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문제 정의
- 본 연구는 원적외선 방사 기능이 있는 원사로 제작된 실내복 착용이 인체 체온조절에 긍정적인 영향을 줄 수 있는지를 검증하기 위해 일반 실내복과의 비교하여 수행되었다. 우리나라 겨울철 권장 실내 환경(기온 20℃, 습도 50%RH)에서 일상생활 수준의 활동 동안 생리적, 주관적 체온조절 반응을 조사하였다.
- 이에 본 연구에서는 약 5~20μm 범위의 저주파 원적외선이 방사되는 세라믹이 함유된 폴리에스터 원사로 직조된 원단을 사용하여 겨울철용 실내 활동복을 제작하고, 동일한 디자인의 원적외선 미처리 폴리에스테르 원사로 직조한 의복과의 비교를 통해 원적외선 방사 의복이 인체 체온조절 및 심리 주관적 반응에 미치는 영향을 평가하고자 하였다.
- 이에 본 연구에서는 약 5~20μm 범위의 저주파 원적외선이 방사되는 세라믹이 함유된 폴리에스터 원사로 직조된 원단을 사용하여 겨울철용 실내 활동복을 제작하고, 동일한 디자인의 원적외선 미처리 폴리에스테르 원사로 직조한 의복과의 비교를 통해 원적외선 방사 의복이 인체 체온조절 및 심리 주관적 반응에 미치는 영향을 평가하고자 하였다. 특히, 주관적 평가에서 원적외선 처치 의류에 대해 암맹 평가를 하지 않으면 피험자 평가가 왜곡될 가능성이 있기 때문에 본 연구에서는 원적외선 처리와 미처리 각 두 조건의 실험 의복을 동일한 색상과 원단 조직 및 의복 디자인으로 제작하여 외관으로 구별이 불가능하도록 하였고, 실험 조건에 대해서도 암맹 처리하여 피험자들의 편견으로 인한 왜곡 발생 가능성을 최소화하고자 하였다.
제안 방법
- , Japan)에 직장온 전용 센서를 이용하여 Lee et al.(2010)의 연구를 근거로 직장내 16cm 깊이에 삽입하게 한 뒤 5초 간격으로 자동 기록하였다. 피부온은 휴대용 서미스터(LT 8A, Gram Ltd.
- 자각적 발한 면적(%BSA)은 연구 참여자가 인체 부위별로 젖었다고 느끼는 부위를 운동기 1분 후(21분), 운동기 중간(40분)과 운동 종료 직전(59분) 3회에 걸쳐 응답하고 Lee et al.(2011)을 근거로 자각적 발한 면적(%BSA, Body surface area)으로 계산하여 산출하였다.
- 가슴, 등 그리고 넓적다리 부위의 의복내 온도를 안정기, 운동기 및 회복기로 구분하고 각 평균과 표준편차를 [Table 1]에 제시하였다. 가슴 부위 의복내 온도는 각 활동 수준별로 유의차가 없었다.
- 각 활동 단계인 휴식, 운동 및 회복기의 대푯값으로 0~20th분, 21~60th분, 61~80th분의 값을 평균하여 각 구간의 평균값으로 정하였다. SPSS 24.
- 42 · 102 W · m-2). 두 실험 의복 모두 원단중량(205g․yd-1), 두께(0.46mm), 조직, 옷 크기, 형태 및 색상을 동일하게 제작하여 피험자가 어느 조건의 의복인지 구분할 수 없도록 하였다. 피험자는 공통적으로 면 100% 사각팬티, 면 100 % 양말, 실험복(실험군 또는 대조군) 및 운동화를 착용하였으며 운동화를 제외한 의복의 총중량은 가슴둘레 100 사이즈를 기준으로 402±17g이었다.
