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미연 남
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1 ISSN (Print) ISSN (Online) J Korean Soc Qual Manag Vol.46, No.3: , September 고기능성투습방수소재의저온굴곡시험방법개선연구 이민희 * 문선정 ** 고혜지 * 홍성돈 * * 국방기술품질원전력지원체계연구센터 ** 중앙대학교패션디자인학과 A Study on Improvement of the low temperature flex resistance test method about high waterproof materials Minhee Lee * Sunjeong Moon ** Hyeji Ko * Seongdon Hong * * Force Support System Research Center, Defense Agency for Technology and Quality ** Dept. of Fashion Design, Collage of Art, Chung-Ang University ABSTRACT Purpose: This study is aimed at developing of the flex resistance testing process at low temperature with the waterproof fabric to suit the military environment, and is designed to fit for the purpose of the waterproof materials in order to optimize the test method by finding out matters to improve from existing the test method and through previous studies. Methods: The test method, which has been applied to flex resistance of existing water-repellent materials, was improved and consequently, differentiated test results could be obtained according to the test temperature, sample size, and flexing method. Results: The testing of the total of 8 samples revealed that performance of the military requirement could hardly be met just by presenting the materials or 2~3 layers when the quality criteria for high functional water repellent fabrics were applied. PTFE(Polytetrafluoroethylene) is preferred to PU(Polyurethane) to be used in the extremely low-temperature environment, but durability under the low-temperature environment may be varied depending on film thickness or laminating technique even if the materials of waterproof films are identical. Therefore, in addition to the material or texture, the test method capable of reflecting durability under the low-temperature environment shall be suggested, and the newly designed test method proposed in this study was shown to suggest differentiated quality criteria by the material. Conclusion: The water resistance measurement and the test method following flex resistance with expanded range of flex will enable the differentiable test of the samples according to the number of repetition. This study is meaningful in that it suggests a differentiable test method capable of establishing a basis of deciding suitable material when selecting military goods made of water repellent material by properly improving the test method. Received 10 August 2018, 1st revised 5 September, accepted 14 September 2018 Corresponding Author(sdhong@dtag.re.kr) c 2018, The Korean Society for Quality Management This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License( which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.

2 426 J Korean Soc Qual Manag Vol. 46, No.3: , September 2018 Key Word: combat uniforms, flex resistance, military textile, low temperature, waterproof, test method 1. 서론 군용방한복이나우의류등에적용되는투습방수소재는극한상황에서작전중인전투원의생명을보호하는매우중요한역할을한다. 이러한투습방수소재는일반방한복류는물론, 기능성방한복이나특수목적용의외의류등에다양하게적용되고있으며, 군에서는일반민수용과달리운용특성을고려하여내구성이나보온성이매우높은수준에서엄격하게관리되고있다. 군수품의경우에는극저온의환경에서외부의수분이침투하는것을차단하여체온을유지함으로써보온성을확보할수있어, 방한복을중심으로투습방수성능의소재에적용이확대되고있다 (Korea Defense Specification, 2013). 특히, 혹한기에는장병의생존성확보를위해외의류에투습방수기능이필수적으로적용되고있는데, 미국의방한복운영체계인 ECWCS(Extreme Cold Weather Clothing System) 에서도 5, 6단계인 Extreme cold/wet weather jacket and trousers 에이를적용하고있는것이대표적인사례라할수있다 (Defense Acquisition Program Administration, 2014). 최근아웃도어용의류분야에서도기능성과관련하여여러기술이적용되고있으며, 그형태도다양하다. 군에서는민간기술수준조사나산 학 연협력체계를구축함으로써, 이러한기술을적용하고자지속적으로노력하고있다. 대표적인사례로기능성방한복이있는데, 혹한기에인체보호를위해면상발열체를이용한발열기능을부여하고, 외피에는 PTFE 재질의투습방수원단을적용하여쾌적성까지고려하고있다. 이때군용피복류는극한환경속에서과격한활동후에도성능이유지되어야하는데, 방한복은 40 정도의혹한상황에서도투습방수성능이지속적으로구현되어야한다. 따라서보급되는제품의품질확보를위해혹한상황을고려한평가방법이요구되고있다 (National Defense Standard, 2017). 민간에서사용되는투습방수소재는대부분아웃도어의하드쉘에적용되고있으며, 국내브랜드들이초기상태의투습도나내수도를평가하고는있으나, 저온환경에서의운용에따른내구성은별도로평가하지않고있다. 그러나글로벌브랜드들은다양한시험방법을자체적으로개발하여운용간에발생할수있는문제점을해결하고자노력하고있다. 대표적으로원단을저온에서굴곡처리한뒤, 방수성능을테스트하는시험방법이있다. 이를콜드플렉스 (Cold Flex) 테스트라고하는데, 이러한방법은원단이영하의기온에서일정시간노출될때외부압력에의해손상되어방수성능이저하되는것을확인하는것으로, 이를위해제품을극단적인저온조건 (-40 ) 에서구기고, 당기는것을수차례반복한뒤, 방수성능을평가하는것이다 (Defense Acquisition Program Administration, 2014). 한편, 투습방수소재의성능은내수도와투습도로평가하고있는데, 내수도는천이물의압력에저항하여스며들지않도록하는능력으로, 수압법 (KS K ISO 811) 과고수압법 (KS K 0592) 이적용되고있다. 또한투습도는규정된온도및습도에서직물을통과하는수증기의증발량을측정하는것으로, 다양한방법이있으나민수와군에서모두아세트산포타슘을이용한방법 (KS K 0594) 이주로적용되고있다. 그중내수도는쾌적성을넘어인체보호성능까지평가하는중요한시험방법인데, 민간에서는주로상온조건에서시험을진행하고있다. 그러나군에서는혹한상황에서장병의전투력유지는물론, 생존성확보에도필요한핵심성능으로간주하여내한굴곡이라는이름으로저온조건에서굴곡을진행한후에내수도를측정하고있다. 다만, 현재군에서는저온굴곡의처리조건으로 KS M ISO 및 KS M 6893을적용하고있는데, 이는피복류가아닌신발류에적용하는시험방법으로처리온도만 40 로낮추어서굴곡을가하는것이다. 이과정에서시험편의크기가내수도측정에못미치고, 국소적인부위에만굴곡이가해져착용간피복에적용되는굴곡특성을제대로반영하지못하고있다. 실제로, 대부분의실험결과에서

