최근 서울 삼성동 코엑스에서 열린 '대한민국 섬유교역전'에서 소개된 첨단소재와 첨단기능이 첨가된 미래 일상 스마트복장.

본격적인 바캉스철. 대중들의 욕구를 충족시켜 줄 여름철 기능성 의류에 대한 기대가 높다. 땀흡수 통풍 등 의류의 기본적인 기능을 넘어 옷으로 MP3를 듣고 정보통신을 교환할 수 있는 스마트 의류의 상용화도 가시권에 들어왔다. 다양한 기능을 갖춘 의류의 기본은 섬유다. 고어텍스나 전도성 섬유를 지나 탄소나노튜브에 이르기까지 각광받는 첨단 섬유 소재를 살펴보자.


●첨단 기능성 섬유 탄소나노튜브=기능성 섬유는 크게 의류용과 산업용으로 나뉜다. 의류용으로 쓰이는 대표적인 기능성 섬유가 고어텍스다. 1969년 미국에서 개발된 고어텍스는 땀과 물방울의 입자 크기차 원리를 이용한 소재다. 땀의 입자는 일반 물방울 입자의 800분의 1 정도. 고어텍스의 구멍 크기는 최대 0.2마이크론 정도로 이 크기는 물방울의 2만분의 1, 수증기의 700배다. 따라서 수증기 상태인 땀은 흡수해 발산시키지만 빗방울이나 강물 등의 수분은 통과하지 못한다. 이 같은 원리를 통해 땀을 효율적으로 배출하면서 물을 증발시키게 된다. 유럽의 심파텍스나 일본의 에트란트 등도 같은 방식으로 투수방습 기능을 높인 섬유들이다.

허그셔츠

의류의 감성적인 부분보다 섬유의 물리화학적 성질을 강조한 것이 산업용 섬유다. 탄소섬유는 다양한 산업용 섬유 중 가장 유용한 소재다. 20세기 실리콘에 이어 21세기 핵심물질로 꼽히는 탄소섬유는 고강도 고탄성에 내화열이 3000℃에 달해 필터 및 방재 수송기 레포츠 용구 등에 다양하게 쓰인다. 최근 선보인 보잉사의 여객기 '보잉787 드림라이너'의 동체 역시 탄소섬유 복합 소재를 사용했다. 불가능할 것으로 여겨졌던 비행기 몸체 등과 같은 1차 구조물에도 이용되는 이유는 탄소 섬유가 강철과 같은 강도를 가지면서 가볍기 때문이다.

최근엔 나노기술이 각광받으면서 탄소나노튜브(CNT)와 같은 특수 섬유 소재에 대한 관심도 뜨겁다. 육각형 벌집무늬를 이루고 있는 탄소나노튜브는 직경이 보통 1나노미터(10억분의 1m) 정도로 극히 작으면서 길이는 최대 수십 ㎝까지 합성될 수 있다. 나노튜브의 크기와 굴절 각도에 따라 전기적 도체가 되기도 하고 전기가 잘 통하지 않는 반도체가 되기도 한다.

생체신호 측정 의류

이 같은 탄소나노튜브는 강도 및 탄성율 전기전도성이 탁월하다. 만일 탄소나노튜브의 물성을 그대로 유지한 섬유를 제조할 수 있다면 지구와 달을 연결하는 우주 엘리베이터 로프에도 적용 가능하다 할 정도로 강도를 갖는다. 또 탄소나노튜브의 전기응답성을 이용한 인공근육은 이제까지 만든 것 중 최고의 것으로 평가된다. 하지만 탄소나노튜브의 합성과 섬유화 공정이 상용화되기엔 아직 많은 난점이 있다. 제작 비용이 높고 합성 중에 다양한 크기와 성질을 가진 이물질들이 섞이기 때문이다. 부산대 윤웅찬(화학과) 교수는 "탄소나노튜브를 섬유로 만드는 기술 공정은 아직까지 확립되지 않은 상태지만 우수한 물성으로 인해 세계 각 연구기관과 업체들의 개발 열기가 뜨겁다"고 말했다.

