“섬유 구성만 바꿔도 극세사 방출 저감”

▲ 동일한 선밀도(30 tex) 및 다른 방사 시스템의 실에 대한 실 잔털성 비교  © TIN뉴스

섬유 구성과 원사 방적 시스템 변경만으로 극세사 방출을 낮출 수 있다는 연구결과가 나왔다. 영국 리즈대학교(University of Leeds) 연구진에 따르면 섬유 구성과 원사 방적 시스템을 수정하면 섬유에서 미세섬유가 방출되고 환경에 미치는 유해한 영향을 줄일 수 있다.

리즈대학교 디자인학부 박사과정 연구원인 앨리스 해줄허스트(Alice Hazlehurst) 연구팀은 세탁 시뮬레이터(자이로워시)를 이용해 니트 형태와 니트 형태의 원사의 다양한 밀도를 테스트하고 극세사 소재의 양을 비교했다. 

편직 되지 않은 폴리에스터는 편직 되지 않은 면보다 더 많은 극세사를 방출했으며, 편직한 폴리에스터에서도 비슷한 양이 방출됐다. 연구팀은 “이는 폴리에스터가 편직 과정에서 면에 비해 손상이 적다는 것을 암시한다”고 설명했다. 또 “세탁 중 촘촘하게 짜여진 직물의 극세사 방출은 감소했지만 제조업체는 섬유 플라이(공장에서 편직 시 직물에서 눈에 보이는 보풀)를 고려해야 한다”고 조언했다.

섬유가 소용돌이 속에서 공기 제트를 이용해 꼬이는 ‘보텍스 방적사(vortex-spun)’는 섬유가 금속 링으로 꼬이는 ‘링 방적사(Ring-spun)’보다 극세사 방출이 더 낮다. 링 방적사가 보텍스 방적사보다 털이 많은데, 이는 세탁 시 극세사 방출을 증가시키는 것으로 나타났다.

연구팀에 따르면 직물의 사용 및 세탁 과정에서 생성되거나 방출되는 극세사는 환경오염의 중요한 원인으로 확인됐다. 직물에서 방출되는 극세사 양은 세탁 조건, 소비자 사용 등 여러 외부 요인뿐만 아니라 섬유 구성, 원사 특성, 직물 구조 등 내재적 요인의 영향을 받을 수 있다. 

이번 연구에서는 편직 공정 중 극세사 생성을 조사할 뿐만 아니라 편직물에서 방출되는 극세사에 대한 다양한 실 특성의 영향을 조사했다. 섬유 구성과 원사 방적 시스템은 극세사 방출에 가장 큰 영향을 미친다. 링 방적 리오셀에서 가장 많은 양의 극세사가 방출됐으며(1,313±140mg/kg), 보텍스 방적 폴리에스터에서 가장 적은 양이 방출됐다(80±26mg/kg). 

원사 방적 시스템도 중요한 영향을 미치는 것으로 밝혀졌는데, 보텍스 방적사는 상응하는 링 방적사보다 극세사 방출이 지속적으로 더 낮았다. 이는 소용돌이 시스템에 의해 방적된 원사의 잔털이 감소했기 때문인 것으로 보인다. 

편직 공정 중 섬유 손상의 중요성도 조사됐다. 몇몇 원사는 루즈한 행크 형태에 비해 니트 형태에서 훨씬 더 큰 극세사 방출이 나타났지만, 그 차이의 규모는 섬유 구성에 따라 달라지는 것으로 나타났다.

<결론>

행크 형태와 니트 형태 모두에서 원사의 극세사 방출을 비교하면 편직 과정 중 섬유 손상이 중요한 영향을 미치는 것으로 나타났으며, 몇몇 원사는 편직 후 극세사 방출이 훨씬 더 컸다. 

이러한 손상 규모와 이에 따른 극세사 방출은 섬유 구성에 따라 달라지며, 폴리에스터와 같이 고강도를 특징으로 하는 섬유는 면과 같은 강도 프로파일이 낮고 재생된 다른 섬유 유형보다 편직 공정의 영향을 덜 받는 것으로 보인다. 이번 발견은 직물 생산 과정에서 극세사 생성이 발생하므로 생산 중간 단계에서 극세사 방출에 대한 테스트가 완제품의 극세사 방출 성능을 반영할 가능성이 없다는 것을 보여준다.

재생 셀룰로오스 원사는 면사보다 성능이 훨씬 나빴으며, 리오셀 원사는 테스트한 모든 원사와 직물 중 극세사 방출이 가장 큰 것으로 나타났다. 이는 젖은 상태에서 마모될 때 피브릴화(Fibrilation)되는 경향이 잘 문서화되어 있기 때문일 수 있다. 

원사 방적 시스템은 또한 편직물에서 극세사 방출에 중요한 영향을 미치는 것으로 밝혀졌으며, 보텍스 방적사는 해당 링 방적사보다 지속적으로 낮은 극세사 방출을 나타냈다. 이는 원사 구조의 차이, 특히 본 연구와 이전 연구에서 극세사 방출과 상관관계가 있는 것으로 밝혀진 잔털 수준에 기인한다. 

이번 연구에서 테스트한 원사의 경우 원사나 섬유 선형 밀도가 극세사 방출에 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다. 이러한 결과는 섬유 구성과 원사 방적 시스템의 변화가 극세사 방출 감소 측면에서 가장 큰 영향을 미칠 수 있음을 보여준다.

[용어설명] 피블리화

섬유를 구성하고 있는 미세 섬유를 말한다. 셀룰로오스 섬유, 폴리아크릴리로니트릴계 합성 섬유를 고해(叩解)하거나, 팽윤제로 팽윤시킨 후 압력으로 눌러 처리를 함으로써 확인되며, 또 나일론, 비단의 팽윤 및 압궤 처리에 의해서도 확인되고 있다. 한 줄 섬유가 많은 피브릴로 나뉘는 현상을 ‘피브릴화라’고 부른다. 

<논문명: Investigating the influence of yarn characteristics on microfibre release from knitted fabrics during laundering>

장웅순 기자 tinnews@tinnews.co.kr

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