△ 천연염료 염색에 있어서의 첨단기술 이용
1) 초임계 이산화탄소 유체를 이용한 천연염색기술
초임계 이산화탄소를 이용하면 각종 천연재료의 섬유에의 부여가공이 가능하다는데서 착안해 시도된 것으로 이 분야 개척자는 일본 福岡(후꾸오까) 대학 공학부 화학과 조교수인 三島健司이다.
三島교수는「초임계 CO2 유체의 고도이용기술의 현상과 전망」이란 주제의 연구발표문에서, ‘극성기를 갖는 산성염료와 인디고는 극성이 매우 크기 때문에 용해가 어렵고 염색도 어려우나 초임계CO2 유체를 이용하면 염색기구의 해명이 가능하기 때문에 용해성은 물론 염색성도 향상시킬 수 있다’고 주장하고, 현재 이 장치에 대한 신규타입의 현장기가 2003년 이내에 특허출원이 가능할 것으로 예상한바 있어 향후 이 기술에 대한 실용화에 관심이 쏠리고 있다.
2) 바이오 염색기술
세균이 배설하는 색소를 이용한 바이오 염색기술 또한 미래산업으로 떠오르고 있는 바이오기술의 한 분야로 자리잡아가고 있다.
세균에 의한 천연염색기술은 우연히 발견되었다는 비화가 있다. 우기에 비가 오래 내려 대기가 습할 때면 세탁물 건조에 어려움이 많고, 이런 때에는 세탁물의 핑크화 현상이 자주 발생하게 되는데, 이런 현상은 기저귀나 내의의 겨드랑이 아래에 자주 출현하게 된다. 이것은 피부 표피에 상주하는 세균 중의 하나인 효모균의 원인이며, 이 색소는 좀처럼 잘 빠지지 않고 천연색소로서는 매우 견뢰도가 높다.
그동안의 경험에 의하면 이 색소는 염소계 표백제 외에는 탈색이 어렵다는 것이나, 이 색상이 善玉菌 생성물이기 때문에 안전하고 무해해 약으로서도 흥미가 있어 이에 대한 연구도 활발히 진행하고 있다.
때문에 생각에 따라서는 미생물에 섬유를 염색하는 방법 개발에 대해서도 결코 꿈이 아니다는 것을 말해주고 있으며, 그 사례는 최근의 연구결과에서도 잘 나타나고 있다.
일본의 잠사곤충연구소에서는 1997년 11월, 견사로부터 분리한 세균의 배설물로부터 추출한 청자색의 색소로 실크의 염색성을 확인한 결과 선명한 블루색 염색이 가능하다는 사실을 확인하고 특허를 출원했다(www.affrc.go.jp/ja/db/seika/data_nises/ h09/nises97011.html).
실크가루 보관시 실의 일부가 청색으로 변하는 것에서 착안해 개발한 것으로 세균명은 Janthino bacterium lividum이다.
이 염색물의 광퇴색 억제를 위해 5% 치오요소 용액으로 처리한 결과 일광견뢰도를 JIS 규격 2급까지 개선이 가능할 수 있었고, 치오요소 포화용액으로 처리하면 색상 변화 없이 3급 정도로 향상시킬 수 있음을 확인했다.
그러나 세탁후 효과는 바로 없어지기 때문에 수세 세탁 후 다시 치오요소 용액으로 처리하면 청자색소의 퇴색을 억제할 수 있고 장기간 퇴색을 막을 수 있다.
또 견직물 외 양모와 면 등이 천연섬유와 나일론, 아세테이트 등의 화학섬유도 염색가능하나, 향후 보다 높은 견뢰도 향상을 위해서는 치오요소를 염색물상에 고착시키는 처리방법의 개발이 필요할 것으로 지적된다.
한편 미국의 Genencor International의 월터 월러 연구팀은 2002년 3월에 Esherichia 박테리아를 이용해 인디고를 합성하는데 성공하였다고 발표한 바 있다.
이 연구팀은 박테리아 유전자를 약간 변형시킴으로서 화학적인 방법에 의해 합성된 인디고의 진청색과 동일한 색상을 저렴한 가격으로 얻을 수 있음을 확인했으며, 이로써 화학적 인디고제품을 대체할 수 있을 것이라고 주장했다.
바이오 기술로 만들어진 인디고는 박테리아가 자연적으로 생산하는 트립토판(tryptophan)으로 불리는 화학물질로부터 출발하며 트립토판은 인디고로 전환하는데 이상적이다. 왜냐하면 트립토판은 이미 인디고 분자의 중심에 있는 고리 구조를 가지고 있기 때문으로 약간의 화학적 변화를 주면 트립토판은 염료로 전환된다.
또 다른 미생물로부터 효소를 갖는 바이오 인디고 박테리아는 트립토판을 고리가 함유된 인디고 전구체, 인독실(indoxyl)로 교묘하게 처리하며 인독실은 공기에 노출될 때 자연적으로 인디고로 바뀐다.
웰러와 그의 팀은 이 박테리아를 약간 조작함으로서 고농도의 원재료인 트립토판을 계속적으로 대량생산은 물론 적색 안료의 생성을 막는 유전자를 삽입하는데 성공하였다. 그러나 이 공정의 효율에 대해서는 아직 개선의 여지가 있는 것으로 연구팀은 인정했다.
3) 유전공학기술 이용
유전공학기술을 이용한 면섬유 염색기술 즉 Colored cotton에 대한 연구 역사는 그리 깊지 않다. 1998년 6