드라이 클리닝
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1. 개요
드라이 클리닝은 물을 사용하지 않고 유기 용제를 사용하여 의류를 세탁하는 방법이다. 고대 그리스와 로마 시대부터 사용되었으며, 1820년대에 상업적으로 발전했다. 초기에는 테레빈유, 등유, 가솔린 등이 용제로 사용되었으며, 1930년대 이후에는 세척력이 우수하고 불연성인 테트라클로로에틸렌(PCE)이 널리 사용되었다. 현재는 PCE 외에도 고인화점 탄화수소, 글리콜 에테르, 실록산 D5 등 다양한 용제가 사용된다. 드라이 클리닝은 의류에 묻은 얼룩을 선택적으로 용해시키는 원리로 작동하며, 세탁 기호에 따라 드라이 클리닝 가능 여부를 확인할 수 있다. 안전성 및 환경 문제로 인해 대체 용제 개발 및 규제 강화가 이루어지고 있으며, 대한민국에서는 세탁업법에 따라 세탁소와 세탁사가 규정되어 있다.
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| 드라이 클리닝 | |
|---|---|
| 개요 | |
| 종류 | 직물 관리 방법 |
| 목적 | 옷과 직물을 세척하는 것 |
| 사용 용매 | 물이 아닌 용매 |
| 역사 및 원리 | |
| 발명 | 장 밥티스트 졸리 |
| 발명 연도 | 1825년 |
| 발명 장소 | 파리 |
| 원리 | 용매를 사용하여 섬유에서 오일과 그리스를 용해 오염 물질이 섬유에 결합되는 것을 방지 |
| 용매 | |
| 주요 용매 | 퍼클로로에틸렌 (Perc 또는 PCE) 액체 이산화탄소 탄화수소 |
| 과거 사용 용매 | 테트라클로로화탄소 석유 벤젠 테트라클로로에탄 삼염화 에틸렌 |
| 장단점 | |
| 장점 | 섬유 수축, 변형, 색상 손실을 방지 특수 섬유 및 의류 세척에 적합 |
| 단점 | 수성 얼룩 제거에 효과적이지 않음 환경 및 건강 문제 야기 가능 |
| 과정 | |
| 주요 단계 | 사전 점검 전처리 세척 및 추출 증류 및 건조 후처리 다림질 및 포장 |
| 환경 및 안전 | |
| 주요 문제 | 용매의 독성 및 환경 오염 가능성 |
| 규제 | 용매 사용 및 폐기에 대한 엄격한 규제 |
| 친환경 대안 | 액체 이산화탄소, 습식 세척 등 |
| 기타 | |
| 대체 용어 | 화학 세척, 석유 세척 |
2. 역사
현대적인 용제 기반 드라이 클리닝은 19세기 초에 본격적으로 시작되었다. 1821년 미국의 토머스 L. 제닝스는 "드라이 스코어링(dry scouring)"이라는 초기 형태의 공정을 개발하여 특허를 받았다.[27][2] 이는 아프리카계 미국인 최초의 특허 사례 중 하나로 기록된다.[27]
이후 프랑스에서는 테레빈유를 사용한 초기 상업 드라이 세탁이 시도되었고[28], 장 밥티스트 졸리는 등유와 가솔린을 이용한 방법을 개발하여 1845년 파리에 최초의 전문 드라이 클리닝 가게를 열었다.[3][5]
초기 석유계 용제는 가연성이 높아 화재 위험이 컸기 때문에, 1924년 미국 애틀랜타의 윌리엄 조셉 스토다드는 상대적으로 안전한 스토다드 용제를 개발했다. 이러한 기술 발전을 통해 드라이 클리닝은 점차 안전성을 높여갔다.
2. 1. 초기 역사
고대 그리스인과 로마인들은 물 없이 섬유를 세탁하기 위해 풀러의 흙과 같은 흡수성 점토와 가루 화학 물질을 사용했다. 1700년대 프랑스에서는 특수 세탁을 위해 테레빈유 기반 용제를 사용하기도 했다.현대적인 용제 기반 드라이 클리닝은 1821년 미국의 기업가 토머스 L. 제닝스가 "드라이 스코어링(dry scouring)"이라는 이름으로 개발하면서 시작되었을 가능성이 있다.[2] 제닝스는 이 방법으로 1821년 3월 3일 미국 특허(US 3,306X)를 받았으며[27], 이는 특허를 받은 최초의 아프리카계 미국인 사례였다. 1825년 파리의 졸리 벨린(Jolly Belin)은 테레빈유를 사용한 상업 드라이 세탁을 초기에 도입한 인물 중 하나이다.[28]
프랑스의 염색 공장 운영자 장 밥티스트 졸리(Jean Baptiste Jolly)[3]는 직물 세탁을 위해 등유와 가솔린을 사용하는 자신만의 방법을 개발했다. 그는 1845년 파리에 최초의 드라이 클리닝 서비스를 열었다.[5]
초기 드라이 클리닝에 사용된 가솔린, 등유와 같은 석유 용제는 가연성이 매우 높아 화재와 폭발의 위험이 컸다. 이러한 문제 때문에 미국 애틀랜타의 드라이 클리너 윌리엄 조셉 스토다드(William Joseph Stoddard)는 1924년, 기존 용제보다 인화성이 낮은 스토다드 용제를 개발했다. 하지만 여전히 석유 용제의 위험성 때문에 각국 정부는 드라이 클리너에 대한 규제를 시행하게 되었다.
