의류기술 트렌드 변화… 디자이너 필요성 축소

독일 Industrie 4.0, 미래전략형 산업 도약 발판
친환경 봉제기계… 에너지 절약 및 공정 최적화

산업용섬유의 최신 기술현황을 알아보기 위해서 지난 5월 독일 ‘Messe Frankfurt Exhibition GmbH’에서 개최한 각 국가별로 현재 진행중인 기술의 내용을 알아보기로 한다. ‘Techtextil’과 ‘Texprocess’ 두 part로 나뉘어 전시및 심포지움으로 열렸다.

격년제로 개최되는 전시회는 지난 전시보다 참가업체 및 참관객이 약 4%정도 증가됐다. 분야및 용도별 전시 품목으로는 12분야로 분류했다.

■ 분야 및 용도별 전시품목

①농업분야(Agrotech) ②건축분야(Buildtech)
③의류분야(Clothtech) ④토목분야(Geotech)
⑤가정분야(Hometech) ⑥기계분야(Indutech)
⑦의료분야(Medtech) ⑧운송분야(Mobiltech)
⑨환경분야(Oekotech) ⑩포장분야(Packtech)
⑪보호분야(Protech) ⑫스포츠분야(Sporttech)

응용분야별로 15개 업체이상 일반적인 품목을 비교해보면, 산업용>수송용>의류용>건축용>가정용>의료용>보호용>스포츠용>토목용 제품 순으로 전시가 많이 되어있는 반면 농업용, 환경용 그리고 포장용 제품들은 상대적으로 적게 전시됐다.

■ Techtextil 전시회 우수기술사례

Techtextil 2015 기술혁신에 의한 수상된 분야는 6개 분야로 주요 수상 기술은 아래와 같다.

▲ New technology(신기술)부분 : Sosa Fresh사의 3Dweaver 기술 / Emil Stutznaecker사(독일)의 봉제기술 

▲ New product(신제품)분야 : 심전도(ECGs) 모니터링을 위한 자수전극(스위스 EMPA 연구소)

▲ New concept(신개념)부분 : Switch Embassy사의 세탁가능한 LED 의류(screen) / BioGlizz: 녹색 인공 눈(독일: ITV Institute)

▲ New application(새로운 응용) 부분 : ARTUS 인공요람(독일 Hohenstein Institute)

▲ New Composite(신복합소재)부분 : T, Xm and U forms 입체구조 제직기술(독일ITM Institute)

▲ New Material(신소재) 부분 : 해조류를 이용한 소재(벨기에 Sioen Industries)

▲  Sosa Fresh사의 3Dweaver 기술   © TIN 뉴스

▲ Sosa Fresh사의 3Dweaver 기술

3D weaver는 3차원 입체 직물을 제직하기 위하여 고안된 특수직기다. 단단한 육각형구조의 Honey comb제품은 300g 이상의 충격하중에 견딜 수 있다. Zigzag형 제직 제품은 신축성이 있고, 가볍고, 유연하여 신발바닥 창에 응용이 될 수 있다.

▲  <사진 좌> Emil Stutznaecker GmbH <우> Switch Embassy사에 의해 개발된 세탁가능한 발광제품  © TIN 뉴스

▲ German sewing machinery maker인 Emil Stutznaecker GmbH사는 분당 3,000 stitches가 넘는 속도로 다중 직물 혹은 부직포를 봉제할 수 있는 기계를 개발했다. 

▲  섬유기반 심전도 측정(ECG) belt   © TIN 뉴스

▲ 섬유기반 심전도 측정(ECG) belt는 스위스 EMPA와 Forster Rohner Textile Innovations, Unico Swiss Tex GmbH, Serge Ferrari AG and Schiller AG의 프로젝트에 의해 개발된 제품이다.

▲ Switch Embassy사에 의해 개발된 세탁가능한 발광제품은 스위스 Forster Rohner사의 e-embroidery 기술과 1000여개의 LED와 연결할 수 있고 또한 스마트폰 앱과 연결되어 text와 image 애니메이션이 가능하며 이 기술은 의류뿐 만아니라 다양한 용도로 응용될 수 있다.

