선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 이 연구는 국내에서 생산된 원단에 대하여 다양한 방법으로 투습방수성능을 평가함으로써 투습방수소재의 성능에 대한 데이타를 제공하여 업체의 소재개발과 소비자의 제품선택을 위한 독립적인 정보를 제공해 주고자 시도되었다. 총 30종의 소재를 대상으로 투습도와 내수도를 평가한 결과는 다음과 같다.
- 이에 이 연구에서는 국내에서 시판되는 투습방수소재에 대하여 다양한 방법으로 성능을 평가하여 시판 소재의 필름에 따른 투습성과 방수성능을 제시하고 시험평가법에 따른 결과를 비교 제시함으로써 업체의 소재개발을 위해 활용 가능한 데이터를 제공하고 소비자와 의류업체의 제품 선택을 위한 독립적인 정보를 제공해 주는 것을 목표로 하였다.
제안 방법
- 발한열판법은 발한판(test plate)의 가장자리와 아래쪽에 각각의 보조히터(guard heater, bucking heater)를 두어 열이 발한판에서 직물을 거쳐 외부 환경으로만 흐르도록 하여 피부에서 환경으로 열이 이동하는 것을 시뮬레이트 하도록 설계되었다. 실험은 환경온도 35℃, 습도 40%R.
- 이를 위하여 투습성이 가장 높은 소재에서 가장 낮은 소재를 포함시키기 위해 고밀도 직물(G20)과 무기능 원단(G21)을 선정하고, 직물의 증발열저항 값에 따라 증발열저항 값이 가장 낮은 원단(W6), 가장 높은 원단(P6), 및 이들의 평균값에 가까운 원단(K1)을 선정하였다. 선정된 원단으로 같은 패턴의 재킷과 바지를 제작한 후(Fig. 1) 발한 마네킨(Newton thermal manikin system, MTNW Co., USA)을 이용하여 의복 시스템의 증발열저항을 측정하였다. 실험에 사용된 마네킨은 서양 남성을 기준으로 체표면적이 1.
- 투습컵을 온도 23℃로 유지된 초산칼륨용액으로 2/3 정도가 되도록 채우고 투습도 측정용 보조 필름을 고무밴드로 장착하여 시험체로 하였다. 시험체를 거꾸로 세워 시험편 지지틀에 넣고 15분 후에 시험체를 꺼내어 흡습제에 흡수된 수증기의 양을 무게 변화로 계산하였다. 이 시험방법은 시험편의 이면 즉 투습방수 필름 면이 물과 접촉하고 시료의 표면 쪽에 흡습제를 덮은 필름이 위치하고 있어 시료 양쪽 면에 모두 공기층이 없고, 시료 양쪽 면의 상대습도 차이가 커서 다른 시험법으로 측정된 결과에 비해 높은 투습율을 보이게 되고 측정 시간도 상대적으로 짧은 시험법이다.
- 이 연구에서 사용한 저수압에 의한 내수도 시험법은 내수압시험기를 사용하여 단위면적당 일정한 속도로 수압을 가했을 때 원단 표면에 물방울 3개가 보일 때의 수압을 측정하는 것이다. 실험은 100cm2 크기의 샘플을 원형 클램프에 물린 다음 일정한 속도(60mmH2O)로 수압을 증가시켜 시험편 뒷면에서 3개의 물방울이 보일 때의 수압을 기록하였다(ISO 1981).
- 실험은 40℃의 물을 시험편과의 거리가 10mm 되도록 채우고 이 시험체를 온도 40 ± 2℃, 상대습도 50 ± 5%, 기류 약 0.5m/s의 항온항습 장치에 넣고 1시간 후 시험체를 꺼내어 무게를 잰 후(a1) 다시 1시간 측정 후 무게를 측정하여(a2) 단위시간당 무게 감소량으로부터 투습도를 구하였다.
- 실험은 온도 23℃의 물이 들어있는 수조를 30 ± 2℃의 공기가 순환하는 항온장치에 넣고 시험편 지지틀에 시험편의 이면이 지지틀 바깥쪽 방향으로 향하도록 장착한 후 이 시험편 지지틀이 항온장치 안의 수조에 떠오를 수 있도록 고정시켰다.
