기능성 부여가공기술의 변천과 최근...

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기타동향┃기능성 부여가공기술의 변천과 최근 동향 (1) 형태안정가공기술, 불소 발수가공제와 환경 대책

VISION

기능성 부여가공기술의 변천과 최근 동향(1) 형태안정가공기술, 불소 발수가공제와 환경 대책

1. 서 론지금까지 일본의 섬유산업은 상당한 발전을 이루어 왔으며,

본고에서는 그 발전과 성장과정에 대해서 일부 리뷰를 하는 것

과 동시에 최근의 섬유 업계의 새로운 문제로 대두되고 있는

것들에 대하여 독자 여러분들과 고민, 당부 등의 형태로 제안

하고자 한다.

본고에서는 불소발수제에 있어 PFOA 및 PFOS의 문제, 환

경단체의 그린피스가 제안하고 있는 비불소발수제로의 전환

및 섬유의 기능성부여 기술에 대한 측정·평가의 편향과 독선

에 대해 일본의 섬유산업은 어떻게 해야 하는가에 대해 생각해

보고 싶다.

2. 섬유의 기능성부여 기술의 변천일본의 섬유산업은 미국의 수출 규제 등 과거 여러 가지 문

제를 극복하고 성숙한 산업으로 진행되었고, 지금에는 과거 미

국의 입장이 일본의 입장으로 바꾸었으며, 신흥국의 추격도 만

만치 않아 매우 난처한 입장에 있다.

또한 섬유산업은 성숙산업이라든가, 사양화 산업 등으로 일

컬어지고 있지만, 산업의 진화를 보면 정말로 ‘인간의 지혜’는

굉장하다고 느끼지 않을 수 없다.

예를 들면, 목화로 된 면직물을 보더라도 이전에는 세탁하면

수축되고 구김이 많아 심미성 등은 기대할 수 없었지만, 현재

는 방축기술에서 더욱 진화되어 형태안정 가공기술이 당연하

게 받아들여지게 되었다. 더욱이 원사·직물 설계공정의 방직

기술 및 염색가공기술과의 조합으로 더욱 형태안정성을 갖추

게 되어 바로 ‘노아이론(non-iron)’으로도 착용할 수 있는 수

준에까지 기술이 진화되었다. 그 결과 노아이론(non-iron)이

라도 제품의 심미성이 떨어지지 않고 훌륭한 직물·의류가 소

비자에게까지 공급되었다.

이러한 진화와 함께 세월도 흘러 서두에서 말한 것과 같이

일본이 쫏아 가던 입장에서 섬유산업은 신흥국들의 추격을 받

고 있는 실정이다.

이러한 실정을 감안하면 일본섬유산업이 글로벌시장에서 살

아남기 위해서는 어떻게 해야 할지를 업계관계자들은 진지하

게 대응책을 강구하고 있는 것이 현실이다.

이러한 상황은 볼륨존(저렴한 제품)으로 승부를 해도 승산이

없다는 것을 누구나 알고 있고, 생존을 건 새로운 소재나 신가

공 기술을 구사하여 신흥 국가가 흉내 낼 수 없는 부가가치 영

역을 갖추는 방향으로 대응하고 있는 실정이다.

새로운 소재·신가공 기술을 구사하여 부가가치 영역으로의

전개에 있어 신가공 기술 및 새로운 부가가치 기술 개발을 위

해 활용되는 신기능성 부여 가공제를 포함하여 기능성 부가 가

치 기술의 변천 및 향후 방향에 대해 주목하고 있다.

기능성 가공제 및 기능성부여 기술의 진전은 ‘기본적인 기능성

의 레벨업’과 ‘특수 기능성 개발’ 이렇게 2가지로 나눌 수 있다.

기본적 기능과 특수기능의 분류는 다양한 관점에서 분류하

기 어려운 것도 있지만, 표 1과 같이 크게 나누어 보았다.

본고에서는 기능성가공제에 대한 대표적인 기능의 기술변천

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을 살펴보면서 특수 기능성 부여 기술에 더욱 비중을 두기로 한다.

표 1. 기능성 부여가공제의 분류에 따른 변천과 진보상황

구 분 기능성항목 기술의 변천상황기술진보

기본기능

형태안정가공(방추, 방축, 형태안정)

C 100직물로 노아이롱化까지 발전

大

보온가공 (흡습발열, 축열보온, 상변환)

소재설계와 조합되어, 특히 흡습발열이 이너웨어 등에 널리 침투되고 있음

中

청량가공(접촉냉감, 흡습냉감, 열차단, 상변환)

접촉냉감, 흡습냉감, 열 차폐 등의 기능 복합화로 상품에 도입되기 시작함.