Lee et al. : A Study on Improvement of the low temperature flex resistance test method about high waterproof materials 427 내수도의차이가없어시험방법의변별력이낮은것을확인하였다.

이렇게개발된시험방법을이용하여여러종류의방한복에대한시험을진행함으로써, 그효용성을검증하고, 군용방한복에적합한저온굴곡시험방법의기준을검토하고자하였다. 결과적으로는이러한과정을통해사용자가요구하는품질보다낮은수준의제품이보급되는것을예방하여, 군수품의품질이안정되게유지하기위한기준을제시하고자하였다. 2. 이론적배경 2.1.

2.1.1. 고수압법 KS K 0351에규정된파열시험기를사용하여, 고무막을제거한뒤압력실에글리세린대신물을채운후 (85 ± 5) ml/min 으로압력을가하는시험방법이다. 내수도의판정은물이시험편의윗면에나타나는순간의압력으로하게되며, 관련표준으로는 KS K 0592가있다. 2.1.2. 수압법천에대한물의통과저항을측정하는시험방법으로표준상태에서시험편한쪽면의 3곳에서물의침투가일어날때수압을기록하는방법이다.

3 Lee et al. : A Study on Improvement of the low temperature flex resistance test method about high waterproof materials 427 내수도의차이가없어시험방법의변별력이낮은것을확인하였다. 이를통해군용방한복의운영환경을고려하여, 원자재검사과정에서품질차이를식별할수있는시험방법으로의개선에대한필요성을인지하였다. 따라서본연구에서는군운용환경에적합하도록저온조건에서진행되는투습방수원단의굴곡처리과정을보완하기위해기존방법의문제점을분석하고, 운용환경을고려하여요구수준에적합한품질차이를구별할수있는새로운시험방법을설계하고자하였다. 이렇게개발된시험방법을이용하여여러종류의방한복에대한시험을진행함으로써, 그효용성을검증하고, 군용방한복에적합한저온굴곡시험방법의기준을검토하고자하였다. 결과적으로는이러한과정을통해사용자가요구하는품질보다낮은수준의제품이보급되는것을예방하여, 군수품의품질이안정되게유지하기위한기준을제시하고자하였다. 2. 이론적배경 2.1. 내수도시험방법 내수도는물방울이외부로부터원단에침투가능한누수또는침수에대한저항성을평가하는방법으로, 수압법과고수압법이주로적용되고있으며, 이외에빗물법등도사용되고있다. 이때수압법은물의압력을일정하게증가시키면서, 시험편의 3곳에서물이보이기시작할때의수치를 cmh 2O 단위로평가하는방법이며, 고수압법은물이시험편의윗면에나타나는순간의압력을 10 kpa 단위로평가하는방법이다 고수압법 KS K 0351에규정된파열시험기를사용하여, 고무막을제거한뒤압력실에글리세린대신물을채운후 (85 ± 5) ml/min 으로압력을가하는시험방법이다. 내수도의판정은물이시험편의윗면에나타나는순간의압력으로하게되며, 관련표준으로는 KS K 0592가있다 수압법천에대한물의통과저항을측정하는시험방법으로표준상태에서시험편한쪽면의 3곳에서물의침투가일어날때수압을기록하는방법이다. 수압은시험편의아래쪽이나위쪽에서가할수있다. 이방법은범포지, 방수외투, 텐트용직물같은고밀도직물의시험에적용하는것을원칙으로한다. 이때 KS에는 KS K ISO 811이있으며, 유사규격으로는 JIS L 1092, AATCC 127 등이있다. (a) Water resistance of coated fabrics - High range, hydrostatic pressure (b) Water penetration-hydrostatic pressure Figure 1. Testing apparatuses for pressure measurement.

428 J Korean Soc Qual Manag Vol. 46, No.3: 425-440, September 2018 2.1.3. 빗물법방수 발수가공되거나, 또는가공되지않은직물에적용하는방법으로, 물의충격에대한투과저항성을측정함으로써직물에대한빗물의투과방지성능확인에사용된다.

(a) AATCC TM 35 (b) AATCC TM 42 Figure 2. Testing apparatuses for rain method. AATCC TM 35(a), TM 42(b).

