스마트 섬유(Smart Fiber)

과학(Science)/산업 (Industry)

스마트 섬유(Smart Fiber)

SURPRISER - Tistory 2023. 7. 6. 23:20

0. 목차

'스마트 섬유'란?
'스마트 섬유' 산업
'스마트 섬유'의 핵심 기술
전도성 섬유
ICT 융합 기술
과점기업이 없는 활발한 경쟁 시장
'스마트 섬유' 관련 기업

1. '스마트 섬유'란?

'스마트 섬유(Smart Fiber)'는 섬유 소재가 지닌 고유의 화학적·물리적 특성(신축성, 구김 복원성, 유연성 등)'을 유지하면서, '주위 환경이나 소재 내부의 자극에 대한 감지·반응 시스템(전기·광 신호의 생산·저장·전달 등)'을 갖춘 고기능성 섬유를 의미한다. 초기의 스마트 섬유는 '환경 대응' 또는 '자기감응' 기능을 가진 섬유 정도로만 이해되었다. 하지만 현재는 미래 지향적 기술을 기반을 기반으로 기존 섬유에서 발전한 고기능성 섬유를 포괄하는 넓은 개념으로 이해되고 있다. '스마트 섬유'는 자극에 대한 정보를 수집·기억하고, 환경·조건에 적합하도록 자율적으로 응답·대응할 수 있는 '자율 응답', '환경 적응형' 섬유이다. '특수 소재'나 '초소형 컴퓨터 칩'을 사용해 '전기 신호(Electric Signal)'나 '데이터(Data)'를 교환하고 외부 기기와 연결하여 다양한 기능을 수행할 수 있다. 스마트 섬유는 소재 자체가 갖는 능동적·적극적 기능을 활용한다는 관점에서 단순히 물성만이 개량된 기존의 기능성 섬유와 차별성이 있다.

일반적으로 스마트 섬유의 기반 소재로는 '전도성 섬유(Conductive Fiber)' 및 '발광 섬유(luminescent fiber)' 등이 활용된다. 기반 소재의 개발과 함께 '정보통신기술(ICT: Information and Communication Technologies)'와 융복합화가 이루어진 '스마트 섬유(Smart Fiber)'의 개발이 활발히 진행되고 있다.

1-1. '스마트 섬유'의 발전 단계

'스마트 섬유(Smart Fiber)'는 큰 구조적 변형에도 발생하는 변형률이 매우 낮고, 섬유 소재의 조립에 따른 손상 저항성이 뛰어난 특징을 가지고 있다. 현재 세계적으로 다양한 형태의 스마트 섬유가 개발되고 있으며, 이들은 발전 단계에 따라 크게 '수동형 스마트 섬유', '능동형 스마트 섬유', '활성 스마트 섬유'로 나눌 수 있다. 현재 대부분의 '스마트 섬유'는 '수동형'과 '능동형' 제품이다.

수동형 스마트 섬유: '수동형 스마트 섬유'는 '센서(Sensor)'에 기초하여 사용자에 대한 감지 기능이 적용된 기술이다.
능동형 스마트 섬유: '능동형 스마트 섬유'는 '액추에이터(Actuator)'와 '센서(Sensor)'가 통합되어 환경에의 자극에 반응하는 기술이다.
활성 스마트 섬유: '활성 스마트 섬유'는 주어진 상황에 자신의 동작을 감지하여 반응하고 적응하는 기술이다. 가장 진보된 형태지만 아직은 연구개발 단계에 있다.

2. '스마트 섬유' 산업

섬유 산업은 '정보통신기술(ICT: Information and Communication Technologies)'와 융합·발전하면서 '기능성 향상'과 '활용성의 확장' 등을 통해 고부가가치 산업으로 성장하고 있다. 패러다임이 '초연결(Hyperconnected)', '스마트(Smart)'로 변하면서, ICT 융합 스마트 섬유가 미래 산업의 지형을 바꿀 분야로 급부상하고 있다. 왜냐하면 차세대 '웨어러블 디바이스(Wearable Devices)'는 부드럽고 곡선인 인체에 적합하도록 연성이 뛰어난 새로운 재료를 요구하고 있으며, 섬유는 이러한 소재 특성을 만족시키기 때문이다. 현재 스마트 섬유는 시장 형성 초기 단계이지만, 웨어러블 디바이스 분야를 포함한 다양한 전방 산업의 성장 동력으로 주목받고 있다. 산업구조를 분석해 보면, '후방 산업'에는 스마트 섬유 제조에 사용되는 주요 재료·기계가 주를 이루고, '전방 산업'에는 스마트 섬유를 활용하는 산업이 주를 이루고 있다.

