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STEAM R&E 연구결과보고서

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Academic year: 2022

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STEAM R&E 연구결과보고서

(천연 염료로 염색된 기능성 해조류 종이의 제 작 및 활용 방안 탐구)

2016. 11. 30.

부산일과학고등학교

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< 연구 결과요약 >

과 제 명 천연 염료로 염색된 기능성 해조류 종이의 제작 및 활용 방안 탐구

연구목표

◼해양폐기물인 해조류를 이용해 종이를 제작하고, 이 종이에 식물체로부터 추출한 천연염 료를 이용하여 채색이 아름다운 종이를 만들고 기능성을 높인 종이를 만든다.

◼얻어진 종이를 실생활에 응용해 사용할 수 있도록 대형 창작미술품을 만들어 종이의 가치를 홍보하고자 한다.

◼섬유의 재질과 해조류에서 얻은 종이의 재질을 비교하여 해조류로부터 종이 뿐 아니라 다양한 활용방안의 가능성에 대해 탐구하고자 한다.

연구내용

1. 해조류 채집 및 선정

인근 바닷가에서 흔히 구할 수 있는 해조류를 여러 종 채집해와 각각의 표본을 만들어 도감을 참고하고 도감을 집필하신 전문가의 자문을 얻어 종을 분류한다. 분류한 종을 기준 으로 각각을 임의로 종이를 제작해보고 추출되어지는 섬유질의 굵기나 종이의 특성을 고려하여 종이 제작에 적절하다고 판단되어지는 해조류를 선별한다. 이렇게 선별되어진 해조류가 ‘우뭇가사리‘ 이다.

2. 종이제작

우뭇가사리에서 HCl을 이용하여   등의 불순물을 제거하고 NaOH를 이용하여 우뭇가사리의 겔 성분인 아가로스와 아가로펙틴 성분을 제거하여 섬유질을 얻어냈다. 이 과정에서 적절한 NaOH의 농도를 얻기 위해 농도에 따른 비교 실험을 하였다. 또한 규격화 된 종이를 얻기 위해 우뭇가사리 섬유질의 특성을 고려한 정형화 된 틀을 직접 제작하여 종이를 제작하였다.

3. 염료추출

이미 천연염색의 염료로 사용되어지는 재료 외에도 주변에서 흔히 볼 수 있는 식물 등에서 염료를 채취해와 직접 동결건조를 시켜 가루형태로 만든 뒤, 염료로 이용하였다. 각 염료에 따른 색소추출 방법과 매염처리 방식이 다르기 때문에 이를 충분히 고려하여 각 특성에 맞는 염색방법을 고안하였다. 추출한 염료를 이용하여 섬유질을 염색하여 천연염료 자체가 가진 항균성과 같은 특성을 종이에 부여하여 기능성을 증진시키고 다양한 색채감을 가진 종이를 얻을 수 있다.

4. 종이 기능성 비교

해조류 종이와 기존의 일반화되어 사용되어지고 있는 종이의 기능성을 비교하기 위해 과학적인 탐구방법을 통해 기능성을 증명하였다. 우리는 종이의 기능성 중 인장강도, 색감, pH, 물 흡습성 등을 측정하였다.

5. 미술품제작

염색을 통해 다양한 색채감을 가진 해조류 종이를 이용하여 학교 미술선생님께 조언을 얻고 우리의 연구 동기에 맞도록 ‘환경보호’를 주제로 하여 미술작품을 제작한다. 이를 학교에 전시한다면 학생들에게 환경보호 의식을 널리 퍼뜨릴 수 있을 뿐만 아니라 우리가 만든 해조류 종이의 우수성을 알리는 홍보효과 또한 얻을 수 있다. 또한 이 과정에서 학생들 에게 작품 감상평과 해조류 종이의 다양한 활용 가능성에 관한 의견을 수립할 계획이다.

연구성과

우뭇가사리를 펄프로 한 종이를 만든 결과 겉으로 느껴지는 질감과 촉감에 있어서는 우리의 전통한지와 별반 다를 바가 없었다. 하지만 그 기능성을 측정하여 본 결과 인장강도 와 같은 종이에 주어진 힘을 견디는 정도에 있어서 일반 종이에 비해 조금 떨어진다는

결과를 얻었다. pH측정 결과는 pH7 정도로 중성을 웃도는 기존의 종이들과 달리 해조류 종이는 pH6 정도로 약산성을 띄었다. 나무를 대체할 수 있어 자원을 절약할 수 있고 기존의 화학약품을 처리하여 만들어진 종이에 비해 화학처리과정이 적어 친환경적이라는 점을 감안한다면 해조류 종이의 앞으로의 개선을 통한 발전 가능성은 무궁무진하다고 본다. 또한 천연염색을 하여 다양한 색채감이 가미된 해조류 종이는 현재 미술품으로 활용되어진 것 외에도 그 활용 분야에 있어 더욱 그 범위가 넓다고 판단되어 추후 이의 활용방안을 모색해볼 계획이다.

주요어

(Key words) 환경보호, 해조류, 섬유소, 종이펄프, 우뭇가사리, 천연염색, 기능성, 미술작품

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< 연구 결과보고서 >

1. 개요

□ 연구목적

1. 연구 동기 및 필요성

우리의 일상생활 속에서 종이의 존재는 필수적이며 하루에도 어마어마하게 많은 양의 종이가 사용되어 지고 있다. 하지만 낭비되는 종이의 양이 많으면 필요이상의 종이펄프의 원료를 얻기 위한 산림파괴로 인하여 환경오염의 문제가 될 것이라는 점에 생각에 미치게 되었고 이것을 조금이라도 해결할 수 있는 방안을 찾게 되었다. 그러던 중 부산이라는 지역의 특성 상 바다에 관심을 가지게 되었고 현재 우뭇가사리나 구멍 갈파래와 같은 해조류가 적조, 녹조 현상을 유발하는 바다의 쓰레기로 인식 되고 있다는 사실을 접하게 되었다. 우뭇가 사리를 비롯한 여러 해조류의 폐기물에는 적지 않은 섬유소가 있음을 알게 되어 이를 종이의 원료로 사용할 수 있지 않을까라는 생각이 들었다. 폐기되고 있는 자원을 활용하여 질 좋은 종이를 만들고 펄프로 이용되는 나무도 보존한다면 일석이조의 효과를 거둘 수 있을 것이라 판단되었다. 따라서 과학적 탐구과정을 통해 해조류 펄프로 종이를 만들어 기능성을 과학적 으로 증명하고, 천연염료로 염색한다면 염료자체에 가미된 성분으로 기능성을 더할 뿐만 아니라 다양한 색깔을 얻을 수 있을 것이므로 다양한 색채감과 종이의 독특한 질감을 활용하 여 환경보호를 주제로 하여 미술품을 제작해 보기로 하였다.

2. 연구 목적

본 연구의 목적은 다음과 같다.

1) 버려지는 우뭇가사리를 포함한 각 종 해조류를 이용해 기능이 뛰어난 종이를 제작한다.

해조류를 이용한 종이가 만들어지기도 했지만 현재 사용 중인 펄프와는 동떨어진 재질로 간단한 종이 장난감을 만드는 정도였으며 벤처 기업 에서 상용화되었다는 소식지는 있었으나 아직까지도 일반화되지는 않고 있다. 이번 연구에서 체계적인 방법으로 종이를 제작하여 이 종이의 흡습 정도, 강도, 먼지 날림, 섬유의 조직 등을 상세히 조사하여 전통 한지와 비교 연구하고자 한다.

2) 해조류 종이가 얻어지면 이 종이에 기능성을 더하고자 한다. 자신을 보호하기 위해 2차 대사산물을 생산하는 식물의 잎, 뿌리, 줄기, 열매, 꽃 등으로부터 천연 염료를 추출하여 종이를 염색하고자 한다. 적절한 추출 용매와 매염제를 찾아 알맞은 염색법을 사용하여 아름답게 채색된 종이를 얻은 다음 검증 실험을 통해 이를 확인할 것이다.

3) 천연염색 되어 채색이 아름다운 종이를 미술품 제작에 필요한 재료로 이용하고자 한다.

직접 만든 종이를 이용하여 연구 동기에 맞게 ‘환경보호’를 주제로 하여 미술작품을 만들

고 친환경적 감성을 키워나가고자 하며 또한 이를 학교나 인근지역에 전시하여 환경보호에 힘쓸 뿐만 아니라 작품의 홍보효과로 우리가 만든 종이가 미술품의 소재로 널리 이용될 수 있도록 하고자 한다.

□ 연구범위

1. 활용가능한 해조류 선정 및 종이 제작

- 인근 바닷가에서 해조류 채취, 분류하여 종이제작에 적합한 해조류 선정 후 전문가의 조언을 얻어 체계적인 종이 제작

2. 염색에 필요한 염료선정 및 추출

- 예로부터 천연염색에 활용되어지고 있는 염료 외 주변에서 흔히 볼 수 있는 식물을 채취 후 염료추출 방법 고안, 추출

3. 종이의 기능성 측정

- 견뢰도, pH, 흡습성 등 해조류 종이와 기존 종이의 기능성 측정 및 비교 4. 미술품 제작 및 홍보

- 해조류 종이를 이용한 미술품 제작 후 학교에 전시하여 홍보

2. 연구 수행

□ 이론적 배경 및 선행 연구 1. 해조류 채집법

1) 조간대 채집

조간대에는 많은 해조류가 생육하므로 간조 시간에 맞추어 채집을 하면 몸을 다 적시지 않고도 가능하다. 이런 방법은 저조선 이하에 생육하는 해조류를 채집하는 데는 적당하지 않다. 조간대 채집은 채집 시기 및 시간이 한정되지만, 비교적 가볍게 할 수 있는, 기본적 채집방법이다. 조간대에서 해조류를 채집할 때에는 조체를 끌어당기지 않고 끌칼 등으로 부착기를 떼어낸다. 잘 떨어지지 않는 것은 암반과 표본을 같이 채집한다. 종류에 따라서는 부착기 부분이 없으면 동정이 어려운 것이 있다. 다만, 다시마류와 모자반류 등 전체를 채집하 기 어려운 것은 특징적인 부분만 잘라 채집한다. 산호조류는 부착하고 있는 돌의 일부를 깨서 가져오기도 한다. 소형 해조류 중에는 다른 대형 해조류와 해초 위에 착생하는 것도 있다. 특히, 다시마류와 모자반류 등의 대형 갈조류에는 다양한 착생 종을 볼 수 있다. 채집한 해조류는 해수를 털어서 비닐 팩에 담고 해수에 담근 상태로 가지고 온다. 생체로 운반하기 때문에 병을 이용하여 해수를 함께 넣는 경우에는 엽상체는 극히 소량으로 넣는다.