4 428 J Korean Soc Qual Manag Vol. 46, No.3: , September 빗물법방수 발수가공되거나, 또는가공되지않은직물에적용하는방법으로, 물의충격에대한투과저항성을측정함으로써직물에대한빗물의투과방지성능확인에사용된다. 시험방법은 5분동안물을분사하여투과된양을표준흡수지의증가된질량으로측정하며, 수압기둥의높이, 압력등을변화하여다양한조건으로측정할수도있다. 주로봉제품에대한물의투과저항성측정에적합하다. 시험방법은 KS K ISO 로표준화되어있다. (a) AATCC TM 35 (b) AATCC TM 42 Figure 2. Testing apparatuses for rain method. AATCC TM 35(a), TM 42(b). 한편, AATCC TM 35나 42에도시험편에물을분사하여흡수지의질량변화로투과된물의양을측정하는유사한방법이제시되어있으며, ISO 9865에서는시료에물을수직으로떨어뜨려투과된양을측정한뒤, 시료표면의상태를 1~5급으로표시하는 Bundesmann법에의한발수평가방법도제시되어있다. Figure 3. 1~5 Grades for Bundesmann of ISO 9865.

5 Lee et al. : A Study on Improvement of the low temperature flex resistance test method about high waterproof materials 굴곡시험 저온굴곡시험이란? 군에서사용되는방한복류는동절기에운용되는품목으로장병의생존성확보를위해혹한의상황에서도안정적으로성능이구현되어야한다. 이때방한복은보온재의사용도중요하지만, 땀에의한저체온증을방지하기위해인체의땀은외부로빨리발산하고외부의수분은침투되지않도록예방하는것이더중요하다. 이를위해사용되는투습방수필름은전사나라미네이팅을하게되며 (Lomax, 2009), 이와관련하여영국군에사용되는소재의일부를 Table 1에간략히나타내었다 (Scott, 2009). 한편, 미군에서적용중인 ECWCS의 6단계에서도이러한필요성을고려하여투습방수성능이부여된 Extreme Cold/Wet Weather Jacket and Trousers 를적용하고있다 (Wikipedia, 2018). 그러나저온환경에서는필름이나코팅제의유연성이저하될수있으며, 이로인해활동에따른파손으로성능이저하될수도있다. 따라서 Table 2와같이국내에서도군에서사용중인방한복에는우의류와달리저온굴곡처리후내수도를품질기준으로적용하고있다. Table 1. Various materials in current UK military usage. Material description Cloth, laminated, moisture vapour permeable, olive, No.1 for arctic mittens Cloth, laminated, nylon/ptfe/nylon, waterproof, moisuture vapour permeable, No. 2 for gaiters, snow, GS Cloth, laminated, nylon/ptfe/nylon, waterproof, moisture vapour permeable, No. 3 for foul weather clothing Cloth, laminated, waterproof, moisture vapour permeable, navy, olive, disruptive pattern, No. 4 for foul weather clothing Specification number DC/S&TD/PS04-95 UK/SC/4778 UK/SC/5535 UK/SC/4978 DC/S&TD/PS 1063 Cloth, laminated, waterproof, moisture vapour permeable, No. 5 DC/S&TD/PS 1016 Cloth, laminated, waterproof, moisture vapour permable, temperate DP, Near IRR, for foul weather suits Army, Royal Marines, Royal Navy, RAF, Special Forces Cloth, coated, microporous polyurethane on texturised polyester, cedar green, for aerial erector's suit Cloth, laminated, waterprrof, moisture vapour permeable for sock liner, extreme cold weather Cloth, laminated, nylon PTFE/polyester, for one-man tent Cloth, ventile cotton, water-repellent, olive, for coverall immersion, aircrew, and smock, swimmer canoeist UK/SC/5444 UK/SC/5070 S&TD/PS UK/SC/4960 UK/SC/4940

