1. 서론
‘스마트 의류시스템’이라고도 불리는 스마트의류는 직물 상에 전도성 원사, 전도성 코팅, 전도성 고분자, 전도성 잉크 등과 같은 다양한 신호 전달을 위한 신기술을 적용하고, 센서, 액츄에이터 및 통신과 같은 디지털 장치들을 내장시켜, 미래 생활의 라이프 스타일에 필요한 다양한 기능을 언제 어디에서나 사용할 수있도록 섬유에 다양한 기술이 융합된 섬유 제품을 의미한다. 이와 같은 스마트 웨어는 사용자가 필요로 하는 디지털 기능과 부가적인 장치들을 의류에 통합하면서도 의류 자체의 성능이나 기능을 저하시키지 않으면서 사용자의 편의성을 유지할 수 있도록 구현된다.
해외 글로벌 브랜드, 다양한 중소기업, 스타트업 기업들은 이미 스마트 섬유기반 센서 제품을 개발하고 있으며 상품화 진행 및 제품출시가 늘어나고 있는 추세이다. 하지만 독자 브랜드 제품의 커스터마이징화된 제품들이 대다수이며, 타 브랜드 간 필요 부품 사이의 호환이나 교체가 불가능하다는 단점이 있다. 이에 다양한 중소기업, 스타트업 기업들이 스마트 섬유기반 센서 제품개발 및 상품화를 활발히 할 수 있도록 기존 섬유 센서의 한계를 극복한 직물·의류 일체형 센서 모듈 부품화가 중요하다. 또한 부품화된 직물· 의류 일체형 센서 모듈을 통해 글로벌 브랜드에 대응할 수 있는 부품화된 자가전원 구동 센서모듈 개발이 요구되며, 이를 위한 생체·행동 신호 추출기술 및 분석 모니터링 기술이 필요하다. 이와 같이 섬유와 전자가 결합된 제품부터 섬유소재로 만들어진 부품의 시장 진입을 위해서는 성능, 품질, 신뢰성 및 인체 안전성 확보가 필수적으로 요구되기 때문에 시험, 물성, 성능 평가 등이 중요한 이슈로 부각되고 있다.
섬유와 전자는 매우 다른 영역의 기술과 전문성이 요구되며, 이러한 융합제품은 섬유와 전자의 단순 결합이 아닌 소재와 디자인의 새로운 조합 및 구현으로 인해 새로운 물성 및 용도 전개가 가능하다는 것을 의미한다. 다만, 현재의 섬유와 전자 분야의 기존 표준은 이러한 융합제품의 물성 및 성능을 평가하는데 부족함이 있다. 예를 들면, 전자분야의 표준은 사용 중 유연함(flexibility)과 신축성(stretchability), 세탁 (washing), 온도 및 땀과 같은 의복환경을 고려하지 않는다. 또한 섬유분야의 표준은 스마트 센서 및 센서 모듈, 전선(wire), 인쇄 회로 기판(printed circuit board) 등을 다루지 않는다. 그러므로 섬유와 전자를 모두 고려한 물성 및 성능 평가를 위한 복합 시험방법(combined test method)에 대한 표준화가 시급히 요구된다.
2. 현재 표준 트렌드 현황
2-1. R&D 관련 표준 동향
스마트 웨어는 웨어러블 디바이스 시장 확대가 전망되는 가운데 빠른 성장을 예상하고 있으나 시장진출을 위해서는 관련 기술개발과 표준개발이 함께 진행돼야 한다. 스마트 섬유기반 생체 행동 신호 감응 센서 및 모듈화 기술개발은 전자섬유를 적용한 웨어러블 스마트 기기 및 스마트 텍스타일과 밀접한 관련을 가지고 있다.
전자 섬유분야의 국제 및 지역 표준화는 IEC TC124(착용형 스마트 기기) WG2(전자섬유), ISO TC38(섬유) WG32(스마트 섬유) 및 CEN 248(섬유 및 섬유제품) WG31(스마트 섬유)에서 전기적 특성 평가 및 스마트 웨어의 착용 조건을 고려한 복합시험방법을 개발하고 있다.
전도성 소재의 전기적 특성 평가법과 관련된 표준은 <표 1>과 같다. 전도성 섬유에 대해 가장 먼저 개발된 표준은 EN 16812로 전도성 트랙의 선저항을 측정하는 방법을 규정하고 있으며, 트랙을 특정하기 힘든 코팅 원단 등 원단의 저항 분포를 측정할 수 있는 비접촉 방식의 면저항 측정법이 ISO 24584로 제정 됐다. 또한, 전도성 원사 및 원단의 분류, 전기적 특성 평가법, 땀, 세제 및 세탁에 대한 저항성을 평가하는 방법이 ‘IEC 63203-201-1’과 ‘IEC 63203-201-2’로 제정됐다.
