뽕잎을 먹은 누에가 몸 속에서 비단 단백질을 합성하고 이를 고치실로 토해 낸것이 비단의 원료가 된다.
누에가 먹은 뽕잎 중의 아미노산은 중간 실샘 또는 뒷실샘 세포로 이동하며 실샘 세포에서는 이를 이용하여 복잡한 과정을 통하여 비단 단백질을 합성한다.함성된 비단 단백질은 젤리 상태이지만, 뽕잎 성분의 하나인 칼슘 이온과 공기 중의 이산화탄소를 이용하여 묽은 용액의 단백질을 만든다.
묽은 용액의 비단 단백질은 앞실샘으로 이동하면서 농축된다. 농축된 비단 단백질은 토사구를 통하여 배출되면서 순간적으로 건조되어 고치실이 된다.
또, 누에는 본능적으로 머리를 S자 또는 8자로 돌리면서 섬유를 길게 늘려서 보다 견고한 비단 섬유를 만든다.
2.비단은 단백질이다
a.비단 섬유의 주성분:단백질인 피브로인, 세리신으로 구성
b.비단 섬유의 부성분:지방,탄수화물,색소 및 무기물을 약2~3% 포함
단백질 중에서 비단은 순도가 높고, 대량 생산이 쉽다.
1) 단백질의 구조와 성질
단백질은 18종의 아미노산으로 이루어진다. 이들 아미노산의 배열 순서를 단백질의 1차 구조 또는 화학 구조라 한다. 아미노산 펩티드가 수소 결합으로 이룬 입체 구조를 2차 구조, 단백질 분자의 공간구조를 3차 구조 및 특수한 공간 구조를 4차 구조라 한다.
단백질의 물리.화학적 성질은 그의 구조에 따라서 차이가 있다. 즉, 생일 황성을 나타내는 효소와 호르몬도 단백질이지만, 생리적 기능은 서로 다르다. 이런 현상은 화학 구조가 다르기 때문이다.
누에가 합성한 단백질인 피브로인과 세리신도 화학 구조가 달라 서로 다른 성질을 가지고 있다. 그리고 같은 피브로인이라도 견사 곤충의 종류에 따라 단백질이나 섬유로서의 성질은 큰 차이가 있다.
3.비단은 다른 섬유와 어떻게 다른가?
1)천연 섬유와 합성 섬유의 차이
합성 섬유는 자연에서 면, 비단, 양모와 같은 섬유를 얻는 방법 대신 인간이 스스로 만든 섬유로서, 많은 노력끝에 오늘날과 같은 다양한 합성 섬유가 만들어지게 되었다.
섬유의 강도를 증가시키기 위한 방법 중의 하나가 방사 속도(실을 뽑아 내는 속도)를 증가시키는 것이다.
현재의 합성 섬유는 천연 섬유를 모방하여 만들었지만, 그 성질은 천연 섬유와 큰 차이가 있다. 즉 금속과 비슷한 강도, 높은 탄성률, 높은 훕수 기능, 불에 타지 않는 불연성 등은 합성 섬유의 장점이다. 반면 면의 경우에 흡습성, 염색성 및 보습성이 좋고, 양모의 경우에 겨울에 따뜻하고 여름에 시원한 특성을 가지며, 비단은 특유의 광택, 촉감, 색상 및 패션성의 맵시가 잇다.
특히 비단은 이외에도 접착력과 신축성이 좋을뿐만 아니라 양모와 같이 흡습성. 보온성 및 염색성이 좋고 가벼워서 고대로 부터 악기의 현이나 갑옷의 옷감으로 활용되기도 하였다. 그리고 비단은 천연 섬유 중에서 가늘고 길 뿐만 아니라, 의류 섬유로서 좋은 성질을 나타내는 구조적 특성을 가지고 있어 합성 섬유 개발의 목표가 되어 레기온(1884년)과 나일론(1938년)과 같은 섬유 개발의 계기가 되기도 하였다.