6 430 J Korean Soc Qual Manag Vol. 46, No.3: , September 2018 Table 2. Quality requirements of various items after flexing under low temperature. ITEM Test Method Temperature( ) Flexing Count Material Winter clothes for Marine PTFE 70,000 Individual Shelter -40 PTFE KS M ISO Winter clothes for Special force PTFE 40,000 Winter clothes -20 PTFE Multipurpose Outer KS M ,000 PTFE 기존의굴곡처리방법현재방한복에서는 Fig. 4와같이 KS M ISO 및 KS M 6893 에제시된장비를이용하여 Table 2에서제시된저온조건으로굴곡처리를진행하고있다. 이때, KS M ISO 17694( 신발-갑피와안감의시험방법-내굴곡성 ) 는신발류의갑피에적용되는방법으로, 특정부위에만굴곡이가해지도록설계되어있다. 물론피복의경우에도복종에따라서일정부위에만집중적으로외력이가해질수있으나, 실제착용환경의대부분은다양한방향에서압축력이발생하여구김이가해지기때문에, 이러한방법으로는피복의착용특성을제대로반영하기어렵게된다. Figure 4. Flexing apparatus for KS M ISO 무엇보다도굴곡처리를위해앞서설명된표준에서사용되는시험편의크기 (7 cm 4.5 cm(31.5 cm²)) 가내수도평가 (KS K ISO 811) 에필요한크기보다작아서, 이를임의로조정한뒤굴곡처리를하고있다. 그결과 Fig. 5와같이굴곡되는범위가제한적이며외력또한작아시험의변별력이문제되고있는데, 이에대해서는결과및고찰에서설명하였다.

Lee et al. : A Study on Improvement of the low temperature flex resistance test method about high waterproof materials 431 (a) KS M ISO17964 (b) KS K ISO 811 Figure 5.

반면유럽에서는기본적으로코팅직물에대해 EN 342, 343 등의표준을이용하여상온에서굴곡후에내수성을평가하고있으며 (Table 3), 미군은저온조건에서굴곡시험을거쳐방수성능을평가하고있었다. 이때사용되는시험방법은 Fig.

7 Lee et al. : A Study on Improvement of the low temperature flex resistance test method about high waterproof materials 431 (a) KS M ISO17964 (b) KS K ISO 811 Figure 5. Pictures of flexing procedure by KS M ISO 17694(a) and water pressure measurement by KS K ISO 811(b) 해외의굴곡처리방법 2.2.2의예상되는문제점에따라서개선가능한방법을찾아보고자하였으나, 국내의의류브랜드는초기상태의투습도나내수도만평가할뿐, 온도와관계없이굴곡처리이후의기능성유지에대한평가는진행하고있지않았다. 반면유럽에서는기본적으로코팅직물에대해 EN 342, 343 등의표준을이용하여상온에서굴곡후에내수성을평가하고있으며 (Table 3), 미군은저온조건에서굴곡시험을거쳐방수성능을평가하고있었다. 이때사용되는시험방법은 Fig. 6과같이 ASTM F 392 Standard Practice for Conditioning Flexible Barrier Materials for Flex Durability 를이용하여직물의전면적에굴곡처리한뒤손상여부를확인하고있다. Table 3. Some performance requirements and recommendations relating to coated and laminated fabrics conforming to EN 343:2003. Resistance to water penetration(kpa)# Property Class 1 Class 2 Class 3 As received 8 After dry cleaning and/or washing 8 13 After abrasion 8 13 After repeated flexing 8 13 Influence of fuel and oil 8 13 Water vapour resistance, Ret(m 2 Pa/W) > < Ret Recommendations for wearing time at 25 (min) at 20 (min) * at 15 (min) 100 * * at 10 (min) 240 * * at 05 (min) * * * indicates no test required, * indicates no limit for wearing time * conversion factors : 1 kpa = 10.2 cmh 2O ; 1psi = 70.3 cmh 2O or 6.89 kpa

