최신섬유기술동향⑤-차세대 형상기억섬유

뉴스일자: 2007년09월19일 00시00분

-신개념 차세대 형상기억섬유와 감성적 천연섬유 소재 개발 기대


한국섬유산업연합회는 국내 섬유업계의 기술 경쟁력 강화를 위해 국내, 외 섬유기술 정보 및 연구개발 동향, 첨단소재 및 특허정보, 향후 전망 등 전문가들의 전망과 견해를 모아 '2007년 상반기 최신 섬유기술 동향'을 발간했다. 이에 본지는 창간 10주년 특집호에 이어 그 내용을 소개한다.

최신 섬유기술 동향은 산업요소기술 섬유소재의 전개방향(영남대 손태원 교수), 물에 뜨는 슈퍼섬유(숭실대학교 유기신소재.파이버공학과 김주용 교수), 탄소나노튜브 섬유 제조기술 개발동향(충남대학교 유기소재.섬유시스템전공 백두현 교수), 고부가가치 코팅 및 라미네이팅(한국섬유소재가공연구소 조재정 소장), 차세대 형상기억 섬유((주) 휴비스 최영근 팀장), 천연섬유(면)의 감성과 기능성 가공(동일방직 (주) 노세극 상무), 기능복 설계 및 평가(충남대학교 의류학과 홍경희 교수), 인조모발용 섬유소재(전북대학교 섬유소재시스템공학과 김환철 교수)등의 내용이 시리즈로 게재된다.<편집자주>


<차세대 형상기억 섬유>

섬유에 있어서의 형상기억 소재는 열적 신축-팽창 특성이 다른 2종의 금속을 부착하여 만든 바이메탈 금속을 의류에 접목한 기능성 의류가 최초라고 할 수 있다. 즉 기억된 온도에서 원래 형태로 회복하는 바이메탈 금속특성을 활용한 기능성 의류로서, 타소재 분야에서 이미 실용화된 기술을 섬유, 의류 분야에 단순 접목한 예로 볼 수 있다. 하지만 바이메탈 금속 소재를 접목한 형상기억 의류소재는 의류 전반이 아닌 특수한 부분의 특정한 기능을 목표로 하는 소재로서, 진정한 의미의 형상기억 소재로 보기에는 어려움이 있다. 여성용 브래지어 등 특수 용도로 일부 접목되었던 이 소재는 그 용도의 한계로 인해 시장 확대에는 실패한 소재로 평가받고 있다.
두 번째로 일정 온도에서 원래의 형태로 회복하려는 특성을 지닌 수지를 활용하는 방법으로서, 이러한 수지를 섬유화한 뒤 변형된 직, 편물을 회복 성능이 발현되는 온도까지 상승, 원래의 형태로 회복되게 하는 기술이 시도되고 있다.

[표1]은 이러한 수지를 활용한 형상기억 제품의 활용 예이다.

(그림2) 및 (그림3)은 형상기억 수지를 섬유에 적용했을때 온도에 따른 공기투과도가 달라지는 현상을 나타낸 것으로서, 상온에서는 직물 조직간 공극이 협소해 땀 발산을 제어하다가 운동 등을 통해 체온이 올라가게 되면 직물의 공극이 확대되어 땀 발산 기능을 촉진시킬 수 있다는 개념도이다.

본 형상기억 소재는 1980년대 중반부터 일본 업체 및 연구소를 통해 개발 시도되었으며(Nippon Zeon Co., Mitsubishi Nagoya Lab 등), 국내도 학계를 중심으로 형상기억 소재의 개발 및 실용화 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 형상기억 수지의 주 소재는 폴리우레탄으로서, 폴리우레탄의 강직쇄 (Hard Segment) 부분과 유연쇄(Soft Segment) 부분의 공존으로 온도에 의해 반응하는 형상기억 섬유로는 적당한 소재로 평가받고 있다. 하지만 폴리머를 활용한 형상기억 소재는 금속 소재에 비해 형상회복 성능이 떨어지고, 이 소재의 실용화를 위해서는 수지의 가격이 현실화되어야 한다는 과제를 안고 있다.
세 번째로 시도되고 있는 형상기억 소재는 1996년부터 국내 직, 편물 업계의 화두가 되고 있는 PTT(Poly Trimethylene Terephthalate) 계열 형상 기억 섬유가 있다. 주로 Memory라는 이름으로 상용화되고 있는 본 소재는 자연스런 구김효과가 발현됨은 물론, 손으로 펴주기만 하면 원래의 직물 형태로 쉽게 복원되는 소재이다.