2) 떠밀려온 개체 채집

조간대의 모래 위에는 해조류가 파도에 밀려올라온 것이 많아서, 수고스럽지 않게 깊은 조하대 식물을 채집할 수가 있으며, 도구도 특별히 필요하지 않다. 파도가 심하게 친 경우에는

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더욱 많은 종류를 채집할 수 있다. 다만 밀려온 개체들은 장시간이 지나면 손상되어서 엽상체 의 색이 빠지므로 파도에 밀려 떠다니는 것들을 긴 뜰채로 떠서 채집하는 것이 좋은 표본이 된다. 이 방법으로 얻은 엽상체는 생육지가 명확하지 않으므로 표본 라벨에는 떠밀려온 것으로 기록해 두어야 한다.

2. 압착 표본 제작법

대부분의 해조류는 무거운 돌로 눌러 건조하여 압착 표본으로 만드는 것이 가능하다. 해조 류는 열을 가하면 변색되기 쉽기 때문에, 선풍기로 건조한다. 특히, 밝은 색의 해조류(조간대 의 녹조류 등)와 손상되기 쉬운 종류(Desmarestia류 등)를 먼저 시작하는 것이 좋다. 해조류를 풀어서 동정할 때는 보통 녹조류→홍조류→갈조류 순으로 하고 냉장고에 보관한다. 빛에 의해 색이 바래므로 하루 동안 보관 시에도 신문 등으로 덮어둔다.

3. 염색 염료

각 색깔별로 염색할 염료를 정하였다. 염료에 따라 매염제와 매염 방식이 다르다.

- 적색계: 홍화, 코치닐 - 황색계: 치자, 메리골드, 양파 - 녹색계 : 쑥, 팔손이, 개망초 - 청색계 : 쪽, 자초

- 흑색계 : 오배자, 밤송이

4. 분광색도계

원래 인간의 눈에 대응하는 분광 감도를 나타내는 등색함수 x(λ)는 적색의 파장역, y(λ)는 녹색 파장역, z(λ)는 청색의 파장역에서 각각 큰 감도를 가지고 있다. 분광측색계도 비슷한 원리를 사용하는데, 분광 측색 방법은 40개 정도 되는 복수 센서로 시료에서 반사된 빛을 분광하여 각 파장마다 반사율을 측정한다. 그리고 그 데이터를 근거로 컴퓨터에서 적분 계산을 하여 삼자 극치값 X, Y, Z의 세 가지 값을 산출해 낸다. 이 세 가지 수치를 근거로 하여 L*a*b*와 같은 각종 표색계에 의해서 색의 수치를 표시 할 수 있게 된다. 이번 실험에서 는 Spectrophotometer ColorMate (Scinco, Co., Ltd, Korea)를 사용했고, 표준광 D65의 10° 시야 조건에서 측정하였다.

5. 종이 성능검사

1) 인장 강도 : 종이에 힘을 가하여 당기면 점차로 늘어나 종이는 힘의 방향으로 신장되어 결국 파단 된다. 이 때 종이에 가한 단위 폭 당 힘을 인장강도 (N/m)라 한다. 사용하는

기기는 ‘소형 인장 시험기’이다.

인장 강도   폭

힘

2) 인장 인덱스 : 다른 종류의 종이와 인장 강도를 비교하기 위한 수단이다.

 단위 면적 당 무게

×  인장 강도

3) 인열 강도 : 일정한 길이의 종이의 한쪽 끝 중앙에서 미리 20mm를 자른 후 종이 를 30mm까지 계속적으로 찢어 가는데 소요되는 힘의 평균값이다.

 두께

힘

4) 인열 인덱스 : 다른 종류의 종이와 비교하기 위한 수단이다.

 단위 면적당 무게

×  인열 강도

□ 연구주제의 선정 1. 문제의 착안점

자원을 절약하고 자연을 보존해야 한다는 이야기는 어제 오늘 있어온 것이 아니다. 늘 상 학교 교육이나 미디어를 통해 들어온 내용이지만 언제 들어도 중요한 과제임은 틀림없다.

융합주제로 연구 주제를 정할 때도 폐자원을 활용한 연구라는 주제를 잡는 데는 시간이 오래 걸리지 않았다. 폐자원으로 무엇을 이용할 것인가는 학교에서 가까운 곳에 바다가 있음을 생각하고, 바다로부터 자원을 얻자는 데 의견을 모으고 자료를 찾아나갔다. 거대조류 인 우뭇가사리, 다시마를 이용한 바이오에너지 연구가 활발히 진행되고 있었으며 해조류에 섬유소가 풍부하다는 사실도 널리 알려져 이미 많은 체험학습이나 지역홍보, 탐구주제로 해조류를 이용한 바이오에탄올 얻기, 해조류를 이용한 종이 만들기가 성행하고 있었다. 그러 나 고등학교 수준에 맞게 탐구내용을 심화하여 과학적 탐구과정을 실천할 수 있는 기회가 되도록 연구를 진행해 볼 생각이다. 이에 희망을 갖고 물리, 화학, 생물에 관한 지식을 활용하 여 탐구 계획을 설계하여 질 좋은 종이를 제작하고 전통적 방법으로 만들어진 전통한지와의 비교 연구도 겸하기로 하였다. 해양 폐기물로 이용될 해조류는 종류별로 그 특성과 쓰임새를 조사하고 종을 구분해 볼 생각이다. 물리, 화학적 처리 방법으로 종이로 쓰일 부분만을 골라 종이 제작법에 따라 종이를 제작하려고 한다.

해조류를 원료로 만든 종이를 식물로부터 추출한 색소 추출물로 천연 염색하여 다양한 색깔을 내기로 하였다. 염색에 관해서는 지역 대학의 미술대학 염색 전공 교수로부터 자문을 구할 생각이다. 화학 지식을 토대로 각 종 식물로부터 색소를 추출하고자 한다. pH와 용매에

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따라 추출물의 질을 평가하고 매염제 사용에 따른 색의 변화와 착색을 유지할 수 있는 기법도 개발하려고 한다. 채색이 잘 된 종이가 준비되면 이를 포장지 등으로 활용하여 제품의 성능을 확인하고. 종이를 미술품 소재로 하여 팀원 간의 이견을 조율하고 종합하여 대형 미술작품을 제작하여 협업정신을 드높이고자한다. 주제는 자연생태 보존, 친환경적 감성 살리기로 하여 작품을 제작하고 종이 그 자체를 밑그림 종이로 사용하거나 또는 창작물의 소재로 종이를 사용할 계획이다. 작품 제작에 활용해 보고 해조류 종이를 널리 홍보하고자 한다.

2. 연구주제의 선정 과정

팀원이 모두 생명과학분야에 관한 주제로 R&E 프로그램에 참여하고 있지만 그 밖의 과학교과에 개인별로 관심 있는 분야가 다를 수 있으므로 융합적인 주제를 선정, 협업하여 문제를 해결해 나가는 능력을 기른다는 점에서 본 연구를 계획하는 것만으로도 무척 의미 있었다. 바닷가에 쓰레기더미처럼 널려있는 해조류를 이용해 바이오에탄올을 얻고자하는 바이오산업이 무척 활발하게 진행되고 있고, 2014년도의 완도의 해조류 박람회에서 해조류를 이용한 종이 만들기나 각 종 대회에 초등학교의 해조류로부터 종이를 만들어 참가하는 등의 활발한 활동이 이어지고 있으므로 해조류로부터 종이를 만드는 일은 전혀 새로운 것은 아니 다. ㈜페가서스리서치는 충남대학교 교내 벤처기업으로 해조류 종이를 개발하고 있으며, 김병현(2008년)의 연구에서는 해조류 섬유질을 펄프 종이 제작에 혼합하여 그 성능을 알아본 것이므로 본 연구에서는 해조류 섬유질만으로 먼저 종이를 만들어 그 성능을 알아보고 부족 한 점은 조금씩 자료를 찾아가며 보완해 나가는 식으로 연구를 진행하려고 한다. 일차적으로 자료를 찾는 중 알게 된 바이오에탄올을 만드는 중간 과정인 당화과정을 거치면서 섬유소가 든 부산물이 남는 걸 알게 되었고 이 섬유질을 종이재료로 하여 예비실험을 먼저 해 보기로 하였다. 이후 시행착오를 통해 일상에 활용할 수 있는 재질의 종이가 만들어지면 섬유소의 성긴 정도, 장력, 빛에 대한 투과성 등의 종이 성능을 여러 과학적 방법을 통해 알아보기로 한다.

종이의 제조과정이 끝나고 나면 여러 식물의 꽃, 열매, 줄기, 뿌리와 잎을 여러 용매로 추출하여 재료마다 적합한 추출법을 찾고 이에 따라 천연 염색물을 이용해 종이를 염색할 계획이다. 지도교사가 식물로부터 천연추출물을 추출해 섬유를 염색하는 연구과정의 학생을 지도한 적이 있어 많은 자료를 얻을 수 있었다. 식물에서 추출한 친환경적 염색액으로 머리 염색이나 섬유 염색에 대해서는 고등학생들의 탐구활동이 굉장히 많았다. 이 또한 직접 만든 종이를 염색해 본다는 취지에서 밀고 나가기로 하였다.

