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요즘 금융권을 비롯한 일부 기업에서 주5일 근무가 실시되고, 여가활용 및 Sports & Leports에 대한 일반인들의 관심이 높아지고 있다.

이에 따라 레저용 의복이라든지, 취미생활에서 자신의 기량을 뽐낼 수 있도록 패션성과 기능성이 가미된 의복의 섬유소재에 대해 관심이 모아지고 있다.

그 중 주로 등산용 의복으로 전개되며 방수투습기능이 부여되어있는 ‘Gore-tex’와 의복 내의 온도를 일정하게 유지해 항상 쾌적한 느낌을 주는 첨단 기술 소재인 ‘PCM’에 관해 소개하고자 한다.
 


이 소재는 방수투습용 필름으로서 ‘제3의 피부’라고 일컬어질 정도로 성능적인 면에서 그 우수성이 증명되어 있고 이 분야의 소비자 인지도 부문에서도 부동의 1위를 차지하고 있는 탁월한 기능성 소재이다.

미국의 W. L. Gore 박사가 지하매설용 전선의 피복소재로 처음 개발한 것으로, 지하수가 전선 내부로 침투하는 것을 막고 전선 저항의 발열로 생기는 수증기를 효과적으로 배출할 수 있는 소재로 고안된 것이다. 이후 Gore-tex는 군용, 우주복 등에 도입되면서 그 우수한 성능을 인정받기 시작하였고 대중화된 것은 1976년에 등산 및 아웃도어 레저용 의류로 시장에 선보이면서부터이다. 자연의 변화무쌍한 악조건에서 인체를 보호하며 동시에 쾌적한 착용감을 유지하기란 쉽지 않은데, Gore-tex는 이 조건을 근사치로 충족시킬 수 있었기 때문이다.

방수투습용 필름은 방수성과 통기성이라는 상반된 특성을 가진 소재이며, 구조는 무수히 많은 엷은 다공질(多孔質) 필름을 나일론 같은 소재에 라미네이트한 것이다. 이 필름 자체가 높은 발수성(發水性), 즉 수분을 잘 받아들이지 않는 성질을 가지고 있다. 이 Gore-tex 필름에는 물방울의 1/2000, 수증기 분자의 약 700배 되는 구멍이 나 있는데, 이것이 수분의 침투를 방지하고 동시에 몸에서 발생하는 증기를 통과시키는 특성을 가지고 있다. 이러한 방수투습 효과는 눈, 비, 바람 등을 차단하고 내부의 습기는 배출한다는 개념인 것이다.

단순히 방수기능만을 놓고 본다면 비닐 우비만큼 좋은 것이 없지만, 등산처럼 격렬한 운동에선 내부의 땀을 적절히 처리하지 못하면 치명적이며, 특히 겨울철에 땀을 많이 흘려 내의를 적셨다면 체온을 잃어 조난으로 이어질 수도 있다(하이포서미아 현상). 이런 중요성 때문에 등산인들 사이에 Gore-tex는 방풍, 방수, 보온용 의류로서 사계절 내내 없어서는 안될 기본 장비로 자리잡고 있다.

그러나 Gore-tex가 아무리 기능이 뛰어난 소재라고 해도, 완벽한 방수투습 기능을 가지고 있다고는 말할 수 없다. Gore-tex 재킷을 입고 장마철 빗속을 조금만 걸어도 내부가 금새 눅눅해지는 것을 경험할 수 있을 것이다. 이는 투습기능이 흘리는 땀의 양을 따라잡지 못하고, 또한 물방울이 맺히지 않고 원단이 젖어 기공이 막히면 이로 인해 수분의 증발이 방해받기 때문이다. 따라서, 이러한 기능적 한계 속에서 최상의 성능을 유지하기 위해서는 Gore-tex 外皮의 발수 성능을 유지하는 것이 중요하며, 이를 위한 세심한 관리가 필요하다.

