9. 색채관리의 이해 (Chemistry)

색채관리의 이해

1. 색채관리

측정(측색기), 표준정량화, 기록(데이터베이스) -> 전달(조색, 검색) -> 재현 -> 생산효율화

 

2. 빛 - 색광

• 조명
• 디지털색채

3. 물체 - 색료(색소)

• 식물, 동물, 광물 등

• 안료 - 무기안료, 유기안료
• 염료 - 천연염료, 합성염료

4. 소재

 

색채와 소재

1. 색료(색소)

• 천연색소 - 생채색소(동물성, 식물성), 광물색소
• 합성색소 - 인공색소

안료 - 불투명 : 물과 기름에 안 녹음, 가루형태

• 무기안료
• 유기안료

염료 - 염색, 투명 : 물과 기름에 녹음, 액채형태

• 천연염료(식물, 동물)
• 합성염료

2. 색료 선택 시 고려사항

• 착색비용
• 다양한 광원
• 착색의 견뢰성 : 튼튼한 정도
• 작업공정의 가능성
• 안전성, 환경성, 문화성

Color Index

컬러 인덱스(Color Index, 색인덱스) : 색을 코드로 체계적으로 정리한 표나 체계

• 디자인/인쇄 분야 : 색 번호를 정리한 표(색상 코드 시스템)
• 업계 표준 : 염료·안료의 C.I. 번호를 부여하는 Color Index 국제 체계
• 컴퓨터 그래픽 : 256색 팔레트 기반의 “색 인덱스” 이미지 모드

1. 디자인·그래픽에서의 컬러 인덱스
디자인·패션·인쇄 등에서는 Color Index를 색상 코드와 이름을 정리한 목록으로 쓰며, 각 색에 고유한 번호(예: Pantone 번호처럼)를 붙여 일관된 색 관리와 커뮤니케이션을 돕는다. 예를 들어 “Red 201C” 같은 번호가 특정 붉은 색을 지칭하는 식으로 사용됨

2. 염료·안료 분야의 컬러 인덱스
염료·안료 산업에서는 Color Index International이라는 공식 분류 체계가 있어, 색상과 용도(염료/안료 등)에 따라 각 화합물에 C.I. 번호(예: C.I. Pigment Red 123) 를 부여함. 이 번호는 색소의 화학 구조와 용도를 식별하는 데 쓰이는 국제 표준

3. 컴퓨터 그래픽의 “인덱스 컬러”
컴퓨터 그래픽에서는 인덱스 컬러(Indexed Color) 모드를 말해, 256색 이하의 색을 팔레트(Palette)에 미리 저장하고 각 픽셀이 그 색의 “인덱스(번호)”만 가지는 방식입니다. 이 방식은 파일 크기를 줄이고 웹 이미지(GIF 등)나 애니메이션에서 효율적으로 사용됩니다.

 

색료

천연색소

아집트->이집트 / 중앙아 -> 중앙에 / 파람색 -> 파란색

 

동물색소

 

헤모시아닌(hemocyanin) : 담청색

• 갑각류나 연체동물의 혈액 속에 함유
• 오징어, 문어, 새우, 게 등
• 중앙에 구리 포함

카로티노이드(carotinoid) : 적색

• 난소, 간, 피부, 눈의 망막, 유즙 등

헤모글로빈(hemoglobin) : 붉은색

• 혈액 속에 함유
• 탈로시아닌과 포피린 중앙에 철을 포함

멜라닌(melanin) : 검은색-갈색

• 피부, 머리카락 등

염료

식물염료

쪽염료	우리나라에서 예로부터 사용되던 천연염료로서 하늘빛을 나타내며 수를 거듭하여 염색하면 흑색에 가까운 현색이 되고 민간신앙에서는 청색지향의식과 봄을 상징하는 대표색으로 선호도가 높다
홍화염료	우리나라에서 전통적으로 사용하는 천연염료로서 방충성이 있고, 피부에 바르면 세포에 산소공급이 촉진되어 혈액순환을 돕는 치료제로도 사용되었다. 주로 주홍색을 띤다
자초염료	자색
치자염로	황색(적홍색)으로 염색되는 직접염료로 9월에 열매를 채취하여 볕에 말려 사용하고, 종이나 직물의 염색 및 식용색소로도 사용되는 천연염료
소목염료	소문은 목재쪽의 빛깔이 짙은 부분인 심재를 사용하는 대표적인 다색성 염료식물로서 매염제에 따라 황색, 적색, 자주색, 흑색으로 염색된다
오배자	적색
인디고	인류에게 알려진 오래된 염료 중에 하나로 삥길, 자바 등 아시아 여러 곳에서 자라는 토종식물에서 얻어지며, 우리에게 청바지 색깔로 잘 알려져 있는 천연염료
황벽	황색을 내는 식물성 연료로 방충효과가 있다
소방목	콩과 식물인 소목으로 단목, 목흥, 적목, 소방, 다 등으로 불렀고, 홍화보다 순적색이 난다
괴화	회회나무(콩과의 낙엽교목)의 열매에서 얻은 다색성 염료로서 매염제에 따라 연둣빛 노랑에서 질은 카키색까지 얻을 수 있다
울금	황색계 식물성 염료의 하나로 생강과의 구근초뿌리에서 색소를 추출한다. 방충효과가 있고 식품 착색염료 또는 약초로 사용된다