이 소재는 특정온도와 같은 일정환경에서의 형상기억 성능이 있는 기존의 소재와는 다르지만, 최근의 자연스런 구김감과 이지케어(Easy-care)성을 선호하는 트렌드와 맞물려 국내.외에서 많은 인기를 끌고 있는 소재이다.
PTT 소재는 특유의 저영율과 우수한 탄성 회복성능으로 인해 잘 구겨 지며, 잘 펴지는 형상기억 소재로는 최적의 소재로 평가받고 있다.

PTT를 활용한 형상기억 소재는 2005년에 최초로 개발한 Huvis를 포함, 국내 2개 업체, 해외 3~4개 업체에서 개발 생산되고 있다.
PTT 계열 형상기억 섬유는 자연스런 구김감과 회복력, 나일론이나 폴리에스테르과는 차별되는 PTT 특유의 터치, 자연스런 투톤 효과, 이지케어성 등을 강점으로 형상기억 섬유 시장을 급속히 확대해 나가고 있으며, 1~2 년내 년간 원단 기준 3,000만yds 이상의 물동량이 기대되고 있는 소재이다. 현재 본 소재는 한국이 최초로 상업화 기술을 개발하였으며, 대만, 중국 등의 치열한 추격을 받고 있는 소재이다.

더불어 PTT는 친환경 소재로서의 특성도 지니고 있으며, 유럽 및 미주 지역을 중심으로 최근의 친환경 Trend와 맞물려 시장 확대의 유리한 점으로 작용할 것으로 기대되고 있다.

형상기억 섬유소재는 최근 다양한 접근방법을 통해 개발 및 상업화 시도가 이루어지고 있으며, 최근의 PTT 계열 형상기억 소재를 필두로 보다 향상된 기능과 저렴한 비용의 재료가 개발되어 진다면 다양한 용도의 섬유
제품 개발이 가능할 것으로 보고 있다.
더불어 IT, NT와의 기술융합으로 일상 의류뿐만이 아닌 산업용 또는 비의류 분야로의 진출도 가능할 것으로 보이며, 시장규모도 빠르게 성장할 것으로 예상되고 있어 향후 관련 학계 및 업계의 관심과 지속적인 연구 개발이 필요한 분야이다.

(주) 휴비스
최 영 근 팀 장

 

<천연섬유(면)의 감성과 기능성 가공>


천연섬유는 모나 견과 같은 동물성, 섬유질이나 나뭇잎 같은 식물성, 석면과 같은 광물성으로 분류된다. 이중 가장 널리 쓰이고 차별화 가공이 많은 면섬유에 대한 감성 및 기능성 인자와 방적 시스템에 따른 실의 형태, 실로부터 형성된 형성물의 기능성 가공에 대해 알아본다.

1. 의복의 감성과 감성 Factor
의복의 감성은 시감(색상, 광택, 실루엣, 피트니스, 팬시성, 입체감), 촉감 (유연성, 온냉감성, Wet, 의복압, 의복 중량감), 후감(방향성, 악취), 청감 (착용시 소리, 견명)의 복합적 형태로 감성이 표현된다. 면 방적사의 형태와 감성의 Factor로는, 사용하는 Fiber의 섬도(Normal, Micro, Nano), 섬유장(Long, Medium, Short)과 방적사의 번수(굵기 정도), 꼬임의 정도, 합연, 방적사의 구조 등이 있으며, 이에 따라 시감, 촉감과 청감 등이 의복의 디자인과 용도에 따라 다르게 나타난다.

2. 면 방적, 시스템별 絲의 형태 및 특징
방적시스템으로는 OE 방적, Ring 방적, Jet 방적, Vortex로 구분되며, 방적시스템에 따라 물리적 특성이 다양하게 변화된다. 과거에는 OE나, Ring 정방이 주류를 이루었으나, Fashion Design의 요구와 기계 및 컴퓨터 기술의 접목으로 컴팩트사, 다층구조사, 이형구조사의 Fancy형 방적사가 개발되었다.

예로서, Regular 링 방적사와 컴팩트 링 방적사를 비교해 보면, 가장 두드러진 특징으로 강력의 증가와 함께 모우(Hairiness)의 감소를 볼 수 있다. 아래 그림에서와 같이 방적에서 표면 Hairiness가 적게 발생되어 선염직물의 색상이 선명하며, 경사와 경사, 위사와 위사의 경계면 색상이 깨끗하여 선명한 색상과 깨끗한 표면감을 느낄 수 있다.


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