- 25m · s-1 이하로 유지하였다. 모든 연구 참여자들은 연구실에 도착한 이후 충분한 휴식을 취하고 두 가지 실험 의복(팬티, 원적외선 처리 의복 상하의 혹은 미처리 의복 상하의, 양말, 운동화) 중 한 가지를 임의의 순서로 갈아입고 몸무게를 측정하였다. 이후 직장온 센서를 장착하고, 이마, 가슴, 아래팔, 손등, 넓적다리, 종아리 및 발등에 피부온 전용 센서를 부착하였으며 심박수 측정기와 의복내 온습도 측정 장치를 가슴, 등 및 넓적다리에 부착하고 입실 준비를 하였다.
- 이후 피험자는 인공기후실에 입실 후 20분간 의자에 앉아있기, 4km · h-1의 속도로 트래드밀 위에서 40분간 천천히 걷기, 의자에 다시 20분간 앉아 회복하기의 순서로 총 80분으로 구성된 활동을 수행하였다. 모든 피험자들은 각자 실험군과 대조군 옷을 각 한 회씩 총 2회 착용하였으며 착용 순서는 임의의 순서로 실시하였다.
- 습윤감은 전신, 얼굴/목, 몸통, 팔/손, 다리/발로 구분하여 7점 척도(–3: 매우 건조하다, –2: 건조하다, –1: 약간 건조하다, 0: 보통이다, 1: 약간 습하다, 2: 습하다, 3: 매우 습하다)를 사용하여 10분 간격으로 묻고 응답한 값을 기록하였다.
- 실험 의복 조건은 원적외선 처리 의복(실험군)과 미처리 의복(대조군) 조건 두 가지였다. 두 의복 모두 폴리에스테르 95%와 스판덱스 5%를 혼방사로 제작된 실내 활동복 상하의로, 실험군의 경우 원적외선 방사 세라믹 물질이 함유된 폴리에스터 원사가 사용되었으며 KFIA-F1-1005 평가법(KFIA, 2019)으로 시험한 결과 원단의 emissivity 및 emission power에서 두 직물 간 차이를 보였다(미처리 직물: emissivity 0.
- , Japan)를 이용하여 인체의 일곱 부위(이마, 가슴, 아래팔, 손등, 넓적다리, 종아리, 발등)에서 5초 간격으로 연속 측정하였다. 심박수는 심박수 측정 장치(RS800, Polar, Finland)를 이용하여 가슴 부위에 감지부를 부착한 벨트를 수평으로 부착하고 비우세손 손목에 모니터가 달린 기록 장치를 부착하여 1초 간격으로 측정하였다. 피부혈류량은 레이저 도플러 방식을 이용한 피부혈류량 측정기(moorVMSLDF2, Moor Instrument Inc.
- 온열쾌적감은 전신, 얼굴/목, 몸통, 팔/손, 다리/발로 구분하여 7점 척도(–3: 매우 불쾌하다, –2: 불쾌하다, –1: 약간 불쾌하다, 0: 불쾌하지도 쾌적하지도 않다, 1: 약간 쾌적하다, 2: 쾌적하다, 3: 매우 쾌적하다)를 사용하여 10분 간격으로 묻고 응답한 값을 기록하였다.
- 본 연구는 원적외선 방사 기능이 있는 원사로 제작된 실내복 착용이 인체 체온조절에 긍정적인 영향을 줄 수 있는지를 검증하기 위해 일반 실내복과의 비교하여 수행되었다. 우리나라 겨울철 권장 실내 환경(기온 20℃, 습도 50%RH)에서 일상생활 수준의 활동 동안 생리적, 주관적 체온조절 반응을 조사하였다. 연구결과 심부온이나 심박수는 두 의복 조건 간 유의한 차이가 없었으나, 손가락 피부혈류량은 원적외선 방사 의복을 착용한 경우에 평균 30% 더 많았고, 평균피부온과 의복내 온도는 0.
- 의복내 온습도는 의복내 온도 및 습도 측정 장치(TR-72wf-S, T&D Co., Japan)를 가슴, 등 및 넓적다리 부위의 피부와 의복 사이에 부착하고 5초 간격으로 측정하였다.
