천연 섬유의 의미와 종류

 의류뿐 아니라 다양하게 생활에서 사용되고 있는 천연섬유는 언제부터인지 모를 정도로 오랜 시간 동안 우리와 함께 있었는데 천연섬유가 광물 안에서도 뽑아내서 사용할 수 있었나는 것은 이번에 알게 되었고 선조들의 지혜가 오랫동안 스며들어 왔다는 생각을 하게 되었습니다. 천연섬유의 의미와 종류에 관해 자세히 조사해 보았습니다.

천연섬유의 의미

천연섬유(天然纖維)는 지구의 천연의 생물이나 광물에게서 얻는 섬유를 말합니다. 그래서 천연섬유를 자연섬유(自然纖維)라고도 합니다. 천연섬유는 동물의 털. 꽃에서 얻을 수 있는 솜, 삼, 나무껍질, 명주실 등 자연에서 추출할  수 있는 세포를 이용해서 섬유를 만드는 모든 섬유를 가리킵니다. 천연섬유는 광물 섬유 , 식물 섬유 , 동물 섬유로 나눌 수 있습니다.

 

천연섬유의 종류

광물 섬유

광물섬유의 석면(asbestos)은 각섬석이나 사문석이 변해서 섬유 모양으로 된 광물을 광물섬유라고 하며, 보통 모암(母岩) 사이에서 층상으로 나타나 산출하게 됩니다.  광물섬유는 대부분이 40mm 이하의 짧은 것이지만, 각섬석면(角閃石綿)처럼  180mm에 이르는  긴 것도 나타나게 됩니다.  이렇게 광물이 나타나면  모암으로부터 산출 작업(섬유를 빼내기 위해서)을 하게 됩니다.  모암을 부수어 층상인 석면 덩어리를 풀어내어 섬유를 매우 가늘고 솜과 같은 상태로 채취하게 됩니다. 복잡한 규산염이 주성분이며 내열성이 아주  좋습니다. 이 광면 섬유는 석면 슬레이트( 종이를 뜨는 것처럼 얇은 층상으로 한 것을 여러 장 겹쳐서 압착한 것)로서 방화·단열재로써 건축에 쓰이거나, 광물섬유를 시멘트와 혼합해 사용하거나,  또는 실로 뽑은 것은 방직하여 직물( 보온·단열용)로 사용되기도 합니다. 하지만  2009년 1월 1일부터 대한민국의 <산업안전보건법>에 의해서  석면이 0.1% 이상 함유된 건축자재 등의 제품은 수입, 제조, 사용이 금지되었습니다.

식물섬유

식물로 만든 섬유를 식물섬유(植物纖維)라고 부릅니다. 예전부터 사용왔고 옷, 종이,  밧줄 등 다양한 곳에서 만들어 사용해 왔습니다. 식물섬유는 크게 면과 마로 나눌 수 있습니다.

 

면류
거의 순수한 셀룰로스만으로 되어 있는 면은 아욱과(科) 식물의 종자입니다 이 종자의 털에서 모은 것을 면으로 만든 것입니다.  쇄상고분자(鎖狀高分子)로 글루코스 분자와  셀룰로스 분자가 β­결합으로 수천 개 이상 일렬로 나란히 계속되어 생긴 고분자입니다. 미셀(micelle)이란 쇄상고분자가 수많은 다발로 모여 질서 정연하게 줄을 지어있는 것입니다. 이 미셀은 미결정(微結晶) 부분을 만들고  미셀을 구성하는 셀룰로스 분자는, 몇 개의 분자가 모여야만 전자현미경으로 보일 정도의 미세한 다발로 됩니다. 많은 수의 분자 사슬 집합이 되풀이함으로써 우리 눈에 볼 수 있는 면섬유가 만들어지는 것입니다. 종자모(種子毛)로 있을 때의 면은 원통상이지만, 면이 마르고 시들면 편평하게 되어 구부려지거나 비틀 수도 있게 됩니다. 종자모를 피브릴(fibril)이라 불리는 셀룰로스의 집합체입니다. 피브릴은 가는 줄이 나선상으로 칭칭 감겨 있는 것으로  이것을 보려면  종자모를 알칼리액에 담아 팽윤(膨潤)시킨 뒤에 유리판 위에 눌러 으깨어 주면 현미경으로  나선상의 갈라진 금을 확인할 수 있습니다.  