제작된 종이는 일상생활에 널리 이용되는 포장지나 편지지로 활용하거나 서예에 이용하는 한지 대용으로 시험적으로 사용해 보려고 한다. 특히 7명이 합심하여 대형 미술품을 제작해 볼 것이다. 학교 특성상 입학 후 미술교과를 접하지 않았기에 적극적으로 제작에 힘쓸 수 있을 것 같다. 작품 제작이 끝나면 학교의 동의를 얻어 적절한 장소에 비치하고 급우들로 하여금 해조류 종이에 대해 관심을 끌 수 있도록 할 것이다. 시행착오를 거쳐 기능성 종이가

만들어진다면 I&D 프로그램으로 눈을 돌려 이 연구를 계속 이어볼 생각이다. 여러 차례 의견을 모으다 보니 꽤 괜찮은 연구라 여겨져 이 주제를 선정하기에 이르렀다.

□ 연구 방법 1. 해조류 종이 제작 가. 해조류 특성을 조사

1) 학교 근처의 송도를 중심으로 바닷가에서 해조류 채집 2) 해조류 표본을 만들고 분류 동정하기

3) 현미경을 통한 해조류 표면 관찰 나. 과학적 방법으로 해조류 종이 제작하기

1) 과학적 방법으로 해조류로부터 종이의 재료가 되는 펄프 얻기 2) 해조류 펄프를 이용해 종이 만들기

3) 채집한 해조류의 종이 재질로써의 기능성 탐구 4) 시중에서 구입한 해조류를 이용한 종이와 비교하기 2. 해조류 종이의 천연 염색

가. 각 종 식물의 잎, 줄기, 뿌리, 열매로부터 염재 선택

: 참고 서적을 통해 전통적으로 천연 염색에 사용되어온 생물체 탐구 나. 용매, pH, 온도 등을 고려한 맞춤식 염료 추출 기법 탐구

다. 종이 제조하는 기법 탐구 라. 천연 염색된 종이의 성능 확인 3. 해조류 종이의 실생활 응용

가. 포장지, 편지지, 한지 대용으로의 가능성 확인

나. 대형 미술 창작물을 제작하여 교내 홍보 후 비치하고 친환경적 종이 파급 효과 얻기 다. 대외적으로 홍보하기 등을 통해 실생활에 응용할 수 있는 방안 모색

□ 연구 활동 및 과정 1. 가설 설정

가. 우뭇가사리를 공정하는 과정에서 NaOH와 HCl의 용액의 적정 농도가 존재할 것이다.

나. 같은 우뭇가사리더라도 종이의 성능이 염재의 종류에 따라 차이를 보일 것이다.

2. 실험 설계

가. 우뭇가사리 공정용액

종이를 제작할 때 사용될 우뭇가사리를 공정하는 과정에서 처리하는 용액의 종류, 농도, 양에 따라서 우뭇가사리의 질이 달라질 것이라 판단하여 다음과 같이 용액의 농도를 다르게 하여 우뭇가사리를 공정해보고 질을 비교해보기로 하였다.

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용액의 종류 용액의 농도

NaOH

1N 0.5N 0.25N

0.1N

NaOH+HCl

0.75N NaOH+1N HCl 0.75N NaOH+1N HCl 0.75N NaOH+1N HCl 표 1. 펄프 제작에 이용될 시약의 종류와 농도

나. 해조류 펄프 제작

공정 과정을 통해 얻어진 결과를 바탕으로 해조류로부터 펄프를 얻는 데 알맞은 조건에 구하고 이에 맞추어 펄프를 제작한다.

다. 해조류 종이 염색

색깔별로 천연 염재를 정하고 이를 얻기 위해 학교 주변의 식물을 직접 채집하였으며, 채집이 곤란한 경우는 염색 재료상에서 구입하였다. 추출 용매로는 물, 메탄올, 아세톤을 이용하였ㅇ 느며 각 염재에 맞는 용매를 선택하여 염료를 추출하고 적합한 염색법, 매염제 등을 사전 조사하고 해조류 펄프를 염색한다.

라. 종이 제작

종이를 뜨기에 알맞은 뜰채를 직접 제작하고 종이를 뜨는 법, 종이를 건조시키는 방법 등을 탐구하여 성능 좋은 종이를 제작한다.

마. 성능검사

종이의 기본적인 성능인 인장강도, 물 흡습성, pH, 색감 등을 과학적 탐구과정을 통해 기존에 시중에서 판매되는 복사지, 갱지, 한지 등과 해조류 종이를 비교하여 성능을 증명한다.

바. 미술작품 제작

우뭇가사리를 이용하여 종이를 만들게 되면 필요 없는 자원을 효율적으로 이용하게 될 것이 고, 생산이 지속되게 된다면 현재 나무를 이용해서 종이를 생산할 때 보다 자연의 파괴가 줄어들 것이다. 이러한 모습을 설치 미술로 표현을 해보는 것이 좋을 것이라는 생각에 미술전 공자의 자문을 얻어 작품 제작에 필요한 기초 지식을 습득한 후 철사와 초배지, 창호지 및 해조류 종이를 이용해서 미술작품을 제작해보기로 하였다.

사. 미술작품을 통한 해조류 종이 홍보 활동

해조류 종이를 이용하여 대형 미술 작품을 제작하고, 해조류 종이의 우수성을 담은 포스터를 제작하고 미술작품을 특정 장소에서 일정기간 전시하여 학생들로 하여금 환경 보전의 중요성 과 친환경적 감성을 기를 수 있도록 한다.

3. 연구 과정 가. 해조류 채집 1) 장소: 송도 바닷가 2) 채집 과정

아침에 물이 빠지기 시작하는 시간에 맞추어 바닷가에 가기 위해 R&E 팀원들은 8시 반에 학교에서 먼저 모였다. 예상되는 해조류의 종류를 기반으로 어떤 종류의 해조류 를 채집할 것인지에 리스트를 생각해보고 몇 가지 종류로 분류하여 표본을 만들어 보 고 종이를 만들 것인지에 대해 미리 정해 두었다. 돌에 해조류 부착기로 붙어 있는 해 조류를 채집하기 위해 조각칼을 준비하기도 하는 등 미리 여러 해조류를 예상하여 준 비해 갔다. 바닷가에 도착하였을 때 물살에 떠밀려오는 해조류를 최대한 채집하여 옆 에 바위에 계속 쌓아 모았다. 그 중에서도 자신들이 종이로 만들어보고 싶은 해조류를 위주로 채집하였다. 그 외에도 특이하게 생긴 해조류나 색깔이 예뻤던 해조류 등을 더 채집하였다.

그림 1부산 송정 그림 2 수영구 백운포 그림 3 해운대구 대변항

나. 해조류 표본제작

1) 바닷가에서 채취해 온 해조류를 몇 번 담수로 헹군 다음 비슷한 형태를 지닌 것끼리 구분하여 물에 넣어 하룻밤을 둔다.

2) 다음날 담수로 해조류를 다시 헹군 후 새로운 물이 든 수조에 넣는다.

3) 해조류 표본지를 해조류가 든 물에 넣고 해조류를 건져 낸다.

4) 표본지에 해조류를 얇게 펴고, 잘 펴지지 않는 부분은 핀셋을 이용하여 꼼꼼하게 뭉쳐 있는 부분까지 고르게 펴서 표본을 만든다.

5) 신문지들 사이에 표본지를 놓아 신문지들이 해조류의 수분을 잘 흡수할 수 있도록

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하고 무거운 것을 올려 두어 잘 펴질 수 있도록 한다. (이때, 수분 제거가 잘 되기 위해 신문지를 여러 겹 쌓고 표본을 쉽게 찾기 위해 라벨로 표시해두면 더 간편하다.) 6) 신문지를 몇 번 갈아주며 표본이 완전히 마를 때까지 1 주일 정도 기다려면 표본이

완성된다.

다. 해조류 특징 조사 및 분류

앞서 만들어 놓은 표본과 물에 담가 보관해 놓은 해조류를 이용하여 ‘제주의 바닷말’이 라는 도감을 이용하여 우리가 채집한 해조류가 어떤 것인지 분류 및 조사를 하였다. 책에 제시되어 있는 특징을 이용하여 분류를 하려고 하였으나 분류가 쉽게 되지 않아 현미경을 이용하여서 해조류를 관찰한 뒤 현미경으로 관찰된 모습을 이용하여 해조류를 분류해보려고 하였다. 하지만 이것 또한 분류가 쉽게 되지 않아서 우리는 ‘제주의 바닷말’을 직접 작성하 신 저자 이용필 교수님께 메일을 보내어 자문을 구했다.

라. 해조류 펄프 만들기

바다에서 직접 채집한 해조류를 이용해 종이를 제작하여 어떤 종류가 종이 제작에 적합한 지 판단하고 시중에서 구입한 우뭇가사리로 만든 종이를 대조군으로 종이로써의 활용 가능성 을 가늠해 본다.

1) 해조류 불리기

시중에서 구입한 건조된 해조류는 하룻 동안 물에 담구어 불려서 사용한다.

2) 산처리

해조류에 1N HCl 용액을 해조류의 약 7배 정도의 분량으로 넣고 40℃로 맞추어 놓은 항온기에 24시간 담아둔다. 이 후에 해조류를 건져내고 체에 내려 여러 번 물로 헹구 어 HCl을 씻어 준다. 마지막 단계에서는 증류수를 사용한다. (HCl을 사용했던 이유는 해조류가 포함하고 있는 Mg2+, Ca2+를 제거하기 위해서이다.)

