올 겨울에는 ‘똑똑한’ 보온! 무한한 가능성 지닌 ‘스마트 발열 섬유’

혹한의 추위가 시작되면서 옷차림에 부쩍 신경을 쓰게 되는데요. 예전에는 두툼하고, 무거운 옷으로 겨울을 났지만 발열 의류가 상용화되면서 최근에는 얇고 가벼우면서도 보온 효과가 뛰어난 이너(inner)를 갖춰 입는 것이 대세가 되었죠. 

이렇게 스스로 열을 내는 발열 섬유부터 체온을 알아서 조절하는 스마트 섬유까지 첨단 과학이 접목된 다양한 섬유들이 등장하면서 우리의 의(衣)생활에도 많은 변화가 일어나고 있는데요. 오늘은 겨울나기에 꼭 필요한 발열 섬유의 원리와 한 단계 발전된 스마트 발열 섬유 기술 등에 대해 자세히 살펴보도록 해요!

■ 발열 의류는 어떤 원리로 열을 발생시킬까? 다양한 발열 섬유의 종류 및 원리

입기만 해도 열이 발생하는 발열 의류는 어떻게 열을 발생시키는 것일까요? 우리가 주로 입는 발열 의류는 레이온과 아크릴 등으로 이루어져 있는데요. 이는 대표적인 ‘흡습 발열 섬유’ 소재예요. 흡습성이 뛰어난 레이온은 땀이 기화하며 열을 빼앗는 기존 섬유 소재와 달리 물 분자를 내보내지 않고 섬유에 머물게 만들어 따뜻함을 느낄 수 있어요. 아크릴 역시 수분 배출을 막아 보온 효과를 높여 주기 때문에 혼방하여 사용하면 조금 더 발열 효과를 높일 수 있죠. 하지만 땀이 많지 않은 사람들은 큰 발열 효과를 기대하기 어렵다는 아쉬움이 있어요.

여기서 한 단계 더 발전한 발열 의류 소재는 몸에서 나오는 복사열을 반사해 따뜻하게 만드는 ‘열반사 섬유’예요. 겨울 패딩 안쪽에 은박지처럼 번쩍이는 소재가 사용된 경우를 흔히 볼 수 있는데요. 이 소재는 은과 알루미늄 등의 금속 성분을 섬유에 코팅하거나 도금해 주로 사용하며 몸에서 나온 열을 반사해 발열 효과를 높이고, 통기성이 뛰어나 쾌적하게 옷을 입을 수 있죠. 

이외에도 주위 온도에 따라 고체, 액체, 기체 등으로 형태가 바뀌면서 열을 흡수하거나 방출하는상변화물질을 이용한 ‘흡발열 섬유’와 특수한 금속 입자를 함유한 섬유를 이용해 빛 에너지를 열 에너지로 전환하는 ‘축열 섬유’, 신체에서 발생하는 원적외선을 세라믹 소재의 섬유에 적용해 발열 기능을 형성하는 ‘방사 섬유’ 등이 발열 의류 소재로 주로 사용되고 있답니다.

■ 영화 속 상상이 현실로! 무한한 가능성을 지닌 ‘스마트 섬유’의 세계

방한, 방수, 자외선 차단 등의 기능성 섬유를 넘어 이제는 전자 기기와 센서 등 첨단 기술과 섬유가 결합된 ‘스마트 섬유’의 세상이 열리고 있죠. 쾌적성, 안정성, 내구성, 심미성, 편의성 등 의복 본연의 역할에 충실하면서도 통신, 제어, 저장, 신호처리 등 스마트한 기능이 더해진 것을 ‘스마트 섬유’라 지칭하는데요. 옷뿐 아니라 신발, 자동차, 침대 등 모든 일상 곳곳에서 접하는 섬유에 첨단 IT 기기를 접목함으로써 생활 패턴을 정확하게 분석할 수 있으며, 편리하고 안전한 환경을 조성하는 데 많은 도움이 된답니다.

이미 스마트 섬유를 활용해 숙면과 세포 재생을 도와주는 ‘스마트 잠옷’, 몸의 회복을 돕고 자세를 교정해주는 ‘스마트 운동복’, 스마트폰으로 온도 및 습도를 조절할 수 있는 ‘스마트 재킷’ 등이 출시돼 주목을 받기도 했죠. 최근에는 아기 수면상태 및 심박수를 모니터링하는 양말과 모자, 센서가 결합된 레깅스로 체형을 측정해 체형에 맞는 브랜드와 제품을 추전해주는 스마트 의류 등도 상용화되는 추세랍니다.

■ 스마트 섬유의 핵심 소재 ‘탄소나노튜브’로 체온 조절도 스마트하게!

이러한 스마트 섬유를 만드는 핵심 소재인 ‘탄소나노튜브’는 6개의 탄소로 이루어진 육각형이 서로 연결되어 관 모양을 이루는 신소재인데요. 매우 가늘어서 10만 개를 한 다발로 묶어야 머리카락 1개 굵기가 될 정도라고 해요. 하지만 강철의 100배에 이르는 강도와 유연성, 높은 전기 전도율과 열전도율을 가져 섬유, 디스플레이, 배터리, 생체 센서 등 다양한 분야에 활용되고 있답니다.

특히 ‘탄소나노튜브’를 활용한 스마트 발열 섬유는 가볍고, 탄성이 높은 것은 물론 체온을 알아서 조절하는 기능까지 더해져 더욱 주목받고 있어요. 전기전도성이 뛰어난 탄소나노튜브가 여름에는 우리 몸에서 적외선 형태로 나오는 열을 빠르게 내보내고, 겨울에는 적외선을 가두어 열 방출을 줄이는 효과가 있기 때문이죠.

국내 기업 ‘엠셀’은 나노탄소 신소재 코팅 기술을 활용해 의류와 생활 가전, 전기자동차 등에 적용이 가능한 첨단 고효율의 스마트 섬유를 개발하고 있는데요. 최근에는 휴비스와 함께 손을 잡고, 스마트 발열 소재와 전기자동차용 스마트 섬유 개발 및 양산화에 더욱 박차를 가하고 있다고 하니 앞으로 스마트 섬유 시장에서 어떠한 혁신을 주도할지 기대해 주세요.

따뜻한 겨울을 만들어 줄 똑똑한 발열 섬유부터 우리 일상을 더 편리하게 만들어 줄 스마트 섬유까지, 알면 알수록 재미있는 섬유의 세계! 앞으로도 첨단 섬유 소재 개발을 통해 우리의 일상에 반가운 변화들이 찾아오게 되면 좋겠네요. 😊

 

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