마류
과거 우리나라에서의 마류는 한마디로 삼이라고 불렸으며 널리 사용되어 왔습니다. 마는 아마(亞麻)·황마(黃麻)·대마(大麻)·래미(ramie：모시풀, 紵麻) 등 여러 가지 종류가 재배되고 있습니다. 마 식물의 줄기에 있는 섬유세포는 다른 섬유보다 다발은 길고 강하기에  섬유로 사용하기 쉽습니다. 면의 경우와는 달리 마섬유는  펙틴(pectin) 질과 강고하게 결합돼 있기 때문에, 펙틴질을 녹여내어 사용해야 됩니다. 펙틴질을 녹이기  위해서는 마 섬유 줄기를 노적(露積)하여 발효시키기도 하며, 물에 담그기도 하고  또는 나무재나 소다 회로 삶는다든지 함으로써 다양한 방법으로 펙틴질을 제거시킨 후에 줄기를 잘게 부숴서 섬유를 빼낸다. 모시풀이나 아마는 펙틴을 함유하고 있고 황마·대마의 경우는 펙틴 대신에 리그닌(lignin)을 함유하고 있습니다. 이들 마섬유는 그 성질과 종류에  따라 적절히 사용되며, 대마의 경우 내수성이 아주 강하고 견뢰(堅牢) 하기 때문에 끈이나 어망 등에 사용되고, 래미(모시풀)는 레이스나 모기장 등에 사용되며 , 황마의 경우는 인도 등에서 설탕· 쌀·비료 등의 자루로 쓰이고 있습니다.

 

동물 섬유

대개 동물 섬유는 동물의 특정한 단백질로 만들어진 천연섬유를 가리킵니다.  동물의 털(양모 포함), 비단, 깃털 등을 동물 섬유라고 부를 수 있습니다.

양모
양모는 양을 키워서 그 털을 이용 해서 옷감을 만드는 것은 오랜 옛날부터 사용되어 온 것입니다. 양의 경우 1년에 1회  날씨가 따뜻해지기 시작할 즈음에 털을 깎아 내어야 되는 이 깎아 털을  비눗물로 씻어 더러워진 때를 없애고, 방직(紡織) 해서 사용합니다. 양모의 경우 양(羊)의 종류에 따라 실의 길이나 실의 굵기가 각양각색이며, 털의 표면도 단면은 원 또는 타원형을 이루고, 전체 적로서는 오그라져 있다. 양모를 구성하는 물질인 케라틴(keratin)은 단백질로써 티로신·알라닌· 시스테인·로이신·아르기닌·프로린 등 많은 아미노산으로 이루어졌습니다. 이 아미노산은 쇠사슬 모양으로 길게 줄지어져 있는 쇄상고분자(鎖狀高分子)입니다. 특징은 시스테인(cystein)이 단백질 분자 쇄(分子鎖)의 교량 역할을 하고 있다는 것입니다. 양모가 탄성이 풍부한 섬유가 된 원인은 바로 이 분자 구조에 있다고 생각해도 좋다. 각각의 단백질 분자 쇄에 짜넣어져 있는 시스테인이 SH기(基)에 의해서 서로 이웃하고 있던 분자쇄 사이에서 S－S 결합을 만들고 교량 역할을 하는 것이다. 단백질에는 카르복시기나 아미노기(基)와 같은 산성과  염기성이 많이 남아 있기 때문에 염기성 염료나  산성 염료에 의해 염색이 잘 되며, 또 흡수성(吸水性)도 매우 뛰어납니다.

 

비단
누에고치에서 실을 만들어 짜는 것을 비단이라고 합니다. 비단을 만드는 방법은 누에가 고치를 다 만들었을 때 가열하여 속 안의 번데기를 죽이고, 건조해서 오랫동안 저장할 수 있도록 한다. 고치를 삶아서( 집하(集荷)된 고치에서 실을 빼내기 위해) 생사에 부착(附著)되어 있는 세리신(sericin)을 일부 녹여서 섬유가 풀려나가기 쉽도록 한다. 누에가 고치를 만들 때쯤에 실마리를 찾아서 고치로부터 다발로 실을 감아 생사(生絲)를 만든다. 이 조작(操作)을 조사(操絲)라고 한다. 생사는 20∼30%의 세리신(sericin)과 70∼80%의 피브로인(fibroin)을 주성분으로  2종류의 단백질로 되어 있다. 피브로인 섬유의 둘레를  2가지의 세리신이 뒤덮고 있어 섬유에 점착성과 거침 성을 가져고 있습니다. 이 거침 성과 점착성 때문에 광택이 나쁘지만 조사(操絲) 작업 뒤에  더운물로 씻고 탄산나트륨액을 넣어 씻고 , 마지막으로 묽은 초산(醋酸)에 담갔다가 말리면 세리신의 대부분이 녹아  견사가 됩니다. 이 견사는 아름다운 광택을 지니고 있습니다. 견을 X선으로 보면 아름다운 간섭무늬가 발견되며 견의 섬유가 고운 결정구조(結晶構造)를 지니고 있습니다. 견의 생사는 강하고 길어지며 또 염색 성도 뛰어나며, 특히 그 아름다움 때문에 옛날부터 귀중한 섬유로 여겨져 왔다.