 놓고 경사 다발을 끄싱개에 매어 도투마리와 끄싱개 사이의 경사를 팽팽하게 해준다.

들말 앞쪽 실 아래는 왕겨 불을 켜 놓는다. 왕겨 불을 피워 놓는 이유는 실을 말리되 불 꽃이 올라와 실이 타는 것을 방지하기 위함이다. 그런 다음 쌀 풀이나 밀 풀을 대나무 솔에 묻혀 바디와 사침대에 의하여 바디 넓이만큼 일정하게 퍼진 실에 풀칠하여 은은한 왕겨 불에 건조 시킨다. 실이 완전히 마르면 도투마리 사이에 대나무나 종이를 끼워서 감는다. 도투마리를 한 번 감을 때 마다 끄싱개가 끌려가며 도투마리와 끄싱개가 가까워지면 실에 풀 먹이기는 끝이 난다.

꾸리 감기란 북 속에 넣어 위사로 사용할 실을 꾸리에 감는 작업으로 실 고리(실뎅이)의 실을 꾸리에 감을 때, 8자형으로 감아 실의 엉킴을 방지하고 잘 부풀게 해야 한다. 이 위사는 바디에 매어진 실 사이를 왔다갔다하여 무명 천이 짜여지게 한다. 무명천을 짜기 위해서는 잉아에 실을 매야 한다. 무명실을 손으로 잡아 상쪽 한올, 하쪽 한올 잉아에 건다. 이 작업은 무척 신중하게 이루어진다.

무명천을 짜기 위하여 무명 실이 감긴 도투마리를 베틀에 얹는다. 사침대로 기수, 우수의 형태로 분리된 실 사이에 비경이를 끼워 넣는다. 비경이 아래 쪽 실은 잉아 거리로서 잉아 살에 걸고 실의 끝을 잡아 매고 매듭대는 말코에 감는다. 비경이 위쪽에 있는 날실이 치여 오르지 않도록 끈으로 눌림대와 눌림끈을 부착한다. 잉아 대를 눈썹대에 매어진 눈썹 끈에 건다. 뜨거운 물에 꾸리를 담가 두었다가 꺼내어 비닐에 싼다. 이 때 비닐에 꾸리를 싸는 이유는 실이 구기지 않고 매끄럽게 북에서 실을 빼기 위함이다. 북에 꾸리를 넣고 북 덮개를 씌운다. 바디를 바디 집에 끼워고정 시킨다. 천을 짤 때 양쪽 끝 천을 팽팽하게 당겨 주기 위해 최활을 양쪽 끝에 끼운다.

베를 짜는 사람은 의자에 앉아 부티 허리를 허리에 두르고 부티 줄을 말코에 맨다. 베틀신 끝에 맨 고리 또는 신을 신고 발을 잡아 당기면 베틀신으로부터 그 힘이 잉아실에 이르러 비경이 아래 쪽에 있는 날 실에 바싹 걸려 올라오게되며 날실 사이로 북이 드나들만한 구멍이 생기게 된다. 그러면 오른 손에 잡고 있던 북을 재빨리 날실의 구멍에 밀어 넣어 왼손으로 그 북을 받아서 북 구멍 속에서 나온 실을 팽팽하게 하는 동시에 바디 집을 잡아당겨 알맞게 치고는 그 반동 작용을 이용하여 바디 집을 앞으로 내민다.

그 다음 오른 발을 앞으로 내밀어 위 쪽으로 걸려 올라간 날 실을 아래 쪽으로 떨어뜨림으로써 두 손과 각 용구는 처음처럼 제 위치로 가게 된다. 이와 같은 방법으로 계속 반복하면 무명천은 짜여지고 북실이 하나 둘 더해가면 무명천은 한자 두자 계속 불어나 짜여진다.

다 짠 무명은 양잿물이나 비눗물에 푹 삶는다. 이렇게 끓는 물에 삶은 무명은 부드러워진다. 푹 삶은 천은 깨끗한 물로 빨아 헹군다. 천을 편편하고 윤기나게 하기 위해 방망이 질을 한다. 그런 다음 햇볕이 잘 드는 따뜻한 곳에 널어 말린다.

다 말린 무명은 다듬이 돌에 올려 다듬이질 한다. 또한 홍두깨를 쓰기도 한다. 이렇게 다듬이질이나 홍두깨 질을 하는 이유는 무명을 편편하게 펴고 윤기가 나게 하기 위함이다. 이런 과정을 거쳐 드디어 순 한국식 토종 무명천이 만들어지는 것이다.

활성탄에 대한 연구는 많이 있다.