산업	내용
후방 산업	원사, 섬유 제직·가공
	모노머, 첨가제, 방사유, 염료, 조제, 가공제 등 섬유 가공 화학제품
	섬유기계 산업
	'센서 소자' 및 '반도체' 제조
스마트 섬유 산업	전도사 제조 기술
	섬유 기반 감지 기술
	'임베딩(Embedding)' 기술
	유·무선 전달 기술, 신호 변환 기술, 모니터링 기술, 분석 기술
전방 산업	의류패션 산업
	엔터테인먼트
	스포츠 및 피트니스 산업
	의료 산업
	군용 산업

3. '스마트 섬유'의 핵심 기술

'스마트 섬유(Smart Fiber)'를 구성하는 핵심 요소 기술로는 '전도성 섬유(Conductive Fiber)', '발광 섬유(Luminescent Fiber)' 등의 중간재 제조 기술과 '온도조절', '생체신호 모니터링', '안전 보호', '헬스케어(Health Care)', '인포테인먼트(Infortainment)' 등의 '정보통신기술(ICT: Information and Communication Technologies)' 융합으로 분류할 수 있다.

분류	요소기술: 설명
전도성 섬유	전도사 제조 기술: 전도성 섬유에 전력을 제공하거나, 전기적 신호를 전달하는 기능을 가능하게 하는 핵심 소재인 '전도사'를 제조하는 기술
	전도성 직물·편물 제조 기술: 전도사를 제직 또는 편직함으로써 2D 형태의 전도성 섬유를 제조하는 기술
	전도성 물질 후 가공 기술: 전도사를 직접 사용하지 않고 일반적인 섬유 위에 전도성 물질을 코팅 또는 인쇄하여 전도성 섬유를 제조하는 기술
발광 섬유	광섬유 직물 제조 기술: 광섬유를 통해 빛이 이동할 때 광섬유의 측면에서 나타나는 발광 효과를 이용한 직물 제조 기술
발광 섬유	LED 부착 직물 제조 기술: LED 칩을 섬유에 부착하여 발광 섬유를 제조하는 기술로, 이질감, 착용감 저하, 접촉 불량, 세탁 등의 문제가 있음
ICT 융합	발열·온도 조절: 텍스타일형 면상 발열체의 유연성을 이용해 어떤 형상에서도 효율적인 가열 효과를 제공하는 기술
	생체신호 모니터링: 스트레인 센터, 정전용량 센서 등을 이용해 '심전도', '근육 활동량' 등의 생체 신호를 감지하는 기술
	안전보호·헬스케어: 위급상황에서 착용자의 생명을 보호하고, 안전을 도모하기 위한 융합 기술

4. 전도성 섬유(Conductive Fiber)

'스마트 섬유(Smart Fiber)'를 구현하는 데 다양한 요소 기술이 필요하나, 이 중에서도 '전도성 섬유(Conductive Fiber)'가 가장 핵심적인 기술로 여겨진다. '스마트 섬유'의 기반 소재인 '전도성 섬유'는 전기저항을 낮춘 섬유로, '금속 반도체(Metal Semiconductor)', '카본블랙(Carbon Black)', '금속 산화물(Metal Oxide)' 등의 재료를 사용하여 제조한다. 전도성 섬유의 전기적 특성은 섬유 응용기술의 기본이 되며, 각 섬유가 지닌 물리적·화학적 특성에 따라 여러 가지 기능성 제품에 적용이 가능하다. 이러한 전도성 섬유를 제조하는 데 필요한 핵심 기술로는 '전도사 제조 기술', '전도성 직물·편물 제조 기술', '전도성 물질 후 가공 기술' 등이 있다.

4-1. 전도사 제조 기술

'전도사(Conductor)'는 '전도성 섬유(Conductive Fiber)' 제품에서 전력을 제공하거나 전기적 입·출력 신호를 전달하는 기능을 수행하는 핵심 소재이다. 전자기기에서 전선 또는 회로가 하는 역할을 섬유에서는 더욱 유연하고 착용감이 우수한 '전도사(Evangelists)'가 대체할 수 있다. 대부분의 전도사는 주로 다음과 같은 3가지 방법에 따라 제조된다.