▲  벨기에 Sioen Industries사 해조류로 된 카펫 혹은 파우더를 인공 스키장 활용하는 기술   © TIN 뉴스

▲ 벨기에 Sioen Industries사는 해조류로 된 카펫 혹은 파우더를 인공 스키장 활용하는 기술로, 지구 온난화의 영향으로 눈이 적게 내리는 지역이 많아 지금까지는 인공눈을 뿌려서 대체했는데, 이것 역시 에너지와 용수가 많이 소요되는 친환경적인 문제점을 해결하기 위하여 제안된 기술로 독일에서 진행되고 있는 BioGlizz라는 과제다.

▲  독일 Hohenstein Institute에서 선보인 ‘ARTUS’ 인공 요람   © TIN 뉴스

▲ 독일 Hohenstein Institute는 ‘ARTUS’ 인공 요람(자궁)을 선보였는데 이는 매년 독일에서 5만명의 미숙아가 태어나 인큐베이터에서 몇 주 또는 몇 달씩 집중치료를 받고 있다는 것을 착안하여, 미숙아들이 공간적인 제약과 자궁에서의 태아기 감각적인 자극을 잃어버리리 않기 위해, 엄마의 움직임과 심박동을 제공하는 기술이다.

▲ 독일ITM Institute에서는 T, X, U자형 입체구조를 갖는 복합소재 직물을 제직하기 위한 기술을 개발하였다.

▲ 수상작 이외에 EU FP7 project At Sea 과제에서는, 우리 미래의 식량공급원, 바이오 화학제품 그리고 바이오 연료/에너지가 될 소재로 20Kg 이상 대규모 해양 양식이 가능한 기술개발을 목적으로 연구개발 중이다.

▲  독일 프랑크푸르트에서 개최되는 세계 최대 규모의 산업용 섬유전시회 Techtextil 전시회 배치도   © TIN 뉴스

■ Techtextil 전시분야별 기술동향

1. 수송 분야

수송분야는 자동차, 조선, 우주항공, 철도 분야로 구분하였는데 자동차분야의 전시가 제일 많았고 그 다음이 우주 항공분야였다.

 
에너지 절감을 실현시비기 위해, 기존의 주재료인 금속을 대체한 섬유강화 복합재료(textile composites)를 경량화한 제품개발이 상업화되고 있는 추세로 내부식성 및 절연특성도 만족시키는 기술개발도 진행되고 있다.

복합재료에서 섬유예비성형체(textile preform)를 만드는 평면 2차원 및 3차원 입체직물의 제조기술이 섬유의 종류와 일체화되는 정도에 따라 다양해지고 있다.

3차원 프리폼은 직편직 기술을 통해 두께 방향의 3차원 섬유 배열 뿐 만 아니라 복합한 3차원 형상을 갖는 첨단 섬유구조체를 말하며 구조 일체화로 복합재료의 성능 향상뿐 만 아니라 원단 봉제 및 부품 가공공정을 생략하여 경제성 및 성능 향상을 확보할 수 있는 기존 성형기술에 대한 대체기술이 개발되고 있다.

▲ 독일 아헨공대의 ITA 연구소는 double lock stitch 시스템을 CNC controled portal sewing 프리폼밍 자동화 시스템에 적용하여 크릴로부터 섬유를 자동 공급하는 연구를 소개했다.

▲  fibre-reinforced 3D structures in T, X, and U forms   © TIN 뉴스

▲ 독일 드레스덴 대학은 3차원 제직기술(weaving)을 이용하여 3차원 다층구조나 관구조의 프리폼을 제작하여 자동차 조인트 구조물에 적용. 다층구조의 위사와 경사를 갖는 3차원 전용 직기를 사용하여 섬유 손상을 최소화하고 제한된 성형상 문제점을 극복했다.

▲  독일 vom Baur사가 출품한 다양한 3차원 구조의 프리폼  © TIN 뉴스

▲ 독일의 vom Baur사는 3차원 세폭 및 원형직기를 이용하여 다양한 3차원 구조의 프리폼을 출품했다.

