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4 자 (Electronic Textile)의 개발 동향

자부품연구원

1. 서 론

ㅇ IT기술의 빠른 성장과 더불어 일상생활에서 더 얇고,가볍고,휴 하기 편리한

새로운 디스 이가 요구되고 있음.더 나아가 디자인 변형이 자유로우며

떨어뜨려도 깨지지 않고 유연한 특성으로 종이처럼 거나 휘어지거나 두루

마기처럼 말 수도 있는 서블 디스 이(FlexibleDisplay)가 차세

디스 이의 안으로 주목받고 있음.

ㅇ 서블 디스 이는 LCD,OLED등에 사용되는 유리 기 을 라스틱

필름으로 체하여 고 펼 수 있는 유연성을 부여한 것으로 얇고 가벼울

뿐만 아니라 충격에도 강하며 휘거나 굽힐 수 있고 손쉽게 다양한 형태로

디스 이를 만들 수 있다는 장 을 갖고 있음.

-이러한 특성으로 휴 기기에 먼 용이 상되며 향후 면 화 기술이

확보되면 노트북 컴퓨터,모니터,TV등 부분의 디스 이에 체 용이

가능해 IT산업 반에 걸쳐 크게 확산될 것으로 보임(그림 1).

-디스 이 기술의 패러다임 변화와 마찬가지로 좀 더 가볍고,유연하며

이동성이 강조되는 기술로 ‘입을 수 있는 컴퓨터(WearableComputer)’기술이

있음.처음엔 공상과학 화 속의 이야기 같았지만 최근 련 기술이 많이

발 하면서 미래 유망기술로까지 부각되고 있음.

-최근 섬유와 IT기술의 융합이 가속화되면서 기 신호를 달할 수 있는

도성이 매우 뛰어난 섬유 소재들이 개발되고,이러한 섬유로 트랜지스터와

자회로까지 구성할 수 있게 되었기 때문에 ‘WearableComputer’의 가능성은

더 이상 꿈이 아닌 실로 다가오고 있음.

<그림 1. 플렉서블 디스플레이>

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섬유패션산업 동향

2.‘전자섬유’란 무엇인가?

2.1진화하는 섬유

ㅇ 섬유가 이제 단순히 의류에만 국한되지 않고,산업용으로도 매우 요한 소재로

인식되면서 새로운 섬유의 개발이 활발하게 진행되고 있음.

-처음 입을 수 있는컴퓨터의 구 을 해서시작된 스마트 섬유는 좁은의미로는

환경 응 는 자기감응 기능을 갖춘 섬유를 의미하지만, 재는 좀 더 폭넓

은 의미로 인간의 삶의 질을 높이는 데 직 으로 기여할 수 있으며 미래

지향 기술 기반으로 기존 섬유에서 발 가능한 고기능성 섬유를 포 하

는 넓은 개념으로 이해되고 있음.

-이에 따라 미국과 유럽에서는 웨어러블 컴퓨터(WearableComputer)보다는

스마트 의류(SmartClothing),디지털 가먼트(DigitalGarment),디지털 의류

(DigitalClothing),SFIT(SmartFabricsandInteractiveTextiles),인텔리 트

웨어(IntelligentWear),일 트로 텍스타일(ElectronicTextile,e-Textile)등의

용어가 더 많이 사용되고 있음.

ㅇ 우리나라의 경우도 정부차원에서 스마트 섬유가 미래 유망산업이 될 것으로

단하고 국가 신성장 동력으로 육성하고 있음.

-산업원천기술로드맵 섬유의류 분야를 보면 섬유 물질 자체에 심을 갖고

생각하는 섬유(Intelligent섬유),건강복지 섬유(LOHAS섬유),극한환경

섬유(Super섬유),융합기능 섬유(6T융합섬유)등을 포함하는 ‘스마트 섬유’란

용어를 사용하고 있으며 의류패션소재,생활용 섬유,산업용 섬유 등 3

분야 속에서 다양한 스마트 섬유를 개발하고 있음(그림 2).