Gore-tex와 거의 같은 수준의 기능을 갖고 있는 것으로는 일본의 日東電工이 개발한 미크로텍스(microtex), 역시 일본의 東洋레이온이 개발한 엔트란트, 미국 로우(Low)사의 트리플포인트세라믹(Triple point ceramic)이 있다. 국내에서는 코오롱의 하이포라, 효성T&C의 바이엑스 등 유사 기능 제품들이 출시돼 있다. 그러나, Gore-tex가 시장선점과 성능면에서 우위를 확보하며, 전세계 방수투습기능 원단 시장의 80% 이상을 차지하고 있다.

☞ 하이포서미아(Hypothermia) : 한습풍(寒濕風, cold-wet-windy) 환경, 즉, 춥고 습하고 바람이 부는 환경에서 등산자가 보온, 방풍, 방수에 대비한 옷 등을 입지 않았거나 또는 방수, 방풍용 비박장비를 휴대하지 않아 신체 내부로부터의 열 손실을 막지 못하게 되면, 체열의 저하현상이 발생하게 되며 마침내 목숨을 잃는 수가 있다. Hypo는 아래(below), thermia는 열(heat)을 의미하며, 이와 같은 한습풍 환경에서 일어나는 체열의 손실이나 저하를 하이포서미아라고 한다.


 


오래 전부터 에너지 문제 해결 방안의 하나로, 고효율 열교환 시스템의 개발과 더불어 높은 열용량을 갖는 열전달 매개물질을 첨가하는 방법이 가장 효과적이라고 알려져있다. 이러한 열전달 매개물질에 대한 연구가 꾸준히 진행되고, 최근에는 PCM을 이용한 잠열축열법에 많은 연구 역량이 집중되고 있다.

여기에 미립캡슐화(microencapsulation) 기술을 접목시켜 섬유의 열적 성능을 증진시키도록 PCM을 캡슐화하여 섬유에 적용하였다. 섬유 안의 이 캡슐은 외부 환경온도의 변화나 인체 피부온도의 변화에 의해 相轉移(상전이)를 일으키며, 이에 따른 PCM 캡슐의 열흡수나 열방출은 인체에 냉각 및 보온 효과를 부여하여 착용자의 열적 쾌적성을 향상시킨다.

1980년대초 미 우주항공국(NASA)의 연구 프로젝트에 의해 개발되기 시작한 이 소재는 우주인들의 우주 탐사시 외기로부터 우주인을 보호하기 위한 의복 소재로 응용되어 현재 우주복, 미 해군특수부대, 미 공군 등이 사용하고 있으며, 일반용과 軍需용으로 점차 확산되고있다. 현재 미국에서는 ‘Outlast’와 ‘ComforTemp’라는 상표명으로 장갑이나 자켓 등의 제품이 생산되고 있지만, 국내에서는 2002년 <Preview In Seoul> 전시회에서 한 중소기업이 소개한 정도로, 그에 관한 제품화가 아직 미미한 상태이다.

이론 및 실험 결과로 보면, 일정한 온도(약 28℃)에서 녹는점(melting point)을 갖는 PCM은 보통 상온에서는 고체이지만, 이 온도 부근에서는 고체에서 액체로 相轉移를 하고, 이때 많은 양의 잠열을 흡수하므로 온도 변화가 없는 것으로 알려져 있다. 이러한 성질을 응용한 PCM 캡슐을 의류용으로 사용할 경우, 여름에는 체온(36.5℃)보다 낮은 온도인 28℃를 유지하려는 성질이 있어 상대적으로 시원함을 유지할 수 있고, 겨울에는 바깥기온보다 높은 28℃에서 온도를 유지하려 하기 때문에 따뜻함을 유지할 수 있는 것이다.

따라서 이를 다양한 소재에 부착 또는 함유시켜 여러 가지 용도(모자, 의류, 신발, 산업용 소재 등)로 사용할 수 있으며, 이미 세계 유명 메이커들이 그 성능을 높이 평가하여 스키 부츠, 등산복, 낚시복, 등산화, 스포츠화, 골프화, 방한 장갑, 모자, 양말 등에 사용하고 있다. 특히 혹한의 기후에서나 장시간 활동해야 하는 체육인들의 장비에 사용하면 탁월한 효과를 느낄 수 있을 것이다.