Hot Tech - 일방향 수분전이 성능을 갖는 스마트 섬유(Super DryZone)
Hot Tech는 기술을 선도하는 혁신기업으로부터 듣는 최신 기술동향입니다.
▲ 박은호 연구소장/이사
벤텍스(주)
기술개발 배경
최근 소비자의 다양화, 개성화, 고급화 경향에 따라 소재의 고기능 및 다기능화가 추구되고 있으며 합성섬유의 고기능화는 천연섬유의 취약점을 보완하는 물성의 개선과 동시에 합성섬유의 장점을 극대화하는 방향으로 전개되고 있다.
그 대표적인 기능성 소재로는 흡한속건, 제전, 자외선 차단 기능이 부여된 직물 및 이의 이차적 섬유제품 등이다.
특히 흡한속건 소재에 있어서, 신체로부터 발산된 기체상의 땀의 이동은 주로 소재에 흡수된 후에 외부로 증발되기 때문에, 소재의 흡습량, 흡습·방습 속도는 불감증설(不感蒸泄)시의 땀 처리에 중요하다.
또한 액상의 땀 이동 즉, 감지증설에 따른 땀 처리는 소재가 형성하고 있는 섬유사이의 미세 공간에 의한 모세관 현상(미세공극을 통해 흡수 속도를 빠르게 하고 물의 확산표면을 크게 하는 것)이 중요하다.
이러한 흡한속건 소재 기술은 다양한 이형단면사를 활용하거나, 밀도가 높은 부분과 낮은 부분이 존재하는 섬유 구조체로 이루어진 흡수 원단에 관한 기술적 사항이 제안되고 있다.
그러나 단지 원사의 단면을 변경하거나 밀도 차이만을 이용하여 이면층에서 표면층으로 수분을 전이시키는 것은 많은 운동량이 요구되는 스포츠의류에 있어서 그 기능에 한계가 있다.
이러한 점에 착안하여 벤텍스(주)(이하 벤텍스)는 표면층에는 친수성 원사를, 이면층에는 소수성 원사를 배치시키고 중간에 친수성을 가진 원사를 이용하여 전이층을 형성하여 땀을 1초 만에 외부로 배출시켜 쾌속건조성능을 가진 일방향 고수분전이 원단을 개발하였다.
그러나 이러한 원단은 수분전이 성능은 우수하나 조직밀도가 다르고 종류가 다른 섬유로 형성된 2개 또는 3층으로 형성되므로 제조 방법이 어려운 문제가 있으며, 또한 2개 이상의 층 구성으로 섬유시트의 두께가 얇아지는 한계가 있어 사용상에 제약 있었다.
이에 벤텍스는 합섬에서 천연섬유까지 모든 원단에 적용이 가능하게 특화된 가공 및 조제 기술을 이용하여 Super Dryzone을 개발하게 되었다.
기술의 상세 내용
기능성 원단이라 하면 일반적으로 투습방수 섬유를 가장 먼저 예를 든다.
하지만 방수력과 투습력이 우수해도 인체에서 발생되는 땀의 경우 외부로 배출되지 않기 때문에 통기성이 불량한 투습방수 원단은 착용 상태에서 과량의 땀에 의해 여름철에는 사용에 한계가 있으며 겨울철에는 땀에 의한 저체온증의 원인이 될 수 있다.
가장 많이 보급되어 있는 흡한속건 섬유의 경우는 통기성은 우수하지만 단순 수분의 흡수력을 향상시킨 섬유로 과흡수된 상태에서는 축축하게 인체에 달라붙어 활동시 불편하고 건조성이 낮아 액티브한 아웃도어, 스포츠 활동에는 적합하지 않다.
Super DryZone은 세계적인 수분 제거 기술에 의해 탄생된 차세대 Nano Dry 섬유이다.
원단의 피부면에 처리되는 특수 나노 초박막 코팅 기술은 땀을 흡수시 피부 반대면으로 순간적으로 이동시켜 피부면을 항상 쾌적한 상태를 유지시켜주며 땀이 배출되면서 인체열도 외부로 배출되어 냉감 기능도 나타나게 된다.
반면 외부의 수분(보슬비 정도)은 막아주어 유사 방수성을 가지고 있다.
Super DryZone은 벤텍스가 독자적으로 개발한 최적화된 조제·가공 설비, 가공 기술이 적용되었다.
원단의 기본 성능인 흡수성과 터치를 개선하기 위해 합성 및 천연 섬유에 범용적으로 적용이 가능한 Soft & Hydrophilic finishing agent와 수분을 외부로 배출시키는 핵심 조제인 친환경 Hydrophobic silicone-based finishing agent를 개발하였으며 이러한 조제를 사용하여 일방향 수분전이 구조로 편차 없이 대량생산이 가능한 생산설비도 자체적으로 개발하여 진행하고 있다.
후가공 방식으로 진행되는 Super DryZone은 원단의 밀도, 조직, 후도에 상관없이 직물에서 편물까지 Polyester, Nylon과 같은 합성섬유에서 천연소재인 면과 Cellulose계 반합성 섬유인 레이온계 모두 적용이 가능하다.
또한 후가공 방식의 최대 단점이었던 세탁 내구성은 박막 가공임에도 불구하고 벤텍스가 개발한 조제와 섬유의 결합력을 개선 및 생산설비 보완으로 세탁 100회 진행 후에도 초기 성능의 95% 이상 유지하는 반영구적인 성능을 가진다.
기술의 파급효과
면 소재의 경우 친수성 소재이지만 면 특유의 뻣뻣한 터치를 개선하기 위해 가공 공정에서 실리콘계 유연제가 다량 사용되어 흡수성이 좋지 않고 건조성도 떨어져 스포츠 및 아웃도어 분야에서는 기능성 소재로는 인식되어 있지 않다.
벤텍스는 Super Dryzone의 일방향 수분전이 특성을 면에 적용하여 진정한 흡수속건 기능을 가진 기능성 면 원단으로 변신시켜 스포츠, 아웃도어에 폭넓게 적용 중이다.
Super Dryzone의 적용 분야는 섬유에 국한되지 않는다.
산업 분야에서는 우수한 일방향 수분전이성을 응용하여 해수담수화 플랜트 사업에 적용 중이며, Super DryZone의 수분 배출이 아닌 수분 포집으로 화장품 미용 분야에서는 마스크팩에 적용되어 보습 성능 향상, 메디컬 분야에서는 아토피 환자의 증상을 완화시킬 수 있는 피부 보습 원단으로, 그리고 약물이 피부면으로만 이동하게 하여 경피를 통해 일정하게 전달시킬 수 있는 DDS 메디컬 기술에도 응용할 예정으로 다양한 분야에서 활발하게 적용 범위를 넓히고 있다.