활성탄이란 기존연구자의 설명을 보면 활성탄소는 목재, 갈탄, 무연탄, 및 야자껍질 등을 원료로 제조되는 미세세공이 잘 발달된 무정형 탄소의 집합체로서, 활성화 과정에서 분자 크기 정도의 미세세공이 잘 형성되어 큰 내부표면적을 가지게 되는 흡착제이다. 활성탄소는 단위 g당 1,000㎡ 이상의 표면적을 갖기도 하는데 표면에 존재하는 탄소 원자의 관능기가 주위의 액체 또는 기체에 인력을 가하여 피흡착질의 분자를 흡착하는 성질이 있다. 따라서 활성탄소는 환경, 수처리 등의 제반 산업분야에서 활용되고 있다.

흡착(Adsorption)은 고체의 표면력에 기인해서 기체, 액체 혹은 용질, 분산물질, 콜로이드물질을 흡착제 표면에 농축되는 현상으로 분자상호간에 존재하는 Van Der Waals Force에 의한 것으로 이와 같이 힘에 의한 흡착을 물리흡착 이라 하며, 흡착된 분자는 용이하게 표면에서 탈착한다. 이와는 별도로 화학흡착은 표면분자와 화학적으로 작용하는 것이다. 더 강한 힘으로 결합한 분자는 비가역적으로 탈착이 어렵다. 또한, 흡착은 발열현상으로 온도가 낮은편이 흡착에 좋은 조건인 것은 열역학적으로 분명하다

활성탄소의 흡착과정은 3단계로 구분되며 흡착질 분자들이 흡착제 외부표면으로 이동하는 단계, 흡착질이 활성탄소의 Macro Pore, Meso Pore을 통과하는 확산 단계, 확산된 흡착질이 미세공 내부표면과의 결합이나 채워지는 단계로 구분할 수 있다.

기상흡착의 특성 :

· 온도가 상승할수록 흡착량은 감소한다.

· 흡착질의 농도 및 상대증기압이 높을수록 흡착량은 증가한다.

· 비점 E는 임계온도가 높을수록 물질이 흡착되기 쉽다.

· 혼합가스의 경쟁흡착에서는 단독 흡착시 강하게 흡착되는 성분쪽이 더욱 강하게 흡착된다.

· 1mmHg 이하 저압에서는 동족열 화합물의 분자크기에 따라 흡착력이 증가한다.

액상흡착의 특성 :

· 활성탄소는 소수성이므로 흡착질이 소수성일수록 흡착이 용이하다.

· 물에 대한 용해도가 작은 물질이 잘 흡착된다.

· 약전해질의 유기물은 이온상태 보다도 분자상태에 있을 때 흡착량은 크다.

· 방향족은 지방족에 비교하여 잘 흡착된다.

이 밖에도 상호간 인력, 회합, 공흡착, 표면작용기 등에 따라 흡착은 다르다.

- 활성탄의 용도

구 분	업 종(Industries)	용 도(Applications)
기 상 용SG Series	전매업Monopoly	담배filter용Filter of cigarette
	자동차공업Motorcar Industry	자동차Canister용Canister of motorcar
	음 료Beverage	탄산가스정제Carbon dioxide purification
	석유 화학Petrochemicals	용제회수,가스정제,가스분리,탈황Solvent recovery, Gas purification &Separation, desulfurization
	의약 제조Pharmaceuticals	배기가스중의 독가스 제거Toxic gas removal
	기 타Other	공기정화, 압축기의 유분제거Air cleaning, Oil mist removal incompressor
액 상 용SL Series	식 품Food	탈색,탈취,결정성향상,제품의 안정성향상Decolorization, Deodorization
	주류,음료Wine, Beverage	탈색,탈취,현탁물질제거,향미조정Odor control, water purification
	의약 제조Pharmaceuticals	탈색,탈취,현탁물질제거,수율 및 순도 향상Deodorization,Colloid removal, purityEnhancement
	석유 화학Petrochemicals	탈색,탈취,탈유황,용제회수,현탁물질제거Secondary reaction inhibitor
	금속 공업Metal,Mining	도금액의 지방제거,부선제의 제거,금회수Fat removal,Floatation agent removal,Gold recovery
	기 타Others	정, 폐수처리, 세탁액 정제Treatment of wastewater andprocesswater,purification of useddry-cleaning solvents

대부분의 제조방법은 높은 온도의 수증기 활성화방법이나 약품부활도 시행되고 있으며, 원료와 활성화공정은 활성탄소의 특성에 매우 큰 영향을 미친다. 가장 중요한 활성화공정은 800∼1,100℃의 온도범위에서 일어나는 탄소의 산화반응으로 탄화물의 표면을 침식시켜 탄화물의 미세세공을 발달시키는 공정이다.