- 발한열판법은 발한판(test plate)의 가장자리와 아래쪽에 각각의 보조히터(guard heater, bucking heater)를 두어 열이 발한판에서 직물을 거쳐 외부 환경으로만 흐르도록 하여 피부에서 환경으로 열이 이동하는 것을 시뮬레이트 하도록 설계되었다. 실험은 환경온도 35℃, 습도 40%R.H., 기류 1mㆍs-1로 유지되는 항온항습 챔버 내에서 발한열판이 인체가 쾌적할 때의 평균 피부온도인 35℃로 유지되도록 설정하였다. 증발열저항 측정 조건을 위해 열판에 물을 공급하여 표면이 포화상태에 이르도록 하고, 열판위의 시료가 젖는 것을 막기 위하여 셀로판 필름으로 덮은 후 시료를 올려놓음으로써 수증기 형태의 수분이 시료에 전달되도록 하였다.
- 마네킨은 인체 피부 표면의 땀샘에서 발한이 일어나는 것을 시뮬레이트하기 위하여 표면에 마이크로 튜브에 의해 연결된 134개의 인공 땀샘을 가지고 있어서 실험이 진행되는 동안 이 발한샘을 통하여 마네킨 피부 표면에 물이 지속적으로 공급되도록 제작되었다. 실험의복이 젖는 것을 막아 의복표면에서 수증기의 증발이 이루어지도록 하기 위하여, 또 일정한 거리를 두고 떨어져 있는 인공 땀샘으로부터의 수분이 피부표면에 고르게 분산되도록 하기 위하여 이중직 스프레치 원단으로 제작된 의복을 실험복 안에 착용시켰다. 실험은 환경온도와 습도가 제어되는 인공기후실에서 20℃, 50% R.
- 의복 시스템의 증발열저항을 측정하기 위하여 직물의 물성 실험에서 사용되었던 직물 가운데 투습성이 다양하게 분포하도록 총 5종의 시료를 선정하였다. 이를 위하여 투습성이 가장 높은 소재에서 가장 낮은 소재를 포함시키기 위해 고밀도 직물(G20)과 무기능 원단(G21)을 선정하고, 직물의 증발열저항 값에 따라 증발열저항 값이 가장 낮은 원단(W6), 가장 높은 원단(P6), 및 이들의 평균값에 가까운 원단(K1)을 선정하였다. 선정된 원단으로 같은 패턴의 재킷과 바지를 제작한 후(Fig.
- 조사된 시료로부터 저투습에서 고투습에 이르는 세 개의 샘플을 선택하고(W6, K1, P6) 여기에 고밀도 직물(G20)과 무기능 방수원단(G21)을 추가하여 총 5개의 원단으로부터 재킷과 바지를 같은 사이즈로 제작한 후 써멀 마네킨을 이용하여 의복의 증발 열저항 값을 측정한 결과를 Table 4에 제시하였다. 의복의 증발열저항 측정이 어려운 무기능 방수 의복을 제외하고 투습방수소재로 제작된 의복으로 마네킨의 손, 발, 머리를 제외한 전체 표면을 피복하였을때 의복의 증발열저항은 39.
- , 기류 1mㆍs-1로 유지되는 항온항습 챔버 내에서 발한열판이 인체가 쾌적할 때의 평균 피부온도인 35℃로 유지되도록 설정하였다. 증발열저항 측정 조건을 위해 열판에 물을 공급하여 표면이 포화상태에 이르도록 하고, 열판위의 시료가 젖는 것을 막기 위하여 셀로판 필름으로 덮은 후 시료를 올려놓음으로써 수증기 형태의 수분이 시료에 전달되도록 하였다. 시료를 열판 위에 놓은 후 데이터가 안정되었을 때의 소비전력량을 측정하고 아래의 식을 이용하여 수증기 증발열저항 값을 계산하였다.