 

동물염료

오징어 먹물 : 세피아(갈색

조개(패자) : 자주색(디리안퍼플), 진홍색

코치닐(인지벌레) : 적색(카민), 적갈색

 

좋은 염료의 특징

• 좋은 염료는 색깔을 잘 띠어야 한다
• 세탁 시 씻겨 내려가지 않아야 한다
• 분자가 직물에 잘 흡착되어야 하며 외부의 빛에 대하여 안정적이어야 한다
• 액체용액을 오랜 기간 저장해도 변하지 않아야 한다
• 염료가 잘 용해되어야 한다
• 분말의 염료에 먼지가 없어야 한다

 

안료

 

1. 안료의 이해

물과 기름에 녹지 않는 분말형태의 색료

전색제(비이클)가 필요

 

2. 안료의 종류

 

무기 안료

• 가장 오래된 광물성 안료
• 은폐력과 내광성이 좋다
• 유기안료에 비해 선명하지 않다
• 가격이 저렴하고 사용량이 많다
• 도료, 인쇄잉크, 회화용 크레용, 고무, 통신기계 등

유기 안료

• 착색력이 우수하고 선명하고 다양한 색상의 재현이 가능
• 내광성이 나쁘다
• 인쇄잉크, 도료, 플라스틱 염색 등

3. 무기안료의 종류

• 백색 안료 - 산화아연, 산화티탄, 연백, 산화바륨, 산화납
• 녹색 안료 - 산화크롬, 수산화크롬
• 청색 안료 - 프러시안블루, 코발트청, 산화철(철단)
• 황색 안료 - 황연, 황토, 카드뮴옐로
• 갈색 안료 - 청분
• 보라색 안료 - 망간자
• 적색 안료 - 버밀리안, 카드뮴레드, 벵갈라, 안티몬레드, 산화철

4. 화염테스트 시 나타나는 원자의 색채

물질(금속)에 열을 가했을 때 원자 속 전자가 들뜨고 제자리에 돌아오며 지문처럼 고유의 색을 나타냄

 

알카리 금속의 색채

• 나트륨(Na) : 노란색
• 칼슘(Ca) : 자주색, 빨간색, 오렌지색
• 루비듐(Rb) : 빨강-자주색
• 리튬(Li) : 주황색
• 칼륨(K) : 보라색

불활성 기체의 색채

• 헬륭(He) : 노란색
• 네온(Ne) : 빨간색
• 아르곤(Ar) : 옅은 파란색
• 질소(N2) : 주황색

5. 특수색료 및 기타

 

특수염료

• 직접염료 : 직접 사용하는 것. 물에 녹여 섬유에 염색하는 간단한 염료
• 염기성 염료 : 선명한 염료. 색이 잘 빠지는 염료
• 산성 염료 : 동물성 섬유. 색이 잘 붙는 염료
• 반응성 염료 : 화학적 반응 잘 하는 염료
• 분산 염료 : 물에 잘 안 녹는 염료. 미세입자로 들어가는 것
• 배트 염료 : 한 번 녹았다가 굳히는 염료
• 황화 염료 : 싸고 튼튼하지만 색이 많지 않은 염료. 무명, 셀룰로오스
• 식용 염료 : 먹을 수 있는 염료
• 형광 염료 : 선명하게 만드는 염료

특수안료

• 형광 안료 : 빛 받으면 더 반짝이는 안료
• 인광 안료 : 빛을 저장했다가 어두워지면 빛을 발하는 안료
• 진주광택 안료 : 진주처럼 반짝이는 안료. 보는 각도에 따라 색이 변함
• 시온 안료 : 온도에 따라 색이 달라지는 안료

6. 도료( 페인트 - 안료+전색제로 물리적 결합)

 

도료의 구성

 