4.비단은 건강에 좋은 섬유이다
일반적으로 의류의 착용감은 섬유의 보온성,흡수성 및 방습성 등에 의해서 결정된다.무더운 여름에는 열을 쉽게 발산시키고, 추운 겨울에는 열을 본조할 수 있어야 한다. 또, 땀을 잘 흡수하면서, 흡수한 수분을 적절히 방출해야 한다. 이처럼 열과 수분의 이동이 의류의 착용감을 좌우한다.
비단은 모든 섬유 중에서 착용감이 가장 우수한 것으로 알려져 있다. 그 이유는 피복 위생학적으로 보온성, 통기성, 흡습성 및 방습 기능이 좋기 때문인다.
최근에는 착용감뿐만 아니라 건강에 및치는 영향도 중시하여 자외선에 의한 피부 손상, 정전기의 발생으로 인한 스트레스 등을 줄일 수 있어야 한다.
비단은 이러한 조건에 가장적합하며 단백질 섬유이기 때문에 피부와의 친화성도 매우 좋다.
a.비단옷이 따뜻한 이유
사람의 체온은 항상 일정하므로 체온이 1'C 높거나 낮으면 인체의 생리 기능에 영향을 끼친다. 고래로 부터 인류는 이러한 이유에서 냉.난방 설비를 이용하는 것 외에 옷을 입어 체온을 조절하여왔다.
모든 물체의 보온성은 열전도율이 좌우한다. 비단 섬유는 미세 섬유가 많이 집합된 구조를 이루고 있다. 이 미세 섬유 사이에는 공기를 포함할 수 있는 공간이 있다. 공기는 여러 가지 물체 중에서 열전도율이 가장 낮다. 따라서 비단은 미세 섬유 사이에 공기가 들어 있어 보온성이 좋은 것이다.
b.착용감이 좋은 비단옷
일반적으로 착용감은 섬유의 흡습. 흡수성과 밀접한 관계가 있다. 섬유가 공기 중에 있는 수증기를 빨아들이는 경우를 흡습이라하고, 액체 상태의 물을 빨아들이는 경우를 흡수라고 한다.
옷의 흡습. 흡수성은 섬유의 화학 구조나 비결정 부분 속의 분자의 치밀도가 관계가 있다. 섬유의 화학 구조로는 물과 서로 친한 구조가 많으면 흡수가 잘 된다.
비단과 양모는 물과 친한 히드록시기(-OH), 아미노기(-NH2), 카르복실기(-COOH) 및 아미드 결합(-CONH-) 등을 가지고 있어 흡습. 흡수성이 좋다. 합성 섬유는 이런 친한 부분이 적기 때문에 천연 섬유에 비해서 흡습. 흡수성이 떨어지는 것이다. 특히, 비단은 우리가 알고 있는 면의 흡수성 보다 1.3~1.5배나 높다.
한편, 의복이 지나치게 흡습. 흡수하는 경우에는 오히려 보온성이 떨어지는데 이것은 습한게 되면 건조한 경우에 비하여 열을 3~5배나 통과시키기 때문이다. 따라서 습기가 많으면 옷 속의 함기량이 줄어들어 열전도가 빨라지고, 통기성도 나빠져서 불쾌하게 된다. 비단의 방습 속도는 면보다 빠르다.
c.비단옷의 정전기 방지 효과
물체를 마찰하면 전하가 발행한다는 것은 잘 알려져 있는 사실이다. 이때 발생한 전하를 전달할 수 있는 물체가 있으면 전하는 이동한다. 우리 몸에서 발생한 전하는 공기 중의 수분을 통하여 이동하는데 건조한 날씨에는 전하가 대기중으로 잘 전달되지 않기 때문에 인체에 축척이 된다. 우리는 여름 보다는 겨울철과 같은 건조한 날씨에서 정전기를 많이 경험하게 되는데 이러한 경우 이기때문이다.
섬유의 정전기가 인체에 미치는 영향은 생각이외로 크다. 합성 섬유제 속옷을 입으면 음(-) 정전기가 발생한다. 음의 정전기는 양(+)의 전기를 띠는 입자를 끌어당겨서 몸 속을 흐르는 양이온성의 칼슘 이온을 혈액 속으로 끌어들인다. 혈액 속에 칼슘 이온이 많아지면 혈액은 알칼리성으로 변하여 신경통을 예방하고 피부 미용에 좋다.
