자외선 차단 소재의 원리 및 시험법

☀️ 자외선 차단 소재란 무엇인가: 기능성의 과학적 정의

 자외선 차단 소재는 피부에 해로운 자외선(UV)의 침투를 줄이기 위해 설계된 기능성 섬유다. 자외선은 파장에 따라 UVA(320~400nm), UVB(280~320nm), UVC(100~280nm)로 나뉘며, 이 중 UVA와 UVB는 대기권을 통과해 지표에 도달해 인체에 영향을 미친다. 자외선 차단 소재는 이러한 UV 파장을 흡수하거나 반사·산란시켜 피부로 도달하는 에너지를 차단하는 역할을 한다.
 자외선 차단 기능을 갖춘 섬유는 크게 두 가지 방식으로 구분된다. 하나는 섬유 자체에 UV 차단 기능을 가진 원료 또는 안료를 혼합한 방식이고, 다른 하나는 섬유 표면에 자외선 차단제를 코팅하거나 후가공 처리한 방식이다. 전자는 원사 단계에서 기능이 내재화되므로 세탁에 강한 반면, 후자는 일정 횟수 이상의 세탁 후 기능이 떨어질 수 있다. 일반 소비자는 ‘UPF 50+’와 같은 표기만 보고 판단하는 경우가 많지만, 이 수치의 의미와 시험법, 기술적 배경을 이해하는 것이 더 중요하다. 자외선 차단 섬유는 단순히 얇은 소재에 기능성 성분을 입힌 것이 아니라, 광학적, 물리적, 화학적 기술이 복합된 고기능성 구조물이라고 할 수 있다.

 

 

UPF(자외선 차단 지수)의 개념과 섬유별 영향 요인

 자외선 차단 소재의 성능은 UPF(Ultraviolet Protection Factor) 수치로 표현된다. UPF는 자외선이 원단을 통과할 확률을 수치화한 지표로, 예를 들어 UPF 50+는 자외선의 약 98% 이상을 차단한다는 뜻이다. UPF 수치는 호주의 AS/NZS 4399 시험법, 미국의 AATCC TM 183, 유럽의 EN 13758, 국제표준 ISO 15819 등 다양한 국제 규격을 통해 측정된다.

 UPF는 단순히 화학적 처리뿐 아니라 원단의 구조적 요소에도 큰 영향을 받는다. 예컨대 직물의 밀도(weave density), 두께, 실의 굵기, 염색 농도, 색상까지 차단율에 영향을 미친다. 일반적으로 짙은 색상일수록 자외선 흡수율이 높아 UPF가 높고, 밀도가 높은 직물일수록 자외선이 통과할 틈이 적기 때문에 차단 효과가 높다. 반면, 니트와 같은 조직은 통기성이 좋지만 자외선은 상대적으로 잘 통과할 수 있다.

 또한 습기나 땀이 묻었을 때 UPF가 변동되기도 하는데, 이는 섬유가 수분을 머금으면 자외선 투과율이 달라지기 때문이다. 따라서 시험 시 건식과 습식 조건 모두에서 측정이 이루어지며, 실제 생활 환경을 반영한 결과를 얻기 위해 조건별 차단력 테스트가 필수다. 섬유의 자외선 차단 성능은 원사, 직조 방식, 가공 방식이 복합적으로 작용하기 때문에 단일 수치로 단정짓기보다, 기술적 맥락 안에서 해석하는 태도가 필요하다.

 

 

자외선 차단 시험법: AATCC TM 183, ISO 15819의 비교 분석

 자외선 차단 성능을 객관적으로 측정하기 위해서는 국제적으로 통용되는 시험법을 활용해야 한다. 대표적인 시험법은 미국 섬유협회(AATCC)의 TM 183과 국제표준기구(ISO)의 ISO 15819이다. AATCC TM 183은 섬유 원단의 UV 투과율을 분광광도계로 측정하여, 통과된 자외선의 양을 기반으로 UPF 수치를 산출한다. ISO 15819 역시 유사한 방식이지만, 다양한 파장대의 자외선에 대해 개별 측정을 수행하고, 측정 조건의 재현성과 정확성에서 좀 더 세밀한 기준을 설정하고 있다.

 또한, 유럽에서 통용되는 EN 13758-1은 섬유용, EN 13758-2는 의류 제품 완제품 대상으로 적용된다. 시험에서는 시료를 일정 크기로 절단한 후, UV 광선에 노출시켜 **자외선 투과율(UV transmission rate)**을 측정하고, 그 값을 바탕으로 UPF를 계산한다. 이 과정에서 편광, 광원의 강도, 시료 각도 등 여러 조건을 통제하여 오차를 최소화한다.

 흥미로운 점은 동일한 원단도 시험 기준에 따라 UPF 수치가 달라질 수 있다는 것이다. 예컨대 AATCC는 주로 건식 상태에서 측정하지만, 일부 ISO 테스트는 습윤 상태도 포함한다. 때문에 시험법 선택에 따라 소비자에게 전달되는 정보의 신뢰도와 정확성에 차이가 발생할 수 있다. 따라서 제품에 표시된 UPF 수치는 시험 방식, 조건, 재현성 등을 함께 검토해야만 그 의미를 제대로 이해할 수 있다.

 

 

소비자와 디자이너가 알아야 할 자외선 차단 소재 선택 기준

 자외선 차단 소재를 사용할 때 소비자는 UPF 수치 외에도 소재의 안정성, 지속성, 내구성까지 고려해야 한다. 가공 방식이 일시적인 경우, 세탁 횟수가 증가할수록 차단 효과가 급격히 저하될 수 있으며, 특히 자외선 차단제를 후가공한 경우 그 내구성은 시험 결과에 따라 천차만별이다.

 디자이너나 제조업체 입장에서도 제품 개발 시, 단순한 수치보다 사용자의 착용 환경과 노출 빈도를 고려해 소재를 선택해야 한다. 야외 스포츠웨어나 등산복과 같이 강한 햇빛에 장시간 노출되는 환경에서는 고밀도 제직 방식과 구조적 차단 효과가 있는 소재가 더 적합하고, 실내외를 오가는 일상복에는 코팅형 경량 소재도 활용할 수 있다.

 최근에는 친환경 자외선 차단 소재도 각광받고 있다. 예컨대 아연(ZnO)이나 이산화티타늄(TiO₂) 기반의 무기 안료를 섬유에 적용해, 유해 화학물질 없이도 자외선 차단 기능을 실현하는 방식이다. 이들은 세탁 후에도 성능 유지력이 높고, 인체 피부에 대한 자극성도 낮아 지속 가능성 측면에서 유리하다. 소비자는 단순한 수치와 마케팅 문구보다, 어떤 기술이 어떤 방식으로 적용되었는지에 대한 기술 정보에 기반한 판단이 필요하다. 제품 라벨, 시험성적서, 인증마크 등을 꼼꼼히 살펴보는 것이 신뢰할 수 있는 기능성 의류 선택의 첫걸음이다.