섬유 생산에서의 물 절약 기술과 친환경 염색 프로세스

① 섬유 물질 절약 기술: 원료·공정에서의 물 사용 최적화

섬유와 의류 생산은 원료 생산, 제직·편직, 염색·마감, 세탁·마무리 등 여러 단계를 거치며 대량의 물(water)을 사용합니다. 특히 염색 및 마감 과정에서 1kg의 직물을 염색하는 데 100~200리터 이상의 물이 사용될 수 있다는 보고가 있습니다. 이처럼 물 사용량이 많다는 점은 자원 고갈(water scarcity)과 폐수 배출(wastewater discharge)이라는 이슈를 동반하며, 산업 전체 지속가능성(sustainability)에 큰 부담이 됩니다. 그래서 최근에는 **“섬유물절약기술(fibre water-saving technology)”**이 매우 중요한 화두로 떠올랐습니다.
이 기술은 크게 두 축으로 나뉩니다. 하나는 설비 및 공정 개선(process optimization)입니다. 예컨대 낮은 물거름 비율(low-liquor-ratio) 염색기, 카운터 현재 세정(counter-current washing) 체계, 폐수 재사용 및 순환(recycle / reuse) 수계 구축 등이 포함됩니다. 예컨대 한 보고서는 염색기 물거름 비(liquor ratio)를 1:10 → 1:4 ~ 5로 개선함으로써 물 사용량을 약 50% 이상 줄인 사례를 제시하고 있습니다. 

다른 하나는 원료 선택 및 전처리(pre-treatment) 단계에서 물 최적화입니다. 이는 예컨대 섬유의 흡습성·세 정성 개선을 위한 효소 처리(enzyme per-treatment)나 친환경 탈지(bio-scouring) 기술을 통해 헹굼 횟수(wash cycles)를 줄이고, 이를 통해 헹굼 수량(rinse water) 및 관련 에너지 사용량을 줄이는 방식입니다. 

결국, 섬유 물질 절약 기술은 단순히 물을 덜 쓰는 장비를 도입하는 것을 넘어 공정 설계 ↔ 원료 선택 ↔ 세정 및 헹군 전략이 유기적으로 결합해야 효과를 발휘합니다. 그리고 브랜드·제조사·설비 공급자 모두가 물 사용량을 중요한 개선해야 합니다.

② 염색 단계에서의 물어간 혁신: 섬유 생산

폐수 발생량도 중에서 가장 물 사용량이 높고 저 수세 염색공정은 많은 단계는 염색(dyeing) 및 마감(finishing)입니다. 따라서 이 단계에 대한 물 저감 혁신이 산업적 의미가 큽니다. 키워드 **“저수세염색공정(low-water dyeing process)”**은 염색 시 물 사용량 및 헹굼수를 대폭 줄인 설계된 공정을 의미합니다.
최근에는 슈퍼크리티컬 이산화탄소 염색(supercritical CO₂ dyeing)이나 폼 염색(foam dyeing), 디지털 염색(digital dyeing) 등 물 사용을 거의 없애거나 최소화한 기술들이 상용화되고 있습니다. 예컨대 슈퍼크리티컬 CO₂ 염색 기술은 거의 물을 사용하지 않고 염색이 가능하다는 보고가 있으며, 이로 인해 물 사용량을 90 ~ 99 %까지 줄일 수 있다는 연구결과가 존재합니다. 

또한 폼 염색에서는 물 대신 거품(foam)에 염료와 보조제를 담아 직물 위에 적용하고, 헹굼수를 줄이는 방식으로 물 사용을 70 ~ 90 % 이상 저감한 사례가 있습니다. 

이처럼 비용 투자 물 사용뿐 아니라 염료 흡착률(fixation efficiency), 헹굼 횟수 줄이기, 염료 잔류량(residual dye) 감소 등 공정 전반의 최적화를 요구합니다. 물 사용이 줄어들면 폐수량 및 오염물질 방출량도 함께 감소하므로, 환경적 부담(environmental burden) 자체가 줄어드는 효과가 있습니다. 따라서 브랜드·제조사는 이 공정을 도입할 때 적용 범위(capital investment)·기술성숙도(technology maturity)·섬유 섬유 물질 재순환 시스템(fibre scope) 등을 고려해야 합니다.

