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산업소재 넘어 전자패션까지… 새로운 시장개척 도전할 때 다운스트림 강력한 마켓 리딩 통해 기술개발 정체 해소 국가 정책적으로 원천기술 확보 위한 전략적 정책 필요
패션 비전공자들 ICT 융합 접근 용이하게 장벽 낮춰야 섬유산업과 IT기술과의 융합 방향으로는 섬유 소재의 IT화, 섬유 제조 공정의 IT화 및 서비스의 IT화로 구분할 수 있다.
ICT융합 섬유제품이란 섬유 소재의 IT화 측면을 강조하는 것으로서, 통상 섬유 고유의 화학적, 물리적인 특성에 광학적, 전기적, 에너지 기능성을 부가한 섬유 제품을 말하며, 인터랙티브한 직물/의류의 구성요소이거나, IT 제품의 소재 부품으로 사용되는 첨단 섬유 기반 제품군으로 정의된다. (섬산련, 산업용섬유 육성종합추진계획 보고서, 2014)
Electronics와 Textile의 합성어인 eTextile의 경우 Wearable Technology와 Smart Fabrics의 공통영역으로 흔히 일컬어져 유사한 의미로 사용된다. | ▲ Electronics와 Textile의 합성어인 eTextile © TIN 뉴스 |
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ICT융합 섬유제품의 기술요소, 기능, 응용분야 ICT융합 섬유제품 또는 eTextile의 개발을 위해서는, 해당 제품의 최종 응용분야(Application)에 따라 요구기능(Function)이 선택되어야 하고, 해당 기능에 따라 적용 가능성을 고려한 최선의 구현기술(Enabling Technologies)이 선택되어야 한다.
응용분야는 바이오 모니터링(심박, 호흡 모니터링, 소모 칼로리 모니터링 등), 엔터테인먼트(발광, 음악, 통신기능 등), 의료용(광치료, 열치료, 압력부하, 전기치료, 자세교정 등), 보호/안전용(산업작업복, 작업장 실내 설치물, 건축 등), 패션/인테리어/익스테리어용, 교육용(음악, 어린이 놀이교육 등)의 다양한 분야에 이용 가능하다.
| ▲ ICT융합 섬유제품의 기술요소, 기능, 응용분야 ©TIN 뉴스 |
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2015년 Techtextil ICT융합 섬유제품 전시동향
■ Enablilng technology 측면 Conductive material 기술 : Metallic Coated Yarn, Stainless Fiber 등에 대한 사용이 확대되고, 손쉬운 완제품에의 적용을 위해 반제품 형태의 신호선 개발이 보편화 되고, Flexible & Stretchable 성능 구현을 위해 Textile 또는 필름 등의 Substrate 위에 구불구불한 곡류(Meandering) 형태를 적용한 신호선 설계제품이 다수 출품됐다. | ▲ 모듈형 전기신호선, 신축에 대한 내구성 부여를 위한 전기신호선 형태 © TIN 뉴스 |
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Embroidery 기술 : 디지털 자수기를 활용하여 정교하고 재현성 있는 신호선, 센서, 발열선 설계 가능하며, 다품종 소량 등 대량맞춤 대응에 효율적이고, 기능과 심미성의 조화를 도모하여 Interior / Fashion 제품으로 시장 다각화 중이다. | ▲ embroidery 기술 적용 사례 © TIN 뉴스 |
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Printing 기술 : 수작업용 Screen Printing에서 DTP로의 진화 본격화 되어, 신호선, 센서, RFID, 발열선 등 용도별 DTP Formula 개발을 통해 대량맞춤 지향적이다. | ▲ 전도성 잉크의 DTP 적용 사례 © TIN 뉴스 |
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Connecting 기술 : 방수, 세탁내구성, Substrate 신축성에 부합하는 사용 내구성을 위해 실리콘 Encapsulation 적용이 증가 추세이다. | ▲ 실리콘 encapsulation을 통한 내구성 강화 사례 © TIN 뉴스 |