中

발수발유가공환경대책으로 PFOA, PFOS의 프리화로 움직임

大

방오가공(SG, SGR, SR)

친수 불소, 흡수 PET 등으로 진전되고 있음

中∼大

방균방취가공ISO의 제안, 일반 제품까지 부여 시키고 있음

大

소취가공어느 정도의 소취기능까지 올라있으나, 더욱 고도화가 요구됨

中

특수기능

화분부착방지가정에 꽃가루반입 방지 목적으로 개발이 진전

中∼大

항알레르겐진드기, 꽃가루 알레르기 억제화로 ELISA법에서도 개발, 발전

中∼大

항바이러스조류독감, 신종 인플루엔자 등의 전염병에 대한 개발, 발전

中∼大

축열무기 화합물의 근적외선, 원적외선 흡수에 의한 축적, 열원리로 개발

中

열차폐무기화합물의 태양열 반사특성을 활용하여 청량화를 요소기술로 이용되고 있음

中

3. 기본적 기능

3-1 형태안정성 부여 가공제(형태안정성 부여 기술)1)~5)

3-1-1 방추·방축 가공제(방추·방축가공 기술)

합성섬유가 아직 전성기가 아니었을 때, 목화직물의 방

추ㆍ방축가공이 세계적으로 검토되었다. 방추ㆍ방축성의 부

여는 반세기에 걸쳐 수지가공에 의한 가교결합과 가교결합에

따르는 강도저하, 조경하게 변하는 촉감의 개선을 진행하였다.

이에 가교 결합제나 촉매, 미끄러짐성 등을 높이는 조제의 개

발과 가공방법을 연구하였다.

수지가공의 연구는 1920년대 영국에서 시작되었고 요소 포

르말린수지, 멜라민 포르말린수지가 자주 사용되었지만, 이후

에틸렌 요소, 프로필렌 요소, 글리옥살계 수지가 중심적으로

사용되게 되었다.

이 가공이 진화되어 당시는 W&W성을 주는 새로운 가공으

로서 ‘퍼머넌트프레스(permanent wave press)’가공 등으로 불

리며 주목을 받았다.

3-1-2 노아이론(non-iron):형태안정성 부여 가공제(형태

안정 부여 가공기술)

이후 더욱 기술이 진화하고 봉제품에서의 방추성이나 퍼커

링 방지 등 전체적인 품위향상을 노린 ‘형태안정 가공’기술이

각 회사에서 발표되었다.

구체적으로는 프레큐어(precure)방식과 포스트(post)큐어

방식으로 나뉘어지고 액체 암모니아 전처리나, 증기 포르말린

가공기술로서 원사, 직물설계, 염색가공을 통하여 바로 가정에

서 세탁 후 ‘노 아이론(non-iron), 으로도 방추성이 뛰어난 봉

제품들이 시장에 소개되었고, 면 100%, 면/폴리에스테르 혼용

직물, 봉제품의 형태안정 가공 기술이 현저하게 진화하였다.

3-1-3 노 아이론(non-iron):사설계·직물설계·형태안정

가공제, 가공설계

본고에서는 기능성가공제의 변천을 정리하고 있으므로 ‘노아

이론’으로 착용해도 착용 제품의 심미성에 문제가 없고 양호한

제품의 출현까지의 기술의 내용에 대해서 깊게는 다루지 않지

만, 원사·직물설계와 가공제, 가공기술의 조합들로 인해 기술

은 크게 진전되었다(그림 1).

이러한 것들은 이제 당연한 기술로 업계에서는 받아들여지

고 있지만, 과거의 선인들이 무명으로 직물을 짜던 시대에서

보면 그 발전은 정말 대단한 것이다.

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VISION

그림 1 닛신보( )의 아폴로 코트기술6)

3-2 발수발유가공제

3-2-1 PFOA, PFOS 프리 가공제

의류품 등의 발수가공제로 옛날에는 파라핀계나 실리콘계의

화합물을 주원료로 하였지만, 불소계 화합물이 출현하게 되어

발수성 외에 발유성능도 겸비하는 것으로 발수발유가공제로

불소계의 화합물이 주류를 차지하게 되었다.

불소화합물에 의한 발수발유가공은 섬유가공제의 용도로 섬

유업계에 큰 기여를 해 왔었지만, 시대의 변화와 함께 환경에

대한 문제도 차츰 밝혀져 불소계 발수발유제 중에 포함되어 있

는(제조시에 어떻게든 포함되어짐) PFOA, PFOS가 인체에 축

적되어진다는 결과를 기초로 미국의 EDA가 선두에서 이러한

PFOA, PFOS가 제거된 것으로 바꾸려는 기운이 높아져, 세계

적인 불소화합물제조 대기업들이 이러한 분위기에 추종하는

형태로 되어 2015년까지 자주적으로 PFOA, PFOS 프리로 전

환하는 쪽으로 움직이고 있다. PFOA, PFOS 중에 PFOA는 인

체에 축적되어도 해를 끼칠 가능성이 적다(가능성이 없음)라는

견해를 가지고 있는 곳(듀폰社)도 있지만, PFOS는 인체의 반

감기가 길고 발암성이 지적되어 PFOS 프리의 방향으로 움직

이지 않을 수 없게 되었다(그림 2).