대상 데이터
- 81m2로 전체가 20개의 온도 조절 및 측정 부위로 나뉘어져 있다. 마네킨은 인체 피부 표면의 땀샘에서 발한이 일어나는 것을 시뮬레이트하기 위하여 표면에 마이크로 튜브에 의해 연결된 134개의 인공 땀샘을 가지고 있어서 실험이 진행되는 동안 이 발한샘을 통하여 마네킨 피부 표면에 물이 지속적으로 공급되도록 제작되었다. 실험의복이 젖는 것을 막아 의복표면에서 수증기의 증발이 이루어지도록 하기 위하여, 또 일정한 거리를 두고 떨어져 있는 인공 땀샘으로부터의 수분이 피부표면에 고르게 분산되도록 하기 위하여 이중직 스프레치 원단으로 제작된 의복을 실험복 안에 착용시켰다.
- 본 조사를 위하여 국내 소재 및 의류 생산업체로 부터 40여종의 투습방수소재를 구하였다(Table 1). 이 중 중복되거나 비슷한 특성을 갖는 소재를 제외하고 총 30종의 투습방수원단을 선정하였다.
- 이 중 중복되거나 비슷한 특성을 갖는 소재를 제외하고 총 30종의 투습방수원단을 선정하였다. 수집된 소재는 투습방수소재로서 고밀도 직물(2종), 미세다공형 코팅/라미네이트(11종), 친수무공형 코팅/라미네이트(7종)와 복합형 원단(9종)의 네 그룹과 무기능 방수원단(1종)으로 구성되었다.
- , USA)을 이용하여 의복 시스템의 증발열저항을 측정하였다. 실험에 사용된 마네킨은 서양 남성을 기준으로 체표면적이 1.81m2로 전체가 20개의 온도 조절 및 측정 부위로 나뉘어져 있다. 마네킨은 인체 피부 표면의 땀샘에서 발한이 일어나는 것을 시뮬레이트하기 위하여 표면에 마이크로 튜브에 의해 연결된 134개의 인공 땀샘을 가지고 있어서 실험이 진행되는 동안 이 발한샘을 통하여 마네킨 피부 표면에 물이 지속적으로 공급되도록 제작되었다.
- 71mm(W9)에 분포하였다. 연구에 사용된 직물의 필름의 종류는 투습성을 갖지 않는 무기능 방수 직물인 G21을 제외하고 Microporous(미세다공형) 코팅 또는 라미네이트, Monolithic(친수무공형) 코팅 또는 라미네이트, Bicomponent(복합형), 고밀도직물로 구성되었다.
- 의복 시스템의 증발열저항을 측정하기 위하여 직물의 물성 실험에서 사용되었던 직물 가운데 투습성이 다양하게 분포하도록 총 5종의 시료를 선정하였다. 이를 위하여 투습성이 가장 높은 소재에서 가장 낮은 소재를 포함시키기 위해 고밀도 직물(G20)과 무기능 원단(G21)을 선정하고, 직물의 증발열저항 값에 따라 증발열저항 값이 가장 낮은 원단(W6), 가장 높은 원단(P6), 및 이들의 평균값에 가까운 원단(K1)을 선정하였다.
- 본 조사를 위하여 국내 소재 및 의류 생산업체로 부터 40여종의 투습방수소재를 구하였다(Table 1). 이 중 중복되거나 비슷한 특성을 갖는 소재를 제외하고 총 30종의 투습방수원단을 선정하였다. 수집된 소재는 투습방수소재로서 고밀도 직물(2종), 미세다공형 코팅/라미네이트(11종), 친수무공형 코팅/라미네이트(7종)와 복합형 원단(9종)의 네 그룹과 무기능 방수원단(1종)으로 구성되었다.
데이터처리
- 실험결과는 소재의 투습도와 내수도를 각 시험방법별로 제시하였고, SPSS 19.0 for windows를 이용하여 필름의 종류에 따른 평균분석을 실시하였다.