▲ 독일 Pfeil-naehmaschinen사는 복합재료 프리폼 스티칭을 위한 blind stitch hand sewing machine 출품하였고, 독일의 ZSK사와 Tajima사는 3차원 형상의 프리폼을 제조할 수 있는 Tailored Fiber Placement 장비를 전시했다.

▲ 3D-Light Trans 프로젝트 구성도     © TIN 뉴스

▲ EU에서는 ‘3D-Light Trans’ 프로젝트를 진행하고 있는데, 이는 저렴한 비용으로 경량화 고성능부품의 대량 생산을 위한 섬유 강화 복합 재료를 제조하는 프로젝트 임. 열가소성 하이브리드 얀 제조에서 부품 성형 기술까지 구성하고 있다.

▲ 2007년부터 BMW사는 자회사인 SGL과 합작으로 ‘탄소섬유 부직포 프리폼+기술’ 신규 생산설비와 혁신적인 공정구축으로 원단 재단, 프리폼밍, 성형공정, 후가공까지 수작업공정을 자동화공정으로 구축했다.

프리폼밍 과정에서 남은 짜두리 섬유를 재활용해서 탄소섬유 부직포 프리폼을 제조하여 BMW i3 와 i8의 Roof, BMW i3의 rear seat deck에 적용하여, 전체 사용량 중 10%(전체 사용량 약 3000 톤/연)를 사용하고 있다.

▲   지난 5월 독일 ‘Messe Frankfurt Exhibition GmbH’에서 개최한 ‘Techtextil’과 ‘Texprocess’    © TIN 뉴스

2. ICT 분야

ICT 융합기술분야의 기술동향은 전도성기술을 응용하여 제품 상용화를 위한 기술들이 눈에 띄게 증가하고 있는 추세다. 전도성 소재 기술로는 Metallic coated yarn, stainless fiber 등에 사용이 확대되고, 완제품을 간편하게 제조하기 위해 반제품 형태의 신호선 개발이 보편화됐다.

▲  신축에 대한 내구성 부여를 위한 전기신호선 형태   © TIN 뉴스

▲ Flexible & stretchable 성능 구현 위해 textile 또는 필름 등의 기재 Substrate 위에 구불구불한 곡류(meandering) 형태를 적용한 신호선 설계되어 있는 것을 다수의 제품에서 소개됐다.

▲ Embroidery 기술 적용 사례   © TIN 뉴스

▲ Embroidery 기술은 디지털 자수기를 활용하여 정교하고 재현성 있는 신호선, 센서, 발열선에 대한 설계가 가능하도록 하였고 다품종 소량 과 대량 맞춤 생산에도 효율적인 가능성을 보였다.

▲ Printing 기술은 수작업용 screen printing에서 DTP에 의한 기술 진화 본격화되고 있고 신호선, 센서, RFID, 발열선 등 용도별로 개발되고 있다. TITV (독일)연구소에서 개발하고 있는 Chromojet기술은 바인더를 이용하여 잉크의 토출량과 요구되는 전도성을 만족시키며 또한 생산비용을 절약할 수 있는 기술이다.

▲  Chromojet 적용 제품   © TIN 뉴스

▲ TITV 연구소의 Spin off 회사인 Imbut사는 커버링한 Polyamide 전도사인 ELITEX를 개발하여 발열섬유, 직물 센서, 의료용(피부접촉 가능)으로 응용가능한 기술을 선보였다.

또한 Forster Rhoner (스위스)사는 저항이 다양한 전도성섬유를 개발해 텍스타일 와이어링, RFID, 안테나 구조, 센서, 발열 구조체에 적용할 수 있는 기술을 개발했다.

Connecting기술로는 연결부위에 방수, 세탁내구성을 위하여 신축성에 부합 하는 실리콘 encapsulation 적용이 증가하는 추세다.

▲ Sensing 기술로는 충격압력(압전), 바이오모니터링 등을 위해 감지 어플리케이션이 개발되고 있고 센서의 직물 접합기술을 구현하기 위해 실리콘 인 캡슐레이션과 meandering wire 기술 등이 도입되고 있다.