'금속 와이어'를 사용하는 방법: 금속 와이어를 이용하여 만든 전도사의 경우, 대표적으로는 '스테인리스 스틸 방적사(Stainless Steel Spun Yarn)', '금속 필라멘트 합연사' 등이 있다. 스테인리스 스틸 방적사'는 전도성이 우수할 뿐 아니라 강도와 기계력에 대한 내구성이 커서 봉제용으로도 적합하다. 그러나 보통 금속 와이어로 만든 전도사는 '신축성 저하'와 '봉제 시 끊어짐' 등의 문제가 발생할 수 있다. 구리와 같은 금속 필라멘트 합연사의 경우에는, 사용된 금속의 종류와 노출 여부에 따라 제품의 물성이 달라지며 산화로 인한 내구성 저하 등의 문제가 발생할 수 있다.
'일반 고분자 섬유'에 '전도성 물질'을 함유시키거나 코팅하는 방법: '일반 고분자 섬유'에 '전도성 물질'을 결합하는 경우는 용융 방사시 전도성 입자를 첨가하거나 겉면에 '전도성 물질'을 '도금' 또는 '코팅'하는 것이 대표적이다. 특히 은·금·구리·니켈 등을 '나일론'이나 'PET(Polyethylene Terephthalate)', 'PP(Polypropylene)', 'PU(Polyurethane)' 등의 일반 원사에 증착한 전도사 제품은 현재 시장성이 가장 우수하며 다양한 전도성 섬유 제품에 활용되고 있다.
'전도성을 가진 고분자 섬유'를 활용하는 방법: '전도성 고분자'의 활용에 관한 관심도 점차 증가하고 있다. 대표적으로 '폴리피롤(Polypyrrole)', '폴리아닐린(Polyaniline)' 등이 있으며, 이들 고분자를 용융 방사하거나 혹은 일반 원사에 코팅함으로써 전도사를 생산할 수 있다. 금속을 활용한 전도사에 비해 '크랙(Crack)'이나 '부러짐(Breaking)' 등에 대한 염려가 적어 안정적으로 전도성이 구현되며, 가공성과 비용 측면에서도 우수한 장점이 있다.

4-2. 전도성 직물·편물 제조 기술

'전도사(Conductor)'를 '제직(Weaving, 실로 직물을 만드는 조작)' 또는 '편집(Editting)'함으로써 '판상(2D)'의 전도성 '직물(Woven Fabrics)' 또는 '편물(Knitting)'을 제조할 수 있다. '직물(Woven Fabrics)'은 경사와 위사가 아래위로 교차하여 짜인 원단을 말하고, '편물(Knitting)'은 한 개의 실로 연속으로 짠 유연하게 만든 원단을 말한다. 전도성을 지닌 '직물' 또는 '편물'은 '전기적 신호 감지(Sensing)', '에너지 수확(Energy Harvesting)', '커넥팅(Connecting)' 등의 기능 구현을 가능하게 한다.

'제직 공정(Weaving Process)'은 가장 오래된 원단 제조 기술이다. '제직 공정'을 통해 빠르고 경제적으로 '조직의 변형'을 통해 다양한 구조의 '직물형 전도성 섬유'를 만들 수 있다. '편물형 전도성 섬유'는 '편직(실로 뜨개질한 것처럼 짜는 일)'하는 공정에서 요구되는 전도사의 물성이 제직 대비 까다로워서 더 늦게 개발되었다. 하지만 '편물(Knitting)'의 우수한 신축성과 착용성으로 인하여, 현재에는 '편물형 전도성 섬유'가 활발히 개발되고 있다. 또한 '자카드 편직기(Jacquard Knitting Machine)'로 회로 디자인에 따라 원하는 위치에 전도사가 삽입된 편직물도 제작할 수 있게 되었다.

'직물형 전도성 섬유' 또는 '편물형 전도성 섬유'가 스마트 섬유 제품에 활용되기 위해서는 온도 등의 환경 변화에 저항성을 가져야 한다. 또한 마찰 등에 대한 내구성과, 제품 용도에 적합한 전기적·물리적 기능 발현이 확인되어야 한다. 또한 반복되는 굽힘과 신장에도 일정한 성능을 유지할 수 있도록 형태 회복과 성능 발현에 대해서 낮은 '히스테리시스(Hysteresis)'가 요구된다. '히스테리시스(Hysteresis)'란 물질의 물리량이 현재의 물리적 조건만으로 결정되지 아니하고, 이전부터 그 물질이 겪어 온 상태의 변화 과정에 의하여 결정되는 현상을 말한다.