-1 전색제(비이클) : 물질에 안료가 잘 붙을 수 있도록 도와주는 접착제

• 유성페인트 : 들깨기름, 콩기름, 동유, 어유 등을 사용
• 수성페인트 : 카세인(점착제 수용액)을 사용
• 에나멜 : 오일니스, 스텐드유를 사용
• 기타 : 아마인유, 니스, 아라비아고무 등을 사용

-2 안료 : 색을 나타내는 재료. 유기안료 많이 사용

 

-3 용제 : 잘 흐르고 잘 칠해지도록 해주는 것. 칠하고 나면 증발하고 없어짐

 

-4 첨가제(건조제) : 빨리 건조시켜야 할 때 첨가시키는 것

 

7. 도료의 종류

 

천연수지도료

• 옷, 캐슈계 도료, 유성페인트, 유성에나멜, 주정도료 등
• 용제가 적게 들고, 우아하고 깊이 있는 광택성을 가진다

합성수지도료

• 도막형성의 주요소는 셀룰로스 유도체를 사용
• 화기에 민감하고 광택이 적다
• 부착성, 휨성, 내후성 향상을 위해 알키드수지, 아크릴 수지 첨가

수성도료

• 물을 사용하는 도료, 건조시간이 느림
• 내수성과 내구성이 약하다

유성도료

• 건성유나 수지를 사용. 내수성이 좋다.

8. 인쇄 잉크

-1 색료(안료)+전색체+첨가제(보조제)

 

-2 특수목적 잉크 : 금은잉크, 히트세트잉크, 형광잉크 등

 

-3 인쇄방식의 종류

• 볼록판 인쇄용 : 신문 잉크, 경인쇄용 잉크, 플렉소 인쇄 잉크
• 평판 인쇄용 : 낱 장 평판 잉크, 옹프셋 윤전기 잉크, 평판 신문 잉크
• 오목판 인쇄용 : 그라비어 잉크, 오목판 잉크
• 공판 인쇄용 : 실크스크린 잉크, 등사판 잉크
• 전자 인쇄, 프린트 배선용 : 레지스터 잉크

9. 금속 소재

• 열 및 전기의 양도체이다
• 전성(넓게 퍼지는 성질)과 연성(길게 늘어나는 성질)이 좋다
• 고체 상태에서 결정체이다
• 비중이 매우 크다
• 외력에 대한 내구력이 크다
• 녹슬기 쉽다

10. 직물 소재

-1 직물은 옷(섬유), 의료, 산업자재의 소재로 사용

-2 가공하지 않는 상태에서 실크는 소색을 띤다

-3 마는 냉기가 많고 수분 흡수가 좋고 열 발산을 한다

-4 무명(면화)는 식물성 섬유로 흡수성이 좋고 비중이 높다

-5 견직물은 자외선에 의해 황변현상이 크다

-6 천연섬유와 인조섬유가 있다

 

천연섬유

• 식물성 섬유 : 종자섬유, 면화, 잎섬유, 과실섬유, 대마
• 동물성 섬유 : 모섬유, 명주섬유, 견
• 광물성 섬유 : 석면섬유

인조섬유

• 재생 섬유 : 비스코스레이온, 구리암묘늄레이온, 섬유소 섬유, 레이온
• 반합성 섬유 : 아세테이트
• 합성섬유 : 나일론, 폴리에스테르, 폴리 우레탄, 폴리 아크릴
• 무기질 섬유 : 유리섬유, 탄소섬유

11. 플라스틱소재

1. 가공이 용이하고 다양한 재질감을 낼 수 있다.
2. 1930년대 석유화학 발전으로 합성수지가 생산되었는데 주원료는 유기재료인 석탄과 석유이다.
3. 가볍고 강도가 높다.
4. 전기 절연성이 우수하고 열팽창계수가 크다.
5. 내수성이 좋아 녹이나 부식이 없다.
6. 타 재료와의 친화력이 좋다

열가소성 수지

• 150도 전후에서 변형되며 재사용이 가능
• 투광성이 높고, 광택이 우수, 강도와 연화성이 낮다.
• 염화비닐, 폴리스티렌, 폴리에틸렌, 폴리아미드 등

열경화성 수지

• 150도 전후에서 변형이 되고 재사용이 되지 않는다.
• 강도가 높고 열과 화학약품에 강하다.
• 페놀수지, 폴리에스테르수지, 멜라민 수지 등

12. 목재 소재

-1 공급이 쉽고 가격이 저렴하다

-2 비중에 비해 강도가 크다

-3 열전도율이 낮고 비전도체이다

-4 가연성으로 화재에 약하다

-5 내구성이 약하고 수축과 변형과 부식이 쉽다

13. 종이, 유리 소재

-1 종이는 중국의 채륜(AD 105) 발명, 인쇄를 목적으로 개발.