이론/모형
- 소재의 수증기 투과성능을 평가하기 위하여 KS K 0594: 섬유제품의 투습도 측정 방법(KS 1998)에서 워터법과 초산칼륨법을 이용하여 평가하였다. 워터법은 규정 환경 조건에서 1시간 동안 시료 1m2를 통과하는 수증기의 무게를 측정하였고 단위는 gㆍm-2ㆍh-1 또는 gㆍm-2ㆍ24h-1로 표시하였다.
- 소재의 투습도를 평가하는 다른 방법으로 ISO 11092(ISO 1993)를 이용하여 소재의 수증기 증발열 저항을 측정하였다. 투습도가 일정 시간 동안 무게 변화를 직접 측정하여 계산하는 반면, 발한열판법은 피부온과 같은 온도로 가열된 열판으로부터 시료를 통해 수증기가 증발될 때 발생하는 열 손실량을 간접적으로 측정하는 열량법에 속한다.
- 로 설정된 조건에서 진행되었고, 이때 마네킨의 피부온도는 34℃로 유지하였다. 실험은 ASTM F2370(ASTM 2010)에 제시되어 있는 방법을 따랐다.
- 일반적으로 생리학자들은 인체의 피부표면에서 발생하는 땀이 직물을 통해서 증발되는 양을 증발열저항으로 측정하는 것을 선호하는 반면 직물이나 의복을 개발하는 업체에서는 수증기가 직물을 투과하는 양으로 투습도를 측정하는 경우가 많다. 이 연구에서는 다양한 투습도 측정방법 가운데 국내에서 많이 사용되고 있는 측정방법으로 Upright MVTR 투습법 시험법(이하 워터법), Inverted MVTR 투습컵 시험법(이하 초산칼륨법)(KS 1998; ASTM 1999; ISO 2004)과 발한열판시험법(ISO 1993)을 이용해 직물의 투습도를 측정하였다.
성능/효과
- 1. 조사 결과 투습방수소재의 베이스 직물은 대부분 폴리에스터 또는 나일론으로 밀도가 높은 평직구조를 갖는 것으로 나타났다.
- 2. 투습방수소재의 투습도는 시험방법에 따라 결과가 다르고 소재별 투습도 경향도 다른 것으로 나타났다. 무기능 원단과 고밀도직물을 제외한 투습방수소재의 경우 워터법 실험결과 748.
- 3. 저수압법에 의해 내수도를 평가한 결과 고밀도 직물을 제외한 대부분의 소재는 5000mmH2O 이상의 값을 보였다.
- 4. 투습도와 내수도 평가에 사용된 원단 가운데 전체 샘플을 대표하는 5종의 원단으로 재킷과 바지를 제작하여 의복의 증발열저항 값을 측정한 결과 39.9~56.7m2ㆍPㆍW-1에 분포하였다.
- 고밀도 직물과 무기능 원단을 제외한 전체 시료를 필름의 종류(미세다공형, 친수무공형, 복합형)에 따라 세 그룹으로 나누고 각 그룹별 투습도와 내수도에 대한 평균분석을 실시한 결과 초산칼륨법(p<0.01), 워터법(p<0.05), 내수도법(p<0.05)에서 필름의 종류에 따라 결과에 유의한 차이를 보였다(Table 3).
- O 이상 정도의 방수성이 요구된다. 따라서 일반인의 가벼운 레저활동을 위한 의류의 경우 약 2000mmH2O로도 방수성이 유지될 수 있을 것으로 기대되고 특수복이 아닌 일반 의류용 소재의 경우도 10000mmH2O 이상의 방수성은 필요하지 않을 것으로 기대된다. 본 조사에 사용된 소재의 내수도 평가 결과 내수도가 5000mmH2O 보다 낮은 경우는 고밀도직물 G19~20(평균 331.