●스마트 웨어의 필수 디지털사(絲)=신개념 스마트 의류는 의류 고유의 감성적 속성을 그대로 살리면서 각종 IT 기능들이 부가된 의류를 말한다. 의류 내에 신호 전달성 섬유 신기술을 도입하고 디지털 장치 등을 내장하면 된다. 휘는 디스플레이 개발과 함께 휴대전화 PDA 노트북 등이 옷에 장착, 구동될 수 있다.

이 같은 스마트 의복의 관건은 정보통신이 가능하도록 만들어 주는 디지털사다. 일명 전기전도성 섬유인 디지털사는 금속 섬유를 가늘게 만들어 사용한다. 금속섬유의 직경이 100μm 이하가 되면, 금속 고유의 특성인 강성이 사라지고 유연성이 좋아져 의복 섬유로 사용할 수 있게 된다. 디지털사의 전기저항을 최소화해 대용량 데이터 전송이 가능하도록 하는 것이다. 여기에 디지털사와 생체신호 측정 센서를 접합하는 기술이 필요하다.

디지털絲 단면

디지털사를 이용한 스마트 웨어는 다양한 분야에 활용될 수 있다. 지난해 타임지가 선정한 엔터테인먼트 혁신 제품인 허그셔츠가 대표적이다. 센서와 디지털사를 이용해 생체신호를 측정한 후 휴대전화를 통해 데이터화된 생체신호를 상대방에게 전송한다. 착용자는 멀리 떨어져 있는 사람에게 자신의 팔 압력 피부온도 심장박동 등을 전송해 가상 감각을 느낄 수 있게 한다. 스마트 의류는 엔터테인먼트 기능뿐 아니라 생체신호 전달 기능도 갖고 있기 때문에 의료용이나 전문 스포츠 웨어 제작 등에도 응용될 수 있다.

2004년부터 디지털사를 연구해온 한국생산기술연구원은 최근 고속전송용 디지털사를 개발했다. 스마트섬유 팀 정기수 박사는 "올해 말 디지털사를 이용한 의료용 스마트 의류를 상품화할 예정"이라며 "디지털사가 고부가가치 섬유산업의 핵심기술이 될 것"이라고 말했다.

●지역 업계 현황=기능성 섬유는 의류 신발 무기 등 그 응용 분야가 무궁무진한 만큼 업체들의 관심도 높다. 최근엔 웰빙 바람과 함께 단순한 기능성 소재가 아닌 인간 친화적인 기능성 가공도 떠오르고 있다. 발수 방오 수지 유연 가공 등 물리 화학적인 부가 가공이 의복의 쾌적성을 향상시켜 주는 수단으로 사용되는 것이다.

탄소나노튜브 구조

부산의 일신텍스타일은 직물가공 중 천연흡착제와 고투습 필름 등을 이용해 방투습 기능을 높이는 대표적인 업체다. 유기용제형 합포공정을 친환경성 합포공정으로 전환시키는 기술로 원단 고유의 물성을 살리면서 인체에 무해한 공정으로 섬유제퓸의 부가가치를 높이고 있다. 접착이 어려운 소재에 대한 환경친화적 접착 기술도 보유하고 있어 자동차 내장용 소재, 신발자재 및 방탄조끼 등 섬유 소재에 응용이 활발하다.

송월타올은 지난해 대나무 원사를 이용한 타월을 개발했다. 대나무에서 뽑아낸 100% 순 식물성 섬유는 면사 대비 흡수력 항균성 방취성 기능이 탁월한 것으로 나타났다. 한국직물의류시험연구원의 조사에 따르면 면타월 대비 순간흡수력 70%, 방취성 80%, 아토피와 알러지 예방을 위한 항균성 80% 가 향상된 것으로 검증됐다. 송월타올 김명훈 기술개발팀장은 "최근엔 종이원사 옥수수 섬유 등 생분해성 섬유 이용이 느는 만큼 환경과 건강을 고려하면서 기능성을 높인 천연섬유 제품 개발에 더욱 박차를 가할 것"이라고 말했다.