그림 2 PFOS, PFOA - 무엇이 문제인가?

PFOA, PFOS는 기존의 C8 불소 화합물의 제조시 자연스럽

게 들어오는(복제되어 옴) 화합물이며, 이것의 제거 수단으로

서 기존의 C8 불소 원체를 C6 이하의 불소원체로 바꿈으로서

감소시킬 수 있는 것을 알게 되어 각 업체들은 이러한 방향으

로 대응하고 있다. 단, 발수발유제를 기존의 C8에서 C6로 전

환하는 것으로 PFOA, PFOS의 프리화를 이룰 수는 있지만, 기

존 C8 발수발유가공제에 비하여 발수성능이 저하되는 경향이

있고, 섬유제품을 가공하였을 경우 가공품의 촉감이 경화된다

는 문제점이 대두되어 가공제 업체들은 해결책을 찾으려고 각

축을 벌이고 있는 실정이다.

PFOA, PFOS의 프리화를 이루기 위해서 C6 이하의 불소화

합물을 이용하게 되면 발수성이 기존의 C8 불소에 비해 저하

되는 원인으로서 불소 알킬의 길이가 불소화합물에 영향을 미

치고 불소 알킬의 길이가 짧아지게 되어 결정화도가 저하되는

결과로 발수능력이 떨어지는 것이라고 고찰 할 수 있다.

이 C8 불소원체에서 C6 불소원체로 전환함으로서 발수성 저

하 및 촉감 경화가 발생됨에 대한 과제를 각 업체들은 여러 가

지 대처방안을 연구 중이며, 아직은 문제점의 해결이 명확하게

나타나지 못하는 실정이다.

이를 볼 때, 시대의 흐름과 더불어 기능성보다 인체에 미치

는 안전성, 환경에 미치는 나쁜 영향을 낮추는 것 등이 우선시

되어 ‘안전·안심’이 가공제 개발의 상위 개념이 되고 있다.

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3-2-2 흡수·방오(발유) 가공제

발수발유가공제의 흐름에 대해 앞서 개략적으로 기술하였지

만, 이러한 상황에서도 신기능, 신가공제, 신가공 기술의 개발

이 각 업체에서 과감하게 진행되고 있으며, 그 결과의 하나로

흡수·방오(흡수·발유) 가공제의 개발이 진행되고 있다.

물론 이러한 흡수·방오(흡수·발유) 가공제에 대해서도 앞

서 발수발유 가공제와 같이 PFOA, PFOS의 프리화라는 인식

으로 개발 추진되고 있으며, 어디까지나 ‘안전·안심’의 기본

개념에서 개발이 이루어지고 있다.

구체적으로 앞서 발수발유 가공제에 있는 불소 발수의 주원

료에 타성분으로 흡수·SR성분(모노머)을 공중합 시켜 기존의

발수발유성능이 메인이던 것에 발수성 대신 흡수·발유성능을

겸비하게 하는 것이다(그림 3).

이것은 인체에서의 땀은 빨아들이는 한편 신체에서 발생되는

피지오염은 밀어버리는 가정세탁이 용이하게 흡수(흡한)·방오

(발유) 성능을 동시에 부여할 수 있게 된다. 이러한 신기능성을

부여한 신가공제의 개발이 적극적으로 연구 진행되고 있다.

앞서 형태안정가공기술에서도 밝힌 것과 같이 가공제 단독

의 기능성 보다도 원사·직물설계와 결합시켜 주게 되면 더욱

고도의 기능성이 부여 될 수 있다는 것은 두말 할 것 없는 사실

이며, 원사·직물설계와 가공제 설계 및 가공기술 설계 등의

공정들을 결합 시키며 기능을 부여해 나아갈 필요성이 더욱더

중요해 질 것이라 추정된다.

이러한 판단으로 가공제가 설계되어진 흡수·발유·SR가공

제로서는 그림 4~8에 제시한 것과 같은 것이 있으며, 그 성능

(흡수성, 발유성, SR성, 세탁역오염 방지성)에 대해서 각종 섬

유소재들에 대해 검토하고 있다.