3) 당화 작용

화학적 당화 방법인 NaOH(Extra Pure Grade, DUKSAN) 용액으로 처리하되 1N, 0.5N, 0.25N, 0.1N NaOH 용액을 농도별로 사용하여 해조류로부터 당류를 제거하고 종이의 원료가 될 수 있는 섬유질을 얻는 최적의 조건을 찾고자 한다. 종이 소재로는 바다에 서 채집한 녹조류, 갈조류, 홍조류를 모두 사용하였고 이 중에서 종이에 적합한 해조류 를 선택하고자 한다.

3) 해조류 펄프 제작 과정은 다음과 같다.

가) 불순물(Ca2+, Mg2+)이 제거된 해조류를 3L 비커에 넣고 이들이 잠길 정도의 NaOH 용액을 넣는다.(위와 같은 과정을 거치는 이유는 해조류가 가지는 젤 성분인 아 가로스와 아가로펙틴을 제거하기 위해서이다)

나) 알루미늄 코일로 비커의 입구를 덮고 고온멸균기를 이용하여 121℃에서 30분간

멸균 한다. (불순물 제거과정을 거치지 않고 NaOH에 바로 넣어 당화작용만 거치는 경 우는 각 해조류 부피의 7배 정도의 1 N NaOH를 비커에 넣는다.)

다) 위의 처리 과정을 거친 해조류를 물에 헹구고 체에 내려 펄프를 얻는다. 마지막 헹금물로 증류수를 사용하면 색이 밝은 펄프를 얻을 수 있다. (그림 )

그림 4, 고온멸균

그림 5 해조류 펄프

마 해조류 펄프 염색

1) 준비물 : 염재 분말(매리골드, 팔손이, 모란, 배롱나무 잎, 단풍잎, 남천, 미국능소 화, 개망초, 쑥, 맥문동 꽃, 열매 등은 학교와 학교 주변에서 직접 채집했고, 홍화, 코 치닐, 치자, 괴화는 향토학교에서 구입했다.), 증류수, 메탄올, 아세톤, 명반(Aluminum potassium sulfate dodecahydrate, SAMCHUN), 철매염제, 탄산칼륨, 구연산, 하이드로 설파이트, 소석회, 교반기, 마그네틱 바, 비커, 채, 전자저울, 진공 감압기, 여과지(∅

15cm), 온도계, 유리막대 2) 각 염재의 종류와 색소 성분

종이 염색에 이용된 염재 중 일부의 염재와 이에 포함된 색소 성분을 표 2에 표시하 였다.

(8)

염재 염재

분말 색소 염재 염재

분말 색소

적 색 계

소목 브라질레인

황 색 계

치자 크로신

코치닐 카민

녹 색 계

쑥 쿨로로

홍화 카르타민 청

자 색 계

쪽 인디고

황 색 계

괴화 루틴 자초 시코닌

양파껍질 케르세틴

흑 색 계

오배자 탄닌

표 2. 염재의 종류와 염재에 포함된 색소 성분

3) 염료 추출 및 해조류 펄프 염색 가) 적색계

(1) 코치닐

·코치닐: 원산지가 열대와 아열대 아메리카인 선인장을 먹고 사는 밀깍지벌레과의 Dactylopius Coccus(연지 벌레) 암컷을 말려서 분쇄한 가루로 만든 붉은 염료.

·염료 추출

(가) 증류수 1 L에 동결 건조시킨 코치닐을 10 g 을 넣고 35 ℃, 280 rpm에서 10분 동안 끓여준다.

(나) 무명천이나 거즈로 코치닐 가루를 걸러준다.

(다) 진공 감압을 통해 2차적으로 코치닐 가루를 걸러내고 염료를 추출한다.

·염색 과정

(가) 증류수 1 L에 명반을 5 g 을 넣어서 35 ℃에 10분 동안 끓여준다.

(나) 명반용액에 펄프를 20분 동안 선매염 시킨다.

(다) 물에 충분히 헹군 뒤 코치닐 염료에 30분 동안 염색 시킨다.

(2) 홍화

·홍화: 국화과의 잇꽃을 건조시킨 것을 홍화라 하며 적색염료로 사용한다.

·염료 제조

(가) 홍화를 무명 자루에 넣고 물에 하루 정도 담가 둔다.

(나) (가)의 무명 자루를 주물러 자루색이 붉게 될 때까지 주무르고 물 갈아주기를 반복한다.

(다) 무명 자루에서 홍화를 꺼내어 동결 건조시켜 홍화분말을 얻는다.

(라) 따뜻한 물 (30~40 ℃) 3L에 홍화 분말 90 g을 넣고 1시간 정도 교반기에 얹어 저어준다.

(마) (라)에 Na2CO3 10 g을 넣고 30분간 교반한 후 구연산 10 g을 넣는다. 온도는 그대로 유지한다.

(바) (마)의 용액을 감암여과시켜 홍화 염료를 얻는다.

·염색 과정

(가) 해조류 펄프를 홍화 염료에 잠길 정도로 넣고 1시간 이상 둔다.

(나) 여러 번 수세 후 아세트산 용액 10 mL를 넣고 린스하듯 헹군다.

나) 황색계 (1) 매리골드

·매리골드: 멕시코 등의 남아메리카에서 자생하는 꽃으로 선명한 오렌지색을 띤다.

·염료 추출

(가) 녹색을 띠는 꽃받침을 제외한 꽃을 동결 건조시켜 분쇄기로 갈아 분말을 만든다.

(나) 10 g/L의 비율로 물에 매리골드 꽃 분말을 넣고 100 ℃에서 20분간 처리하여 1차 추출액을 제조한 다음 1차와 동량의 물을 붓고 2차 추출액을 제조한다.

(다) 1, 2차 추출액을 혼합하여 감압여과 시켜 염료로 사용한다.

·염색 과정

(가) 매염의 경우 매염제는 3 % 농도의 백반을 이용하였고 펄프에 백반용액을 잠길 정도로 넣고 40 ℃에서 60분간 선매염 하였다.

(나) 선매염한 펄프를 2~3회 수세한 다음 펄프가 잠길만큼 염료를 넣고 1시간 정도 염색한다.

(2) 양파껍질

·양파: 수선화과의 부추속에 속하는 두해살이 채소로 잎은 파처럼 가늘고 길며 속이 비어있다. 땅 속의 비늘줄기는 공 모양으로 생겼으며, 겉에 갈색의 얇은 겉껍질은 염색에 쓰인다.

·염료 추출

(가) 비커를 3000 mL 의 증류수로 채운 후 70 ℃ 가량으로 가열한다.

(나) 적정 온도가 되면 양파껍질 분말 30 g을 천천히 넣고 잘 섞어준다.

(다) 마그네틱 바를 넣고, 핫플레이트의 회전수를 150 rpm정도로 맞춘 후 3시간 가량 계속 가열한다.

(라) (다)를 식힌 후 감압여과 시켜 양파껍질 염료를 얻는다.

(9)

·염색 과정

(가) 선매염일 경우 해조류 펄프를 수조에 넣고 펄프가 완전히 잠기도록 10 % 명 반용액을 부어준 후 20~30분 가량을 기다린다.

(나) (가)에 양파 껍질 염료를 부어준 후 펄프 전체에 잘 스며들도록 섞어준다.

충분히 기다린 후 펄프를 체에 내려 3회 정도 수세한다. (후매염일 경우 이 과정 에서 우뭇가사리가 충분히 잠길 만큼 3 % 명반 용액을 부어준 후 20~30분가량 둔다.)

(3) 괴화와 치자

·치자: 치자나무는 대한민국, 중국, 일본에 서식하는 상록관목으로 꽃의 향기가 강하며 노란색 열매는 자연 염색에 이용된다.

·괴화: 회화나무는 콩과에 속하는 나무로 학명은 Sophora japonica이다. 회화나무의 꽃을 괴화라 하여 옛날에는 부적을 만드는 종이의 염색에 이용했다.

·염료 추출

(가) 비커에 물 600 g, 괴화 또는 치자 30 g 을 넣는다.

(나) (가)의 비커를 교반기에 올리고 마그네틱 바를 넣은 후 약 700 rpm 정도로 돌린다.

(다) 진공감압장치를 통해 혼합물을 여과시켜 괴화 염료를 얻는다.

·염색 과정

(가) 해조류 펄프 400 mL 정도가 담긴 비커에 추출한 염료 400 mL을 넣고 20분 간 둔다.

(나) (가)의 비커에 명반 3 % 용액으로 30분간 동시매염한다.

다) 녹색계 (1) 개망초

·개망초: 망초와 매우 유사하게 생겼으나 다른 속에 속한다. 망초의 키가 더 크고 개망초 의 꽃이 더 크다. 지금은 한국의 산과 들에 매우 흔한 아름다운 들꽃이지만 구한말에 북미에서 들어온 귀화식물이다.

·염료 추출

(가) 물 3 L에 개망초 분말 90 g을 넣고 교반기로 저어주면서 100 ℃로 끓인다.

(나) 1시간 정도 염료 액을 우려낸 후 감압여과시켜 염료를 추출한다.

·염색 과정

(가) 펄프를 5 % 백반으로 선매염한 후 수세한다.

(나) (가)에 다시 펄프가 충분히 잠길 만큼 염료를 넣고 염색한다.

(2) 쑥

·쑥: 한국, 일본, 중국 등의 초목지에서 흔하게 볼 수 있는 국화과 쑥속에 속하는 다년생 식물이다. 식용과 약욕으로 쓰이며 독특한 향과 맛이 난다.

·염료 추출

(가) 메탄올 400 g과 에탄올 200 g을 섞어서 추출 용매를 만든다.

(나) 비커에 (가)의 용매를 넣고 , 쑥 30g를 넣는다.