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■ Function 측면 Data transmission : 전도성 섬유/실 자체는 엠브로이더리 등 직물 적용을 위한 2차 공정을 요하며, Cable 등 모듈화된 조립 형태에서는 소비자 사용성 도모한 타입 다수 출시 되었다. Sensing : 하중(충격)압력, 바이오모니터링 등 감지 어플리케이션 세분화 되었고, 센서장치의 직물 접합기술은 Flexibility + Stretchability 구현 위해 실리콘 인캡슐레이션, Meandering Wire 기술 등 도입하여 정교화 되었다. Lighting : 가정용, 인테리어용 이외에도 의료용 등 용도 전문화와 함께 세부기술요소 다변화 Heating : Heating의 목적 변화에서 보온을 위한 유형 외에도 심미적 효과 발현을 위한 색상변환의 source로 이용하는 경향(안전과 온도범위에 대한 제한으로부터 자유로움)이 있었으며, Heating의 방법 변화에서는 금속사 외에도, 디지털 프린팅 등을 통한 손쉽고 커스터마이즈드된 방식을 제시했다. ■ Application 측면 Bio-monitoring : 혈압, 맥박, ECG 등 감지용 벨트형, 시계형 장치 Medical : 빛, 압력, 열 등의 activating 요소를 적용한 Light Therapy, Pressure Therapy 제품과 압력감지기능을 텍스타일에 접목한 질환예방용 헬스케어 제품(양말, 신발, 매트리스 등) Protection/safety : 산업용 야간작업복, 해양 야간 로프 등에 발광 적용 작업자 및 작업환경의 안전도모를 위한 제품 Fashion : Sequin, 단추 등 패션 부자재에 라이팅 기능 접목으로 대량 봉제 시스템과 소비자의 다양한 요구의 적응성이 우수하고, Mono-Filament 또는 직물에 LED Pixel을 접목했다. Interior/Entertainment : 인터렉티브 디자인을 적용해 주변의 움직임이나 사운드에 따라 열 반응에 의한 색상변화 또는 발광 모듈에 작동하는 다채로운 시각 요소 발현 사례가 증가하고 있는데, 이는 패션과 인테리어 부분에서 인터랙티브하고 다이내믹한 디자인 요소가 점차 가미되는 추세이다.
■ 전도성 원사 및 전기신호선 제품군 독일 imbut 사 ELITEX - Skin Contack
은(Silver) 커버링으로 전도성을 높인 Polyamide 전도사로 발열섬유, 직물에 전기적 구조 및 성능부여, 직물 센서, 의료용(피부접촉 가능)으로 응용범위를 넓혔다.
| ▲ Elitex skin contack 제품 및 활용 사례 © TIN 뉴스 |
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일본 AsahiKASEI사 - Elastic Electrical Wire ''ROBODEN''
사람 피부와 유사하게 휴머노이드 피부를 구현하기 위한 탄성 케이블을 개발했고, 1.5배 신장이 가능하여 전력 및 데이터 전송 능력을 잃지 않고 뒤틀림, 회전 등 가능하다. 응용분야로는 가정용 전원, USB, 헬스케어 모니터링, 웨어러블 태양전지 패널, 전자 패션의류에 적용된다. | ▲ 탄성 케이블 ROBODEN의 구조 및 제품 © TIN 뉴스 |
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스위스 Forster Rhoner사 - Textile Conductors
전기적 특성은 R = 1 Ω/m ~ 1 MΩ/m까지 다양하며 적용분야는 텍스타일 와이어링, RFID, 안테나 구조, 센서, 발열 구조 등이다. | ▲ Forster Rhoner의 제품 활용 사례 © TIN 뉴스 |
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독일 TITV사 - ChromoJet
기존에는 전도성 프린트가 Foil, Plastic, Glass에 주로 적용이 되어왔으며, 스크린 프린트가 대중적으로 사용되었으나, 바인더 시스템 개발, Ag 사용의 한계, 기질에 적합한 잉크 사용량 도출, 요구 전도성 달성, 프린트 구조상 전기적 커넥션 단절 등의 기술적인 문제점이 있었다. 그러나 전도성 페이스트의 최적 레서피 개발로 Chromojet를 활용한 전도성 프린트 직물 개발이 가능하게 됐으며 RFID 안테나, 전도성 구조, 발열체 등에 응용이 가능하게 됐다.