-스마트 섬유의 진화를 살펴보면 1960년 기엔 소형 컴퓨 기기를 분리

하여 옷에 넣거나 직 착용하던 보조 인 수단에 지나지 않았지만 2000년 에

들어서면서 가젯(Gadget)형태의 디지털 기기를 옷에 장착(on-cloth)하는

단계를 거쳐 2030년경에는 디지털 기능을 완 히 내장(in-cloth)하는 단계

까지 발 할 것으로 상되고 있음(그림 3).

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<그림 2. 우리나라의 스마트 섬유>

<그림 3. Textile System의 진화>

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섬유패션산업 동향

2.2섬유와 IT기술의 만남

ㅇ 국 BeijingHuasunOptoelectronicSciennce사에서는 기존 형

디스 이와 달리 LED를 직물에 직 부착하여 형 서블 스크린

디스 이 구 하는데 성공하 고,2011년 5월 자종이로 유명한 미국의

E-ink사 한 천을 기 으로 사용하여 두루마리처럼 둘 둘 말 수 있는 자종이

시제품을 선보 음.

- 서블 디스 이에서 가장 문제가 되고 있는 온도변화에 따른 고분자

기 의 수축 변화가 거의 없도록 유리 섬유 직물로 내열성을 강화한 고분자

필름기 이개발되는등섬유와디스 이기술도 차가까워지고있음(그림4).

<그림 4. 섬유를 기판으로 시도한 플렉서블 LED 스크린과 전자종이>

ㅇ Philips사의 FabricRug아이디어는 앞으로 섬유와 IT기술이 어떻게 만나게

될 지 잘 보여주고 있음.이 섬유 매트는 사람 몸의 무게로 동작되며 체 을

측정하여 체 이 늘면 빨간색,감량에 성공하면 녹색으로 매트가 변하면서

직 으로 체 변화를 알려주고 간편하게 다이어트 리를 할 수 있도록

되어 있음(그림 5).

-그 지만 아직까지 이런 개념의 체 계를 자제품 매장에서 볼 수 없는

이유는 섬유의 특성과 기 인 특성을 동시에 구 하는 것이 쉽지 않기

때문임.

- 기 기능을 섬유제품에 내장하여 사용하므로 가혹한 환경 조건에서도

견딜 수 있는 내구성을 가져야 하는데 일반 인 섬유제품 사용 시 다양하게

발생될 수 있는 굽힘, 힘,오염 등 물리 ㆍ화학 인 반응에 견딜 수 있는

내구성은 기본이고,반복 으로 사용 가능한 원의 개발과 세탁도 가능해야

할 것임.

- 한 섬유제품은 인체와 매우 근 하여 사용하게 되므로 섬유의 유연함과

편안함을 방해해서도 안 되고,건강을 하는 자 발생 등의 유해한

환경을 제공해서도 안 됨.

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<그림 5. 체중을 알려주는 Fabric Rug 개념도>

ㅇ 섬유는 유연하고 신축성이 있어 편안하기 때문에 옷은 물론 침 ,벽,실내

장식 그리고 바닥재 등 사람이 하루 종일 하는 표면의 70%에 이미 섬유가

용되고 있어 이러한 섬유 제품 안으로 각종 자 디바이스와 센서 등을

통합하려는 시도가 지속 으로 이 질 망임.

-이처럼 섬유 자체의 고유 특성을 유지하면서 이러한 기 인 특성을 갖는

섬유를 우리말로는 ‘자섬유’라 하며,이 기술은 WearableComputer기술의

기반이자 향후 각종 자 디바이스를 체하거나 IT기기간의 인터페이스

역할을 하게 될 것임. 자섬유 한 일 트로 텍스타일(ElectronicTextile,

e-Textile),인텔리 트 텍스타일(IntelligentTextile,i-Textile),디지털 텍스타일

(DigitalTextile),스마트 텍스타일(SmartTextile)등으로 다양한 용어가 사용

되고 있음.

2.3 자섬유(ElectronicTextile)

ㅇ 기의 자섬유는 부분 부피가 크고 각종 자장치가 복잡하게 장착되는

형태로 구성되어 섬유의 유연함과 편안함을 기 할 수 없었지만 최근 섬유와

IT기술 간의 기술 융합이 활발히 이루어지면서 실 형태의 우수한 도성

섬유가 개발되고 있으며,스웨덴의 Linköings 학에서는 린 기법을

이용하여 직물 구조의 유기 트랜지스터(TextileOrganicTransistor)까지 구

하는 등 미래 자섬유의 새로운 가능성이 고되고 있음(그림 6).