그러나 혈액 속에 칼슘 이온은 오줌으로 배설되어 칼슘 이온이 감소하여 스트레스 증상을 일으킨다. 또, 근육 운동도 나빠지고, 피부가 약해져서 습진을 일으키기 쉽다. 합성 섬유로 만든 옷은 이런 현상을 증가시켜 건강을 해치게 된다.
이러한 이유로 섬유는 비단과 같은 흡습성이 좋은것이 건강에 좋다.
d.아토피성 피부염에 좋은 비단옷
아토피성 피부염은 유전성의 피부염이다. 가벼운 경우에는 가려움 등의 불편함을 느낀다. 쉽게 좋아지는 경우도 있지만, 재발되거나 그 증상이 오래간다.
가장 많이 볼 수 있는 증상은 어린이의 얼굴과 머리 부위에 나타나는 급성 습진으로, 그 증상이 오래 지속되고, 재발하기 쉬우며, 천식이 동시에 나타난다. 아기 때 나타나는 일이 많지만, 어른이 되어서도 성인 아토피성 피부염이 발생한다 피부에는 원래 지방질의 얇은 막이 있어서 피부의 수분을 일정하게 유지한다. 그러나 피부에 접한 얇은 막이 줄어들어 노화되면 피부의 수분 유지가 어려워 건조하게 되고, 가려움증과 더불어 아토피성 피부염을 일으킨다. 피부의 수분을 유지해 주는 물질을 천연 보습 요소라 한다.
비단 단백질 중에서 세리신의 아미노산 조성은 피부의 아미노산 조성과 비슷하고, 항산화 기능과 티로시나아제의 활성을 억제하는 기능을 가진다. 항산화 기능이란 생체 속에서 활성 산소의 발생을 억제하는 작용으로, 활성 산소가 많아지면 성인병과 노화를 촉진시킨다. 그리고 티로시나아제는 멜라닌 색소의 생합성에 관계하는 효소인데, 티로시나아제의 활성을 억제하는 작용으로 피부를 희게 한다.
이와 같이 세리신은 피부와의 친화성이 좋기 때문에 세리신을 나일론이나 폴리에스테르 등의 섬유에 코팅시켜 만든 속옷이 인기를 끌고 있다. 또, 세리신 분말을 화장품에 참가시킨 미용 화장품은 보습 효과가 좋아서 고급 화장품 재료로 쓰인다.
e.비단 타월의 피부 자극 효과
비단 섬유는 초미립자의 집합체인 극세 섬유로 되어 있다. 따라서, 비단 타월로 마사지를 하면 눈에 보이지 않는 불순물을 제거할 수 있다.
비단 타월로 피부 자극을 하면 혈액의 순환이 촉진되어 멜라니 색소의 발생을 예방하고 깨끗한 피부를 가꿀 수 있다. 특히, 눈 주위에는 간과 관련된 혈이 있어서 이 부위를 비단으로 자극하면 간의 기능이 좋아진다고 알려져 있다. 또, 피부의 기미를 예방할 수 있다.
5.비단의 광택은 어떻게 나타날까?
비단과 진주 및 상아의 품질은 광택으로 평가하는데, 이러한 강택은 인위적으로 모방할 수 없는 자연의 신비이다.
진주는 오랜 성장 과정에서 콘치오린이라는 단백질과 탄산칼슘이 각각 얇은 막을 이루어 진주 광택을 낸다. 상아도 성장 과정에서 얇은 단백질층이 자라난 것이다. 이러한 얇은 막이 여러 개 겹쳐진 구조에 빛을 쬐면 여러 가지 반사 현상이 일어난다. 표면에서 반사되기도 하고, 어느 정도 얇은 층을 투과한 후 반사되기도 한다. 또, 흡수된 빛의 일부는 형광색을 발생하며, 그 속에서도 반사, 굴절 및 투과 현상도 일어나서 반사광이 서로 간섭을 일으킨다. 이러한 현상이 종합적으로 나타나 특유의 광택을 내는 것이다.