활성탄소의 재생(Reactivation)은 사용한 활성탄소가 흡착물질을 흡착하고 흡착능력을 잃은 폐활성탄에 물리적, 화학적 및 생물학적으로 처리하여 활성탄 표면상의 피흡착 물질을 제거하여 활성탄의 흡착성능을 복원하는 것으로 Regeneration과 Reactivation이 있다. Regeneration는 탈착조작과 같은 의미로 사용되어 가역적으로 물리흡착하고 있는 물질을 흡착에너지보다 큰 에너지를 가하여 제거하는 것으로 역세척, 가열탈착, 약품처리 등 비교적 완만한 처리조건의 경우를 말하며, Reactivation은 비가역적 흡착이 많은 액상흡착의 경우나 기상 흡착이 수회 반복하여 흡착성능이 급격히 열화 되었을 때 고온 활성화하는 방법을 말한다.

재생시 활성탄의 성능 저하는 활성탄 및 피흡착질의 종류, 재생조건 등에 의해 다르나 어떤 경우에도 저하된다. 활성탄 표면에 흡착한 유기물을 탄화하면 본질적으로 활성탄의 탄화분은 본래의 활성탄보다 증가하고 그것만큼 중량이 늘 게 된다. 그러나 탄소분이 활성탄의 세공을 폐쇄한 것도 있기 때문에 그대로 흡착성능이 복원 되지는 않는다.

일반적으로 말해서 재생횟수가 증가함에 따라 활성탄의 회분은 증가하고, 입경은 조금 작게되고 기계적 강도 및 경도가 저하하고 세공구조는 몇회의 가스화반응에 의해 세공경이 확대하는 쪽으로 변화하고, 세공용적은 증가한다. 분말활성탄은 배소재활성화에 의해 회분이 증가하고 입자가 미세화해서 여과성이 나빠지게 된다.

다단로의 가열재생에 의한 성상의 변화(석탄계)
항 목	신활성탄	폐활성탄
		재생전	재생후
건조감량(%)	1.2	41.2	2∼3
충전밀도(g/㎖)	0.49	0.54	0.52
경도(%)	95.7	89.4	92
회분(%)	12.8	13.8	12∼17
p H	8.9	6.7	7∼9
비표면적(㎡/g)	1,055	515	1,010
메칠렌블루탈색력(㎖/g)	250	60	200
요오드흡착력(mg/g)	1,075	620	950
재생수율(%)

일반적으로 솜으로 사용하는 솜의 종류는 목화솜, 명주솜, 양모, 화학솜(캐시미론, 러브론, 실크솜) 으로 분류하면 솜을 관리하는 요령은 첫째 솜을 물에 빨지 말 것(목화, 명주, 양모)이다. 이유는 솜의 수명이 단축되고 보온성이 저하되는 원인이 된다. 둘째는 자주 햇볕에 말리는 것이 좋으며 셋째는 습기가 많은 곳을 피할 것을 권한다. 또한 솜의 구별 방법은 목화솜은 식물성 천연섬유로 불에 태워 보면 종이 타는 냄새가 난다. 명주솜은 머리카락 타는 냄새가 난다(단백질 타는 냄새). 화학솜은 검은 연기가 발생하고 냄새가 고약하며 끝이 뭉쳐있다. 그러므로 목화솜의 좋은 점은 첫째는 헌솜을 틀어 이불을 만들면 새 이불을 구입 하지 않아도 되고 새 이불처럼 푹신하다. 둘째로는 우리 체질에는 순식물성인 목화솜이 인체학적으로 건강에도 이롭다. 셋째는 솜은 재활용품에 포함되지 않기 때문에 별도의 비용이 든다. 그러므로 솜을 틀어 다시 사용할 경우 비용이 절감된다.

이러한 장점을 이용하여 천연솜인 목화솜의 선호도는 증가되고 있다. 이러한 것에 활성탄을 이용하여 가공함으로서 원적외선 발산 및 인체에 유독물질 제거 등 활성탄의 장점을 동시에 얻기 위한 것을 주요한 목적으로 한다.

천연솜인 목화솜의 기능성 이용을 높이기 위하여 목화솜에 활성탄을 처리하는 방법으로서 목화솜에 2500메시 이상의 활성탄을 첨가하는 가공을 실시한다. 처리방법은 가성소다(NaOH) 용액으로 머어서화한 후, 물에 분산 유화한 활성탄을 용액을 교반기로서 교반하면서 활성탄을 완전히 분산한 후에 목화솜을 넣고 온도를 상승하여 100℃에서 30분간 처리한다. 처리후 방냉하여 수세 건조한 후에 목화솜으로 사용한다. 이때 부착율을 높이기 위해서 케리어 혹은 계면활성제를 첨가하여 가공하면 효과가 상승된다.