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섬유패션산업 동향

<그림 6. 전자섬유 - Macro to micro>

ㅇ 재까지 자섬유의기술개발은섬유에 자재료를 목시켜안정성을확보하는

기술과 자섬유 회로설계 기술, 자섬유와 IT기기간의 커넥 기술 등에 집

하고있으며개발된직물기반 자부품으로는 도성실을이용한 자회로 ,

안테나 등의 직물 회로와 pH센서,비 정 용량 센서,압력센서,온도센서,

습도센서 등의 다양한 센서 시제품 그리고 물리 인 움직임으로부터 섬유 자체가

발 하는 기술 등이 개발되고 있고,향후 이러한 자부품을 섬유 속에 삽입하

거나 궁극 으로 직물 그 자체가 되도록 하는 방법을 제시하고 있음(그림 7).

<그림 7. Textile Circuits 및 Energy Harvesting Fiber>

3. 국내외 기술개발 현황

ㅇ 우리나라의 경우 최근 출연연구소, 학,산업체를 심으로 크게 도성

원천소재에 한 개발과 융합 커넥 을 한 기술 개발,융합형 의류

제품 개발 등을 활발히 진행하고 있음.

-제일모직은 보안용 카펫,낙상방지용 침 ,자동 온열 시트 등의 압력센서로

활용이 가능한 정 용량 변화 센서를 도사를 이용하여 제작하 으며 유연한

TextileCircuit도 구 하고 있음.

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-코오롱 인더스트리의 경우,LEDSystem을 의복에 탑재하여 야간산행과

상황 시 치 악이 용이한 섬유 제품을 개발하 고 IT기기의 Pocketing

기술을 개발하여 i-POD내장포켓과 i-PODController를 갖는 Smart시리

즈를 매하고 있으며,사람의 체온에 따라 자동으로 온도조 이 가능한 발

열 스마트 섬유 HeaTex를 개발하여 등산복,골 복,스키복 등 아웃도어

기능성 의류에 용하고 있음.

ㅇ 해외 기술개발 황을 살펴보면 유럽의 경우는 유럽연합(EU)에서 공동출자

하여 SFIT(SmartFabricsInteractiveTextile)Cluster를 만들고 그 안에

myHeart,BIOTEX,ProeTEX,STELLA,OFSETH,CONTEXT,MERMOTH,

SYSTEX등의 단 로젝트 심으로 스마트 섬유 기술개발을 진행하 음.

⦁ BIOTEX(Bio-SensingTextiles,2006~2008) 로젝트를 통해서는 생체 신호

모니터링 직물 센서를 이용한 의복을 개발

⦁ myHeart 로젝트(3003~2007)를 통해서 운동선수나 환자들의 심박을

모니터링 할 수 있는 생체 신호 모니터링 의복을 개발한 바 있음.

⦁ 최근까지 STELLA(StretchableElectronicsforLargeArea,2006~2010)

로젝트를 통해서 신축성 있는 자 디바이스 개발을 한 서블

기 과 도성 회로를 개발하 음(그림 8).

<그림 8. STELLA 프로젝트>

⦁ ProeTEX(Protectione-Textiles,2006~2010) 로젝트를 통해서는 험

환경에 노출되어 있는 작업자를 한 안 보호복을 개발하 음(그림 9).

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섬유패션산업 동향

<그림 9. PROETEX 프로젝트>

⦁ 필립스에서는 음성인식 이동 화와 MP3 이어를 PAN(Personal

AreaNetwork)으로 연결한 의류를 개발 이며,인피니온은 도성 섬

유를 이용한 MP3 이어,이어폰이 내장된 세탁이 가능한 의류,RFID

모듈을 한 직물 안테나,사람의 동선을 감지하는 스마트 카펫 등을

개발하고 있음.