- 모든 연구 참여자들은 연구실에 도착한 이후 충분한 휴식을 취하고 두 가지 실험 의복(팬티, 원적외선 처리 의복 상하의 혹은 미처리 의복 상하의, 양말, 운동화) 중 한 가지를 임의의 순서로 갈아입고 몸무게를 측정하였다. 이후 직장온 센서를 장착하고, 이마, 가슴, 아래팔, 손등, 넓적다리, 종아리 및 발등에 피부온 전용 센서를 부착하였으며 심박수 측정기와 의복내 온습도 측정 장치를 가슴, 등 및 넓적다리에 부착하고 입실 준비를 하였다. 이후 피험자는 인공기후실에 입실 후 20분간 의자에 앉아있기, 4km · h-1의 속도로 트래드밀 위에서 40분간 천천히 걷기, 의자에 다시 20분간 앉아 회복하기의 순서로 총 80분으로 구성된 활동을 수행하였다.
- 이후 피험자는 인공기후실에 입실 후 20분간 의자에 앉아있기, 4km · h-1의 속도로 트래드밀 위에서 40분간 천천히 걷기, 의자에 다시 20분간 앉아 회복하기의 순서로 총 80분으로 구성된 활동을 수행하였다.
- , Japan)를 가슴, 등 및 넓적다리 부위의 피부와 의복 사이에 부착하고 5초 간격으로 측정하였다. 총발한량은 인체천칭(ID2, Satorius, Mettler-Toledo, Germany, resolution 1g)을 이용하여 실험 직전과 직후 체중을 측정하고 그 차이를 계산하여 총발한량을 추정하였다. 한 번 측정 시 3회 연속 측정값을 평균하였다.
- (2010)의 연구를 근거로 직장내 16cm 깊이에 삽입하게 한 뒤 5초 간격으로 자동 기록하였다. 피부온은 휴대용 서미스터(LT 8A, Gram Ltd., Japan)를 이용하여 인체의 일곱 부위(이마, 가슴, 아래팔, 손등, 넓적다리, 종아리, 발등)에서 5초 간격으로 연속 측정하였다. 심박수는 심박수 측정 장치(RS800, Polar, Finland)를 이용하여 가슴 부위에 감지부를 부착한 벨트를 수평으로 부착하고 비우세손 손목에 모니터가 달린 기록 장치를 부착하여 1초 간격으로 측정하였다.
- 심박수는 심박수 측정 장치(RS800, Polar, Finland)를 이용하여 가슴 부위에 감지부를 부착한 벨트를 수평으로 부착하고 비우세손 손목에 모니터가 달린 기록 장치를 부착하여 1초 간격으로 측정하였다. 피부혈류량은 레이저 도플러 방식을 이용한 피부혈류량 측정기(moorVMSLDF2, Moor Instrument Inc., UK)를 이용하여 연구 참여자 오른쪽 중지의 손가락 지문이 있는 중앙의 한 부위에 혈류량 전용 양면 테이프를 이용하여 1초에 40개의 데이터를 연속으로 측정하였다. 측정된 값들은 초기 안정기 평균값을 100%로 하였을 때 이에 대한 상대값(%안정기)으로 표시하였다.
- 피험자는 공통적으로 면 100% 사각팬티, 면 100 % 양말, 실험복(실험군 또는 대조군) 및 운동화를 착용하였으며 운동화를 제외한 의복의 총중량은 가슴둘레 100 사이즈를 기준으로 402±17g이었다.
대상 데이터
- 총 여덟 명의 건강한 성인 남성(나이 23.0±2.3세, 신장 176.5±3.7cm, 몸무게 69.0±4.3kg, 체표면적 1.84±0.06m2)이 피험자로 참여하였다.
- 06m2)이 피험자로 참여하였다. 피험자 모두 가슴둘레 100인 라지(L) 사이즈를 착용하였다. 본 연구는 서울대학교 연구윤리위원회의 사전 승인을 받아 진행되었다(SNU IRB No.