스마트 웨어의 착용 환경 및 사용 조건에서의 전기적 특성 평가법에 대한 표준은 현재 개발이 진행되고 있으며 주요 표준은 <표 2>와 같다. 착용 시 인체 미세기후 환경 하 에서의 전기적 특성을 평가하는 표준인 ‘IEC 63203-201-3’이 2021년 제정됐다. 팔꿈치, 무릎 등 관절의 굽힘 시 전기적 특성을 평가하는 표준인 ‘IEC 63203-204-2’와 의복에 기본적으로 요구되는 마모 시험 후 면저항을 측정하는 방법인 ‘IEC 63203-201-4’는 현재 개발이 진행되고 있다.
2-2. 기술개발에 도움이 되는 주요 표준
스마트 웨어의 기본소재인 전자섬유소재 및 시스템에 대한 전기적 특성 평가법 표준 외 스마트 웨어 용섬유융합 센서 모듈의 기술개발 및 성능 평가 시 적용이 가능한 표준은 현재 개발이 추진되고 있다. IEC TC124 WG2 및 ISO TC38 WG32에서 개발 예정인 프로젝트(PWI, Preliminary Working Item)는 < 표 3>과 같다. 나노제너레이터, 스트레인 센서, 터치 스크린 등 전자섬유 융합 부품 및 디스플레이의 성능 및 시험방법 표준이 예비 프로젝트로 제안됐으며 NP로 개발될 예정이다.
3. 미래 표준 트렌드 전망
스마트 웨어의 주요 응용 분야는 스포츠·아웃도어, 의료 및 헬스케어 서비스, 안전 복지 분야 등으로 측정 데이터의 정확도, 인체에 착용 했을 경우의 안전성 및 신뢰성 검증이 시장 진입에 중요한 요소가 될 것으로 예측된다. 이에 이를 평가하고 위한 표준 개발 수요가 증가할 전망이다. 실제로 IEC TC124 WG2에서는 향후 표준개발에 대한 로드맵을 개발하여 표준 수요를 예측하고 있다. 특히 스마트 웨어 용 전자섬유 압력 센서, ECG 전극, NFC 안테나, 습도 센서, 호흡수 측정 센서, 인장 센서, 굽힘 센서, 온도 센서 등의 측정방법에 대한 표준화가 필요할 것으로 예측되는 까닭에 이러한 섬유 융합 센서 및 센서 모듈이 내장된 스마트 웨어의 세탁성, 내구성 및 저온 화상과 같은 인체 안전성에 대한 평가법에 대한 표준화가 필요하다.
4. 맺음말
스마트 웨어는 군사용과 보호용 의류산업 분야에서 가파른 성장세를 보이고 있으며, 그 밖에 스포츠·아웃 도어 산업분야와 피트니스 분야에서도 건강과 의료분야와 함께 시장 범위가 확대되고 있다.
전기적 특성을 포함하고 있는 전자섬유 소재 및 융합 부품의 성능 유지가 스마트 의류의 상용화와 밀접 하게 연관돼있으며, 사용 중에 발생할 수 있는 다양한 환경에 대한 기능성, 신뢰성, 쾌적성(착용성) 및 인체 안전성에 대한 객관적 평가법의 표준화 및 허용기준의 개발이 요구된다. 구체적으로 살펴보면 섬유 (textiles)와 전자(electronics)가 융합된 전자섬유의 상용화를 위해서는 기본적인 전기적 특성 외에 사용 환경을 고려한 굽힘, 접힘, 오염, 세탁 등에 대한 우수한 내구성이 요구되며, 이를 재현해 평가하기 위한 평가기술의 확보가 필요하다. 또한 스마트 의류 착용 시 활동성 및 편안함을 확보하여야 하기 때문에 소재 및 제품의 생리학적, 피부지각 및 인간공학적 착용쾌적성(wear comfort)에 대한 평가기술의 개발이 요구된다. 특히 인체와 가장 인접한 의류의 특성으로 인해 제조 시 사용된 중금속 및 전자파(EMC)가 인체에 영향을 미칠 수 있으므로 이를 고려한 유해물질 평가 시스템을 구축해야 할 것이다.
스마트 웨어는 선진국과 기술격차가 매우 적은 분야로 다양한 전자섬유 소재, 융합 부품 및 제품 개발과 더불어 시험·평가 및 국내외 표준화 기반 구축이 동반된다면 향후 세계 시장에서 선도적 위치 확보와 침체된 섬유산업의 돌파구를 찾을 수 있을 전망이다.