-스 스 취리히 공 (ETHZ)의 WearableComputingLab에서는 90년 부터

도성 섬유에 한 연구를 진행. 도성 섬유를 이용한 직물형 안테나,트랜

지스터,압력 센서 등을 개발,Healthassistant응용으로 사용자의 자세를

감지하여 이를 교정해주는 Motionawareclothing,Backmanager를 개발,

도성 섬유와 칩의 연결을 더욱 간편하고 렴하게 구 하기 한 연구를

진행하고 있음.

-독일의 스포츠 웨어 문회사인 Adidas는 2008년 DuPont과 Invista로부터

Spin-out한 Textronics를 인수하여 AdidasWearableSportsElectronics를

설립하 는데 특히 착용형 생체 모니터링 시스템에 을 두고 Wearable

SportsElectronics기술을 개발하고 있음.

⦁ 최근 Adidas의 뉴메트릭스라는 제품은 심장 박동을 검하는 개념의 제품

으로 이러한 기술의 시장은 군사용에서부터 노인 보호용 그리고 스포츠까지

매우 다양할 것으로 망됨.Adidas는 WearableElectronics시장을 크게

Sense&Monitor,Warm,Illuminate,Communicate분야로 보고 있으며

우선 스포츠 분야에 용 가능한 WearableTechnology에 집 하고 Textile

System기술 진보에 따라 EnergyHarvesting분야로도 도 할 계획임.

ㅇ 미국의 경우는 군사,의료,특수 용도를 심으로 개발이 진행되고 있는데

정부주도의 방 산업 련 연구를 통해서 얻어진 결과들을 기업과 공유하며

력하고 있음(그림 10).

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-미국은 산업용 소재에 을 두고 있기 때문에 자섬유 개발도 의복뿐만

아니라 헬스 어,스포츠 아웃도어,방 산업 분야 등 다양한 용분야를

찾고 있음.MIT에서는 빛,소리,열 등을 동시에 감지하고 알려주는 다기능

자섬유 개발에 심을 갖고 있음(그림 11).

-BodyMedia는 웨어러블 컴퓨터 기반 의료 연구 등 다양한 용도의 하드웨어

소 트웨어 솔루션을 개발하고 있는데,의복이 갖는 고유의 특성을 살리

면서 실제 웨어러블 컴퓨터 랫폼으로서 기능할 수 있는 다양한 센서

데이터 처리 로세서,데이터 버스채 등을 사용자의 신체 특징을 고려

하여 의복에 장착시킬 수 있는 스마트 섬유 직조 기술을 개발하고 있음.

<그림 10.미국의 자섬유 개발 황>

<그림 11. 미국 MIT의 다기능 섬유>

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섬유패션산업 동향

4. 맺음말

ㅇ 지 까지살펴본 자섬유기술은 부분이연구단계로상용화에성공한사례는

그리 많지 않음.그 지만 서블 디스 이가 차세 성장 동력으로 부상

하고 있듯이 자섬유도 기술 으로 보다 성능이 향상되고,가혹한 환경 조건

에서도 견딜 수 있는 내구성을 갖추게 되면 섬유 고유의 유연함과 편안함에 각

종 자 디지털 기능이 더해져 새로운 시장을 창출할 것으로 기 됨.

-아직까지도 섬유하면 의류가 가장 먼 떠오르고, 자섬유도 ‘입을 수 있는

컴퓨터’에서 시작되었기 때문에 외국의 개발 동향을 살펴보아도 의류 분야에

무 치우친 느낌임.유비쿼터스 환경에 합한 능동 기능을 갖춘 지능형

의류 제품의 개발도 물론 요하겠지만 우리가 매일매일 하는 부분의

표면이 섬유제품이라면 Philips의 체 계 사례처럼 그에 한 IT기능을

찾아서 하나씩 융합을 이루어내는 것도 요하다고 생각됨.

- 자섬유는 시 의 요구에 부응하며 상상을 뛰어넘는 새로운 성능으로 더욱

진화할 것이며,우리 생활에 보다 가까이 다가올 것이 분명하다.따라서 섬유

산업과 IT산업 간의 기술 융합이 더욱 요해 보이며,미래 환경까지

생각하는 자섬유 개발을 통하여 섬유 강국의 상을 되찾길 기 함.

※작성자 : 자부품연구원 김원근 수석연구원(kimwg@keti.re.kr)