- 컵테스트 시험방법 간의 투습도를 비교한 결과 초산칼륨법이 워터법보다 높은 투습도를 보였다. 발한열판시험법을 이용한 증발열저항 값은 원단과 발한판 사이의 공기층 제어가 어렵고 원단을 통한 수증기 투과가 어려워 측정이 불가능하였던 무기능 원단(G21)을 제외하면 전체 시료의 값이 3.8~41.5m2ㆍPㆍW-1에 분포하였고, 이 중 복합형 원단이 전반적으로 우수한 쾌적성을 보였다. 고밀도 직물과 무기능 원단을 제외한 전체 시료를 필름의 종류(미세다공형, 친수무공형, 복합형)에 따라 세 그룹으로 나누고 각 그룹별 투습도와 내수도에 대한 평균분석을 실시한 결과 초산칼륨법(p<0.
- 05)에서 필름의 종류에 따라 결과에 유의한 차이를 보였다(Table 3). 복합형 필름의 경우 모든 시험방법으로 측정한 결과 가장 우수한 투습성능을 보였을 뿐 아니라 내수도도 가장 높은 결과를 보여서 측정 방법과 관계없이 복합형이 가장 우수한 성능을 보이는 것으로 나타났다. 미세다공형 필름의 경우 워터법으로 투습도를 측정한 결과 친수무공형 보다 높았으나 초산칼륨법 측정 결과는 친수무공형 보다 낮았다.
- 따라서 일반인의 가벼운 레저활동을 위한 의류의 경우 약 2000mmH2O로도 방수성이 유지될 수 있을 것으로 기대되고 특수복이 아닌 일반 의류용 소재의 경우도 10000mmH2O 이상의 방수성은 필요하지 않을 것으로 기대된다. 본 조사에 사용된 소재의 내수도 평가 결과 내수도가 5000mmH2O 보다 낮은 경우는 고밀도직물 G19~20(평균 331.2mmH2O)과 P11(4793.3mmH2O) 뿐 이어서 대부분의 투습방수소재는 5000mmH2O 이상의 내수도를 갖는 것으로 나타났다. 원단의 내수도는 높더라도 투습방수 의류제품의 경우 설계되는 방법이나 심실링 조건, 패턴, 강우량, 풍속, 특정 부위에 가해지는 압력 등에 의해 심실링 부위를 통해 수분이 침투되기 쉽다.
- B1R3의 경우 높은 투습도와 1300mmH2O 이상의 내수도로 높은 수준의 쾌적성과 기능성이 모두 요구 되는 스포츠웨어 등에 적합할 것으로 기대되고 특히, 내수도가 높은 그룹의 경우에는 특수복 또는 아웃도어웨어 등에 사용이 가능할 것으로 기대된다. 실험 결과 본 조사에 사용된 대부분의 원단은 B1R3에 속하는 것으로 나타났다. 한편 EN 343에서는 증발열저항 값에 따라 최대 착용 시간을 제한하여 증발열저항 값이 40m2ㆍPㆍW-1 이상인 경우에는 보호복에 사용될 때 착용시간을 제한할 것을 제안하고 있다.
- 5m2ㆍPㆍW-1로 분포하였다. 실험결과 복합형 원단이 시험방법에 관계없이 미세다공형, 친수무공형 원단에 비해 반복 실험시 편차가 적고 우수한 투습방수 성능을 보였다.
- 워터법 실험결과 미세다공형 필름의 투습도는 평균 2002.8 ± 490.6gㆍm-2ㆍ24h-1, 친수무공형은 1707.7 ± 518.9gㆍm-2ㆍ24h-1이었으며, 복합형은 평균 2392.4 ± 182.6gㆍm-2ㆍ24h-1의 값을 보여 복합형이 우수한 투습성을 보였다.
- 조사된 시료로부터 저투습에서 고투습에 이르는 세 개의 샘플을 선택하고(W6, K1, P6) 여기에 고밀도 직물(G20)과 무기능 방수원단(G21)을 추가하여 총 5개의 원단으로부터 재킷과 바지를 같은 사이즈로 제작한 후 써멀 마네킨을 이용하여 의복의 증발 열저항 값을 측정한 결과를 Table 4에 제시하였다. 의복의 증발열저항 측정이 어려운 무기능 방수 의복을 제외하고 투습방수소재로 제작된 의복으로 마네킨의 손, 발, 머리를 제외한 전체 표면을 피복하였을때 의복의 증발열저항은 39.9~56.7m2ㆍPㆍW-1에 분포하는 것으로 나타났다. 따라서 시판 투습방수 의류제품의 증발열저항은 대부분 이 범위 내에 분포할 것으로 기대된다.