데이터처리
- 분의 값을 평균하여 각 구간의 평균값으로 정하였다. SPSS 24.0을 이용하여 두 의복 조건 간 심박수, 직장온, 평균피부온도, 의복내 온습도, 손가락 혈류량의 측정값을 대응표본 t검정으로 검증하였다. 한서감(전신 및 인체 부위별), 온열쾌적감(전신 및 인체 부위별), 습윤감(전신 및 인체 부위별) 및 부위별 자각적 발한 부위 등은 범주형 변수의 경우 Wilcoxon 순위검증을 실시하였다.
- 모든 실험 결과는 평균과 표준편차로 제시하였으며, 피부혈류량은 매 1분 간격으로, 심박수와 직장온, 평균피부온, 의복내 온습도는 5분 간격으로 평균 내어 제시하였다. 이때 평균피부온(\(\mathsf{\bar{T}}_\mathsf{sk} \))은 Du Bois & Du Bois의 식(Du Bois & Du Bois, 1916)을 기초로 산출하였다(Eq.
- 총발한량은 인체천칭(ID2, Satorius, Mettler-Toledo, Germany, resolution 1g)을 이용하여 실험 직전과 직후 체중을 측정하고 그 차이를 계산하여 총발한량을 추정하였다. 한 번 측정 시 3회 연속 측정값을 평균하였다.
- 0을 이용하여 두 의복 조건 간 심박수, 직장온, 평균피부온도, 의복내 온습도, 손가락 혈류량의 측정값을 대응표본 t검정으로 검증하였다. 한서감(전신 및 인체 부위별), 온열쾌적감(전신 및 인체 부위별), 습윤감(전신 및 인체 부위별) 및 부위별 자각적 발한 부위 등은 범주형 변수의 경우 Wilcoxon 순위검증을 실시하였다. 통계적 유의도는 p<.
성능/효과
- 반면, 운동 마지막 시점에서는 반대로 미처리 조건(20±11%BSA)보다 원적외선 처리 조건(26±20%BSA)에서 땀이 더 많이 난다고 인지하였으나 통계적 유의성은 없었다. 그러나 운동 마지막 시점에서 운동 초반보다 자각적 발한 면적이 평균 20~25% 가량 높게 나타났다(Fig. 5(a)).
- 026) 높았다. 넓적다리부위 의복내 온도는 안정기에는 미처리 조건에서 원적외선 처리 조건보다 약 0.5℃(p=.043) 유의하게 높았고, 운동기와 회복기에는 원적외선 처리 조건에서 미처리 조건보다 약 0.5℃(p=.001), 약 0.4℃(p=.015)더 유의하게 높았다.
- 1). 두 실험 조건 간 혈류량의 상대적 증가량을 계산해보면, 운동 시작 직후 5분 시점에서는 미처리 조건에 비해 원적외선 처리조건에서 90% 더 많고, 운동 후 20분 시점까지는 16%로 점차 그 차이가 줄다가 운동 종료 직전에 차이는 48%로 증가하여, 80분 노출 동안 미처리 조건보다 원적외선 처리 조건에서 평균 30% 더 높은 혈류량을 보였다.
- 두 의복 모두 폴리에스테르 95%와 스판덱스 5%를 혼방사로 제작된 실내 활동복 상하의로, 실험군의 경우 원적외선 방사 세라믹 물질이 함유된 폴리에스터 원사가 사용되었으며 KFIA-F1-1005 평가법(KFIA, 2019)으로 시험한 결과 원단의 emissivity 및 emission power에서 두 직물 간 차이를 보였다(미처리 직물: emissivity 0.833, emission power 3.21 · 102 W · m-2; 원적외선 직물: emissivity 0.887, emission power 3.42 · 102 W · m-2).
- 등 부위 의복내 습도는 원적외선 처리 조건일 때 운동기에서 67±21%RH로 미처리 조건보다 약 19%RH(p<.001), 회복기에서 약 13%RH(p=.022) 유의하게 높았으나, 넓적다리 부위에서는 두 조건 간 유의한 차이 없이 평균 40~50%RH를 유지하였다(Fig. 3).