▲ Alphamat는 압력 분포 및 압력 레벨 측정 가능한 필라멘트 활용한 매트인데 기존 발바닥 압력만 측정하던 방식과 달리, 3차원 압력 측정이 가능하며 발과 관련된 모든 제품으로의 응용 가능한 제품이 소개됐다.

▲ 스웨덴의 Smarttextiles사는 (PVDF) 섬유가 양말 발 앞쪽과 뒤꿈치에 임베딩 되어 있는 제품을 소개했다. 양말은 손목 부위 블루투스 장치와 연결되어 있으며, 블루투스 장치를 이용하여 Piezoelectric fiber로부터 신호를 통해 기록 및 저장가능한 앱이 개발됐다.

▲ 일본의 데이진사는 인간의 동작을 데이터로 변환하는 압전 패브릭 제품을 소개했다. 가해지는 힘에 따라 전력이 발생하는 압전체로 PLA(폴리유산)섬유를, 발생전력을 변위로 감지하는 전극으로 탄소섬유 활용하여 굽힘, 신축, 비틀림의 방향 및 강도를 측정한다.

▲ 독일 Fraunhofer 연구소는 실리콘 rubber로된 엘라스토머 필름을 이용한 인장, 압력 측정용 플렉서블 센서를 개발하고, 스트레인과 압력을DES(dielectric elastomer sensors)로 측정할 수 있게 했다.

▲ 대만의 TTRI 섬유연구소는 블루투스를 통해 심박신호를 전송하여 심박모니터링이 가능한 Cardiocare 시스템을 개발해, 생체적합성 테스트와 전기안전 테스트 통과했다.

손목 벨트 내 압전저항섬유(Piezo-resistive fiber)로 구성된 센서로 접촉압력 측정하는 제품인 Blood Pressure Watch는 스위스의 연구기관인 EMPA에서 개발됐다. 전기전도성 섬유가 위치와 압력 변화를 감지하고 전기신호로 변환하여 측정기기에 전송하는 방식이다.

▲ 독일 TITV 연구소는 섬유 집적 IT센서가 움직임 등 모션을 감지하여 LED 발광효과를 제어하는 Sense-Light-Tex를 개발해, 제스처를 인식하여 손이 지나가는 부분에 순간적으로 LED가 발광된다.

▲ Sense-Light-Tex 작동 모습   © TIN 뉴스

3. 환경/에너지 분야(환경/에너지/리사이클/농업/해양)

▲ 섬유용 피복자재는 우박, 동물, 빛, 바람 등으로부터 농작물을 보호하기 위해 하우스 혹은 거치대를 피복하는데 사용되는 자재로 비닐계 소재와 섬유제품 이 치열하게 경쟁을 벌리고 있는 영역이며 주로 고밀도 폴리에틸렌 편물망이 사용되고 있다.

▲ 볏집 커버에는 주로 폴리프로필렌 니들펀칭 부직포가 사용되고 있는데 이들에 요구되는 물성은 방수성, 공기투과성, 투습성이 우수한 소재가 필요하다.

▲ 방초망(잡초성장방지 섬유제품)은 농작물 재배시 광합성 작용을 방해하여 잡초의 생육을 억제하는데 사용되는데 주로 Black 색상이 많지만 다양한 색상의 제품이 개발되고 있고, 소재는 PP 스펀본드 부직포가 사용된다.

▲ 방근충은 나무의 뿌리가 성장하면서 벽의 균열을 야기하여 나무뿌리의 성장을 억제하기 위해 소재는 PP 니들펀칭 부직포등이 사용된다.

▲ 보트용 소재로는 탄소 복합제품들이 전시됐는데, 이들은 탄소섬유와 비교해 가격이 저렴하고 다양한 색상을 발현할 수 있는 장점이 있다.

로프의 경우 요트의 사용목적에 따라 레이싱, 스포츠, 크루즈, dock 그리고 mooring 으로 세분화해 제품을 개발되었고, 소재는 주로 DYEENMA, 경우에 따라 Vectran섬유가 core에 사용되고 커버링으로는 폴리에스테르섬유가 사용됐다. Cruise 라인용 로프는 이중으로 브랜딩된 폴리에스테르섬유가 사용됐다.