Chromojet의 장점으로는 스크린 프린팅 대비 가격 절감(준비공정 불필요, 디자인 변경용이), 소량생산 용이, 다양한 혼합액을 사용한 사전 프린트 가능, 빠른 수정 및 프린트 마스터 변경용이, 과잉생산에 따른 낭비가 감소된다.
| ▲ Chromojet 적용 제품 © TIN 뉴스 |
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독일 ECKART사 - ECONDUCT 421000, ECONDUCT 122000 다양한 유형의 메탈릭 피그먼트 전문 업체로서 전도성 피그먼트 제품을 선보여 직물에 스크린 프린팅 기법 등을 통해 스마트 텍스타일에서 발열부 또는 전송선로에 사용이 가능함을 보여 줬다. | ▲ 메탈릭 피그먼트 적용 사례 © TIN 뉴스 |
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■ 센서제품군 독일 Alpha-Fit사 - Alphamat
사용자의 압력 분포 및 압력 레벨 측정 가능한 필라멘트 활용한 매트를 개발했는데, 70cm×145cm 크기의 직물 매트에 배열된 천개 이상의 섬유 센서에서 압력측정이 가능하다. | ▲ Alphamat의 압력분포 측정 © TIN 뉴스 |
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독일 Alpha-Fit사 - Smart Sock alphmat과 같이 센서, 측정리드, 컨트롤 모두 섬유로 구성되어 있고, 발바닥 압력만 측정하던 기존 방식과 달리, 3차원 압력 측정이 가능하며 발과 관련된 모든 제품으로의 응용 가능하다.
활용 분야로는 당뇨발(DFS, Diabetic Foot Syndrom) 환자의 발 통증 예방용 특수신발 제조 시, 경도가 높은 스키부츠나 축구화 등 제작 시 피팅성 향상 용도로 사용되며, 이 기술로 자전거 안장 압력 측정에 활용하여 편안한 안장 개발에 적용 가능하다.
| ▲ Smartsock의 작동 원리 © TIN 뉴스 |
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스웨덴 Smarttextiles사 - STEPS
Piezoelectric Polyvinylidene Fluoride(PVDF) 섬유가 양말 발 앞쪽과 뒤꿈치에 임베딩되어 있고, 양말의 경우 손목 부위 블루투스 장치와 연결되어 있으며, 블루투스 장치를 이용하여 양말의 Piezielectric Fiber로부터의 신호를 기록 및 저장하기 위한 안드로이드 앱이 개발됐다. 일본 TEIJIN사 - 압전 패브릭 간사이 대학과 테이진이 공동 개발한 제품으로, 인간의 동작을 데이터로 변환하는 압전 패브릭에 가해지는 힘에 따라 전력이 발생하는 압전체로 폴리유산섬유를, 발생전력을 변위로 감지하는 전극으로 탄소섬유를 활용했다.
굽힘, 신축, 비틀림의 방향 및 강도를 측정이 가능한데 플레인(평직)은 굽힘 감지, 새틴(능직)은 비틀림 감지, 능직은 굽힘과 비틀림 3차원 방향을 감지를 한다. 활용가능 분야로 집도의의 장갑에 적용하여 원격 수술, 시트압력 감지로 환자 움직임 모니터링 등 의료 및 헬스케어 제품이다.
독일 Fraunhofer사 - 인장, 압력 측정용 플렉서블 센서 화학적 구조에 의해 다양한 경도로 전개가 가능한 실리콘 Rubber가 엘라스토머 필름으로 사용됨에 따라, 요구되는 센서별 스펙 접근이 용이하며, DES(Dielectric Elastomer Sensors)를 유연 구조 내에 통합시켜 스트레인과 압력을 측정할 수 있게 했다.
DES는 매우 신축성이 우수한 엘라스토머 필름이 플렉서블한 전극으로 양면 코팅된 상태로, 전기적 캐패시턴스 측정이 가능하다. 즉, 인장 변형 발생 시, 표면이 신장되고 센서 필름의 두께가 감소함에 따라 캐패시턴스가 증가하고, 장점으로는 수분침투, 세탁 등에 대한 내구성, 본딩이나 Sewing으로 직물에 통합이 가능하다.