4-3. '전도성 물질' 후가공 기술

'전도사(Conductor)'를 직접 사용하지 않고 일반적인 섬유 위에 전도성 물질을 코팅 또는 인쇄하는 후가공의 방법으로도 전도성 섬유를 제조할 수 있다. 최근에는 '전도성 용액'과 '후가공 기술'의 발전으로, 신축성과 유연성을 갖는 다양한 원단에 전도성 물질을 코팅한 제품이 출시되고 있다. 단 '은 나노와이어(Silver Nano-Wire)', '탄소나노튜브(CNT: Carbon Nanotube)' 등의 전도성 첨가제를 코팅액에 포함하여 전도성을 부여할 경우, '전도성 저하', '물성 저하' 등의 단점이 발생한다. 그래서 근래에는 여러 가지 물성을 지닌 '전도성 물질'을 혼합하여 각 물질의 장점을 동시에 구현할 수 있는 '복합 전도성 용액'을 '코팅 수지(Coating Resin)'로 사용하는 연구가 활발히 이루어지고 있다. 또한 '디지털 스크린 인쇄 기기'를 이용하여 '페이스트(Paste)'를 섬유 위에 직접 인쇄하는 방법도 있는데, 이 방법은 전도성 섬유의 구현이 비교적 간편하고 빠르다는 장점이 있다.

5. ICT 융합 기술

'스마트 섬유(Smart Fiber)'는 '전도성 섬유'를 기반으로 '정보통신기술(ICT: Information and Communication Technologies)'과 융합된 형태의 제품군으로 다양하게 확장되고 있다. 또 기존의 ICT 제품을 스마트 섬유로 대체 가능하도록 하는 융·복합 기술도 개발하고 있다. 스마트 섬유에 이용되는 ICT 기술에는 '생체 신호 추출 기술(Bio-signal Extraction Technology)', '분석 모니터링 기술(Analytical Monitoring Technology)', '운동 에너지 수확 기술(Kinetic Energy Harvesting Technology)', '플렉서블 배터리 기술(Flexible Battery Technology)' 등이 있다.

생체 신호 추출 기술(Bio-signal Extraction Technology): 생체신호로부터 인간의 감성을 추론하기 위해 '피부 전기전도도', '피부 온도', '심전도', '뇌파', '근전도' 등의 신호를 감지하고, 변화를 종합적으로 분석하는 생체신호 처리 기술
분석 모니터링 기술(Analytical Monitoring Technology): 바이오센서를 통해 심장박동, 호흡 등의 '생체 신호'를 감지하여 이를 전송하고 외부로부터의 자극에 능동적으로 대처하는 기술
운동 에너지 수확 기술(Kinetic Energy Harvesting Technology): 인체의 활동에서 발생하는 운동 에너지를 수확하여 전기 에너지로 변환시키는 기술
플렉서블 배터리 기술(Flexible Battery Technology): 뱀처럼 부드럽게 휘고, 늘어났다 줄어들기도 하는 유연한 형태의 배터리를 만드는 기술

미래에는 '에너지 수확 소자(Energy Harvesting Device)', '안테나(Antenna)', '에너지 저장 장치(ESS: Energy Storage System)'등을 모두 유연하고 신축성이 뛰어난 섬유 소재를 구현함으로써, 착용자가 별도의 에너지원 없이 전기를 생성·저장하고, 통신까지 할 수 있는 ICT 융합 스마트 섬유의 개발이 가능할 것으로 예상된다.

5-1. 생체 신호 추출 기술

'생체 신호 추출 기술(Bio-signal Extraction Technology)'은 사람의 자율신경계 활동에 의해 나타나는 생체신호로부터 인간의 감성을 추론하기 위해 '피부 전기전도도(GSR: Galvanic Skin Response)', '피부 온도(SKT: Skin Temperature)', '심전도(ECG: Electrocardiogram)', '뇌파(EEG: Electroencephalogram)', '근전도(EMG: Electromyogram)' 등의 신호를 감지하고, 변화를 종합적으로 분석하는 생체신호 처리 기술이다. '바이오 스탬프(Bio-Stamp)'는 반창고나 스티커처럼 몸에 센서를 부착하여 건강 상태를 모니터링하는 기술이다. 이 센서는 몸에 부착하여 심전도, 뇌파, 체온, 스트레스 정도를 살펴 몸의 변화를 인지하고 기록한다. 수집된 데이터는 '스마트폰(Smartphone)'을 통해 '클라우드(Cloud)'로 전송되어 분석할 수 있다.

