실크나 울 같은 고급 의류는 드라이클리닝을 하는데, 그 원리는?

Question

실크나 울 같은 고급 의류는 물세탁을 하면 옷감이 상하거나 줄어들기 때문에 세탁소에 맡겨 드라이클리닝을 해야 합니다. 물 대신 사용하는 퍼클로로에틸렌이나 석유계 무극성 유기 용매가 기름때와 오염 물질만 선택적으로 녹여내는 화학적 원리는 무엇인가요?

Answer 1

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.

드라이클리닝은 물 대신 무극성 유기 용매를 사용하여 옷감을 세탁하는 방식으로 실크나 울 같은 천연 단백질 섬유를 손상시키지 않으면서 오염 물질만 깨끗하게 제거하는 화학적 원리는 분자의 극성 차이와 수소 결합을 유지시켜 주는데 있습니다. 이와 관련하여 설명해 드릴게요.

옷에 묻는 찌든 때, 피지, 음식물 기름, 화장품 등은 대부분 무극성 화합물인데, 퍼클로로에틸렌이나 석유계 용매는 대표적인 무극성 용매이므로 이 용매들이 무극성인 기름때에 침투하면 기름 분자들을 깔끔하게 둘러싸서 용해 시킵니다.

또한, 실크와 울 같은 동물성 단백질 섬유는 내부의 수소 결합으로 형태를 유지합니다. 강한 극성을 띤 물은 섬유에 침투해 수소 결합을 깨뜨림으로써 섬유를 부풀게 만들고 수축 및 변형을 유발합니다. 반면 무극성 유기 용매는 단백질의 수소 결합에 전혀 영향을 주지 않으므로, 섬유의 구조와 질감을 유지한 채 무극성 기름때만 선택적으로 녹여 깔끔하게 제거할 수 있습니다.

Answer 2

안녕하세요. 실크나 울 같은 고급 의류를 드라이클리닝하는 이유는 물 대신 사용하는 유기용매가 기름 성분의 오염을 효과적으로 제거하면서 섬유에는 상대적으로 영향을 덜 주기 때문입니다. 우선 실크와 울은 단백질로 이루어진 천연섬유인데요, 이들 섬유는 물을 흡수하면 단백질 구조를 유지하는 수소결합이 일부 변하면서 섬유가 팽창하거나 수축할 수 있습니다. 특히 울은 표면의 비늘 모양 구조가 서로 얽히면서 수축하는 펠팅 현상이 일어나기 쉽고, 실크 역시 광택이 감소하거나 형태가 변형될 수 있습니다. 따라서 물세탁은 이러한 고급 섬유의 원래 구조를 손상시킬 가능성이 있습니다.

반면 드라이클리닝에서는 물 대신 퍼클로로에틸렌이나 석유계 탄화수소 용매와 같은 유기용매를 사용하는데요, 이들 용매는 대부분 무극성 또는 약한 극성을 띠고 있어 기름때와 피지, 화장품, 윤활유 같은 기름 성분의 오염물과 성질이 비슷합니다. 화학에서는 극성이 비슷한 물질끼리 서로 잘 녹는데요, 이때 기름은 대부분 무극성 물질이기 때문에 극성 물질인 물에는 잘 녹지 않습니다. 그래서 물세탁만으로는 기름때가 잘 제거되지 않아 계면활성제가 필요하지만, 반면에 퍼클로로에틸렌이나 석유계 용매는 기름과 극성이 비슷하기 때문에 기름 분자 사이로 쉽게 침투하여 오염물을 용해시키고 섬유에서 분리해 냅니다. 즉, 기름때는 잘 녹이지만 섬유의 단백질 구조에는 물처럼 큰 영향을 주지 않는 것입니다.

또한 유기용매는 물처럼 섬유 내부 깊숙이 흡수되어 팽창을 일으키지 않기 때문에 세탁 후에도 옷감이 줄어들거나 형태가 변할 가능성이 낮기 때문에, 실크나 울처럼 물에 민감한 섬유도 원래의 질감과 광택을 비교적 잘 유지할 수 있습니다.특히 드라이클리닝 과정에서는 용매만 사용하는 것이 아니라 소량의 계면활성제와 필터를 함께 사용하여 먼지나 수용성 오염물도 일부 제거하며, 세탁이 끝난 후에는 용매는 휘발되거나 회수 및 정제되어 다시 사용되므로, 의류에는 거의 남지 않습니다. 감사합니다.