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최대 35%까지 온도 조절 가능한 섬유 개발
신체 습도에 따라 최적화된 온도 유지 기능
기사입력: 2019/02/08 [12:22]  최종편집: TIN 뉴스
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TIN뉴스

미국 메릴랜드대학(University of Maryland) 연구팀이 주변 환경에 따라 자동으로 온도를 조절할 수 있는 특수 섬유를 개발했다. 특수 섬유는 적외선을 제어할 수 있는 기능을 가지고 있다.

 

우리 신체는 7~14㎛ 파장의 중적외선 형태로 열을 방출한다. 연구팀은 이 점을 착안해 개발한 특수 섬유는 섬유를 구성하는 가늘고 긴 조직을 통해 이 적외선을 적절히 통과시킬 수 있도록 고안됐다.

 

연구팀은 ‘셀룰로오스 트리아세테이트 바이모르프 섬유질(cellulose triacetate bimorph fiber)’를 공학적으로 설계 제작한 후 그 표면에 미세한 전도성 물질인 탄소나노튜브 박막을 코팅했다.

이렇게 만들어진 실은 인체에서 방출한 습기를 빨아들이거나 습기를 방출하는 두 가지 기능을 지니고 있다. 습기를 빨아들일 때 따뜻한 느낌을, 방출할 때 시원한 느낌을 갖게 된다.

 

연구팀에 따르면 온도가 올라가거나 습도가 변화하면 코팅 된 실 가닥들이 전도성 탄소나노튜브에 영향을 미치고, 방적사 사이에서 적외선을 조절하게 된다.

 

또한 이 적외선 통문 효과(infrared gating effect)는 방적사 사이에서 발생하는 전자결합(electromagnetic coupling)에 의한 것이라고 말했다. 전자결합이란 2개 이상의 회로 사이의 전자기가 상호작용하는 것을 말한다.

 

그리고 이 섬유질로 기능성 섬유를 직조해 수시로 변화하고 있는 몸의 습도에 따라 몸에서 방출하고 있는 적외선을 35% 이상 제어하는데 성공했다.

 

즉 날씨가 더워 땀이 났을 때 열량과 습도를 측정하고 중적외선 형태로 많은 양의 열과 습기를 방출하는 원리다. 만약 열을 너무 방출해 온도가 낮고 건조하다고 판단되면 섬유 조직이 열 방출을 억제하고 이에 따라 습기 방출도 줄어든다.

 

두 가지 기능을 지니고 있어 날씨에 따라 신체를 시원해지거나 따뜻하게 만들 수 있다.

연구팀은 이 섬유를 사용해 체온의 35% 이상까지 조절이 가능하다고 강조했다.

 

그동안 소위 숨 쉬는 스포츠웨어(breathable sportswear)라는 이름으로 체온조절용 특수 의류를 생산 판매해 왔다. 그러나 가격이 워낙 비싼데다 체온 조절이 5% 정도에 머물러 소비자들로부터 외면을 받아왔다.

 

지난 2016년 스탠포드 대학 연구진은 적외선 조절을 통해 온도를 조절할 수 있는 옷을 개발했다고 발표한 바 있다. 그러나 온도를  2.7℃ 낮춰주는데 머물렀던 것이 비해 진일보한 결과다.

 

메릴랜드 연구팀은 이번에 개발한 특수섬유는 체온 조절 뿐 아니라 가격이 저렴해 관련 업계에 큰 영향을 미칠 것으로 보인다. 연구팀은 이 특수섬유로 만든 스웨터의 가격이 5달러 정도에 불과하다고 말했다. 

 

메릴랜드대 연구진은 앞으로 이 기능성 섬유의 상용화를 위해 보다 신축성 있고 사용이 편리한 기능을 추가할 계획이다. 이번 연구 논문은 ‘Dynamic gating of infrared radiation in a textile’라는 논문 명으로 9일자 사이언스誌에 게재됐다. 

 

김성준 기자 tinnews@tinnews.co.kr

 

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