5-2. 분석 모니터링 기술

'분석 모니터링 기술(Analytical Monitoring Technology)'은 '바이오센서(Bio Sensor)'를 통해 '심장박동', '호흡' 등의 '생체 신호(Bio Signal)'를 감지하여 이를 전송하고 외부로부터의 자극에 능동적으로 대처하는 기술이다. '전도성 섬유 기술'과 융합하여 '의료(Medical Treatment)', '헬스케어(Healthcare)', '재난 및 위급한 환경'에서 사용이 가능한 스마트 섬유를 제조할 수 있다.

5-3. 운동 에너지 수확 기술

'운동 에너지 수확 기술(Kinetic Energy Harvesting Technology)'은 인체의 활동에서 발생하는 운동 에너지를 수확하여 전기 에너지로 변환시키는 기술이다. '운동 에너지 수확 기술'을 이용하면, 통해 스마트 섬유에 무선으로 별도의 연료나 비용을 들이지 않고 에너지를 공급할 수 있다. 이를 위해서 섬유와 혼용으로 옷감으로 제작할 수 있다. 또 인체의 '관절 부위', '허리', '복부' 등의 부위에서 인장·수축 동작이 반복되어 에너지 수확과 감지가 가능한 부위에 '에너지 수확 소자(Energy Harvesting Device)'와 '센서(Sensor)'를 탑재한다. 강한 내구성을 가질 수 있는 직물 형태의 '에너지 수확 소자'와 '센서'에 대한 설계가 필요하다.

5-4. 플렉서블 배터리 기술

'플렉서블 배터리 기술(Flexible Battery Technology)'은 뱀처럼 부드럽게 휘고, 늘어났다 줄어들기도 하는 유연한 형태의 배터리를 만드는 기술이다.

2021년, '한국기계연구원(Korea Institute of Machinery and Materials)' 장봉균 선임연구원과 현승민 책임연구원이 이끄는 연구팀은 뱀의 비늘 구조를 모사해 안전성과 유연성을 모두 갖춘 신축성 있는 배터리 구조를 개발했다고 밝혔다. 이 연구 결과는 국제 학술지 '소프트 로보틱스(Soft Robotics)'에 게재되었다. 뱀의 비늘 하나하나는 매우 단단한다. 그런데도 뱀은 땅 위로 자유자재로 기어다닌다. 작은 비늘들이 서로 조금씩 겹쳐 있는 구조로 몸을 덮고 있어서 가능하다. 이 구조는 중세 시대 군인들이 편하게 몸을 움직이면서도 적의 공격을 효과적으로 방어하기 위해 착용한 갑옷과 비슷하다. 연구진들은 뱀 비늘의 전체적인 형상을 기계적으로 구현했다. 여러 개의 작고 단단한 배터리를 뱀의 비늘처럼 연결한 것이다. 비늘 한 조각에 해당하는 육각형의 작은 배터리 셀을 제작한 뒤, 이를 '폴리머(Polymer)'와 '구리(Cu)'로 만든 연결부에 붙여 '경첩(여닫이문을 닫을 때 한쪽은 문틀에, 다른 한쪽은 문짝에 고정하여 문짝이나 창문을 달기 위해 쓰는 철물)'처럼 접었다 펼 수 있게 만들었다. 기존 전자기기는 본체와 배터리가 덩어리 형태로 단단하게 결합헤 있는데, 이런 구조를 깨뜨린 것이다. 이번 기술은 '사람의 몸에 착 감기는 착용형 전자기기'나 '재난 현장의 잔해 사이를 비집고 들어가는 구조용 로봇' 등에 활용될 것으로 기대된다.

6. 과점기업이 없는 활발한 경쟁 시장

현재 스마트 섬유 시장은 지속해서 새로운 기술이 등장하고, 어느 한 기업이 시장 전체를 좌우하는 과점기업이 없는 경쟁이 활발한 시장 형태를 보인다. 다만, 스포츠 및 헬스케어 등 특정 분야와 직업군 내 소수에 의해 한정적으로 활용되고 있는 상황으로, 지속적인 성장을 위해서는 '수요층 확대'와 '시장성 확보'가 관건이다. 국내 시장은 기능성을 중시하는 아웃도어 브랜드의 발열 의류 중심으로 스마트 섬유 상용화가 본격화되고 있다.

