초록 ▼

핵심기술
최근 들어 환경단체에 의해 섬유업계에서 가장 이슈화되고 있는 아웃도어 의류의 PFCs-free 제품 요구에 가장 적극적으로 대응가능한 내구성 비불소 발수가공(DWR)을 천연(Cellulose 또는 Wool)/합섬 혼방소재에 국내 기술로 완성하고, 비불소발수제와 호환가능한 투습방수기능의 코팅 또는 라미네이팅 가공을 bio-mass수지로 완성하는 기술 개발

최종목표
Cellulose 또는 Wool를 혼용함으로써 폐기 후 분해시간이 오래 소요되는 합성섬유의 사용을 저감하면서 감성적인 질감을 부여하고, 투습

핵심기술
최근 들어 환경단체에 의해 섬유업계에서 가장 이슈화되고 있는 아웃도어 의류의 PFCs-free 제품 요구에 가장 적극적으로 대응가능한 내구성 비불소 발수가공(DWR)을 천연(Cellulose 또는 Wool)/합섬 혼방소재에 국내 기술로 완성하고, 비불소발수제와 호환가능한 투습방수기능의 코팅 또는 라미네이팅 가공을 bio-mass수지로 완성하는 기술 개발

최종목표
Cellulose 또는 Wool를 혼용함으로써 폐기 후 분해시간이 오래 소요되는 합성섬유의 사용을 저감하면서 감성적인 질감을 부여하고, 투습방수 기능성 수지의 원료도 biomass로 대체하되 개발하는 PFCs-free 비불소발수제와의 상용성도 확보함으로써 기능성까지 달성가능하며,blue-sign획득을 통해 아웃도어 의류 제조 전 과정에서 유해물질 배출을 최소화한 아웃도어 의류를 완성

개발내용 및 결과
o 천연(Cellulose, Wool)/합섬 혼방 기능성 아웃도어 의류제작을 위한 디자인, 패턴 개발 및 수요조사와 마케팅 분석, 신규제품 라인 런칭(블랙야크)
- 1차년도 내용 요약
- Cotton(Cellulose계)/합섬 복합소재 원단의 특성 및 PFC Free 가공의 친환경적 요소를 고려하여 TR2 라인의 제품으로 적용, 디자인 샘플 9종을 도출하였음
- TR2 라인으로의 적용화 과정을 통해 YAK GREEN 제품 라인을 런칭, YAK GREEN 제품 상표 개발 및 등록을 완료함
- 내부 필드테스트를 거쳐 착장 테스트를 실시한 결과 TR2라인에 적용 가능한 착장감의 결과를 도출할 수 있었으며, 제품의 사업화가 가능한 결론을 내려 팬츠 1종을 출시함
- 내부 품평회를 거쳐 1차년도 팬츠 제품을 출시하고, 외부 품평회를 개최함. 외부 품평은 우수 고객 및 파워 블로거들을 통해 제품을 설명하고 직접 착용, 품평할 수 있도록 구성하여 긍정적인 반응을 얻음
- 제품 출시에 맞추어 보도자료를 배포, 미디어를 통해 정부과제 지원을 받아 친환경 제품에 대한 개발 및 출시에 관한 홍보를 진행함

- 2차년도 내용 요약
- 개발원단의 사업화 추진의 발판을 위하여 필드 테스트를 통한 불소발수제 적용 의류 vs. 비불소 발수제 적용 의류의 소재 적합성 및 기능적 특징을 검증하였음. 그 결과, 강우조건, 시료 조건간의 차이가 없었으며, 주관적 감각은 오히려 비불소계 의류에서 습윤감이 낮게 나타남
- 개발 원단의 복종 선호도 확인을 위하여 태 평가를 진행, 대학생 10명과 전문가 10명으로 구성하여 블라인드 테스트를 진행하였음. 전체적으로 정량적 목표항목인 3.0 이상의 선호도를 보이는 것으로 나타났으며, 자켓, 팬츠 등의 복종에 선호도를 갖는 것으로 분석됨
- 개발 원단의 의류 적용을 위하여 팬츠 3종, 자켓 1종 및 다운자켓 4종의 디자인을 도출하고 패턴을 개발함. 패턴의 맞음새를 고려하여 3D 캐드를 활용, 패턴 8종에 대한 가상 피팅을 진행하여 맞음새를 수정 보완하여 최종적으로 2D 패턴을 도출함. 최종적으로 비불소 발수제 적용 의류 제품 8종을 개발하고 제폼화 하였음
- 2017년 06월 08일 환경의 날을 맞이하여 비불소 발수제 적용 팬츠 및 친환경 제품의 의의를 홍보하는 캠페인을 열어 친환경 정책 2.0 에 대한 지속성을 확인하였음