③ 헹굴 수(rinse water)를: 폐수 재활용 및 순환수 활용

물 사용 저감 전략에서 또 하나 중요한 축은 **“섬유물재순환시스템(textile water-recycle system)”**입니다. 이는 사용된 물(wastewater) 또는 헹굴수록 회수하여 필터링(filtering)·정화(treatment)한 후 다시 공정에 투입하는 방식으로, 신선한 물(fresh water) 사용량을 줄이고 폐수량(discharge)도 감소시키는 구조입니다. 

예컨대 일부 염색공장은 염색 후 증발·응축된 스팀 응축수(steam condensate)를 다시 최고 필 틈 레이션 사용하거나, 박막(재사용할 수 있는)·역삼투(RO)·이에 따라 처리(membrane treatment)를 통해 세정 공정 물을 생산하고 있습니다. 첫 번째 물 사용량을 최대 50 % 이상 절감한 보고도 존재합니다. 

더불어 헹굴 수(washing cycles)를(counter-current washing) 설계도 물 재순환을 위해 중요합니다. 이는 직물이 여러 단계의 탱크를 통과하면서 마지막 단계의 비교적 깨끗한 물이 섬유 물질 재순환 시스템은 세정 단계로 역유입(backflow)되는 방식으로, 물 흐름을 역방향으로 설계해 전체 순환 경제 줄이는 구조입니다. 

이처럼 물 재순환을 포함한 자리 잡고 단순히 물을 덜 쓰는 것이 아니라 물의 사용 → 회수 → 재사용(reuse)이라는 순환구조(loop) 자체를 설계하는 것이 핵심입니다. 이는 친환경 염색 기술(circular economy) 관점에서 볼 때 매우 의미 있는 접근이며, 향후 브랜드 및 제조공장들이 물발자국(water footprint)을 줄이기 위한 필수 전략으로 물 저감 습식 섬유 공정 있습니다.

④ de sizing 및 “나노 셀룰러 호스”

마지막으로, 물 사용을 포함한 습식(wet-processing) 공정 전체를 친환경화하기 위한 기술혁신을 **“물저감습식섬유공정(low-water wet-processing for textiles)”**이라는 키워드로 정리합니다. 습식공정은 직물의 성능을 개선하기 위해 염색·세정·마감 단계에서 많은 물·열·화학물질을 사용하는데, 여기서 물 저감을 중심으로 기술이 혁신되고 있습니다.
기술적으로는 다음과 같은 흐름이 있습니다. 먼저, 효소제(enzyme techniques)를 활용해 세정·탈지(nano cellulose/scouring) 과정의 헹굼 횟수를 줄이는 방식이 보급되고 있으며, 이는 물 사용뿐 아니라 화학물질 투입량도 줄이는 효과가 있습니다. 
 둘째, 디지털 염색(digital textile dyeing) 기술은 물을 거의 사용하지 않고 잉크나 건식 염료(dr­y dyes)로 직물 위에 색을 입히는 방식으로 물 사용량을 50 % 이상 줄인 사례가 있습니다. 
 셋째, 나노섬유 기반 혹은 염색 전달체(헹굴 수를) 기반의 열 회수(dye-carrier) 기술이 개발되어 물과 염료의 손실(loss) 및 폐열 활용 줄이는 연구도 진행 중입니다. 

이와 함께 설비 측면에서는 고효율 펌프(heat-recovery) 시스템, 줄이는(waste-heat reuse), 폐수 처리비용 및 제어시스템(smart control) 등이 물 사용 및 에너지 사용을 동시에 물 저감 습식 섬유 공정은 방식으로 채택되고 있습니다. 이러한 기술이 도입되면 직물 한 벌을 생산하는 데 드는 물·에너지·화학물질 부하(chemical load)가 유의미하게 감소하며, 궁극적으로는 직물(wastewater treatment cost) 및 환경리스크(environmental risk)를 줄일 수 있게 됩니다.
따라서 지속 가능한 물 절약 기술과 친환경 염색 프로세스를 통합한 개념이며, 이는 패션·혁신 축입니다 산업이 지속가능한 방향(sustainable direction)으로 나아가기 위한 핵심 혁신축입니다.