종이의 품질은 펄프의 품질에 따라 결정된다. 펄프의 종류는 셀룰로오스, 헤미셀룰로오스, 리그닌 등이 있다

 

-2 유리의 원료는 규사, 붕산, 인산, 산화나트륨, 석회, 산화납, 알루미나 등이 있다. 내구성이 크고 반영구적이며 투과율이 높다

14. 광택도

-1 대비 광택도

두 개의 다른 조건에서 측정한 광택도를 비교하여 검사하는 방식

 

-2 선명도 광택도

광택면에 비친 상태를 판단하므로 비교적 고광택도의 표면검사에 이용되는 평가방법

 

-3 경면 광택도

거울면 반사광의 기준면과 같은 조건의 반사광에 대한 백분율로 면의 광택 정도 측정

 

광택도(Gu, 거울면에 비치는 반짝거림)

 

-1 20도 경면 광택도 Gs(20) - 최고광택도, 자동차 도색

비교적 광택도가 높은 도장면이나 금속면끼리의 비교로 60도에 의한 광택도가 70을 넘는 표면에 적용

 

-2 45도 경면 광택도 Gs(45) - 중고광택도

도장면, 타일, 법랑 등의 광택, 주로 넓은 범위를 측정하는 경우에 적용

 

-3 60도 경면 광택도 Gs(60) - 중 광택도, 가장 많이 씀

도장면, 타일, 법랑 등의 광택 범위가 넓은 경우의 측정에 적용

 

-4 75도 경면 광택도 Gs(75) - 중하 광택도

종이 등

 

-5 85도 경면 광택도 Gs(85) - 저 광택도, 무광

도장, 알루미늄, 양극산화피막 등 광택이 거의 없는 대상으로 60도에 의한 광택도가 10 이하인 표면에 적용

 

측색의 이해

수치화 - 전달 - 재현- 검색

 

측색  ->  재현(조색)  ->  검색

• 육안 : 표준(표준광원 - 조도 , 조명방식, 조명종류, 관찰자)
• 기계 : 측색기 / CCM / 측색기

1. 측색기

필터식 측색기 (휴대용, 저가, 자동카메라)

• 삼자극치 X, Y, Z (R, G, B)
• 한개의 표준광원과 조건 사용
• 광원, 시료대, 광검출기로 구성

분광식 측색기 (비휴대용, 고가, 현미경)

• 분광반사율을 측정
• 다양한 표준광원 사용가능
• 광원, 단색화장치(분광기, monochrometer), 시료부(액체), 적분구(고체), 광검출기로 구성

2. 기타 측색장치 (측색보다 빛의 밝기를 측정하는 장치)

• 조도계 - 럭스(lx) : 조도는 빛의 광원이 책상면에 오면 받고 어느 정도의 밝기가 있는지 측정하는 양
• 휘도계 - 칸델라(cd) : 휘도는 눈부심. 눈에 얼마나 밝게 보이는가. 눈의 위치에 놓고 휘도계를 측정
• 광도계 - 칸델라(cd) : 방향을 갖고 나오는 빛의 세기. 손전등, 헤드라이트
• 전광속 - 루멘(lm) : 적분구 같은 공간 안의 빛의 양

측색 원리와 조건

45 : 조명각도

0 : 관측방향

d : 확산광, 분산광

 

1. 0/45

 

2. 45/0

 

3. d/0 : 확산광(d)으로 비추고 정면으로 보는 것

 

4. 0/d : 정면으로 보고 확산광(d)을 측정하는 방식

 

측색의 원리와 조건

적분구 안에서 어떻게 볼지 측정하는 방식

d : 조명방식, 사방 골고루 확산되는 빛

i : 반짝거림 포함 include

e: 반짝거림 제외 exclude

8° : 관측

반사물체의 측정방법 (KS A 0066)

1. di : 8° (확산 : 8도 배열) - 확산광, 사람이 보는 측색방식, 자동차 도광 시 측색을 해보고 유광과 무광 포함해서 8도 이내에 해보고 싶을 때

2. de : 8° (확산 : 8도 배열) - 광택은 제외하고 색만 보는 방식

3. 8° : di (8도 : 확산 배열)

4. 8° : de (8도 : 확산 배열)

5. d : d (확산 / 확산 배열)

6. d : 0 (확산 : 0도 배열) - 표면상태가 외부 빛의 역량 최소화 해서 측정하는 방식

7. 45°a : 0° (45도 환상/ 수직 배열) - 종이나 인쇄물에서 측정하는 방식

8. 0° : 45°a (수직/45도 환상 배열)

9. 45°x : 0° (45도/수직 배열)

10. 0° : 45°x (수직/45도 배열)

 

백색교정물(백색기준물, 표준백색판)

표준 백색판은 다음을 만족하여야 한다.