군사·소방·안전 관련 특수용도 스마트 섬유 시장의 경우, 고기능성 및 강력한 내구성이 요구되는 고도의 기술집약적 분야이다. 이러한 분야는 R&D 투자 규모와 리스크가 크다. 때문에 국내뿐만 아니라 미국·유럽·일본 등 세계적으로 정부 주도하에 '군(Military)', '연구소(Lab)', '대학교(University)' 등에서 연구개발이 집중적으로 진행되고 있다. 더 나아가 스마트 섬유의 제품화·고도화를 위해 '완제품 제조업계', 'IT업계', '패션업계' 간 협력이 활발히 요구되는 시점이다. 섬유로서의 가치 창출과 동시에, 향후 '데이터 플랫폼(Data Platform)'으로서 활용 방안을 모색해야 한다.

7. '스마트 섬유' 관련 기업

스마트 섬유 산업은 글로벌 대기업보다 스타트업의 혁신적인 시도에 의해 주도되고 있다. 특히, 스마트 섬유 제품이 가장 활발하게 등장하고 있는 스포츠·피트니스 분야의 경우 '나이키(Nike)', '아디다스(Adidas)' 등의 글로벌 브랜드보다 '아토스(Athos)', '옴시그널(OMsignal)', '헥소스킨(Hexoskin)', '센소리아(Sensoria)' 등의 스타트업이 다양한 제품군으로 시장 성장을 주도하고 있는 것으로 파악된다.

7-1. 듀퐁(Dupont)

국적: 미국
설립: 1802년

'듀퐁(Dupont)'은 미국 델라웨어 주 월밍턴에 본사를 둔 세계 최고의 화학 회사이다. 2017년에는 '다우케미칼(Dow Chemical)'과 합병하여 'DowDupont Inc.'를 발족하였다. '듀퐁(Dupont)'은 2018년 '전도성 잉크(Conductive Ink)'를 이용해 '인쇄(Printing)' 방식으로 제조할 수 있는 '스마트 섬유 Intexar™를 개발하였으며, Fitness, Heat, Health 3개 제품군으로 상용화하였다.

대표적으로 '듀퐁(Dupont)'의 Intexar™ Fitness는 생체 인식을 기반으로 신체 활동을 모니터링하여 '심장박동', '호흡수', '형태인식', '근육긴장'과 같은 중요한 '생체 인식 데이터(Biometric Data)'를 일반적인 직물을 통해 수집할 수 있게 한 스마트 의류이다. 이 기술은 표준 의료 제조공정에 적용하여, 직물에 직접 '전도성 잉크'를 인쇄한다. 따라서 디자인 및 설계가 용이하며, 신축성과 내구성이 우수한 장점이 있다. 또한 100회 이상의 세탁 이후에도 반복적인 스트레칭이나 모니터링 성능에는 변함이 없는 것으로 파악된다.

7-2. 테이진 프론티어(Teijin Frontier)

국적: 일본

'테이진 프론티어(Teijin Frontier)'는 섬유, 의류 등의 제품을 개발·생산하는 Teijin 그룹의 자회사로 일본 오사카에 본사를 두고 있다. Teijin Frontier가 개발한 NONOFRONT™는 세계 최초의 초미세 '폴리에스테르(Polyester)' 섬유로, 표면적이 기존 섬유 대비 수십 배에 달하며 '우수한 흡수성', '반투명성', '미끄럼 방지 특성', '열 차단 특성'을 갖고 있다.

'테이진 프론티어(Teijin Frontier)'는 2019년 1월, 고기능성 NONOFRONT™ 섬유에 움직임을 감지하는 센서를 융합해 다양한 생체 신호를 수집하고 전송이 가능한 스마트 의류 'Coaching Wear'와 'Vital Sensing Wear'를 출시하였다. '코칭 웨어(Coaching Wear)'는 '착용자의 실제 움직임'과 '이상적인 움직임' 간의 차이를 시각화하는 알고리즘을 구현한 제품이다. '코칭 웨어'는 스포츠 기술을 향상시킬 수 있으며, 신체 재활을 받는 사람들에게 적용 시 효과적인 코칭이 가능한 것으로 파악된다. 'Vital Sensing Wear'는 '생체 감지 기술'을 통해 '심박수', '심장의 전기적 활동 수준' 등을 측정함으로써, 스포츠 활동 중 착용자의 위험을 예측하고 운동능력 향상에 도움을 줄 수 있다.