(다) 비커를 교반기에 올리고 마그네틱 바를 넣은 후, 30분간 400~500 rpm, 50~60

℃로 돌린다.

(라) (다)를 감압 여과하여 염료를 얻는다.

·염색 과정

(가) 증류수 1 L에 명반을 1 g을 넣어서 35 ℃에 10분 동안 끓여준다.

(나) 해조류 펄프를 30분 간 명반 용액으로 선매염 한다.

(다) 해조류 펄프를 채로 내린 후, 증류수로 3~4회 행군 다음 20분 동안 쑥 염료에 둔다.

라) 청자색계 (1) 쪽

·쪽: 중국과 인도가 원산지인 한해살이풀로써 줄기는 붉은빛이 도는 자주색을 띤다.

어긋나기로 달리는 잎은 잎자루가 짧고, 긴 타원 또는 달걀 모양이며, 마르면 검은빛이 도는 파란색을 띠며 염료의 원료로 쓰인다.

·염료 추출

(가) 핫플레이트에 2000 mL 증류수가 든 비커를 올려놓고 열을 가하여 40 ℃가 되면 쪽 20 g 을 넣는다. 유리막대로 잘 저어준다.

(나) 50 ℃가 될 때까지 가열한 후 Ca(OH)2 20 g 을 넣는다. 유리막대로 잘 저어준다.

(다) 60 ℃가 될 때까지 가열한 후 하이드로 설파이트 20 g 을 넣는다. 유리막대로 잘 저어준다.

(라) 온도를 60 ℃로 유지하면서 교반기를 이용하여 10분간 저어준다.

(마) 감압 여과 시켜 쪽 염료를 추출한다.

·염색 과정: 해조류 펄프를 쪽 염료에 넣는다.

(2) 자초

·자초: 지치, 지초, 지혈, 자근 등의 여러 이름으로 불리는 여러해살이풀이다. 사람들은 뿌리를 말려서 한약재로 사용하며 보라색 염료, 홍주 등의 첨가물로도 쓰인다.

·염료 추출

(가) 분말로 만든 자초의 부피를 측정하고 그의 3배 가량에 해당하는 에탄올을 붓고 상온에서 24시간 방치한다.

(나) 감압 여과시켜 염료를 추출한다.

·염색 과정

(가) 해조류 펄프를 염료에 30분가량 담가 색이 충분히 스며들게 한다.

(나) 매염제를 사용하지 않으며 염색이 이루어진다.

마) 흑색계

(10)

(1) 오배자

·오배자: 붉나무의 잎에 울퉁불퉁하게 생긴 벌레주머니가 생겨 그 속에 자잘한 벌레들 이 많이 들어 있는데 이것을 오배자 또는 염부자라고 하며 염료나 약으로 쓴다.

·염료 추출

(가) 비커에 증류수 1 L와 오배자(밤송이) 가루 18 g 그리고 탄산나트륨 2 g을 넣어준다.

(나) 마그네틱 바를 넣어 교반하면서 60 ℃에서 30분간 유지한다.

(다) (나)를 감압 여과하여 오배자 염료를 추출한다.

·염색 과정

(가) 해조류 펄프에 오배자 염료를 붓고 10분간 기다린 후 3~4회 정도 수세하여 염료를 씻어낸다.

(나) 철매염제를 부어 색을 검게 만들어 준다. (매염제를 부어주면 검은색으로 바뀌기 때문에 적절히 섞어주기만 하면 된다.)

(2) 밤송이

·밤송이: 밤나무 열매인 밤을 싸고 있는 껍데기로 가시가 많이 돋고, 밤이 여물면 벌어진 다. 밤이 여물기 전에는 가시가 부드러우며 이 시기에 딴 밤송이를 염재로 이용한다.

·염료 추출과 염색 과정은 오배자와 동일한 방법을 사용한다.

아래 그림 6은 물, 에탄올, 아세톤과 같은 용매로 동식물로부터 염료를 추출한 다음 이를 해조류 펄프를 염색하는 과정을 나타낸 것이다.

a. 염료 추출 b. 남천 염료 c. 해조류 펄프 염색 그림 6. 해조류 펄프 제작 및 염색

바. 해조류 종이 제작 및 건조 1) 뜰채 제작

가) 준비물:

나) 제작 과정

직경 6. 5 μm의 크기를 가진 망을 B5 크기보다 사방 2cm가량 더 크게 자른다. 자른 망 위에 폭5 mm의 나무 막대를 4면에 글루건을 이용해 접착시켜 뜰채를 완성한다.

그림 7. 뜰채 제작과정(좌)과 완성된 뜰채 모습(우) 2) 해조류 종이 제작

가) 위에서 언급한 염색과정을 마치면 공통적으로 염료의 색이 빠지고 맑은 물이 나올 때까지 여러 번 수세하여 염색된 해조류 펄프를 얻는다.

나) 큰 수조에 물과 우뭇가사리의 비율이 10 : 1이 되도록 넣은 후 뜰채를 이용해 해조류 펄프를 떠서 신문지 위에 놓고 1차적으로 물기가 빠지도록 한다. 다시 새 신문지를 물이 빠지도록 하는 작업을 2번 정도 반복한다.

· 그냥 물에 풀어둔 상태로 해조류 펄프를 뜨게 되면 종이가 균일하지 않게 만들어진 다. 따라서 물에서 뜰채를 올릴 때 상하로 흔들어서 상하의 우뭇가사리 퍼짐이 고루 퍼지게 하고 좌우로도 흔들어서 좌우의 우뭇가사리 퍼짐도 고루 퍼지게 하여 사방으로 고루 퍼지게 한다.

3) 해조류 종이 건조

실온에서 물기를 뺀 종이를 뜬 뜰채를 신문지위에 얹고 여러 겹의 신문을 포개 얹은 다음 80 ℃의 드라이 오븐에 넣고 무거운 것을 신문지 위에 올려 압력을 가하여 건조시킨다.

두껍게 뜰 경우 후에 건조 과정에서 종이가 구겨지는 등의 문제가 발생할 수 있으며, 얇을 경우 채에서 한 조각으로 떼어내기에 다소 어려움이 있다. 또한, 염재나 용매의 양의 조절에 따라 색깔의 진하기는 차이가 날 수도 있다.

그림 8. 왼쪽부터 시계방향으로 뜰채로 종이 뜨 는 모습, 종이 건조시키는 모습.

(11)

사. 종이의 성능 검사 1) pH 검사

가) 준비물: 드라이 오븐, 전자저울, pH meter, 100 mL비커, 파라필름, 거름종이, 유리막대, 알코올램프, 삼발이, 초시계

나) pH 측정 과정

(1) pH 측정을 위한 샘플종이, 대조군으로 복사지, 갱지, 한지를 99℃ 건조기에서 3 시간가량 건조시킨다.

(2) 각각의 종이를 1 g씩 잘게 찢어 비커에 넣고 증류수 100 mL를 부은 다음 종이 가 잘 잠길 수 있도록 유리막대로 저어준다.

(3) 종이의 성분이 잘 우러나올 수 있도록 10분간 가열한다, (4) 가열한 혼합물을 거름종이를 이용해 거른다.

(5) 거른 용액을 항온수조를 이용해 25℃로 유지한다.

(6) pH 미터기를 이용해 각 용액의 pH를 측정한다.

2) 종이 강도 측정 가) 종이 두께 측정

인장 강도 실험에 사용된 종이를 상, 중간, 하 3 구간으로 나누어 두께를 잰 후 평균을 낸다. 측정 도구는 버니어 캘리퍼스를 이용한다.

나) 종이 단위 무게 재기

인장 인덱스와 인열 인덱스를 재기 위하여 종이의 단위 무게를 측정한다. 종이의 단위 무게는 전자저울을 이용하여 m2 당 무게를 구한다.

다) 종이 강도 측정 (1) 인장 강도 측정

종이에는 배향성이라는 것이 존재하는데, MD와 CD로 표시하며 MD는 종이가 만들 어질 때의 결의 방향이고, CD는 이에 수직한 방향이다. 인장 강도는 MD, CD 각각 3번 씩 실험하여 평균을 내었다. 인장 강도에 사용될 종이의 규격은 TAPPI T494 om-01 Test 방법에 의해 그림 ( )와 같이 정했다.

그림9. 인장 강도 시험 종이 규격

(2) 인열 강도 측정

인열 강도 시험 종이 규격은 TAPPI T220 sp-01 및 ASTM D2261 방법에 의해 정했

다.

그림 10. 인열 강도 시험 종이 규격

이번 실험에서는 각 실험을 3번씩 실행하여 평균값을 내어 종이의 성질을 비교해 보기로 하였다. 그림 11은 이번 실험에서 사용한 소형 인장 시험기(H5KS, Tinus Olsen) 와 실험하는 모습을 나타낸 것이다.

a. 소형 인장기

b. 실험하는 모습(1)

c. 실험하는 모습(2) 그림 11. 인장 실험

3) 상하 흡습성 측정

가) 준비물: 종이샘플, 눈금 실린더, 자, 연필, 테이프, 전등, 타이머 나) 과정

(1) 종이를 2.5 cm × 25 cm로 자른다.

(2) 0.5 cm 간격으로 점을 찍는다.

(3) 눈금 실린더에 증류수를 담아 종이샘플의 하단선 1 cm까지 물이 닿도록 한 뒤 테이프로 고정시킨다. 그 후에 물이 올라간 높이가 잘 보이도록 전등을 설치한다.

(4) 종이샘플을 넣는 동시에 타이머를 켜서 증류수가 종이샘플에 흡수되는 높이를 10분 동안 1분 간격으로 측정하고 결과를 기록한다.

(5) 3회 반복 후, 속력을 구하여 평균값을 계산한다.

