기후대응 원단: 고기능성 원단의 발열/냉감 가공 분석

발열 가공 원단의 원리와 적용 기술

발열 기능성 원단(Heat-generating Fabric)은 착용자의 체온 또는 외부의 물리적 자극에 반응해 보온 성능을 강화하는 기능성 가공 기술이다. 이 기술은 주로 흡습발열(吸湿発熱), 적외선 반사, 탄소나노튜브 또는 메탈계 혼합사 등을 이용하여 구현된다.
 가장 널리 쓰이는 방식은 흡습발열 원리로, 수분(땀 또는 수증기)을 흡수하면서 발생하는 발열 반응(흡착열)을 활용한다. 대표적으로 폴리에스터, 레이온, 아크릴 중 수분 흡착율이 높은 소재에 기능성 흡습발열 분자구조를 설계하거나, 흡수력 강화 가공(예: 실리카나 제올라이트 등 미세입자 코팅)을 추가 적용하는 방식이 있다.

 또한 금속계 나노 입자를 직물에 분산시켜 원적외선을 반사 또는 재방출하는 원리도 사용된다. 이 방식은 외부 열원을 효율적으로 내부로 되돌려, 체온 유지 효과를 높이는 데 유리하다. 기능성 발열 원단은 주로 겨울 아웃도어, 스포츠웨어, 히트텍(Heat-tech) 계열 이너웨어 등에 사용되며, 경량성과 보온성의 균형이 핵심 설계 포인트다.

 

냉감 원단의 냉각 메커니즘과 가공 방식

 냉감 기능성 원단(Cooling Fabric)은 피부와의 접촉 시 체감 온도를 낮추는 기능을 가진 원단으로, 열전도율, 열흡수성, 수분 증발 촉진, 열복사 차단 등의 물리적 메커니즘을 기반으로 설계된다. 대표적인 방식은 **열전도율이 높은 고분자(예: 나일론+접촉냉감제 혼합)**를 직물 표면에 코팅하거나 섬유 자체에 혼합하는 것이다.

 냉감 원단의 핵심은 Qmax 수치, 즉 피부와 직물이 접촉했을 때 순간적으로 체온이 얼마나 빠르게 빠져나가느냐를 계량화한 지표다. 이 수치가 클수록 냉감 효과가 강한 것으로 해석된다. 고기능성 냉감 원단에서는 Qmax 수치가 0.3 이상일 경우 강한 냉감을, 0.2 이상이면 표준 냉감을 제공한다고 평가한다. 하지만 의류원단은 얇아서 0.15만 나와도 브랜드에서는 냉감 효과를 인정한다. 소비자보호원에 따르면 Qmax 0.1 이상만 되어도 냉감 마케팅을 했을 때 제지를 하지 않는다.

 

  또한 최근에는 냉감+흡습속건을 동시에 구현하는 이중 기능 원단도 주목받고 있다. 나노 실버, 산화아연, 티타늄 디옥사이드 등의 무기질 코팅은 자외선 차단 및 열차단 기능을 함께 부여하며, 땀 증발을 촉진하여 냉감 효과를 극대화한다. 단, 과도한 냉감 코팅은 피부 자극 가능성이 있어 안정성 인증 여부가 중요하다.

고기능성 발열/냉감 가공의 복합 설계와 기술 진화

 최근에는 계절 전환기 및 온도 변화 대응형 제품군을 위한 발열+냉감 복합 설계가 등장하고 있다. 이는 기존의 단일 기능에서 벗어나 온도에 따라 반응성이 달라지는 소재 구조를 기반으로 하며, 대표적으로 PCM (Phase Change Material, 상변화 물질)이나 온도 감응성 고분자가 핵심이다.

 

 PCM 기반 섬유는 고체에서 액체로 상변화할 때 흡열, 반대로 액체에서 고체로 변할 때 발열 작용이 일어난다. 이러한 원리를 섬유 구조에 적용하면, 일정 온도 이상에서 열을 흡수해 시원하게 느껴지고, 반대로 기온이 떨어질 때는 축적된 열을 방출하여 따뜻함을 유지할 수 있다. 즉, 외부 환경에 따라 섬유가 자율적으로 온도 조절 역할을 수행하게 된다.

 또한 발열/냉감 소재는 점점 더 친환경 기술과 접목되고 있다. 예를 들어, 생분해성 접촉냉감제나 식물성 유래 흡습발열 소재 등이 개발되고 있으며, PFAS-Free 가공, 항균+냉감+UV차단의 다기능 통합소재로 발전하고 있다. 특히 유럽 및 미국의 의류 브랜드는 지속가능성 요구로 인해 이러한 복합 가공을 점점 더 많이 요구하는 추세다.

 

기능성 원단의 성능 시험법과 시장 활용 사례

 고기능성 발열 및 냉감 원단의 상업적 신뢰성을 확보하기 위해서는 정량화된 시험법이 필수적이다. 발열 원단의 경우에는 흡습발열량 측정(일본식 JIS L 1926 기준)이나 원적외선 반사율 측정, 열전도율 시험 등을 사용한다. 반면 냉감 원단은 Qmax 측정(JIS L 1927)이 가장 널리 사용되며, 이 외에도 열복사율, 열흡수성, 표면온도 변화 테스트 등이 포함된다.

 이러한 시험은 대부분 시험소재 상태, 습도, 표면 압력 조건에 따라 수치가 달라질 수 있으므로, 제조업체는 인증 시험 외에도 자체 비교 테스트를 운영하는 것이 일반적이다. 또한 일부 브랜드는 소비자 체감 테스트를 병행하여 피드백 기반으로 가공 레벨을 조정한다.

 

 시장에서는 유니클로, 자라, 데상트, 노스페이스 등 글로벌 브랜드가 발열 이너웨어, 냉감 스포츠웨어, 기능성 이너타이츠에 이 기술을 적용하고 있으며, 최근에는 친환경 냉감 유니폼, 지속가능 발열 언더레이어 등이 주목받고 있다. 향후에는 이러한 기능성 원단이 헬스케어, 이너뷰티, 웨어러블 기술과 융합되어 새로운 시장을 창출할 가능성도 높다.