텍스트로닉스 섬유(전자섬유)의 동향과 기술개발...

ｌ저자ｌ 김익수 PD / KEIT 섬유의류PD실

양회창 교수 / 인하대학교 유기응용재료공학과

장미 박사 / 포항공과대학교 소프트 일렉트로닉스 연구단

SUMMARY

목적

미래 성장동력 산업으로 주목받고 있는 텍스트로닉스(전자섬유 ; Textronics)의 현황을 살펴보고 기술개발

프레임을 제시

텍스트로닉스 섬유 시장과 기술

세계시장은 2014년 31억$에서 2020년 208억$로 연평균 25.2% 증가할 전망

텍스트로닉스 사업의 핵심 성공요소는 ① 전자·S/W·섬유소재·제품디자이너의 긴밀한 사업협력, ② 고객

가치 창출 Biz. Model 개발, ③ 표준 및 평가인증 체계 구축, ④ 산업간 기술간 융합R&D

소재, 소자, 부품, 모듈 등 표준 정번품과 고객 맞춤형 텍스트로닉스 패션 완제품으로 제품시장이 이원화 될

것으로 예상되며, 텍스트로닉스를 활용한 서비스 산업이 크게 성장할 것임

텍스트로닉스 소재 핵심기술은 성능, 내구성, 내세탁성, 신축·유연성, 접합·연결 신뢰성, 양산성, 보수

용이성, 편안한 착용감을 갖춘 전도성 섬유, 트랜지스터 섬유, 발광섬유, 센서섬유 등

텍스트로닉스 부품 또는 모듈 제조 핵심기술은 ① 유연하고 집적화된 회로기술, ② 접합·연결기술, ③ 소자와

부품을 고정시키는 실장기술

선진국과 한국의 텍스트로닉스 소재와 제조기술 수준 차이는 매우 작음

시사점

실리콘 반도체기반 전자기기 산업이 유연하고 얇으며 가벼운 텍스트로닉스 신산업으로 진화될 가능성이

높으므로 고객가치ㆍ시장기반의 산업전략과 투자계획 수립 및 실행이 시급

세계적으로 상품화 시작단계이고 선진국과 기술격차가 작으므로 민간부문이 고객가치 창출 지식서비스

사업개발과 섬유ㆍ전자산업 융합 기술 및 제품개발을, 공공부문이 의료 및 개인정보보호 관련 기술과 제도

보완을 추진한다면, 텍스트로닉스 산업은 미래 주력수출 산업으로 성장할 가능성이 높음

텍스트로닉스 섬유(전자섬유)의 동향과 기술개발 방향

44 한국산업기술평가관리원

PD ISSUE REPORT JUNE 2016 VOL 16-06KEIT PD Issue Report

1. 텍스트로닉스의 개요

“텍스트로닉스(Textronics, 전자섬유)”란 전기 또는 광(Light) 신호를 생산, 저장, 전달할 수 있는

섬유형태의 전기전자 소재, 부품 및 제품을 일컬음

실, 직물, 편물, 부직포 형태의 섬유소재는 신축성, 구김 복원성, 유연성 등이 금속, 세라믹, 필름·시트에 비해 월등히

우수하므로 다양한 모양·용도·색상의 전기전자 제품을 제공

섬유소재 고유의 감성과 착용감, 전자소자 구현을 위한 전기·광 신호의 생산, 저장, 전달 등의 기능성을 갖춘 섬유제품

| 그림 1. 섬유기술과 전자기술의 융합; 텍스트로닉스 |

텍스트로닉스 기술은 섬유기반의 전자소자, 회로, 접합·연결, 실장, 콘텐츠로 구성

| 그림 2. LED 소자, 회로, 접합·패키징 기술이 구현된 광기능성 섬유제품 |

45Korea Evaluation Institute of Industrial Technology

ISSUE 3텍스트로닉스 섬유(전자섬유)의 동향과 기술개발 방향

센서, 발광, 스피커, 마이크, 트랜지스터, 저항, 컨덴서, 반도체, 광전소자, 안테나, 전도성 소재 등 섬유기반의 소자 설계,

제조기술

소자 - 전원 - 입출력 - 처리장치를 연결하는 회로설계 제작기술

부품·소자를 연결하여 시스템을 만드는 접합·패키징기술

디자인과 응용 콘텐츠 S/W

의류, 침장, 인테리어 등 의류·생활용 웨어러블 스마트 섬유제품과 서비스가 미래 성장동력

산업으로 주목

건강, 안전, 위험 대응, 스포츠·레저, 여행, 엔터테인먼트, 광고, 교육훈련 등이 유망 수요 분야

| 그림 3. 건강관리용 웨어러블 스마트 패션제품 |