4) 전 방향 흡습성 측정

(12)

가) 준비물: 종이샘플. 피펫 팁, 마이크로 파이펫, 컴퍼스, 15 cm 이상의 자, 기록계, 비커, 잉크

나) 과정

(1) 종이를 10 cm×10 cm 의 정사각형으로 자른다.

(2) 두 대각선을 그어 그 교점을 표시하고, 이를 중심으로 반지름이 1cm, 2cm, 3cm, 4cm의 원을 그린다.

(3) 타이머를 90초로 맞춘 후, 중심에 마이크로 파이펫을 이용하여 250μL의 잉크 를 떨어뜨린다. 시간 측정 시작. (주의: 이때 아래에 다른 종이 등 흡습성이 있는 것을 두면 오히려 잉크가 컴퍼스 끝이 만든 구멍을 통해 일부 흡수될 수 있으니 주의한다.)

(4) 시간이 끝나면 최대 이동지점/최소 이동지점을 표시하고, 사진을 찍는 등 기록 한다.

5) 종이 표면 관찰

사용된 기기는 전자 현미경으로 SEM (Quanta 250, FEI)이며 관찰 과정은 다음과 같다.

가) 시료 SEM을 이용하기 위해서는 전자총을 이용하여 시료를 관찰할 때뿐만 아니 라 이온 코팅을 진행할 때에도 진공 상태를 계속 유지해야 한다. 그렇기 때문에 살 아 있는 생물을 관찰할 수 없으며 주로 마른 시료 혹은 전처리를 가한 시료를 관찰 할 수 있다.

나) 이온 코팅기 이용 스터브 위에 탄소테이프를 붙여둔다. 탄소테이프 위에 마른 시료 혹은 전처리를 가한 시료를 얹는다. 스터브를 이온 코팅기 내부의 홈에 끼워 넣고, 뚜껑을 단단히 닫아둔다. 일정한 전류와 시간을 결정하여 시작 버튼을 눌러 시료를 코팅한다.

다) SEM은 관찰 시 뿐만 아니라 평상시에도 기계의 최적 상태를 유지하기 위해 진 공 상태를 유지하고 있으므로 벤트 버튼을 눌러 기계 내부 기압을 대기압과 맞춰 끼운 후에 Nav-Cam을 이용하여 시료의 대략적인 위치를 찍어둔다. 기압이 같아진 후에는 SEM의 stage 위에 관찰하고자 하는 시료를 놓고 SEM을 닫은 후, 내부를 진 공 상태로 만들기 위해 Pump 버튼을 누른다. 진공 상태가 되고 나면 z 좌표를 10 으로 맞추어 최적의 높이를 먼저 맞추어 둔다. 사용할 시료에 맞는 전자총의 전압 과 Point를 조정한 후 Beam On 버튼을 눌러 전자총을 발사한다. 시료의 위치로 이 동하며 Auto Focus혹은 Auto Contrast Brightness 버튼을 눌러가며 초점을 맞춘다.

그림 12. SEM(Quanta 250, FEI)

아. 미술 작품 제작

1) 준비물: 철사, 초배지, 창호지, 목공 풀, 해조류 종이 2) 작품 제작 과정

가) 철사로 튼튼한 나무와 나무 밑동 형태의 틀을 만든다. 이때 철사의 경우 처음에 원형을 만들어 준 뒤 그곳에 철사를 꼬아서 이어가면서 철사 사이의 간격이 사각형을 이루도록하 여 기둥의 형태가 완성되도록 한다. 끝의 부분의 경우 나뭇가지와 잎을 연상시켜주기 위해 철사를 꼬아주지 않고 원래의 형태 그대로 둔다.

나) 형태의 틀을 완성한 다음에는 철사사이의 간격마다 초배지를 붙여주면 명확한 형태를 드러나게 함과 동시에 작품을 단단하게 해준다. 초배지의 경우 처음 종이로 철사와 종이 사이의 고정과 안정감을 준 뒤에 2번 정도 더 덧붙여주어야 한다.

다) 창호지를 붙여준다. 창호지의 경우 외관상으로도 물체의 부드러운 느낌을 줄 뿐만이 아니라 실질적으로 얇고 부드러운 탓에 다른 종이와도 쉽게 붙을 수 있는 특성을 이용하기 위해서 사용을 하는 것이다. 창호지는 얇기 때문에 여러 번 덧 발라주는 것이 좋다.

라) 창호지를 바른 것까지 다 마르게 되면 튼튼한 나무의 경우 나무의 밑 부분은 어두운 색깔로 무게감을 주고 윗부분은 밝은 색깔과 녹색, 적색계열의 종이를 이용해 건강한 나무를 연상시키도록 꾸며준다. 나무 밑동의 경우 어두운 색깔을 이용하여 아파가고 황폐화 되어가는 나무를 연상시키도록 우뭇가사리 종이를 붙여준다. 그리고 윗부분은 적색계열의 종이를 조금 붙여준다. 나무 밑동의 경우 주변에 실제의 나무 막대를 조금씩 놓아두면서 파괴된 자연을 연상시키는 분위기를 만들어준다.

마) 두 조형물이 같이 있으면서 하나의 작품을 완성하게 되는데 이것이 우리 환경에서 친환경적인(우뭇가사리) 종이를 사용했을 때와 환경파괴적인(나무) 종이를 사용했을 때의 결과 차이를 보여주는 작품이라고 볼 수 있다. 이 작품을 우리학교 친구들과 선생님들께 보여주면서 우뭇가사리의 효율을 실감나고 흥미가 높도록 전달하였다.

(13)

a. 철사로 토대를 만드는 과정

b. 초배지를 적당한 크기로 자르는 과정

c. 철사 토대에 초배지를 덧대는 과정

d. 다시 창호지를 덧대는 과정 e. 창호지까지 덧댄 후의 모습(1)

f. 창호지까지 덧댄 후의 모습(2) g. 해조류 종이로 덮는 과정(1)

h.해조류 종이로 덮는 과정 (2)

i. 해조류 종이로 덮는 과정(3)

j. 해조류 종이를 다 덮은 모습

k. 해조류 종이를 다 덮은 모습

(14)

4. 시행착오 극복 및 한계점 가) 염색

1) 홍화염색

홍화의 경우 일반적인 식물들과 다르게 동결건조를 시킨 꽃을 용매에 바로 섞는다고 색이 추출되는 것이 아니었다. 앞에 언급한 바와 같이 실험을 진행하게 될 경우에는 노란색을 추출할 수 있지만 노란색마저도 색깔이 고정되지 않는다. 그래서 무명천으로 만든 주머니에 홍화를 넣고 여러번 치대고 헹구는 과정을 거쳐 홍화의 노란색 물을 다 빼준 다음에 홍화를 다시 동결건조 시키고 그 상태의 홍화에서 빨간색 물을 추출하여 구연산과 탄산칼슘을 이용 하여 pH를 조절하고 적색으로 고정시켜준다.

2) 오배자 염색

처음에 450 mL에 50 g 을 이용하여 염색을 하려고 하였지만 실질적으로 그렇게 염색을 하다 보니까 감압기로 가루를 걸러 내주는 과정에서 가루가 너무 많이 나와서 처리를 하는 데에 손이 많이 갔지만 1 L 에 18 g 을 넣어도 같은 결과를 얻을 수 있어서 작은 양을 이용하여 도 처리를 하는 데에 손이 적게 가서 효율을 높일 수 있었다.

나. 안토시아닌

안토시아닌을 함유하고 있는 식물의 경우 물을 용매로 사용하여 염료를 추출을 하게 되면 후에 매염제를 사용하거나 염룔를 충분히 씻어 주는 과정에서 색깔이 고정되지 않는다.

따라서 유기 용매를 사용해서 색소를 추출 시켜준다. 또한 색소를 추출하더라도 안토시아닌 자체가 매우 불안정하기 때문에 염색을 하는 과정에서 색소의 고정이 쉽지 않아 실패를 거듭하던 도중 매염처리를 다르게 할 경우 색 고정이 가능하다는 것을 발견하여 그 방법에 있어서는 아직 더 연구 중에 있다.

다) 청색계열을 경우

청색계열의 경우 천연염색재료를 찾기가 어려웠다. 쪽의 경우는 인도에서 수입한 분말을 시중에서 구입하여 사용하였는데 워낙 색이 진하여 다루기가 까다로웠다. 닭의 장풀의 경우 청색계열 염재로 좋은 재료이지만 꽃의 크기가 워낙 작고 반나절에 꽃이 지기 때문에 채집이 힘들었다. 특히 수술, 암술과 함께 따서 염재로 사용하는 경우 녹색빛이 돌기 때문에 작은 꽃잎 2장만을 사용한다는 점도 채집이 어려웠다. 꽃도 무척 예쁘고 해서 다음 기회에 꼭 염료를 제조하여 염색에 이용해 보고 싶다.

라) 뜰채의 변천사

(1) 옷걸이를 정사각형의 형태로 바꾸어서 사용하지 않는 스타킹 망으로 씌운 다음에 바느질을 하여 고정시킨 것으로 틀을 사용한다.

⇒ 끝부분이 정확한 모양이 나오지 않아서 다른 틀을 생각해보았다.

(2)직접 나무 막대를 자르고 틈이 조금 넓은 망에 B5 사이즈가 되도록 나무 막대를 붙여준 것으로 틀을 사용한다.

⇒ 큰 틈 사이로 우뭇가사리가 다 걸림

(3) (2)에서 사용한 망 보다 틈이 좀 더 조밀하지만 튼튼한 망을 이용하여 겹쳐서 쓴다.

⇒ 겹쳐서 사용하는 경우 2겹 사이에 펄프가 들어가거나 종이가 골고루 펴지지 않는 단점이 있다.

최종적으로 한 겹의 망으로 만들어진 뜰채를 사용하였다.