7-3. SVT(Sousveillance Technology)

국적: 대만

'수베일랑스 테크놀로지(SVT: Sousveillance Technology)'는 영국의 'Aurum International Overseas Limited'와 중국의 'Canyon Circuit Technology'가 2015년에 합작하여 설립한 벤처기업이다. SVT는 '인쇄', '에칭(Etching)' 등에 대한 전문 기술을 두 기업으로부터 전수받아, '의류', '의료', '자동차' 등에 적용 가능한 스마트 섬유를 개발하고 있다.

'수베일랑스 테크놀로지(SVT)'는 현재 '신축성 있는 전도성 회로 기술'을 활용한 '스포츠 의류 분야'를 선도하고 있다. SVT는 'TPU 필름(Thermoplastic Polyurethane Film)', '열 전도성 잉크'와 같은 물질을 유연한 소재에 인쇄하여, 회로를 섬유 원단에 직접 통합시키고 있다. SVT는 전통적인 인쇄 방법으로 회로를 제조하므로, 최종 스마트 섬유가 얇고 가벼우며, 100% 이상의 '신축(Stretching)' 시에도 결함이 없고, 100회 이상 세탁하여도 특성 변화가 크기 않은 것으로 파악된다.

7-4. 코오롱글로텍(Kolon Glotech)

국적: 한국
설립: 1987년

'코오롱글로텍(Kolon Glotech)'은 '전도성 고분자(Conductive Polymer)'를 섬유 위에 직접 적용해 전기를 통하게 했다. 원하는 온도로 자유롭게 열을 발생시키는 발열 스마트 섬유 'HeaTex'를 개발하고, 의류·장갑·방석·매트 등에 적용하였다. 'HeaTex'는 인체의 체온과 외부 기온 등을 감지하고 온도를 스스로 조절하는 디바이스를 포함하고 있다. 발열은 배터리의 전원공급으로 이루어지고 35~50도℃ 수준의 발열이 가능하다.

또한 '코오롱글로텍(Kolon Glotech)'은 기존의 발열 스마트 섬유 'HeaTex' 기술에 더하여 아웃도어 활동 중 조난에 대비할 수 있는 다양한 안전장치들이 접목된 'Life Tech'을 출시하였다. 'Life Tech'는 발열 기능뿐만 아니라, 영상 촬영이 가능한 '블랙박스(Black Box)', '모스 부호로 신호전달이 가능한 'LED(Light Emitting Diode)', 위치 추적이 가능한 'GPS(Global Positioning System)' 기능을 포함하고 있다. 따라서 조난 시 이러한 기능들을 통해 조난 신호를 보낼 수 있다. 또 의류에 부착된 '윈드 터빈(Wind Turbine)'은 풍력을 이용해 자가발전이 가능해서 생존과 안전에 도움을 줄 수 있다.

7-5. 블랙야크(Black Yak)

국적: 한국
설립: 1990년

'블랙야크(Black Yak)'는, 2015년부터 스마트 의류 '야크온(YAK ON)' 시리즈를 선보이고 있다. '야크온 H(YAK ON H)'은 의류 내에 세탁이 가능한 발열 섬유를 내장하고, 온도 제어 디바이스와 스마트폰 어플리케이션을 통해 의류 내부의 온도 및 습도를 제어하는 시스템이다. '야크온 H'는 유럽 최대의 스포츠 아웃도어 박람회인 ISPO에서 2016년 글로벌 황금상 등 11개 부문에서 수상하면 세계 시장에서 주목을 받았다. '야크온 H'의 온도 제어 디바이스는 탈부착의 편의성과 세탁을 고려하여 '마그네틱 커넥터(Magnetic Connector)'로 손쉽게 탈착할 수 있으며, 디바이스에는 발열 섬유에 전원을 공급하는 배터리와 온도·습도 센서가 내장되어 있다. '야크온 H'는 착용자의 선택 단계에 따라서 의류 내 원하는 온도 및 습도 설정이 가능하다. 설정 범위에서 온도·습도가 벗어나면, 자동 조절 기능을 통해 쾌적한 상태를 유지할 수 있도록 설계되었다.