memorymonitoring vital sign

signal processing

piezoelectric generator

battery



2. 텍스트로닉스의 시장전망

세계시장은 2014년 31억$에서 2020년 208억$로 연평균 25.2% 증가할 전망

※출처 : IDTechEx, 2014

| 그림 4. 텍스트로닉스 제품 및 서비스 공급망 |

21세기에 진입하면서 텍스트로닉스에 대한 기대가 임계점을 돌파하면서 경쟁적인 연구개발·사업화 투자가 이루어

졌으나, 섬유산업과 전자산업의 융합이 미흡했고 킬러상품과 건실한 Biz. Model을 개발하지 못해 상업적으로는 기대에

미치지 못함

센서, 입출력 단말장치 등 소자·부품 시장과 헬스케어, 피트니스 의류 등 고부가가치 전문시장으로 분할

초연결 및 고령화 사회로의 변화가 가속화됨에 따라 텍스트로닉스 시장이 급속히 성장

건강관리, 전쟁과 전투, 안전 및 범죄예방, 각종 수송기기와 기계장비 모니터링, 통신 등 주요 시장에서 텍스트로닉스를

활용한 글로벌 대형 서비스 사업개발이 예측되며 AI(인공지능)기술 발전이 시장성장을 촉진

텍스트로닉스 사업의 핵심 성공요소는 ① 전자·S/W·섬유소재·제품디자이너의 긴밀한

사업협력, ② 고객가치 창출 Biz. Model 개발, ③ 표준 및 평가인증 체계 구축, ④ 산업간 기술간

융합R&D

주요 상품개발 분야로는 ① 헬스케어, 피트니스, 스포츠레저, 취미생활과 관련한 소비재, ② 의료, 안전보호,

자동차·항공기, 건축·토목, 기계 등의 산업자재, ③ 패션, 디자인, 엔터테인먼트, 이벤트 관련 맞춤제품

원사업체 제·편직업체 IT 및 모듈 업체 IT·섬유·패션업체의 완제품 및 서비스

전도사 전도사�직물편성 e-Fabric 모듈 의료 및 서비스산업

의류 및 패션산업

스포츠 아웃도어산업 안전 복지산업

전자패션

디지털의류

ICT 섬유

헬스케어

일상생활

안전보안

산업환경

직물 결합형웨어러블

Ag

Av

Cu

전도사 삽입 3D 직물 편성 기술

전도사 삽입이 가능한 완편기/횡편기 제조 기술



소재, 소자, 모듈은 표준 인터페이스 아래 대량생산 품목으로, 웨어러블 스마트 패션제품은 고객

맞춤형 제품으로 진화할 것으로 예상됨

웨어러블 스마트 패션의류는 정보화 기기를 장착할 수 있는 제품, 헬스케어 의류, MP3 의류, 방한복 등 의류뿐만 아니라

인테리어, 산업자재 섬유로 품목 확대

글로벌기업이 주도하는 인터페이스 표준 환경을 따르는 전도성 섬유소재, 센서 및 전자 기능성 섬유 모듈, 섬유형태의

입출력 모듈, 통신 및 정보처리 모듈 등이 기존 전자부품 시장을 잠식하는 것과 함께 신규수요 창출 가능성 높음

특히, 스포츠, 피트니스, 헬스케어, 안전보호 분야에서부터 먼저 수요시장이 형성될 것이며, 2021년부터는 건축분야에서도

센서를 내장한 건자재, 발열재, 안전보안 바닥재 등이 상품화

2021년에는 의류/헬스케어 분야가 패션소품/엔터테인먼트 분야를 제치고 가장 큰 시장을 차지할 것으로 예상되며,

텍스트로닉스를 활용한 진단과 약물주입 의료서비스가 나타날 것으로 예측됨

소비자는 표준 플랫폼 기반의 텍스트로닉스 모듈을 활용하여 데스크 탑 컴퓨터와 같이 벽지, 바닥재, 침장, 타올, 패션의류,

가방 등을 만들거나 서비스 공급자의 앱(App)으로 맞춤형 가치를 창출

섬유·전자·정보 기술이 융합된 텍스트로닉스 생활용품이 보편화

또한, 텍스트로닉스 기술은 제조, 유통, 공공서비스, 통신, 국방, 교육훈련, 장애자의 커뮤니케이션과 생활도구 등 다양한

제품과 서비스를 제공

3. 텍스트로닉스의 기술현황

텍스트로닉스 섬유제품은 편리, 안전, 패션, 유비쿼터스(Everywhere Technology, Every Wear

Technology!)를 추구