o 천연감성의 이종섬유 복합 사가공 , 조직설계를 통한 천연(Cellulose, Wool)/합섬 복합 아웃도어용 원단 개발(인네이쳐)
- 1차년도
: Cotton에 기능성 원사인 polyester, bamboo, tencel, modal, polypropylene, nylon을 혼용하여 소재로는 7종의 방적사를 다양한 굵기로 방적하여 총 15종의 방적사 개발
: 상기 개발한 Cotton(Cellulose계)/합섬 방적사를 spandex 원사와 커버링하여 신축성과 활동성을 가지는 커버링사 7종 개발
: 상기 개발된 방적사와 커버링사에 평직, PQ, Dobby 3가지 조직을 도입하여 총 42종의 원단을 개발
: 각 조합별 원사 및 원단의 물성확보 및 제품화 선정

- 2차년도
: Wool에 polyester, nylon, acrylic을 혼용하여 소재로는 4종의 방적사를 단사와 합사 2가지 타입으로 방적하여 원사의 굵기를 조절한 10종의 방적사 개발
: 상기 개발한 Wool/합섬 방적사에 커버링기술을 도입하여 바지용 직물에 필요한 신축성과 활동성을 가지는 소재로는 3종, 굵기는 단사와 합사 2가지 타입으로 방적한 커버링사 5종을 개발
: 평직, Twill, 이중직 2종류의 조직을 개발 총 19종의 원단을 제직
: 모우를 최소화 하기 위한 이중직 제직 개발 및 후공정인 전모와 방축으로 모우 제거 공정 확립
: 다이텍 선행염색 테스트 조건을 염색공정에 참조하여 실제 염색 시 현장염색조건 수정 및 확립
: 염색으로 melange 톤과 solid 톤의 염색물을 확보
: 각 조합별 원사 및 원단의 물성확보 및 제품화 선정

o 천연(Cellulose, Wool)/합섬 혼방소재에 적합한 내구성 비불소발수제 개발 (니카코리아)
- 개발된 비불소 발수제 시제품의 세탁 내구성을 향상 시킬 수 있는 특정 가교 모노머를 확인
- 특정 모노머의 조성 및 배합 비율 확립으로, 초기 발수도 100점과 세탁 20회 후에도 80점 이상을 구현하면서 경쟁사 제품에서 전무하였던 코팅적성(접착성, 박리강도 우수)이 양호한 시제품 2종 개발완료
- Cotton(Cellulose)/합섬에 최적의 성능을 발휘할 수 있는 비 위험성 계면활성제 (침투제)개발
- Cellulose/합섬용 개발품 2종 : NEOSEED NR-7100, NEOSEED NR-7080
- C22 이상을 가지는 소수성의 Behenyl acrylate, Di-acrylate 합성 기술 개발 완료
- 각기 다른 성능의 Homo-Polymer를 이용하여 각 Polymer의 고유 성능을 극대화할 수 있는 공중합체 및 Blending 제조 기술의 개발 완료
- Si계 소수성 첨가제의 병용 처방 확립을 통하여 Wool/합성원단에 대한 충분한 침투성의 부여 및 발수성의 극대화 기술 개발 완료
- Wool/합섬용 개발품 1종 : K17I-275 Wool/합섬 소재에 초기 발수도 100점 세탁 20회후 80점 이상 구현

o 코팅공정과 상용성이 있는 비불소발수제 개발 (니카코리아)
- 특정 모노머의 조성 및 배합으로 박리강도가 우수하면서 발수도도 우수한 공중합체 개발
- 습식다이렉트 코팅을 위한 내DMF성이 우수한 특정 모노머의 개발 및 이를 응용한 공중합체의 개발