- 이 연구 결과 복합형 필름 소재의 경우 투습성능과 방수성능 모두 우수한 경향을 보이는 것으로 나타났다. 그러나 다양한 투습방수소재에 대하여 다른 시험방법으로 투습도를 평가한 결과 시험환경조건, 필름 소재의 종류 등에 따라 결과가 달라서 다른 방법으로 측정된 투습도를 비교하는 것은 어려운 것으로 나타났다.
- 조사 결과 투습방수소재의 베이스 직물은 P6를 제외하고 모두 폴리에스터 또는 나일론이었고 대부분 밀도가 높은 평직 구조를 갖는 것으로 나타났다. 직물의 무게는 0.
- 2gㆍm-2ㆍ24h-1)가 가장 높은 투습도를 보이는 것으로 나타났다. 컵테스트 시험방법 간의 투습도를 비교한 결과 초산칼륨법이 워터법보다 높은 투습도를 보였다. 발한열판시험법을 이용한 증발열저항 값은 원단과 발한판 사이의 공기층 제어가 어렵고 원단을 통한 수증기 투과가 어려워 측정이 불가능하였던 무기능 원단(G21)을 제외하면 전체 시료의 값이 3.
후속연구
- O) 이상의 세 그룹으로 나누어 그룹으로 제시한 것이다(EN 2003). B1R1의 경우 증발열저항 값과 내수도 모두 낮은 그룹으로 생활방수 정도의 방수성을 갖는 것으로 기대되어 가벼운 활동 또는 스트리트 패션 정도의 개념으로 활용 가능할 것으로 생각된다. B1R3의 경우 높은 투습도와 1300mmH2O 이상의 내수도로 높은 수준의 쾌적성과 기능성이 모두 요구 되는 스포츠웨어 등에 적합할 것으로 기대되고 특히, 내수도가 높은 그룹의 경우에는 특수복 또는 아웃도어웨어 등에 사용이 가능할 것으로 기대된다.
- B1R1의 경우 증발열저항 값과 내수도 모두 낮은 그룹으로 생활방수 정도의 방수성을 갖는 것으로 기대되어 가벼운 활동 또는 스트리트 패션 정도의 개념으로 활용 가능할 것으로 생각된다. B1R3의 경우 높은 투습도와 1300mmH2O 이상의 내수도로 높은 수준의 쾌적성과 기능성이 모두 요구 되는 스포츠웨어 등에 적합할 것으로 기대되고 특히, 내수도가 높은 그룹의 경우에는 특수복 또는 아웃도어웨어 등에 사용이 가능할 것으로 기대된다. 실험 결과 본 조사에 사용된 대부분의 원단은 B1R3에 속하는 것으로 나타났다.
- 그러나 다양한 투습방수소재에 대하여 다른 시험방법으로 투습도를 평가한 결과 시험환경조건, 필름 소재의 종류 등에 따라 결과가 달라서 다른 방법으로 측정된 투습도를 비교하는 것은 어려운 것으로 나타났다. 따라서 시험 업체의 홍보용 정보에 의존하여 제품의 기능을 판단하는 소비자의 피해를 줄일 수 있는 방안이 마련되어야 할 것이다.
- 예를 들어 증발열저항 값이 20m2ㆍPㆍW-1이하인 경우 10℃에서 착용시간이 12시간까지 가능한 반면, 40m2ㆍPㆍW-1 이하인 경우는 같은 온도에서 4시간으로 제한하고 있다. 인체의 주관적 쾌적감 및 온열생리반응의 경우 유럽인의 데이터를 그대로 받아들이는 데에는 한계가 있으므로 향후 우리나라 사람을 대상으로 기준을 설정한다면 직물의 물리적 측정치를 이용하여 최종 사용 용도를 선정하는 것이 가능할 것이다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.