2. 2. 현대 드라이클리닝의 발전
토머스 L. 제닝스는 "드라이 스코링(dry scouring)"이라 불리는 상업적 드라이클리닝 공정을 발명하여 1821년 3월 3일 미국 특허(US 3,306X)를 취득했다.[27][2] 그는 이 분야에서 특허를 받은 최초의 아프리카계 미국인이었다.[27]프랑스의 염색 공장 운영자였던 장 밥티스트 졸리[3]는 직물 세탁을 위해 등유와 가솔린을 사용하는 방법을 개발했으며,[3] 1845년 파리에 최초의 드라이클리닝 서비스를 열었다.[5]
초기 드라이클리닝에 사용된 석유 기반 용제는 가연성이 높아 화재와 폭발 위험이 컸다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 미국 애틀랜타의 드라이클리너 윌리엄 조셉 스토다드는 1924년, 기존 가솔린 기반 용제보다 가연성이 낮은 스토다드 용제(백유)를 개발했다. 하지만 여전히 인화성 용제로 인한 화재 및 폭발 사고가 빈번하여, 이는 정부가 드라이클리닝 업계에 대한 규제를 강화하는 계기가 되었다.
2. 3. 염소계 용제로의 전환
제1차 세계 대전 이후, 드라이 클리닝 업계에서는 염소화된 용제를 사용하기 시작했다. 이 용제들은 기존의 석유 용제보다 훨씬 덜 가연성이었고 세척력도 향상되었다. 초기에는 사염화 탄소와 트리클로로에틸렌 (TCE) 등이 사용되었으나, 유해한 건강 영향이 알려지면서 점차 사용이 줄어들었다. 다만, TCE는 제거하기 어려운 얼룩을 부분적으로 지우는 데 가끔 사용될 수 있다.1930년대 중반부터는 테트라클로로에틸렌 (퍼클로로에틸렌 또는 PCE라고도 불림)이 주요 용제로 자리 잡았다. PCE는 세척력이 우수하고 불연성이며, 대부분의 의류와 호환된다는 장점이 있다. 또한 안정적이어서 쉽게 재활용되지만, 환경에 유출될 경우 잔류성이 높다는 단점이 있다.[6]
3. 드라이클리닝의 원리
드라이클리닝은 물 대신 기름을 잘 녹이는 유기 용매를 사용하여 세탁하는 방법이다. 일반적인 물세탁으로는 제거하기 어려운 기름 얼룩이나 립스틱 자국과 같은 유지성 오염을 효과적으로 제거할 수 있다.
드라이클리닝의 핵심 원리는 의류에 묻은 얼룩을 선택적으로 용해시키는 것이다. 사용되는 용매는 주로 비극성이며, 이는 얼룩을 유발하는 많은 화합물을 선택적으로 추출하는 데 유리하다. 이러한 얼룩 중 일부는 고온의 물과 세제 혼합물에서만 녹기 때문에, 일반 세탁 시 섬세한 섬유가 손상될 수 있다.
비극성 용매는 특히 천연 섬유와 같이 섬세한 의류에 적합하다. 그 이유는 용매가 섬유 내부의 극성 그룹과 거의 상호작용하지 않기 때문이다. 반면, 물은 이러한 극성 그룹과 결합하여 세탁 과정에서 섬유를 부풀어 오르게 하거나 늘어나게 만들 수 있다. 물 분자가 섬유 내의 약한 인력을 방해하여 섬유의 원래 형태를 변형시키는 것이다. 세탁 후 물이 증발해도 섬유의 형태는 이미 변형되어 수축이 발생하기 쉽다. 비극성 용매는 이러한 상호작용을 방지하여 섬유의 원래 형태와 질감을 보호한다. 울과 같은 섬유는 물에 의해 팽윤되거나 표면이 변성될 수 있지만, 유기 용제에서는 이러한 변화가 거의 일어나지 않아 수축이나 형태 변형 걱정을 덜 수 있다.