비단 섬유는 전자 현미경으로만 볼수 잇는 작은 물결 모양의 표면 구조는 빛의 표면 반사와 굴절을 복잡하게 일으켜서 비단 특유의 광택을 나타낸다.
비단옷의 표면은 빛을 강하게 반사하는 밝은 부분과 약하게 반사하는 어두운 부분이 조화를 이루어 비단 특유의 광택을 나타낸다. 특히, 비단광택은 밝은 빛보다 약한 빛에서 그 효과가 강하게 나타난다.
-읽을 거리-
비단실 봉합사
비단실은 의료계에서 오래 전부터 수술용 봉합사로 사용되어 왔다. 봉합사는 수술 후 체내 조직 속에서 자연적으로 분해, 흡수되는 흡수성 봉합사와 오랜 기간 조직 속에 남아 있는 비흡수성 봉하사로 구분한다.
흡습서 봉합사는 예부터 동물의 내장을 갈라서 정제한 다음에 알맞은 굵기로 연마한 것인데, 이를 장선(gut-cut)이라 한다. 장선은 성분이 단백질이므로 조직 속에서 흡수된다.
비단실 봉합사는 실샘 속의 액상 단백질을 빙초산에 넣어 분자 사이의 마찰력을 크게 한 다음, 급히 잡아늘여 섬유화시켜 만든 비흡수성 봉합사이다. 최근에 생고치 상태로 실켜기(28~40d)하여 합사, 연사하거나 염색한다.
실의 지름은 0.01~1.30mm 범위로 1~10호의 규격으로 표시하고, 그 길이는 20~150cm로 제조한다.
비단실 봉합시는 다른 봉합사에 비하여 생체 적합성이 우수하고, 시술한 후에 매듭이 견고한 장점이 있어 많이 쓰이나, 비싼 것이 흠이다.
6.비단 섬유의 신선도 유지 기능
누에고치증이나 제사 공장에서 발생한 부잠사를 과일 상자나 채소 상자에 넣어 보관하면 과일 또는 채소의 신선도를 유지할 수 있다. 이는 비단실이 식물체에서 발생시키는 에틸렌가스를 흡착하는 특성을 이용한 것이다.
에틸렌(CH2=CH2)은 식물의 대사 생산물의 일종이다. 과일의 성숙을 촉진하는 작용과 화아(꽃눈) 유도 및 낙엽을 촉진시킨다. 양잠 농가에서는 가지뽕을 에틸렌가스 중에 저장하여 뽕잎 수확을 생력화시킨 일도 있다. 에틸렌이 뽕나무 가지의 코르크 형성을 빠르게 형성하도록 하기 때문이다.
난용성의 극성이 없는 에틸렌이 비단실에 잘 흡착되는 것은 피브로인의 미세 공극이나 미세 섬유 사이에 물리적 결합을 하기 때문이다. 화학적 결합에 따른 수용성 기체의 흡수와 달라서 흡착 에너지는 약하다. 따라서, 비단실에 흡착된 에틸렌은 건조만으로도 쉽게 제거되어 흡착 기능은 재생된다.
또, 비단실은 암모니아, 이산화황(아황산가스) 등 여러 가지 가스의 흡착 기능이 좋아서 특수 필터용 소재로도 개발되고 있다.
-읽을 거리-
태초의 종이는 비단실로 만들었다
인류의 문화와 과학과 기술들은 예부터 종이에 기록되어 왔다. 앞으로도 많은 정보들이 종이에 기록되어 보전될 것으로 보면 종이의 소중함을 알 수 있다.
옛날에 만든 종이는 닥나무와 삼 등의 껍질을 잘게 부수어 만든 식물성 종이였으나, 태초의 종이는 비단실로 만들었다. 종이를 뜻하는 한자의 '紙'가 실을 상징하는 '絲'로 이루어진 것으로 보아도 알 수 있다.
최초의 비단실로 만든 종이는 누에고치를 솜 모양으로 가공하고, 이를 물속에 풀어 종이뜨기법으로 만들었다.
중국에서는 비단으로 만든 종이를 한지의 애용품으로 국가의 주요 문서나 책을 만드는 데 사용햇던 것으로 알려져 있다.
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