'야크온 P(YAK ON P)'는 운동 시 착용자의 신체 정보를 추적하여 보다 안전하고 효율적인 운동을 돕는 스마트 의류 시스템이다. '야크온 P'에는 의류 안쪽에 있는 은사로 구성된 편물형 텍스타일 센서가 '심전도(ECG: Electrocardiogram)' 신호를 감지함으로써 심박수를 측정한다. 그리고 연결된 디바이스는 착용자의 심박수를 통신 모듈을 통해 스마트폰으로 전송하여 착용자에게 알린다. 또한 '야크온 P' 전용 어플리케이션은 수신한 심박 정보로 착용자의 '운동량', '운동 거리', '운동시간' 등을 계산하여 적정 운동을 통한 건강관리가 가능하도록 운동 효과를 모니터링할 수 있다.

7-6. 알파클로(Alpha Clo)

국적: 한국

'알파클로(Alpha Clo)'는 2016년 설립된 기업으로 '스트레인 센서(Strain Sensor)' 의류를 적용하여 '근육의 팽창도'로부터 운동량을 측정하는 스마트 의류를 개발하였다. 신축성의 '폴리우레탄(Polyurethane)' 혼방 원단을 전도성 나노 카본 용액에 함침하여 '텍스타일 스트레인 센서(Textile Strain Sensor)'를 제작하고, 신장 시 코팅된 '카본 나노 입자(Carbon Nano Particle)'의 거리 변화에 따른 저항값을 통해 신장률을 계산하였다. 그리고 개발된 '스트레인 센서(Strain Sensor)'를 피트니스 의류 내 근육 팽창도를 측정하고자 하는 부위에 삽입하여 봉제하고, 봉제선을 따라 삽입된 전도사를 통해 디바이스로 신호 값이 전달되도록 제품을 설계하였다.

'알파클로(Alpha Clo)'의 스마트 의류 제품은 세탁이 가능하고, 필름 등이 의류 내 부착될 필요가 없으므로 이물감이 전혀 없으며 착용감이 우수한 장점이 있다. ECG 측정 방식이 아닌 근육 팽창도를 통해 근육 활동량을 측정한다는 점이 타 유사 기능의 제품과 차별되는 부분이다. 전용 애플리케이션은 '근육 사용량', '부위별 균형 정도', '운동 목표에 따른 달성 정도' 등을 가시화하여 스마트폰으로 전달함으로써 착용자 스스로도 보다 정확하고 효율적인 운동을 할 수 있도록 돕는다.

7-7. 아모그린텍(Amogreentech)

국적: 한국

'아모그린텍(Amogreentech)'은 '아모 그룹'의 소재 전문 관계사로, 나노 소재를 활용한 '전기차', '5G(5세대 통신)', '에너지 저장 시스템(ESS: Energy Storage System)', '차세대 IT 분야의 부품을 연구'를 개발하는 기업이다. 2004년 '아모센스'로 설립하여 2010년 현재의 상호로 변경되었다.

'아모그린텍'은 스마트 섬유와 밀접한 '플렉서블 배터리(Flexible Battery)'의 양산화에 성공하였으며, '웨어러블 디바이스(Wearable Devices)' 의료기기에 활용할 수 있다. 해당 제품은 최대 2000mAh의 고용량화를 구현함과 동시에 최대 24cm 길이까지 제작이 가능하다. 또한 자체 개발된 특수 분리막을 통해 구조적 안정성을 확보하였다.

7-8. 톱텍(Toptec)

국적: 한국

'톱텍(Toptec)'은 1992년 '톱텍 엔지니어링(Toptec Engineering)'으로 개업 후 1996년 '톱텍' 법인 기업으로 전환하였다. '톱텍(Toptec)'은 2013년 12월, '나노섬유(Nano Fiber)' 기반 전자재료 기술을 통해 2020년 '한국 산업을 이끌 100대 기술'에 선정되었다.

'톱텍'의 '나노 섬유(Nano Fiber)' 관련 사업분야는 '나노섬유 제조설비', '분리막(Separator)', '아웃도어 섬유(Outdoor Fiber)'로 구분되어 있다. 특히, 자체 개발된 '전자파 차폐용 박막 원단'을 기재로 사용한 '전도성 테이프 원단'은, 2014년부터 삼성 무선사업부로 납품을 시작하였으며 삼성전자의 갤럭시 시리즈에 적용되었다. 또한 중국 시장을 중심으로 '전자파 차폐 소재용 전도성 원단'의 수요가 점진적으로 증가하고 있다.

현재글스마트 섬유(Smart Fiber)

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