o 천연(Cellulose, Wool)/합섬 혼방소재의 특성 및 비불소발수제와 상용성 있는 Bio-PU 필름개발 및 라미네이팅, 코팅 적용기술개발 (코오롱FM)
1차년도
- Cellulose/합섬 혼방원단에 대한 비불소 발수제 적용 기술 개발
: 발수 가공 시 Curing 온도,시간 등에 따른 발수도 및 세탁내구성 경향 확인
: 개발 발수제 농도 8% 적용, Curing 온도 180℃, Curing시간 60초 이상 조건으로 발수 처리 시 초기100점, 세탁 20회 후 80점 이상을 만족하는 발수도 확인
- 최적 공정 조건 및 첨가제(가교제 등) 조건 선정 완료
- Cellulose/합섬 복합 원단 6종에 대한 비불소 발수제 Pilot 생산조건 확립
: 20m/min 이상의 생산속도 확보
- Biomass 적용 습식 필름 제조를 위한 Release Fabric 제조 기술 확립
: PET 원단에 R/F 발수조건을 적용하여 박리강도 1.5N이하의 이형원단 제조 완료
- Biomass 25% 습식 폴리우레탄 필름 개발
: Biomass 적용 수지를 이용하여 수지 100중량부, 기존 용제 40~50중량부, White Toner 10~15중량부,가교제 3~4중량부를 혼합하여 최종 Biomass 25% 이상의 소수다공형 습식 필름 개발
- Biomass 25% 이상 습식 필름 생산을 위한 Release Fabric 및 박리 기술 개발
: R/F 및 박리기 설비 개선을 통한 무장력 Winding 기술 적용시 Laminate 작업성 및 필름 보존성 증가 확인
- Biomass 25% 습식 소수다공형 필름을 Laminate 한 Cellulose/합섬 혼방원단 제작 완료
: 내수압 10,000mmH₂O 이상, 투습도 5,000g/m²·24hr 이상으로 목표치 만족

2차년도
- Wool 복합 원단에 대한 비불소 발수제를 이용한 발수도 및 세탁내구성 확인
: 발수도 농도 8%, Curing 온도 180℃, Curing 시간 60초 적용시 초기 발수도 100점, 세탁 20회 후 80점 이상 확인
- 개발 비불소계 발수제의 우수한 내용제성 및 후가공 적용성 확인
: 용제에 대한 발수 내구성 및 액샘 방지 확인
- Wool 복합 원단에 대한 비불소 발수제 Pilot 생산조건 확립
: 20m/min 이상의 생산속도 확보
- Biomass 45% 습식 폴리우레탄 필름 개발
: Biomass 적용 수지를 이용하여 수지 100중량부, 기존 용제 40~50중량부, White Toner 10~15중량부,가교제 3~4중량부 및 첨가제를 혼합하여 최종 Biomass 45% 이상의 소수다공형 습식 필름 개발
: 석유계 수지와 동등한 수준의 기능성 확인 - 내수압 10,000mmH₂O, 투습도 15,000g/m²·24hr 이상
: 첨가제 활용을 통한 추가 기능성 확보 - 항균성 99.9%, 소취성 60% 이상
- Wool 복합 원단에 대한 Biomass 적용 습식 다이렉트 코팅 기술 확보
: 이중직 Wool 복합 원단 이용, 모우 제어를 위한 건식 Base 코팅 방식 도입
: 최적 습식 코팅 조건 확립 - 수지 점도 13,700cps, 코팅 Gap 475μm 적용 내수압 10,000mmH₂O 이상 확보
- Biomass 45% 습식 소수다공형 필름을 Laminate 한 Wool/합섬 혼방원단 제작 완료
: 내수압 10,000mmH₂O 이상, 투습도 8,000g/m²·24hr 이상으로 목표치 만족