적용분야로는 의자 착석 모니터링, 스마트 카펫(부재여부 확인), 재고량 측정(중량 감지), 가스와 액체의 연속 압력 측정, 호흡/맥박/혈압 등 바이오 모니터링, 압력분산 감지 등이 있다.
| ▲ 인장, 압력 측정용 플렉서블 센서 © TIN 뉴스 |
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대만 Taiwan Textile Research Institute사 - Cardiocare
심박 모니터링 시스템으로서, 탄성직물로 편직하여 HRV(Heart Rate Variability, 심박변산성) 모니터링이 가능하며, 블루투스를 통해 심박 신호 전송 및 앱을 통해 확인할 수 있다. 이미 이 제품은 생체적합성 테스트와 전기안전 테스트를 통과했다.
독일 EMPA사 - EMPA sensor - Blood Pressure Watch
손목 벨트 내 압전저항섬유(Piezo-Resistive Fiver)로 구성된 센서로 접촉압력을 측정하며, 전기전도성 섬유가 위치와 압력 변화를 감지하고 전기신호로 변환하여 측정기기에 전송하는 방식으로서, 정확도가 70% 이상으로 의류, 건축, 로봇사업 분야에도 적용이 가능하다.
EMPA Sensor 물질은 카본블랙 또는 TPE(Thermo-Plastic Elastomer, 열가소성 엘라스토머)로 구현되며 직경은 약 0.3mm 정도이다.
■ 발광제품군
독일 TITV사 - Sense-Light-Tex 섬유 집적 IT센서가 움직임 등 모션을 감지하여 LED발광효과를 제어하는 마이크로 컨트롤러를 작동시키며 제스처를 인식하여 손이 지나가는 부분에 순간적으로 LED가 발광되는 시스템이다. | ▲ Sense-Light-Tex 작동 모습 © TIN 뉴스 |
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독일 Carpetlight GMBH사 - Carpetlight LED와 스마트 섬유기술을 바탕으로 다양한 크기로 커스터마이징이 가능하고, 기존 스마트 섬유기반 플렉서블 램프는 위도나 연색지수(CRI)를 충분히 구현하지 못해 단순 장식용 및 패션용으로만 사용된다.
※ CRI(Color Rendition Index) : 인공광원이 얼마나 기준광과 비슷하게 물체의 색을 보여주는가를 나타내는 지수, 연색지수가 100에 가까울수록 색이 고루 자연스럽게 보이며, 본 제품은 높은 수준의 발광출력으로 본연의 기능성과 장식성을 동시 확보한다. 제품의 특징으로는 경량성, 유연성, 다용도, 효율성이 높고, 다양한 형태와 기능에 맞춰 감고, 접고, 구기고, 늘릴 수 있는 취급용이성이 양호하다.
벨기에 imec사 - 광치료용 손목밴드 겨울철이나 조도가 낮은 날 무기력과 우울증 예방을 위해, 인체가 필요로 하는 빛을 발하여 생체 리듬을 정상화 시켜주는 광치료 제품이며, LED 모듈간 연결은 금속사가 Meandering 방식으로 연결되어 신축과 굽힘에 대한 내구성이 우수한 장점이 있다.
스웨덴 The Swedish School of Textil사 - Rhythm exercise
스웨덴 Boras 대학 Barbara Jansen이 진행 중인 연구 일부로, 시간 기반의 매개 변수의 조절을 통해 제작된 다이나믹 발광섬유 구조체이고, 삼차원 브레이드 조형물은 13가닥의 광섬유로 구성되어 있으며, 마이크로 컨트롤러를 통해 프로그램된 빛의 이동패턴을 따라 LED가 점등된다. | ▲ Rhythm exercise ©TIN 뉴스 |
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독일 imbut Gmbh & TITV사 - FSD FSD Technology FSD(Functional Sequin Device) 기술은 LED 같은 전자부품은 직물 위에 직접 부착케 하여 전도사로 상호 연결이 일반적인 방식이었으나 전자부품을 Sequin 위에 부착함으로써 자수기에 의한 직물형 전자회로의 대량생산을 가능케 한 획기적 방식을 선보였다. | ▲ Functional Sequin System과 적용제품 © TIN 뉴스 |
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포르투갈 Texteis pened사 - TP LED
침장, 커튼용 자카드 원단을 주요 생산품목으로 하는 기업으로서 LED를 접목한 직물을 생산 시판 중이며, R&D 전문기관이 아닌 직물 소비재 기업이 소비자에게 접근 용이한 아이템으로 생산 품목을 확대한 점이 긍정적이다.