- 미처리군 조건에 비해 원적외선 처리 조건일 때 운동기와 회복기 모두 피부혈류량이 유의하게 높았다(p<.001)(Fig. 1).
- 반면, 자각적 발한 면적은 원적외선 처리조건에서 운동 초반보다 운동 종료 시점에 20~25% 가량 증가하였으나 운동 중간은 원적외선 처리조건일 때 발한 면적을 더 적게 인지하는 경향을 보였고 주관적 감각인 습윤감 역시 전신(p=.041), 팔/손부위(p=.013) 및 다리/발 부위(p<.001)에서 더 건조하게 인지함으로써 의복내 습도가 높았던 것과는 반대경향을 보였다.
- 본 연구결과에서 원적외선 방사 성능이 있는 원적외선 처리 착용 조건에서의 피부혈류량이 미처리 착용 조건보다 높았으며 개인차도 더 크게 나타났다. 원적외선 방사 코팅 가공 의복 착용 조건에서 혈류 개선과 젖산 배출 능력이 향상되고(Chen et al.
- 본 연구에서 원적외선 의복 착용 조건에서 평균피부온이 일반 폴리에스테르 의복 착용 조건보다 약0.4~0.5℃ 가량 유의하게 높았다(t=4.028, p<.001).
- 본 연구에서 의복내 온도가 원적외선 처리 조건에서 운동기와 회복기에 등 혹은 넓적다리에서 약 0.4~0.5℃ 정도 일반 폴리에스테르 의복 착용 조건보다 유의하게 높았다. 전신 한서감(p=.
- 833으로 원적외선 효과나 효능을 나타내기에는 적은 방사량이라고 사료된다. 본 연구에서는 원적외선 처리된 의복을 착용하고 겨울철 실내 활동 수준으로 활동한 경우에 원적외선 미처리된 의복을 착용했을 때보다 피부혈류량이 평균 약 30.3%나 더 많이 증가하였다.
- 우리나라 겨울철 권장 실내 환경(기온 20℃, 습도 50%RH)에서 일상생활 수준의 활동 동안 생리적, 주관적 체온조절 반응을 조사하였다. 연구결과 심부온이나 심박수는 두 의복 조건 간 유의한 차이가 없었으나, 손가락 피부혈류량은 원적외선 방사 의복을 착용한 경우에 평균 30% 더 많았고, 평균피부온과 의복내 온도는 0.4~0.5℃, 의복내 습도는 10~20%RH 유의하게 더 높았다. 이러한 결과는 원적외선 방사 기능이 추가된 의복 착용이 피부 혈액 순환과 의복 기후에 긍정적인 영향을 줄 수 있음을 시사하며, 추후 다양한 피험자 층을 대상으로 인체 말단부위뿐만 아니라 전신 피부 혈액 순환에 미치는 영향에 대해 체계적으로 조사할 필요가 있다.
- 온열쾌적감은 전신, 얼굴/목 및 몸통 부위에서는 두 의복 조건 간 유의한 차이는 발견되지 않았으나, 팔/손 부위(p=.035)와 다리/발 부위(p=.022)에서는 유의한 차이가 발견되어 미처리 조건보다 원적외선 처리 조건에서 더 쾌적하다고 응답하였다(Fig. 4(b))–(Fig.
- 원적외선 효과가 나타나는 범위가 PP 수지의 경우 원적외선 방사량 0.89~0.92(4~20μm)라는 보고(Kim et al., 2009)를 고려해봤을 때, 본 연구에서 사용한 원적외선 의복의 방사량은 효과있는 범위에 해당되며 미처리 조건으로 사용한 폴리에스테르 직물의 원적외선 방사율은 0.833으로 원적외선 효과나 효능을 나타내기에는 적은 방사량이라고 사료된다.