그림 3 친수기를 도입한 불소 폴리머의 SR성(이미지)8)

그림 4 PFOA, PFOS 프리화한 흡수·발유가공제(이미지)8)

그림 4 PFOA, PFOS 프리화한 흡수·발유가공제의 특징8)

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VISION

그림 6 PFOA, PFOS 프리화 : 흡수·발유가공제의 SR성능8)

그림 7 PFOA, PFOS 프리화 : 흡수·발유가공제의 SR성능8)

그림 8 PFOA, PFOS 프리화 : 흡수·발유가공제의 재오염방지성8)

3-2-3 환경단체(그린피스)의 움직임과 업계의 대응

불소발수제에 있어서 C8 불소발수제는 인체에 축적되게 되

면 대사에 시간이 걸리는 이른바 반감기가 긴 PFOA, PFOS가

미국의 EPA(환경성)에서 문제를 제기하여 불소 업계에서는 이

것에 대처하여 C6 불소발수제로의 전환을 자주적으로 진행하

고 있는 상황이다.

여기에 환경단체인 그린피스는 불소발수제를 없애기 위해

국제적인 어패럴 대기업들에게 활동을 개시하였으며, 퓨마, 나

이키 등의 12개사가 동참대열에 속하고 있다.

현시점에서 PFOA 등이 인체에 축적되어도 확실하게 신체에

해를 미친다는 데이터는 하나도 없지만, 반감기가 길어진다는

점이 유해의심을 갖게 되어 이러한 물질을 이용하지 않는 것이

소비자입장에서는 맞는 것이라고 판단한다.

그러나 불소 가공제, 불소 가공 기술자의 입장에서는 불소발

수제를 전면적으로 배척하게 되면 일반소비자가 구입하는 발

수 가공품들의 발수 수준, 세탁 내구성 등이 저하되게 된다.

현재, 비(非)불소 발수제로서 대학 기관이나 민간기업에서

연구를 진행하고 있지만, 파라핀계의 원료로 한 유연·발수제

(그림9), 그리고 게이오 기주쿠(慶應義塾)대학의 시라토리(白

鳥)교수 연구진들이 실리카계의 원료를 이용한 졸-겔법으로

연잎구조, 프랙탈(fractal)구조를 형성시키는 것에 의해 발수성

을 부여시키는 방법(그림 10) 등이 연구되어 일부 스프레이타

입으로 판매가 개시되고 있는 것도 있다(그림 11). 그러나 모두

발유성은 없고 또한 세탁내구성은 불소계 발수제에 비해 떨어

지는 경향이 있다.

즉, 비(非)불소 발수제로서의 기술에는 한계가 있으며, 인간

생명과 직결되는 용도로서의 등산웨어, 군복 등의 특수 웨어

등에서 불소발수제를 사용하지 않으면 환경적으로는 괜찮을

지라도 오히려 인명적으로 반대적인 문제를 떠안게 된다.

따라서 이러한 상황(환경에 미치는 영향과 섬유업계의 발수

가공기술 수준 정도)을 유연하게 고려하여 불소발수제로서 대

체할 수 있는 非불소발수제의 개발이 이루어질 때까지 인명에

영향을 미치지 않는 정도의 비교적 간단한 발수 수준으로 대체

할 수 있는 용도는 非불소발수제로 이용하고, 인명과 관계되는

높은 수준의 발수성을 요하는 용도로서는 최대한 환경과 인체

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에 미치는 영향을 낮춘 C6 불소 발수제로 사용하는 등으로 섬

유업계는 유연하게 대처해 나가야 한다고 생각한다.

그림 9 非불소발수제의 일례8)



4. 맺음말소비자 중심의 환경문제에서 생각한 경우에 현재의 불소발

수제는 인체에 흡수되었을 때는 인체에 축적되고 반감기가 길

어진다는 것과 인체에 악영향을 미친다는 없다고는 하지만 ‘의

심이 되기 때문에 배척한다’는 식의 대응은 어쩔 수 없는 대응

이라고 할 수 있다.

이에 앞서 밝힌 것과 같이 인명과 관계되는 용도에 대해서는

보다 유연하게 대처해 나아가야 한다고 판단한다.

참고문헌1)日比；繊学誌，50(10), 3(1994)

2)安部；染色工業，45(10)，13(1997)

3)伊藤；化学と工業，50(3), 304(1997)

4)柳内；繊機誌，51(12)，6(1998)

5)日清紡；加工技術，34(3)，176(1999)

6)日清紡のHP

7)FLUOROTECHNOLOGY社のHP

8)大原パラヂウム化学のHP

9)慶應義塾大学白鳥准教授のHP

10)繊研新聞(2013.1.24)

출처 : 가공기술 Vol.48No.5(2013)

제공 : 김 태 규

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