기존 전기전자제품의 구리선 역할을 하는 전도성 섬유는 텍스트로닉스 제품의 기본 소재이므로

내구성과 전도성 향상 기술개발이 시급

전도성섬유는 ① 금속(혹은 전도성)섬유와 절연성 섬유를 Core-Sheath 형태로 연사 또는 커버링, ② 금속(혹은

전도성)소재와 절연성 소재를 Core-Sheath 복합방사, ③ 금속(혹은 전도성)섬유 표면에 절연막을 코팅, ④ 나일론 등

일반섬유의 표면에 은, 니켈 등 금속 피막과 절연막을 순차적으로 코팅하여 제조

| 그림 5. 전도성 섬유 |



전도성 섬유를 제직, 편직 및 자수법으로 직편물과 부직포 위에 도전성 회로를 구현

전도성 고분자인 PEDOT:PSS로 만든 섬유는 내구성과 전도성이 낮고, 그래핀이나 금속 나노와이어를 분산시킨 섬유는

품질 수율 확보를 위해 고도의 생산기술이 요구되나 망상구조의 CNT 집합 섬유는 전도성이 우수하며 상업화 가능성이

높음

텍스트로닉스 부품 또는 모듈 제조기술은 ① 유연하고 집적화된 회로기술, ② 접합·연결기술,

③ 소자와 부품을 고정시키는 실장기술로 구성

(회로기술) 텍스트로닉스 회로는 전도성 섬유를 제직, 편직, 자수하거나 전도성 잉크를 프린트하여 제작되며 신축 및

구김변형에서 전도도 변화가 거의 없어야 하고 소자·부품의 연결부위가 파손되지 않아야 함

- (제직회로) 2차원 또는 3차원 제직으로 전자회로 구현이 가능하나 인장강도 1.2gf/de 이상, 신도 5% 이상의 기계적

물성을 갖추고 제조공정 중 마찰과 꼬임 등 외력에 견딜 수 있는 전도성 섬유가 필요

- (편직회로) 신축성이 높은 텍스트로닉스 회로에 적합하지만 제조과정에서 전도성 섬유가 하나라도 끊어지면 전후

부분을 분리하여 사용해야 함

| 그림 6. 직물 및 편물회로 |

- (자수회로) 컴퓨터자수기를 사용하여 다양하고 정밀한 전자회로를 비교적 쉽게 만들 수 있으며, 공정 자동화가

유리하며 픽셀방식의 텍스트로닉스 제품 제작이 용이

- (프린트회로) 전도성 또는 반도체성 잉크를 직물·부직포 표면에 인쇄하여 전자회로 패턴을 제작하므로 잉크가 잘

흡수되고 번지지 않으며 내열성이 좋은 섬유소재가 요구됨

| 그림 7. 텍스트로닉스 회로기술 |

전자섬유 원사 전도성사 자수기법 전도성 잉크, 자수 직물회로보드

스크린 프린팅 다중 직물 회로보드 동박전사 기법 직물전사소자 패키징



(텍스트로닉스 소자·부품) 최근, 섬유기반으로 트랜지스터, 메모리, 센서, 콘덴서, 액츄에이터, 발전기, 배터리 등의

부품개발, 전도성 섬유를 이용한 전극, 데이터 송수신을 위한 버스라인, RFID 통신용 안테나 개발이 활발

- 센서 : 광센서, 비접촉 정전용량(Capacity)센서, 압전센서, 온도 및 습도센서

- 전원 : 태양전지(OPV), 열전지, 마찰(압전)전지, 배터리

- 통신 및 시스템 기술 : 수 kbps ~ 10Mbps의 근거리 무선통신 기능이 필요

(연결기술) 전도성 섬유와 소자·부품을 접합·연결(Interconnection)하는 기술은 착용성, 유연성, 내구성, 조립 작업성을

확보하는 핵심요소이나 연구개발이 미흡한 분야임

- 솔더링, 본딩, 리본커넥팅, 플랫케이블, 재봉, 자수, 스냅 단추, 지퍼 등의 연결기술들이 적용되고 있으나 착용성,

내세탁성, 신축성, 양산성을 향상하는 기술개발이 필요

| 그림 8. 소자·부품과 전도성 섬유의 연결기술 |

- 미국 조지아공대에서는 직물형 인터페이스를 개발하였고, 카네기멜론 대학에서는 ATM 및 자동차 대쉬보드에 적용이

가능한 버튼 인터페이스를 개발

(실장기술) 실, 직물, 편물, 부직포 등의 섬유회로에 소자, 센서, 액추에이터 등의 부품을 고정시키는 기술로 기존

소자·부품을 초소형화 하거나 섬유소재기반의 소자·부품 개발이 필요

| 그림 9. 직물조직 내에 실장된 다양한 전자부품 예시 |