적용 기술은 POF와 LED를 활용한 직물로 추정되는데 유연하고 취급 용이하여 커튼, 식탁 보 등 인테리어 제품에 적용 가능할 것으로 판단된다.
| ▲ TP LED ▲ TP ELS LED와 EL이 적용된 침장 제품 © TIN 뉴스 |
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대만 Asiatic Fiber Corporation사 - AFC Luminous Module
LED Cord 등을 모듈화 하여 소비자(의류제조업체 또는 최종소비자)의 DIY 제품 제작을 용이하게 하여 광섬유 제조시설을 구비하지 않아도 손쉽게 발광형 완제품 제작이 가능하다. | ▲ 모듈화된 LED 발광 코드 제품 © TIN 뉴스 |
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■ 발열제품군
독일 WarmX사에서는 은(Silver) 성분이 함유된 섬유에 리튬 이온 배터리를 연결하여, 1회 충전 시 2~5시간 발열을 유지하며, PP와 양모, 아크릴 섬유를 활용하여 에너지 소비 최소화 하는데 역점을 두었다. | ▲ Warm X 섬유 및 의류제품 © TIN 뉴스 |
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■ 기타제품군
독일 BOMEDUS사 - RUCKENBAND
척추관 협착증이나 허리디스크 등 허리통증 치료를 위한 전기 자극 밴드로서, 금속사를 밴드 위에 일정 간격으로 도트 모양의 엠브로이더링을 하여 별도의 이물감 없이 유연한 직물 밴드를 구현 하였다. | ▲ 척추치료밴드 RUCKENBAND © TIN 뉴스 |
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스웨덴 INERVENTIONS사 - MOLLII 근경직 질환을 앓는 환자들에게 근육이완 및 통증 완화 기능을 갖는 의류 타입의 보조기구로 뇌성마비, 뇌졸중, 척추신경부상 등을 가진 환자들에게 적절한 전기적 자극을 주어 근육긴장을 줄여 활동을 돕고 기능을 보조하기 위한 용도로 사용된다.
20volt로 제공되며, 58개의 은 와이어를 통해 전류 전달되며, 전류가 흐르면서 근경직에 길항 기능을 자극하는 원리이다.
예를 들어 이두박근에 근경직이 있을 경우, 이 장치를 사용하면 삼두박근을 자극시키고 이두박근은 이완시키게 된다.
이를 통해 활동성이 향상되고 정상적인 기능에 가까워지는데, 이 생리학적 메커니즘은 Reciprocal Inhibition(상호억제) 원리이다. 어린이부터 성인까지 다양한 사이즈로 제공이 가능하고 주당 3~4회 한 시간 씩 사용하는 용도다.
작동 스위치를 누르면 60분간 근육 자극하며 사용된다. 배터리는 허리 밴드에 고정된 소형 컨트롤 박스에 위치한다.
독일 Hohenstein사 - ARTUS(ARTificial UteruS) 인큐베이터 의존하는 미숙아들에게 자궁환경과 유사한 감각 자극을 제공하기 위한 인공자궁이며, 엄마의 심박과 같은 음향 자극과 약한 흔들림을 제공하는 시스템이다.
