본 내용은 1997.8. “날염공정에서의 요소절감 기술개발” 이라는 타이틀로 한국생산기술연구원이 주관하여 2년간에 걸쳐 진행(1997.8.1~2000.6.30)된 국가연구개발과제의 ‘기술의 필요성’을 그대로 옮긴 내용입니다.

이글이 오래전에 작성된 자료이지만 아직도 당해 과제에서 지적한 내용이 해결된 제품이 출시되지 않았으며, 제시된 문제는 국제적인 환경 규제의 강화로 인해 당면 과제로 불거져 있는 상태입니다. 당사에서는 오랫동안 이 문제를 해결하기 위해 연구해 오고 있으며, 2013년 HANTEX HS-316이라는 제품을 필두로 이 후 개선을 거쳐 후속 제품들을 계속 출시하고 있습니다. 섬유 업계의 품질 요구사항 을 만족시키면서 국제적인 환경 규제에 대응할 수 있는 현실성있는 제품을 공급하고 있습니다.

1.요소(Urea)를 사용하는 섬유 공정

21세기를 앞두고 있는 세계의 섬유산업은 소비자들의 고급화 추세에 따라 점차 고부가가치 섬유제품에 대한 수요가 급격히 늘어가고 있다. 섬유제품은 특성상 염색가공을 거치면서 부가가치가 결정되기 때문에 염색가공에 대한 중요성은 계속 커지고 있다. 그러나 염색가공 처리공정이 늘어날수록 환경오염을 유발시키는 물질의 배출량이 비례적으로 증가하게 되어 그의 처리가 큰 문제로 대두되고 있다.

특히 부가가치가 높은 날염제품의 경우를 보면, 날염공정 특성상 염료외에도 호제, 요소를 비롯한 각종 조제등이 첨가되어야 하므로 날염폐수처리에 대한 여러 가지 문제로 염색공장에 부담이 되고 있다.  섬유제조업자들에게 염색공정상에서의 오염원 감소는 폐기물 처리에 관한 부담 감소, 운영 및 처리 비용의 감소, 폐기물 수집 비용의 감소 등 여러 방면으로 경제적인 이득을 준다. 일반적인 날염공정을 살펴보면 다음과 같다.

날염호 준비 → 인날(Printing) → 건조 → 염료고착(Steaming) → 후처리(Soaping 및 수세등)
요소를 사용하여 날염하는 염료로서는 반응성 염료와 산성염료가 대표적인데, 반응성 염료는 색상이 선명하고 견뢰도도 비교적 좋으며 면, 레이온 직물의 날염에 쓰이는 가장 주요한 염료의 하나이다. 산성 염료 역시 선명하고 다양한 색상으로 인해 실크, 양모 및 나일론 염색에 많이 사용되고 있다. 날염공정에서 날염풀 속의 염료의 용해 또는 분산 상태를 좋게 하고 침투를 도와 균염효과를 주는 대표적인 약제로 요소(Urea)가 사용되고 있다.

날염 작업에서 요소(Urea)가 다량으로 사용되는 원단은 반응성 염료 및 산성 염료를 사용하는 섬유소재인 면, Rayon과 Silk, Wool 등으로, 면은 색호의 전체 중량에서 8∼12%, Rayon의 경우에는 18∼25%, Wool은 10∼16%, 실크 및 Nylon은 4∼8%가 사용되는 실정이다.

2.요소를 사용하여 제기되는 문제점

요소의 BOD5는 90,000 ppm 으로 폐수에서의 부하량이 크고, 대기중으로 Ammonia화하기 때문에 환경오염에 큰 몫을 차지하고 있으므로, 그 양을 줄이는 방안이 시급하나 요소의 사용량과 날염에서의 염료의 염착은 직접적인 상관관계를 가지기 때문에 효과적인 대체 방안이 아직 없는 실정이다. 각 섬유 소재별 날염시 요소의 사용량을 줄이려면 공정중 최대한의 염착증대 효과를 부여해야만 한다. 염착 효과를 증대시키기 위하여 각 날염 회사에서는 요소의 효과에 대체할 수 있는 약제를 단독, 배합하여 사용(화학적 방법)하거나 공정 중에서 최대한의 염착증대 효과를 부여하는 방법(기계적 방법)이 고안되기도 한다. 그러나 아직까지는 효과적으로 요소의 양을 줄이는 기술은 보고된 바가 거의 없다.

3.요소(Urea) 대체품의 필요성

요소의 사용량을 줄여 날염 공정에서의 환경 개선과 염료의 고착율을 높여 염료의 폐수 부하량을 줄이는 기술이 개발되면 날염 업계에서의 기술보급이 빠르게 전개될 것으로 기대된다. 날염할 때 요소의 사용량을 줄이고 염료의 고착율을 높이기 위해서는 기계적인 방법과 화학적인 방법이 있다. 기계적인 방법으로는 날염 후 증열공정에서 전(前)가습장치의 부착등으로 최대한의 염착증대 효과를 부여하여 요소 사용량을 절감하는 방법이 있고, 화학적인 방법으로는 요소의 대체 물질을 단독, 혹은 배합하여 사용함으로써 요소를 전혀 사용하지 않거나 적게 사용할 수 있는 방법이 있다. 이에 대한 기술개발의 세계적인 추세를 보면, 기계적으로는 이태리, 약제로는 미국, 일본 등에서 주로 개발중으로써 그 잠재 수요가 크게 기대되고 있는 실정이다. 따라서 국내에서도 이에 대한 체계적인 연구와 기술 개발을 통하여 국내 날염업계의 활성화와 다가오는 Green Round에 대비한 국제경쟁력의 제고가 시급히 요청되고 있다.

개발된 요소 대체품 !

20-30년 전 부터 이를 대체하기 위한 다양한 연구가 시도 되고 있지만, 시장에서 통용될 수준의 제품이 만들어 진 경우는 없습니다. (주)한송인더스트리에서는 수 년간의 개발 과정을 거쳐 요소 절감이 아니라 요소를 완전히 대체하면서 질소가 발생하지 않는 날염용 조제를 개발하고 판매하고 있습니다.