• 충격, 마찰, 광조사, 온도, 습도 등의 영향을 받지 않고, 표면이 오염된 경우에도 제거하기 쉽고, 세척, 재연마 등의 방법으로 오염들을 제거하고 원래의 값을 재현시킬 수 있는 것으로 한다
• 균등 확산 반사면에 가까운 확산 반사 특성이 있고, 전면에 걸쳐 일정할 것
• 분광 반사율이 거의 0.9 이상으로, 파장 380 nm~ 780 nm에 걸쳐 거의 일정할 것
• 표준 백색판은 절대 분광 확산 반사율을 측정할 수 있는 국가 교정 기관을 통하여 국제표준으로 의 소급성이 유지되는 교정값을 갖고 있어야 하며, 이러한 표준 소급성은 정해진 일정한 간격으로 교정을 시행하여야 유효하다

색의 오차

1. KS A 0063 (색채표시 방법)

- Lab, Luv, CIEDE2000, 애덤스-니커슨 색차식을 규정

 

2. FMC-2

- 맥아담의 편차타원(MacAdam Ellipse)을 정량화하기 위해서 프릴레, 맥아담, 칙커링이 만든 색차

 

3. CMC

- 염료와 컬러리스트협회(SDC)에서 만들어진 색차식

 

4. 헌터의 색차식(Hunters color difference fomula)

- 헌터가 1948년 제안한 균등 색공간을 이용한 색차식

 

 

표면처리

표면처리는 재료의 속은 그대로 두고 표면만 가공해서,
부식(녹) 방지, 내마모성·내열성 향상, 미끄럼 방지, 미관(색·광택) 관리 등을 목적으로 하는 기술

• 소재의 표면을 처리해주는 것
• 속재료는 그대로이면서 겉만 바꿔주는 것
• 녹슬지 않게 하고 미끄럼 방지하고 원하는 색 보기 좋게 유지하는 것을 목표

도장	페인트·도료를 바르는 것. 녹 방지 + 색·광택을 주는 기본 표면처리
도금	금속 표면에 다른 금속(예: 크롬, 니켈, 아연 등)을 얇게 덮는 것. 내식성·장식성 향상
양극산화(아노다이징)	알루미늄을 양극으로 하여 표면을 전기화학적으로 산화피막으로 굳히는 것. 매우 단단하고 내마모성·내식성이 좋음
표면양화(폴리싱)	연마·전기연마 등으로 표면을 매끄럽게 다듬는 것. 접촉 성질·미관·음향·광택 개선에 사용
표면경화	열처리·질화·탄화 등으로 표면만 단단하게 만드는 것. 마모·스크래치에 강하게 함
코팅	표면에 수지·고무·합성수지·세라믹 등을 얇게 덮는 것. 일반적으로 방수·내화학성·절연 등 보호 목적
발수 처리	표면 에너지를 낮춰 물이 맺히고 흐르게 만드는 코팅(예: 친수·소수막). 물때·오염 감소
방오 처리	기름·지문·먼지가 잘 붙지 않게 하는 코팅(비접착·오일 방지·지문 방지). 정전·청소 용이
향균 처리	표면에 은(Ag)·동 등 향균 물질을 코팅해 미생물 성장·오염을 줄이는 처리
지문방지 처리	특히 터치 패널·스테인리스·금속·유리에 쓰이며, 지문·오일이 잘 보이지 않게 하는 표면코팅

 

표면처리의 역사

금속을 써온 고대부터 녹 방지·장식을 위해 유기물(기름, 왁스, 페인트 성분)을 바르거나, 단순 금속도금(은도금, 금도금 등 장식용)을 사용해 왔다.

근대 산업 발전

: 19세기 이후 전기·화학 산업이 발달하면서, 전기 도금(갈바닉 도금) 과 화학 피막·도장이 공업적으로 체계화되었다.

현대

: 알루미늄의 양극산화(아노다이징), 플라즈마·스퍼터·코팅·발수·방오·향균 같은 기능성 표면처리가 자동차·전자·건축·항공 등에서 필수 공정이 되었다