그림 14. 체의 변천사(양파망, 2 겹망 1겹망)

(5) 염색하는 구간 변경

처음에느 종이를 제작한 후에 완성된 종이에 염색을 하려고 하였지만 직접 시행해본 결과 만들어진 종이를 가지고 염색을 위해 염료에 종이를 투여할 시 종이가 다 풀어져서 다시 섬유질의 상태로 돌아가게 되므로 염색된 종이를 만들어 낼 수가 없었다. 그래서 해조류 펄프 상태에서 염색한 후 종이를 만들었다.

(6) 종이 제작 및 건조 과정

처음에는 무명천에 알루미늄 박지를 깔고 종이펄프를 검지손가락으로 일일이 펴서 제조하 였다. 처음에 시험실험에서는 해조류의 양이 적었기 때문에 가능했으나 대량이 경우 문제가 되어 새로운 방버을 떠올려야했다. 최종적으로 1겹의 망으로 이루어진 뜰채로 종이펄프를 떠서 신문지위에 놓고 실온에서 물기를 뺀다음 80℃ 건조기에서 신문지 사이에 차곡차곡 쌓아 놓고 무거운 것으로 압력을 가하면서 건조시켰다.

5. 월별 연구 추진 실적 7월 - 해조류 채집 - 표본 제작 - 해조류 특징 조사

- 종이 제작에 적합한 해조류 선별하기 위해 소형 종이 제작 - 염재 구하기

- 해조류 분류 관련 자문 요청

(15)

8월 - 종이 틀 제작

- B4 용지 크기의 종이 제작 - 염색 종이 제작

- 염색 및 종이 제작 관련 교수님 자문 요청 - 염재 구하기

9월 - 염색 종이 제작 - 미술작품 아이디어 구상

- A4 용지 크기의 틀 및 종이 제작

10월 - 미술작품 관련 자문 요청(미술선생님) - 미술 작품 제작

- 염색 종이 제작

11월 - 효과적인 미술작품 홍보 방법 고안 - 미술 작품 제작

- 염색 종이 제작 - 미술 작품 홍보

6. 연구비 사용 내역

비 목 항 목 산 출 내 역 금 액

직접비

사업장비·재료비 ․재료비 1,120,000원 1,120,000

사업 활동비

․전문가 자문수당 150,000원×3회=450,000원

․참고도서 구입비 40,000원 490,000

사업수당 책임지도교사 수당 170,000원×5개월=850,000원 850,000

사업추진비 ․시내, 국내 출장비 1,100,000원

․회의비 800000회×4회=320,000원

․간식비 40,000원×3회=120,000원

1,540,000

합 계 4,000,000

(단위 : 원)

7. 시설 활용 실적

가) 부산대학교 생활환경대학 의류학과 장정대 교수님 연구실

사용기기: Spectrophotometer ColorMate(Scinco, Co., Ltd, Korea)를 사용하였다.

표준광 D65의 10° 시야 조건에서 측정하였다.

나) 부경대학교 공과대학 안전공학과 권오헌 교수님 연구실 사용기기: 소형 인장 시험기 H5KS

다) 부산일과학고 생명과학과 SEM 전자현미경실 사용기기: 주사전자현미경(Quanta 250, FEI)

a. 전자현미경 외부

b. 전자현미경 내부 그림 15. 전자현미경 8. 외부 전문가 자문 내역

가) 우리가 직접 바닷가에서 채집한 해조류의 이름을 알기 위하여 사진과 도감을 이용하여 어느 정도 해조류를 구분한 다음에 확실하게 알기 위해 도감의 저자로부터 자문을 얻었다.

▲ 자문을 얻고 싶은 내용을 작성한 메일

▲ 이용필 교수님의 답

나) 염색에 대한 정보를 얻기 위해 부산대학교 의류학과 교수를 찾아 가서 염색과 종이 제작 등에 대한 정보를 얻었다.

다) 종이 강도 실험에 관한 자문을 얻기 위해 부경대학교 안전공학과 교수를 찾아가 자문을 얻고 실험을 하였다.

라) 미술품 제작에 관한 자문을 얻기 위해 본교 미술선생님을 방문하여 설치미술에 관한

(16)

기본 지식과 제작 방법을 익혔다.

3. 연구 결과 및 시사점 □ 연구 결과

1. 해조류 건조 표본

부산의 송도, 대변, 일광 바닷가에서 채집한 조류를 종이에 건조시켜 표본을 만들었 다. 직접 채집할 수 있는 것은 채집하고 그렇지 못한 것은 해안에 밀려들어온조류들을 건져 올렸다. 이들 중 종이를 만들어 볼 수 있을 만큼의 양을 얻은 6가지(1~6)의 해조 류의 건조 표본을 만들고 기타 특징을 알아보았다 (표 3)

1 2 3

건조 표본 사진

채집

장소 부산 남구 용호동 백운포 부산 해운대구 송정 부산 서구 송도

4 5 6

건조 표본 사진

채집

장소 부산 서구 송도 부산 기장군 일광 부산 서구 송도

표 3. 해조류 표본

2. 해조류 특징 조사

실물을 직접 눈으로 보고 만져보며 오감을 이용하여 특징을 조사하였고 광학현미경을 이용하여 배율을 1,000배로 높여 표면의 관찰하여 세포를 볼 수 있었다. 해조류(1~6)의 실물과 세포의 특징은 표 4에 나타내었다.

종류 특성 세포 표면

1 자주빛을 띠며 부드

럽다.

자주빛을 띠는 작은 알갱이 모양의 세포 가 조밀하게 모여 있 음.

2

자주색빛의 얇고 미 끌미끌한 엽상체를 가짐.

붉은빛을 띠는 큰 세 포들이 넓게 분포함.

3

자주색빛을 띠는 얇 고 넓으며 미끌미끌 한 엽상체를 가짐

자주색을 띠는 입자 에 옅은 노란색의 알 갱이가 박혀있는 형 태의 세포로 이루어 짐.

4

붉은빛을 띠는 엽상 체가 억세며 부드럽 지 않음.

붉은색과 주황색이 섞인 세포들이 벌집 형태를 이룸.

5 엽상체가 매우 넓고

녹색을 띰.

세포내에 녹새을 띠 는 알갱이를 볼 수 있음.

6 엽상체가 진한녹색

과 갈색을 띰.

황색을 띄는 세포들 이 모여 있으며 세포 군데군데 황갈색을 띰.

표 4. 해조류의 종류와 그 특성

3. 종이재료로 적합한 해조류 찾기

채집한 해조류로 종이를 만들어 특징을 살피고 광학현미경으로 400배 확대하여 종이를 이루고 있는 셀룰로스의 상태를 관찰하여 표 5에 나타냈다. 실험 결과 녹조류(5번), 갈조류(6 번)으로부터는 종이를 만들어 어려웠고 홍조류의 경우도 2번과 3번의 경우 섬유질을 볼 수가 없었으며 1번과 4번을 비교해보면 겉모양도 흡사하게 생겼으며 실모양의 섬유질이 보였으나 4번이 더 굴게 보였다. 이를 보아 1번의 경우, 얇은 실모양의 섬유질이 많이 보였고 종이가 두껍고 단단하여 잘 부스러지지 않았다. 그러나 백운포에서 그물과 함께 쌓여있던 조류를 채집했던 터라 대량으로 구하기 어려워 이번 실험에서는 시중에서 판매하는 우뭇가사 리를 구입하여 해조류 종이를 만들기로 하였다.

(17)

종류 종이 특징 종이 표면

(현미경 사진; ×400) 특징

1

종이가 두껍고 단단하여 잘 부스러지지 않는다.

섬유질처럼 얇은 실 들이 주변에 많이 보 인다.

2 따갑고 해조류의 모

습이 그대로 남아 있 다.

종이가 군데군데 뭉 쳐져 있어 펼쳐지지 않은 모습이다. 섬유 질의 끈은 볼 수 없 었다.

3 부드럽지만 너무 얇

다.

하나의 층처럼 얇게 펼쳐져 있으며 검은 색 점들이 보인다.

4 꺼칠꺼칠하며 조직이

엉성하다.

눈으로 봤을 때는 1 번에서 나타난 실모 양의 섬유보다 굵은 실 같은 모양이 뭉쳐 있으며 광학 현미경 으로 관찰했을 때는 더욱 굵게 느껴졌다.

5 바삭바삭하며 노란색

을 띄며 비교적 잘 뭉쳐져 있다.

해조류의 결이 남아 있고 뭉쳐진 사이 틈 으로 빈 공간이 보인 다.

표 5. 해조류 종이의 특성

4. 해조류 종이 만들기 가. 우뭇가사리 공정

실험 결과 NaOH의 농도가 낮아짐에 따라 추출된 섬유질의 두께가 굵어지고, 제작된 종이도 색이 어둡고 질감이 거칠어졌다. 특히 0.5 N 농도대 이하로 내려가면 농도에 따른 차이가 심했으며 0.5 N과 1.0 N의 농도 차이는 미세했다. 따라서 이번 실험에서는 그 사잇값인 0.75

N 농도에서 실험을 진행했다.

NaOH 1N

NaOH 0.25N

NaOH 0.5N 표 6. 우뭇가사리 공정

NaOH 1N

NaCl + HCl 1N 1N

나. 해조류 종이 제작

시중(부산시 구포시장, 부전시장)에서 구입한 우뭇가사리를 원료로 펄프를 제조하고 뜰채로 물에 풀어져 있는 펄프를 떠서 건조시켜 종이를 얻었다. 그림 16은 해조류 펄 프를 400배로 관찰한 것이고 그림 17은 건조된 해조류 종이를 나타낸다.

그림 16. 종이의 겉모 양(×400배)

그림17. 매염처리하지 않은 해조류 종이

5. 염료별 염색

30여 가지의 염료를 만들어 해조류 펄프를 염색했으나 실험에서는 코치닐, 홍화, 소 목을 염료로 한 적색계통의 종이를, 괴화, 양파껍질, 치자를 염료로 한 황색계열의 종 이를, 쑥, 개망초를 염료로 한 녹색계열을, 쪽과 자초를 염료로 한 청자색계열을, 그리 고 밤송이와 오배자를 염료로 하는 흑색계열 해조류 종이를 소재로 하였다.