얼룩 제거는 효과적인 용매의 사용과 세탁기 회전으로 인한 기계적 마찰의 조합을 통해 이루어진다.
하지만 드라이클리닝에도 한계는 있다. 땀이나 음식물 얼룩과 같은 수용성 오염은 물세탁에 비해 잘 지워지지 않는다. 이 때문에 드라이클리닝만 반복하면 수용성 오염이 옷에 축적되어 누렇게 변색될 수 있다. 또한, 사용되는 유기 용매는 용해력이 매우 강해 합성 색소 등을 녹여 옷의 색이 빠지거나 플라스틱 단추 등이 녹는 경우도 있다. 최근 사용되는 복합 소재 중에도 드라이클리닝에 적합하지 않은 것이 있으므로, 세탁 전 반드시 의류에 부착된 취급 주의 그림 표시를 확인하여 드라이클리닝 가능 여부를 확인해야 한다.
4. 드라이클리닝 과정
드라이클리닝 기계는 기본적으로 가정용 세탁기와 건조기를 하나로 합친 것과 유사하다. 세탁할 의류는 기계의 핵심 부분인 세탁 또는 탈수실(보통 "바스켓" 또는 "드럼"이라 불림)에 넣는다. 이 세탁실은 외부 쉘 안에서 회전하는 수평축의 구멍 뚫린 드럼으로 이루어져 있다. 쉘은 용제를 담고, 회전하는 드럼이 의류를 담아 처리한다. 바스켓의 용량은 일반적으로 약 10~40kg 정도이다.
세탁을 시작하기 전, 의류에 플라스틱 펜과 같은 이물질이 있는지 꼼꼼히 확인해야 한다. 이런 물건들은 용제 속에서 녹아 세탁물 전체를 손상시킬 수 있다. 또한, 특정 염료는 용제에 의해 색이 빠질 수 있으므로 주의가 필요하다. 깃털 이불이나 섬세한 러그, 벽걸이 장식 등은 느슨한 망사 주머니에 넣어 보호하는 것이 좋다. 특히 퍼클로로에틸렌(PCE) 같은 용제는 물보다 무겁기 때문에(밀도 약 1.62 g/cm³), 옷이 용제를 흡수하면 무거워져 탈수 과정의 원심력으로 인해 섬유가 손상될 수 있어 망사 주머니가 기계적 지지력을 제공한다.
드라이클리닝 과정은 다음과 같은 단계로 진행된다.
1. 세탁 사이클: 세탁실에 용제를 약 3분의 1 정도 채우고 드럼을 회전시켜 의류를 휘젓는다. 용제의 온도는 의류 손상을 방지하기 위해 30°C 이하로 유지된다. 세탁 중 용제는 여과 장치를 통과하여 깨끗해진 후 다시 세탁실로 순환된다. 이 과정은 의류의 종류와 오염 정도에 따라 보통 8분에서 15분 정도 소요된다. 처음 3분 동안 용제에 녹는 오염 물질이 제거되고, 이후 10~12분 동안 용제에 녹지 않는 먼지 등이 물리적으로 떨어진다. 탄화수소 계열 용제를 사용하는 경우, 용해 속도가 느려 최소 25분 이상의 세탁 시간이 필요하다. 경우에 따라 세척력을 높이기 위해 드라이클리닝용 계면활성제(세제)를 첨가하기도 한다.
2. 헹굼 사이클: 세탁이 끝나면, 기계는 깨끗하게 증류된 신선한 용제를 사용하여 의류를 헹군다. 이 과정은 세탁 과정에서 사용된 더러워진 용제의 오염 물질이 의류에 다시 붙어 변색되는 것을 방지한다.
3. 추출 사이클: 헹굼 후에는 사용된 용제를 회수하는 추출 과정이 시작된다. 세탁실에서 용제를 배출시킨 후, 바스켓을 분당 350–450 rpm으로 가속하여, 원심력으로 의류에 남아있는 용제를 분리해낸다. 이때까지 세척은 정상 온도에서 수행된다. 최신 기계는 이 과정에서 사용된 용제의 약 99.99%까지 회수할 수 있다.