전기적 와이어를 사용하지 않아 자기장 위험으로부터 안전하며 , 성능평가로는 Apgar Score라는 스트레스 측정을 한다. (5가지 지표 : 심박률, 호흡, 촉각반응, 근긴장, 피부색)
이 밖에 Student Competition ‘Textile Structures for New Building’ 수상작인 CHROMOSONIC 제품은, 음원이 전하를 형성케 하여 직물을 가열하면 다양한 색상으로 변환이 가능한 제품이다. 이 제품은 사용자에 의해 햅틱 방식으로 상호작용하여 심미적 표현 구현이 가능하다. | ▲ 인터랙티브 텍스타일 CHROMOSONIC © TIN 뉴스 |
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■ 산업적 측면에서의 성과와 향후 추진 방향 ICT 섬유 융합제품은 2000년대 초반 연구가 시작되어 현재 버블기와 환멸기에서 계몽기 초기로 이동단계로서, 기술개발의 정체시기에 도달한 상태로 평가된다. | ▲ 하이프 사이클상에서의 ICT 섬유 융합제품 현황 © TIN 뉴스 |
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정체기 해소를 위해서는 다운스트림에서의 새로운 용도 제안과 맞춤형 기술개발 요구 등 강력한 마켓 리딩이 필요하고, 현재까지의 융합기술이 미비하기는 하지만 세계적으로도 아직은 완성단계가 아니므로 개척의 여지는 무궁무진하다. 국가 정책적으로 원천기술 확보를 위한 전략적 정책이 필요하다.
이번 전시회에서는 창의적 아이디어 경쟁 플랫폼 제공으로 새로운 시장수요 발굴 노력의 흔적이 엿보였는데, 대학생 창의경진대회 병행하여 분야별 Award를 시상하는 등 학계와 기업이 연계한 창의적 아이디어를 독려함으로써, 저변 확대와 새로운 시장 수요 발굴의 노력이 있었다.
한국에서도 패션기업 또는 섬유패션 전공 학생 등 비전공자들이 ICT 융합 제품에 접근이 용이하도록 장벽을 낮추는 작업(예 : 단기 교육 및 세미나, 경진대회 등)을 통해 시장이 수요를 스스로 창출할 수 있는 여건 마련이 시급해 보인다.
| ▲ Textile Innovation Award 수상작 전시 © TIN 뉴스 |
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다른 각도에서 보면 한 가지 핵심기술로부터 분화된 용도 다각화 및 기술 안정화가 되고 있다는 것인데, 이는 요소기술별, 응용분야별 탐색이 어느 수준에 이르러, 상품성 유망한 아이템을 중심으로 용도 세분화 및 다각화 추세로 접어들고 있다는 사실이다.
ICT 섬유는 산업용 부품 소재로의 활용 가치 뿐 아니라 전자패션으로의 적용을 통한 고부가가치화 가능성과 응용 애플리케이션이 풍부하여 다양한 산업 분야에서 IT융합이 적극 도입되어 적용 범위가 전방위적으로 지속 확대될 것으로 전망된다. | ▲ ICT 섬유 융합 제품의 전개 가능 분야 © TIN 뉴스 |
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이번 Techtexil 2015 전시회의 ICT 섬유 융합 제품 동향에 대한 키워드를 정리하면, 사용자 친화적, Flexible과 Stretchable, 인터랙티브, 기능 다각화, 커스터마이즈드로 요약된다.
참고자료 - 한국섬유산업연합회 발간 (2015.8)
최신 산업용섬유 기술개발동향 조사보고서
한국패션산업연구원 조자영 본부장
| ▲ ‘Techtextil’과 ‘Texprocess’ 산업용섬유 기술개발동향 - ICT융합 섬유제품 © TIN 뉴스 |
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| ▲ ‘Techtextil’과 ‘Texprocess’ 산업용섬유 기술개발동향 - ICT융합 섬유제품 © TIN 뉴스 |
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| ▲ ‘Techtextil’과 ‘Texprocess’ 산업용섬유 기술개발동향 - ICT융합 섬유제품 © TIN 뉴스 |
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| ▲ ‘Techtextil’과 ‘Texprocess’ 산업용섬유 기술개발동향 - ICT융합 섬유제품 © TIN 뉴스 |
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| ▲ ‘Techtextil’과 ‘Texprocess’ 산업용섬유 기술개발동향 - ICT융합 섬유제품 © TIN 뉴스 |
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| ▲ ‘Techtextil’과 ‘Texprocess’ 산업용섬유 기술개발동향 - ICT융합 섬유제품 © TIN 뉴스 |
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| ▲ ‘Techtextil’과 ‘Texprocess’ 산업용섬유 기술개발동향 - ICT융합 섬유제품 © TIN 뉴스 |
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* 자료출처 : tinnews 바로가기
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