6. 종이의 성능 검사 가. 종이의 pH

각각 다른 염료로 염색된 종이의 성분을 우려낸 물의 pH를 pH 미터기로 측정한 결 과는 그림 와 같이. 각 염료에 따른 우뭇가사리 종이의 pH가 다양하게 나타난다는 것 을 알 수 있었고, 이는 염색 과정에서 사용한 매염제와 염료의 성분 때문이라고 판단 된다. 쪽과 팔손이 염료로 만든 종이가 시중 종이와 pH가 비슷하며, 전체적인 pH가 약 산성으로 치우쳐져 있긴 하지만 우리가 현재 사용하는 복사지와 같은 여타 종이와 크 게 차이가 나지 않는 것으로 보아 pH 면에서는 큰 문제가 없을 것이라 생각된다.

(18)

염료 홍화 치자 쑥 쪽 자

초 팔손이 밤송이 오배자 양

파 대조군 갱지 복사지 한지 pH 6.01 6.54 6.46 7.68 6.66 7.44 6.7 6.3 6.1 7 7.94 7.79 7.33 표7. 해조류 종이의 pH

그림 8. 각각의 염료로 만든 종이의 pH 측정값 나. 인장 강도 및 인열 강도

1) 종이 두께 측정

종이의 두께는 염료 또는 우뭇가사리의 차이보다는 종이의 제작과정에서 발생하였 다. 두께를 측정한 이유는 앞으로 실험할 인장강도와 인열 강도에서 두께에 의해 생 기는 오차를 줄이기 위해서이다.

종류 위치 상 중 하 평균

홍화 0.17 0.22 0.13 0.17

치자 0.22 0.30 0.30 0.27

쑥 0.21 0.27 0.22 0.23

쪽 0.15 0.17 0.21 0.18

자초 0.17 0.21 0.19 0.19

팔손이 0.37 0.55 0.39 0.44

오배자 0.30 0.30 0.31 0.30

양파 0.11 0.15 0.11 0.12

control 0.11 0.24 0.12 0.16

밤송이 0.23 0.37 0.26 0.24

전체 평균 0.204 0.278 0.224 0.23

표 8. 염료에 따라 달리 염색된 종이 두께 측정

단위:mm 2) 종이의 단위 무게 재기

표 9는 종이의 단위 무게를 잰 값을 나타낸다.

염료 대조군 양파 팔손이 밤송이 오배자 치자 쪽 쑥 홍화 갱지 평균

단위 무게

(g/m2) 42.5 80 65 87.5 67.5 40 40 87.5 62.5 75 68.63 표 9. 종이의 단위 무게

3) 인장 강도 측정

그래프를 분석할 때에는 먼저, 인장 강도 실험일 경우에는 가장 높은 값을 사용한다.

그림 19는 홍화의 인장 강도 실험을 나타낸 것으로 그래프를 분석할 때 인장 강도의 경우 가장 높은 값을 사용한다.

그림 19. 홍화 염색 종이의 인장 강도

표 10은 염재 종류에 따른 인장강도의 결과를, 그림 21과 22는 인장 강도 인덱스를 나타낸 것이다.

홍화 치자 쑥 쪽 자초 밤송이 양파 오배자 팔손이 대조군 한지 갱지 복사지 MD 0.88 0.55 0.42 0.9 0.45 0.59 1.18 0.42 0.33 1.05 0.94 3.17 4.73 CD 0.67 0.34 0.25 0.75 0.25 0.55 0.99 0.26 0.13 0.68 0.54 1.4 2.39 표 10. 염료 종류에 따른 인장 강도

(19)

그림 20. 인장 강도 인덱스(MD) (N·m/g) 그림 21. 인장 강도 인덱스(MD) (N·m/g)

염재에 따른 MD 인장 인덱스의 결과는 공통적으로 복사지의 인덱스 값이 큰 것을 볼 수 있다. 다음으로 갱지가 높으며 해조류 종이 중에서는 쪽이 가장 높은 수치를 나타내고 있다. CD 인덱스의 경우는 한지가 그 다음으로 높으며 해조류 종이 중에는 종이 중에서는 쪽이 가장 높은 수치를 나타내고 있다.

4) 인열 강도

인열 인덱스는 배향성이라는 것에 영향을 받는데, 인열 인덱스는 인열 강도를 비교 하기 위한 수단이다. 인열 강도 실험은 전체적으로 빠르게 끝나기 때문에 1장으로 할 경우 정확한 비교를 할 수 없으므로 종이를 3겹으로 하여 실험을 진행한 후, 3으로 나 누어 측정하였다. 그래프를 분석할 때에는 크게 눈에 띄는 값이 있으면 그 값을 사용 하며, peak 값들이 5개 이상일 경우 5개를 평균을 내어 사용한다.

그림 22는 홍화 염색 종이의 인열 강도 실험값을, 표 11은 염료의 종류에 따른 인열 강도값을, 그리고 그림 23은 인열 인덱스를 나타낸 것이다.

그림 22. 홍화 염색 종이의 인열 강도

홍화 치자 쑥 쪽 자초 밤송이 양파 오배자 팔손이 대조군 한지 갱지 복사지 인 열

강도 5.03 2.70 2.76 3.54 1.62 3.00 4.21 1.02 0.69 1.25 2.41 5.06 6.01 표 11. 염료 종류에 따른 인열 강도

단위: N/m

그림 23.. 염재에 따른 염색된 종이의 인열 인덱스(N·mm/g)

인열 인덱스의 결과로 쑥이 가장 크고 오배자가 가장 작은 수치를 나타내고 있음을 알 수 있다.

5) 종이 강도 실험 결론

인장 및 인열실험을 통해 제작되어진 우뭇가사리 종이의 강도 특성을 파악하였다.

인장 인덱스는 MD,CD 방향 모두 쪽, 양파, 홍화 순으로 컸으며, 인열 인덱스는 쑥이 독자적으로 띄어 나다는 것을 알 수 있다. 전체적인 경향을 봤을 때, 우뭇가사리 종이 가 상용지인 갱지, A4 용지에 비해서는 강도가 작았다. 또한 인장, 인열 강도 실험의 그래프의 형태는 각각의 경우에 유사한 경향을 나나타내었다. 종이의 인열 및 인장 실 험 결과가 두께에 비례할 것으로 예측했으나, 그렇지 않은 경우가 많았다. 홍화와 쪽 같은 경우에는 두께가 치자와 쑥 보다 얇았지만 인장 및 인열 인덱스가 높게 나타나 강도가 더 큰 것을 알 수 있다. 인장, 인열 인덱스를 비교 해 보았을 때, 이 결과는 종 이의 두께 및 단위 무게당의 영향이외에 염재로 사용된 재료에 따라 영향을 받으며 또 한 염재의 종류 및 농도를 조절함으로써, 필요한 종이의 강도를 얻을 수 있을 것으로 여겨지며 차후 연구가 필요하다.

다) 상하 방향 흡습성

해조류 종이의 상하 방향 흡습성은 3번 실시하여 나온 번짐 정도(cm)의 평균값을 종이의 평균 두께로 나눈 값으로 정하였다. 그림24는 각 해조류 종이에 따른 시간(분) 당 번짐 정도를, 표 12와 그림 25는 각 염료 종류에 따른 종이의 상하 방향 흡습성을 나타낸 것이다.

(20)

그림 24. 각 염재 종이의 시간(분) 당 번짐 정도(cm)

최종 평균속력 평균 두께 종이의 상하 방향 흡습성

홍화 1.56 0.23 6.90

치자 0.66 0.29 2.31

쑥 2.1 0.29 7.24

쪽 2.46 0.22 11.03

자초 6.76 0.26 26.00

팔손이 7.13 0.52 13.71

밤송이 8.53 0.36 23.96

오배자 10.16 0.43 23.85

양파 0.36 0.21 1.69

대조군 3.63 0.19 18.81

A4 0.38 0.10 3.80

갱지 2.60 0.11 23.64

한지 4.11 0.17 24.18

표 21. 종이의 상하 방향 흡습성: 평균속력에서 평균두께를 나눈 값(mm/min/mm)

그림 25. 염료에 따른 종이의 흡습성

각 염재 종이의 시간 당 번짐의 정도만 보면 오배자의 흡습성이 가장 높고 그 다음으로 자초, 밤송이, 팔손이, 자초 순이었으나 평균 두께를 고려할 경우 실제 흡습성의 정도는 자초가 가장 높았다. 자초를 염료로 한 종이의 흡습성은 한지, 갱지 보다 약간 높았고, 양파를 염료로 종이의 흡습성은 복사지보다 더 낮게 나타났다. 흡습성이 낮은 양파나 치자를 염료로 한 종이는 포장지나 필기용 메모지를 만들 수 있고, 흡습성이 큰 팔손이는 낮았다. 퍼짐도가 작은 양파와 치자와 같은 것들은 포장지나 필기용 메모지를 만들 수 있고 퍼짐도가 큰 쪽이나 팔손이는 미술용 종이와 같은 것들을 만들 수 있다고 판단된다.

라. 전 방향 흡습성

전 방향 물의 흡습성 실험에 대해서는 실험 전 해조류 종이와 실험 후 해조류 종이를 비교하여 정및 특징을 정리한 표이다.

1) 실험 전 해조류 종이의 모습

홍화 치자 쑥 쪽 자초

팔손이 밤송이 오배자 양파 대조군

복사지 갱지 한지

표 13. 전 방향 흡습성 전 해조류 종이

(1)

2) 실험 후 해조류 종이의 모습

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