4. 건조 사이클: 추출 후 남은 미량의 용제를 완전히 제거하기 위해 건조 과정을 거친다. 의류는 드럼 안에서 회전하면서 60°C ~ 63°C 정도의 따뜻한 공기와 접촉하여 남은 용제가 증발된다. 의류 손상을 막기 위해 공기 온도는 정밀하게 제어된다. 과거의 '배출형' 기계는 건조 과정에서 발생한 용제 증기를 그대로 대기 중으로 배출하여 환경 오염을 유발하고 용제를 낭비했다. 하지만 오늘날 서구 세계에서는 환경 규제가 강화되어 용제 배출이 없는 폐쇄 루프 시스템을 갖춘 기계 사용이 일반적이다. 이 시스템에서는 기계에서 배출되는 따뜻한 공기가 냉각 장치를 통과하면서 포함된 용제 증기가 응축되어 액체 상태로 회수된다. 회수된 용제는 증류 및 정화 과정을 거쳐 깨끗한 용제 탱크로 보내져 재사용되거나 안전하게 폐기된다. 냉각된 공기는 다시 가열되어 건조 과정에 재순환되므로, 용제 회수율이 매우 높고 대기 오염을 크게 줄일 수 있다. 최신 기계에는 컴퓨터 제어 건조 센서가 장착되어, 용제가 감지되지 않을 때까지 건조 과정을 자동으로 조절하여 사이클 종료 시 배출되는 용제의 양을 최소화한다.
5. 탈취 (통풍) 사이클: 건조가 완료된 후에는 의류를 식히고 남아있을 수 있는 미세한 용제 냄새를 제거하기 위해 탈취 또는 통풍 과정을 거친다. 차가운 외부 공기를 의류 사이로 순환시킨 다음, 이 공기를 활성탄이나 고분자 수지로 만든 증기 회수 필터를 통과시켜 남아있는 용제 증기를 흡착하여 제거한다.
모든 과정이 끝나면 의류는 깨끗해지고 증기 다리미 등을 이용한 다림질과 최종 마무리를 거쳐 고객에게 전달될 준비가 된다.
다만, 모든 얼룩이 드라이클리닝만으로 제거되는 것은 아니다. 일부 특수한 얼룩은 세탁 전에 증기 분사나 특수 얼룩 제거 용제를 사용하여 부분적으로 처리해야 할 수도 있다. 또한, 오염된 상태로 오랫동안 방치된 의류는 화학적 변화(예: 산화)가 일어나 원래의 색상과 질감으로 완전히 복원하기 어려울 수 있다. 사용된 용제는 환경 보호를 위해 하수도로 배출하지 않고, 반드시 회수하여 정화 후 재사용하거나 관련 규정에 따라 안전하게 폐기해야 한다.
5. 용제 재처리
세탁 과정에서 사용된 용제는 다시 사용하기 위해 여러 여과 단계를 거친다. 첫 번째 단계는 '버튼 트랩'으로, 용제 펌프로 들어갈 수 있는 린트, 잠금 장치, 단추, 동전 같은 작은 물체를 걸러낸다.
이후 용제는 린트 필터를 통과하는데, 시간이 지나면 이 필터에는 얇은 필터 케이크(머크) 층이 쌓인다. 머크는 보통 하루에 한 번씩 정기적으로 제거되며, 머크에 남아있는 용제를 회수하기 위한 처리 과정을 거친다. 많은 기계는 "스핀 디스크 필터"를 사용하여 용제로 역세척하는 동안 원심력을 이용해 필터에서 머크를 분리한다.
린트 필터를 거친 용제는 흡착 카트리지 필터를 통과한다. 이 필터는 활성탄과 활성 점토를 사용하여 용제에 남아있는 미세한 불용성 오염 물질, 휘발성 잔류물, 염료 등을 제거한다. 마지막으로 용제는 연마 필터를 거쳐 앞선 단계에서 제거되지 않은 오염 물질까지 걸러낸다. 이렇게 정화된 깨끗한 용제는 다시 사용 용제 탱크로 보내진다.
용제 재처리 과정에서 발생하는 폐기물도 처리해야 한다. 머크를 끓이거나 증류하여 생긴 폐기물은 "조리된 분말 잔류물"이라고 부르며, 여기에는 잔류 용제, 분말 필터 재료(규조토), 탄소, 비휘발성 잔류물, 린트, 염료, 그리스, 토양, 물 등이 포함된다. 증류기에서 나오는 폐기 슬러지나 고체 잔류물 역시 잔류 용제, 물, 토양, 탄소, 기타 비휘발성 잔류물을 포함한다. 사용된 필터와 폐수 또한 폐기물로 분류되며, 이러한 폐기물 처리는 미국 환경 보호국(US EPA) 및 각 지역 당국의 규제를 받는다.[11]
한편, 세척력을 높이기 위해 소량(0.5–1.5%)의 세제가 사용 용제에 첨가되기도 한다. 이 세제는 소수성 오염 물질을 유화시키고, 제거된 오염 물질이 다시 옷에 달라붙는 것을 막는 역할을 한다. 기계 설계에 따라 음이온성 또는 양이온성 세제가 사용된다.
6. 사용되는 용제
(인화점 38°C, 초류 온도 150°C, 50% 유출 온도 180°C 이하, 종점 210°C)