o 복합소재에 대한 염색가공, 비불소발수제, Bio-PU수지의 코팅 상용성 기초검토연구(다이텍연구원)
- Cellulose/합섬 복합소재 염색 : 반응성염료는 소핑과 고착, 산성염료는 고착처리로 3-4급 이상의 1차년도 목표 달성 가능성 확인, 분산염료는 열고정온도가 높을수록 심색과 일광견뢰도 저하 유발 우려 있으므로 주의
- Cellulose/합섬 복합소재 발수성 : 100% 합섬원단이 아닐 경우 해외 시판 발수제 대비 니카 개발품의 우위성 확인, 혼방비율별 편차가 커서 니카 개발품 2종 중 초기 발수도와 세탁내구성을 모두 만족하는 제품은 NEOSEED NR-7080 1종이며, 최소 처리농도는 40g/L
- Bio-PU수지의 습식 필름 캐스팅 : DMF용출을 통해 기공 형성 확인, 기존 습식 PU수지와 유사한 인장,강/신도, 내수압, 투습도를 확인
- Wool/합섬 복합소재 염색 : 분산염료 또는 산성염료 단독으로 115℃염색 추천, PET/Wool은 분산염료투입 시 solid효과 있으며 산R/C 또는 알칼리(소다회)R/C 모두 가능, PET/Nylon/Wool은 Wool용 산성염료로 melange효과 있으며 견뢰도 위해 고착처리 필수, 복합염료는 농도에 따라 melange, solid 모두 가능하나 염료농도 1% o.w.f. & 산R/C까지만 견뢰도 목표 만족
- Wool/합섬 복합소재 발수성 : 합성섬유 함량이 높을수록 발수성이 우수하여 혼방비율, 소재별 편차가 크게 나타남. 최소 처리농도 80g/L에서 20회 세탁 후 발수도 83-95로 목표치 만족
- Wool/합섬 복합소재 내용제성 : 2차년 비불소발수제 1종 80, 100g/L을 혼용율과 소재가 상이한 4종 원단에 처리 후 DMF 접촉각 측정결과, 4종 모두 100。 이상 되려면 농도 100g/L 필요, DMF Drop test(4분까지 액적변화)결과 이중직(안>겉), P/W(90/10) 이 우수
- Wool/합섬 복합소재 습식코팅 : P/W(90/10) 및 이중직 원단에 비불소발수제 100g/L 처리 시 액샘없음,그러나 습식 D/C 시 P/W원단의 모우로 인해 내수압이 낮아서 이중직이 상대적으로 코팅에 적합, 이중직도 투습도는 양호하나 일부의 모우로 인해 내수압이 목표치에 미달하여, 도포량 15 g/㎡의 건식 D/C 프라이머 코팅으로 모우 정리 후 85 g/㎡ 도포량으로 습식D/C하는 방식 도출

o 천연(Cellulose, Wool)/합섬 혼방소재에 내구성 있는 코팅적합형 비불소발수제 기초연구 (경북대학교)
- 1차년도
: 각 알킬길이별로(A-12, A-14, A-16, A-18, A-22) 발수제를 합성하고, PET, Nylon, Cotton 섬유시료에 각각 처리한 후 접촉각을 측정하여 가장 우수한 발수제 A-18을 선정
: 가교제의 종류에 따른 내구성을 분석하기 위해 각 가교제 10종 (ASSIST, BI220, CR300, CR-2500,DP9C, NEO, NEW FIX, NK Assist, RUCO, TDX)으로 섬유시료를 처리한 후 총 20회 세탁하고 세탁전후의 접촉각을 측정하여 세탁내구성을 확인. NK Assist와 Ruco를 처리한 원단의 경우 발수도가 90%수준으로 유지되므로 우수한 세탁내구성을 가짐
: 발수처리 섬유의 처리시 코팅용제의 침투성을 보기 위해 DMF를 적하하여 침투시간을 측정하고 코팅용제를 제조하여 각 원단에 대해 발수제를 처리 한 후 FE-SEM을 이용하여 표면을 관찰하였으나 코팅액의 침투와 같은 문제점은 발견되지 않음

- 2차년도
: 1차년도에 합성개발한 알킬길이별(A-12, A-14, A-16, A-18, A-22) 발수제를 Wool을 비롯하여 PET,Nylon, Cotton 섬유시료에 처리한 후 접촉각을 측정한 결과 적정 발수제로 A-16을 선정
: 새로운 Methacrylate계 발수제 M-18을 신규 합성하고 A-16과 적정비율로 혼합하여 접촉각을 측정하였으나 발수성의 향상은 관찰되지 않았음
: 8종의 가교제(NK Assist Fu, WEB, NY-50, TDX-7, XAN, BI-220, CR-300, NEO)를 처리하여 접촉각 측정 후 가장 우수한 가교제(NK Assist Fu) 선정
: 가교제 NK Assist Fu로 처리한 섬유시료를 총 20회 세탁하여 세탁전후 접촉각 측정. Wool과 PET는 세탁 후 접촉각감소율이 거의 없고, Nylon은 접촉각감소율이 약10% 정도로 우수한 세탁내구성을 가짐
: 발수처리 섬유시료의 처리 시 코팅용제의 침투성을 보기 위하여 DMF를 적하하여 침투시간을 측정.Wool을 포함한 3종의 섬유시료중 DMF가 침투하는데 걸리는 최소시간은 4분 50초 이상으로 문제없음