- 독일 Fraunhofer IZM 연구소는 소자·부품을 직물에 집적화하는 SoT (System on Textile) 연구를 진행 중

a b c



(콘텐츠) 서비스 Biz. Model에 따른 텍스트로닉스 제품개발

- 미국은 30개 이상의 생체신호를 모니터링 하는 셔츠, 직물 키패드가 부착된 재킷, 온도조절 카시트, 운동량 모니터링 및

자세교정 신발 등을 개발

- 미국은 2016년 MIT에 3.2억$를 투자하여 섬유 반도체를 비롯한 텍스트로닉스 원천기술 개발을 추진하는 Advanced

Functional Fabrics of America Institute를 설립

- 유럽은 미아방지용 아동복, 영유아의 돌연사 방지를 위한 생체신호 모니터링 Vest, 유방암 진단 브라, 발열복,

텍스트로닉스 패션제품 등을 개발

- 독일은 2013년부터 3년간 DFKI(독일인공지능연구센터)에 60억원을 지원하여 클라우드 컴퓨팅 기반의 웨어러블

스마트 의류를 개

- 일본은 생체신호 모니터링 셔츠, 노령자 또는 장애인의 보행보조 타이즈, 디스플레이 기능의 의복, 세계 최고 수준의

각종 섬유센서와 텍스트로닉스 부품을 공급

4. 텍스트로닉스 기술개발 방향

기술개발의 기능성 목표는 세탁 내구성, 신축·유연성, 접합·연결 신뢰성, 양산성, 내구성과

보수 용이성, 편안한 착용감, 사용 후 리사이클 용이성

소비자 가치 창출 Biz. Model 수립, 섬유·전자·디자인 기술융합, 스트림·이업종간 사업

협력을 통한 기술 개발

사회변동과 산업발전 예측을 바탕으로 소재·부품기술개발 전략을 수립하여 장기적이고

체계적인 지원

사업화 코디네이터를 중심으로 정부지원 연구개발 컨소시엄을 운영



[참고문헌]

1. KEIT PD 이슈리포트 2012-08호, 2012, 2016-03호, 2016

2. “웨어러블 컴퓨팅 환경에서의 센서의 역할 및 활용방향”, 정보통신기술진흥센터, 2014

3. Kyung Cheol Choi, et. als, “High Luminance Fiber-Based Polymer Light-Emitting Devices by a Dip-Coating Method”,

Adv. Electron. Mater. Vol 1, 2015

4. Leah Buechley et. als, “Textile Messages: Dispatches From the World of E-Textiles and Education”, Peter Lang, 2013

5. Gerhard Troster et. als, “Woven Thin-Film Metal Interconnects”, IEEE Electron. Dev. Lett. Vol 31,p 740~742, 2010

6. www.izm.fraunhofer.de

7. www.ethlife.ethz.ch

8. www.newscientist.com

[국내 주요 기술개발 현황]

연구기관명 프로젝트명 개요 연구기간

전자부품 연구원· 특수복(소방, 경찰, 국방,특수작업복)용

직물형 플렉시블 플랫폼 기술 개발· 소방, 경찰, 국방, 특수작업 등

특수복용 전자 섬유 기술 개발2012-2016

한국패션산업연구원· 섬유기반 센싱 기술 및 인터페이스

기술 개발· 기능성 섬유 기반 센서 기술 및

인체친화적 인터페이스 기술 개발2009-2011

ETRI· 생체정보 기반의 웨어러블 시스템 기술

개발· 생체 신호 감지 센서 기술 및

웨어러블 시스템 기술 개발2007

인하대학교· 직물형 집적회로 구현을 위한 섬유형

트랜지스터 개발· 섬유 기반 트랜지스터 및 직물형

소자 어레이 기술 개발2015-2020

텍스트로닉스 섬유(전자섬유)의 동향과 기술개발...

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