- 의복내 습도는 두 의복 조건 간 유의한 차이가 발견되어 가슴 부위 의복내 습도는 운동기에서 원적외선 처리 조건일 때 평균 55±16%RH로 미처리 조건보다 약 13%RH(p<.001), 회복기에서는 약 11%RH(p= .006) 가량 유의하게 높았다.
- 직장온, 피부온(이마, 가슴, 아래팔, 손등, 넓적다리, 종아리 및 발등), 심박수, 혈류량(오른손 중지 손가락 말단), 의복내 온습도(가슴, 등 및 넓적다리), 총발한량, 한서감(전신, 얼굴/목, 몸통, 팔/손 및 다리/발), 온열쾌적감(전신, 얼굴/목, 몸통, 팔/손 및 다리/발), 습윤감(전신, 얼굴/목, 몸통, 팔/손 및 다리/발), 자각적 발한 면적(%BSA)이 측정되었다. 직장온은 휴대용 서미스터(LT 8A, Gram Ltd.
- 5(a)). 총 여덟 명의 피험자 중 초반부터 자각적 발한 면적이 매우 높았던 피험자 1인의 데이터를 제외한 후 재분석하여도 두 의복 조건 간 유의한 차이는 없었다(Fig. 5(b)).
- 001)에서 미처리 조건보다 원적외선 처리 조건일 때 유의하게 건조하다고 응답하였다(Table 2). 특히, 다리/발 부위는 각 활동 단계별로도 미처리 조건보다 원적외선 처리 조건일 때 유의하게 건조하다고 응답하였다(Table 2).
- 4(c)). 특히, 다리/팔 부위의 온열쾌적감은 운동기(p=.048)와 회복기(p=.029)에 미처리 조건보다 원적외선 처리 조건에서 덜 불쾌하게 느끼는 것으로 나타났으며, 회복기 마지막인 시점에서도 원적외선 처리조건에 대해 덜 불쾌하게 평가되었다(Fig. 4(c)).
후속연구
- 5℃, 의복내 습도는 10~20%RH 유의하게 더 높았다. 이러한 결과는 원적외선 방사 기능이 추가된 의복 착용이 피부 혈액 순환과 의복 기후에 긍정적인 영향을 줄 수 있음을 시사하며, 추후 다양한 피험자 층을 대상으로 인체 말단부위뿐만 아니라 전신 피부 혈액 순환에 미치는 영향에 대해 체계적으로 조사할 필요가 있다. 흥미로운점은 미처리 조건보다 원적외선 방사 의복 착용 시 의복내 습도는 더 높았던 반면, 피험자들은 주관적으로 원적외선 방사 의복 착용 시 더 건조하다고 응답하여 의복내 습도와 습윤감 간 일치하지 않는 결과가 얻어졌다.
- 001)에서 더 건조하게 인지함으로써 의복내 습도가 높았던 것과는 반대경향을 보였다. 이처럼 온열 생리학적 변화와 주관적 감각 결과가 일치하지 않았던 원인을 본 연구에서 명확히 규명하기는 제한이 있으나 본 연구가 두 의복 조건에서 기능성인 부분을 빼고 원단 구조, 색상, 디자인 및 크기까지 모두 동일하여 구분이 불가능하였고 연구 참여자들에게 의복에 대한 어떠한 정보도 노출되지 않도록 최대한 주의한 것이 하나의 원인으로 사료되며 향후 의복 연구에서의 암맹 평가에 대한 주의성과 필요성을 시사하고 있고 사료된다.
- 흥미로운점은 미처리 조건보다 원적외선 방사 의복 착용 시 의복내 습도는 더 높았던 반면, 피험자들은 주관적으로 원적외선 방사 의복 착용 시 더 건조하다고 응답하여 의복내 습도와 습윤감 간 일치하지 않는 결과가 얻어졌다. 이처럼 의복 착용 평가 시 관련된 온열 생리학적 측정 결과와 주관적 인지 판단 결과 사이의 불일치에 대해 보다 다양한 접근에서의 심화된 연구가 필요하다고 사료된다.
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