가공한 솜은 타면 공장에서 타면기에 의해 이불솜으로 사용 가능하도록 만든다. 만들어진 활성탄 처리된 솜을 번수가 낮은 면섬유(천)를 이용하여 포장한 후 이불의 속감으로 만든다. 이때 무게를 조정하기 위해서는 화학섬유를 첨가하여 조절이 가능하다. 화학섬유 사용시에는 면섬유 처리시와 동일한 방법으로 활성탄을 이용하여 처리후 사용하거나 미처리한 화학솜을 첨가하여 사용하는 것이 가능하다.

다른 방법으로는 목화솜을 타면한 후 면섬유 천으로 포장하여 이불 속을 만든 후에 전체를 염색기를 이용하여 동일한 방법으로 활성탄 가공을 한는 방법도 있다. 이때 활성탄 처리한 솜을 싼 면섬유도 활성탄 처리가 되어 검어지는 것이 문제가 있다. 이런한 것은 면섬유로 다시한번 포장하면 간단히 해결되며, 그렇지 않으면 활성탄 염색된 천을 제거한후 깨끗한 면포로 포장하여 이불속으로 사용하면 된다.

특히 면섬유의 비결정영역에 활성탄을 첨가하기 위해서는 2000메시 이상의 미세한 활성탄을 사용하는 것이 가장 중요한다.

활성탄 처리된 목화솜은 실내의 온습도를 조절하고, 활성탄이 몸에 유익한 원적외선을 배출하여 피부에 접촉시에 피부 습도를 조절하여 쾌적한 수면 환경을 조성한다. 겨울에 아파트는 실내온도 상승으로 인한 침실이나 거실의 온습도 조절이 어려운 관계로 수면시에 감기나 목이 건조하여 지는 문제점을 활성탄 가공한 솜을 이불솜으로 사용함으로서 숙면이 가능할 것으로 판단된다. 또한 이불을 침실이나 실내에 펴 놓거나 이불장에 넣어 둠으로서 벌레의 접근과 곰팡이의 발생을 방지할 수 있다.

생활환경이 윤택하여 지고 경제 수준이 높아짐에 따라 천연섬유인 면에 대한 수요은 증가되어지고 있는 것이 현실이다. 하지만 경제적인 이득관계로 국내에서는 목화를 재배하는 지역이 전무하다. 하지만 상주지역에 화초용으로 개발한 목화인 고봉(Kobong)에서 수확한 면화를 이용하여 목화솜으로 생산하여 판매함으로서 호평을 받았다. 이에 목화솜을 이불솜으로 개발하기 위해서 활성탄을 가공처리하여 활성탄이 첨가된 목화솜을 만든후 이불솜으로 이용함으로서 기능성 이불의 제작이 가능하게 되었다.

천연 목화솜을 2500 메시 이상의 활성탄을 이용하여 가공함으로 활성탄 처리 목화솜의 제작이 가능하다. 물에 유화분산한 활성탄에 목화솜을 넣고 교반하면서 온도를 상승하여 95∼100℃에서 30분∼ 1시간 정도 활성탄 가공처리한 후에 방냉하여 수세한 후 건조하여 활성탄 처리된 목화솜을 만든다. 미처리된 활성탄을 제거하기 위해서 회전식 탈수 건조기를 이용하여 수세 탈수 건조한다. 건조가 마친 후에 타면 공장에서 타면기를 이용하여 타면하여 이불솜을 만든다. 이렇게 만들어진 이불 솜을 사용하여 이불이나 요를 제작한다. 다른방법으로는 목화를 타면하여 이불솜으로 만든 후 염색가공기를 이용하여 동일한 방법으로 활성탄 처리한다.

미처리 된 활성탄은 농축 건조하여 재 사용하거나 활성탄을 첨가하여 농도를 조절한 후에 다른 목화솜의 가공시에 재사용 한다.

목화솜의 장점은 잘 알려져 있다. 이것의 효능을 높이기 위하여 현재 곽강을 받고 있는 활성탄으로 처리하여 활성탄처리된 목화솜을 제작함으로서 이불솜으로 사용하여 사용시에 온습도를 자동조절하여 실내 환경을 개선하며, 취침시에 몸에 유리한 원적외선을 발산하여 숙면에 도움이 되고, 이불을 실내나 옷장에 보관함으로서 벌레나 곰팡이의 접근을 차단하며 또한 공기에 함유되어 있는 유해물질이나 먼지를 활성탄의 미세공이 흡착하여 공기를 정화하는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 천연솜중에 가장 우수한 목화솜을 2000메시 이상의 활성탄으로 처리함으로서 활성탄 처리된 목화솜을 개발하고 이것을 이불솜으로 사용하여 이불을 제작하는 방법.
2. 활성탄처리한 목화솜을 이용한 실내 장식용 액세사리