 ▲ 해양용 로프는 유연성과 중량감을 유지하면서 동시에 기존 로프 대비 5년 이상 장기간 해양의 극한 상황(저온, 풍랑 등)에서 안정적으로 조업 활동을 할 수 있도록 고강도, 내후성 및 내구성 등의 물성을 향상시킬 수 있는 제품개발이 필요하다.

▲ 섬유제품의 리사이클 방법에는 크게 재료 리사이클, 화학 리사이클, 열 리사이클의 방법이 있는데, 금번 전시회에서는 폐기된 섬유제품을 분쇄하여 리사이클 설비와 제품을 중심으로 전시됐다.

▲ 유럽의 경우 독일을 중심으로 환경혁신 프로그램의 일환으로 독일 섬유산업의 친환경 재활용 처리기술에 관한 시범사업에 대규모 투자를 진행하고 있으며, 고순도 PET 재생기술(독일 H사) 확보를 통한 사업화와 폐유리섬유의 재활용 기술 개발(네덜란드 P사) 등 관련 섬유 재생기술을 활발히 진행 중이다.

▲ 섬유형 피복자재 사진     © TIN 뉴스

4. 건설 분야(환경/리사이클/에너지 분야)

건축소재분야(Buildtech)는 ① Textile roofings and roofing sheets ② Cold, heat or sound insulations 및 ③ Sunscreen textiles 순으로 참가기업이 많았으며, 토목소재분야(Geotech)에서는 ① Earthworks and road construction, ② Subsoil reinforcement 및 ③ Pipe renovation methods  based on textile hoes 순으로 참가기업이 많았다.

▲ Buildtech분야는 519개 기업이 전시에 참가하였으며 주요제품으로 콘크리트용 섬유강화복합재, 경량 건축 재료, 단열보냉방음난연 건축재료 및 가설 구조물에 사용되는 산업용 섬유 등을 선보였다.

▲ 토목소재분야(Geotech)는 Earthworks and roads construction 분야와 Subsoil reinforcement 분야에서 참가기업이 많았다.

건축분야에서 경량 보강재로 섬유의 사용 비중이 증가하고 있는 가운데 보강재, 단열재, 차양막, 지붕덮개, 텐트, 돔, 천장재 등의 응용분야가 확대되고 있다.

▲ 일본업체 Hiraoka사 제품 © TIN 뉴스

▲ 일본업체인 Hiraoka사는 PVDF의 먼지 발생 방지를 억제 위한 특수 기술을 도입한 제품을 선보였다.

▲ 독일의 Sattler사 제품 © TIN 뉴스

▲ 독일의 Sattler사는 코팅직물의 접착강도를 개선하고 접착면의 평활도를 높인 제품인 Pro-tex를 선보였는데, 이 제품은 항곰팡이효과가 뛰어나고 오염성을 낮추어 스포츠 혹은 군사적인 목적으로 사용된다.

▲ 3M사 제품  © TIN 뉴스

▲ 3M사의 DYNEON 막구조물 제조업체로 기능성 제품을 선보였다.

▲ Omnova Solutions SAS은 연매출 10억불 이상의 다국적 기업으로 건축분야 제품 외에도 고무, 열가소성수지, 코팅 및 Personal Care 등의 다양한 응용제품을 선보였으며, 좋은 내수성, 치수안정성 및 내후성의 경량 건축용(지붕) 소재인 GENFLOTM와 GENCEALTM 소개했다.

▲ Omnova Solutions SAS의 GENFLOTM와 GENCEALTM     © TIN 뉴스

▲ Buidtech 부분에 참가한 한국기업은 Dongwon Industry Co., Interway Ind. Co. Ltd., J.R Corporation, Kintex Ltd., Kyung In Corporation, New Prime Co., Ltd., Newtarps & SNY Co., Ltd., Polytex Plastics(Korea), Soyon Industrial Co., Ltd. 및 Wonpoong Corporation 등이 참여했다.

* 자료출처 : tinnews 바로가기