기술개발 배경
o 발수 투습방수성을 발현하는 기능성 의류제품은 / 제조공정과정에서 합성섬유, 중금속염료,불소발수제, 용제 등을 집약적으로 사용함으로써 기능성 극대화라는 아웃도어/스포츠 의류의 목적에 가려 자연친화적이지 못한 의류라는 인식이 널리 퍼짐
o 2012년 Greenpeace의 보고서를 시작으로 미국, 유럽, 일본 등에서는 자국 내 수입제품에 대한 PFCs물질 검출규제 법제화를 완료하였고, 글로벌 의류단체가 구성한 ZDHC에서는 섬유제품의 제조공정 및 최종품에 대한 유해물질 배출량 규제목록 MRSL을 2015년 배포하였으며 PFOA함량 1ug/m²이하 또는 PFCs-free를 요구함으로써 국제법 규제와 단체규정이 본격 실시되고 있음
o PFCs-free요건에 대응가능한 비불소발수제는 해외에서는 2012년부터 이미 대응책을 마련하여 유럽, 미국, 일본 등의 7-8개 업체에서 출시된 반면, 국내 가공제 업체들은 C6발수제개발에 치중하느라 국산화가 늦어져서 국내 기능성 가공업체에서는 해외 비불소발수제에 의존 중인 와중에, 본 과제수행을 통해 참여기관 니카코리아 제품이 국내 출시되어 참여기관인 코오롱패션머티리얼 뿐만 아니라 다수의 업계에서 사용 중임
o 또한, ISPO 등 글로벌 아웃도어 전문 전시회에서는 아웃도어 제조과정별로 유해물질 배출을 저감하는 움직임이 매년 활발해지고 있으며 biomass원료 수지 사용, Blue-sign인증 획득과 같은 DeTox, Sustainable 캠페인을 모든 글로벌 브랜드 부스에서 선보임

핵심개발 기술의 의의
o 신규 개발 : 광범위한 천연/합섬 혼방소재에 적용가능하고 내용제성을 가진 DWR 비불소발수제를 100% 국산화 성공, 국제특허 출원 및 blue-sign 등록으로 기술보호, ISPO 등 국제섬유전시회에 부스 참가로 전 세계에 제품홍보 및 국내외 판매 중
o 업그레이드 : 발수성과 세탁내구성, 내용제성의 한계로 인해 합섬원단에만 적용하던 비불소 발수 투습방수 기능성 원단을 Cellulose, Wool/합섬 소재 특유의 친수성과 모우를 제어함으로써 적용범위 확대

적용 분야
기능성(DWR, Breathable) 아웃도어 의류

( 출처: 최종보고서 초록 - 3. 개발결과 요약 4p )

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 기술개발사업 최종보고서 초록 ... 3
• 기술개발사업 주요 연구성과 ... 12
• 목차 ... 18
• 제1장 서론 ... 19
• 제1절 과제의 개요 ... 19
• 제2장 과제 수행의 내용 및 결과(기술개발 내용 및 방법) ... 30
• 제1절 최종 목표 및 평가 방법 ... 30
• 제2절 연차별 개발 내용 및 개발 범위 ... 32
• 가. 1차년도 개발 내용 및 개발 범위 ... 32
• 나. 2차년도 개발 내용 및 개발 범위 ... 188
• 제3절 수행결과의 보안 등급 ... 318
• 제4절 유형적 발생품(연구시설, 연구장비 등) 구입 및 관리현황 ... 319
• 제3장 결과 ... 320
• 제1절 연구개발 최종 결과 ... 320
• 가. 연구개발 추진 일정 ... 320
• 나. 1차년도 연구개발 추진 실적 ... 323
• 다. 2차년도 연구개발 추진 실적 ... 329
• 라. 기술개발 결과의 유형 및 무형 성과 전체 ... 335
• 제2절 연구개발 추진 체계 ... 349
• 가. 각 기관/기업별 역할 및 추진 내역 ... 349
• 제3절 고용 창출 효과 ... 350
• 제4절 자체보안관리진단표 ... 351
• 제4장 사업화 계획 ... 357
• 제1절 시장 현황 및 전망 ... 357
• 제2절 사업화 계획 ... 360
• 제3절 향후 추가 기술 개발 계획(개발기술 응용 등) ... 364
• 끝페이지 ... 364