432 J Korean Soc Qual Manag Vol. 46, No.3: 425-440, September 2018 Figure 6. A picture of Gelbo flexing procedure 이방법을통해굴곡을진행하게되면, 시편전체에굴곡이가해지며, 시료의크기도 220 mm 190 mm 정도가되어내수도를측정하기에충분하게된다.

8 432 J Korean Soc Qual Manag Vol. 46, No.3: , September 2018 Figure 6. A picture of Gelbo flexing procedure 이방법을통해굴곡을진행하게되면, 시편전체에굴곡이가해지며, 시료의크기도 220 mm 190 mm 정도가되어내수도를측정하기에충분하게된다. 따라서이장비를저온에서사용할수있도록보완하면, 기존의방법에비해변별력있는품질평가가가능할것으로예측되었다. 3. 실험 군작전환경에따른피복의요구성능에충족가능한제품을조달하기위해서는무엇보다평가방법과기준이중요한데, 앞서설명한바와같이기존의방법은몇가지문제점을내포하고있다. 따라서본연구에서는이러한문제점이개선된시험방법을제시하고자하였다. 이를위해가장먼저이론적배경에서제시한바와같이 AATCC, ISO, JIS, ASTM 및관련연구에제시된유사한시험방법들을분석하고, 민간에서별도로적용중인시험방법을검토하였다. 그리고저온조건및반복적인굴곡처리과정에서결과에영향을미칠수있는부분들을표준화함으로써품질차이를식별하면서결과의신뢰성이확보가능한새로운방법을설계하였다. 그리고이방법으로 8종의시료를저온조건에서굴곡처리한뒤내수도를측정하여그결과를비교분석함으로써, 추후개발소요결정이나품질개선을위한기초자료로활용하고자하였다 실험방법의설계 저온굴곡시험 2.2에서설명한바와같이방한복에사용되는투습방수소재는저온조건에서 KS M ISO 의방법으로굴곡처리를하고있는데, 특정부위에만굴곡이가해지고, 시료의크기도내수도평가에부적합한문제점이있었다. 반면, 미군은전면적에걸쳐서굴곡이가해지는 ASTM F 392, ISO 7854 Rubber or plastics-coated fabrics-determination of resistance to damage by flexing, BS 3424 Testing coated fabrics part 9. Methods 11A, 11B, 11C and 11D. Methods for determination of resistance to damage by flexing 등의방법을통해굴곡처리를하고있다. 본연구에서도코팅직물의운용에따른손상여부의평가방법으로 ASTM F 392가기존에적용되고있는 KS M ISO 보다더적합하다고판단하였다. 다만, 표준에제시된기존의방법은모두상온의표준조건에서진행되고있는데, 본연구에서는방한복의운영환경을고려하여저온 ( 40 ± 2 ) 에서실시하였다. 이를위해시험장비를새롭게정비하였으며, 그결과굴곡의범위를확대하였고, 굴곡방법은기존의압축, 이완운동에서비틀림, 압축

9 Lee et al. : A Study on Improvement of the low temperature flex resistance test method about high waterproof materials 433 운동으로전환하여피복으로서의특성이반영된실험을진행할수있었다. 그리고 KOTITI, KATRI, FITI 의섬유관련국내대표시험기관및고기능성소재관련전문가들과함께시험온도및온도유지조건, 장비의형태등과같이굴곡처리과정에서결과에영향을미칠수있는인자들을식별하여오차를최소화하도록표준안을작성하였다. 그리고본연구를위한예비및본실험은이렇게표준화된절차를이용하여공인시험기관 (FITI) 에서진행하였다 저온굴곡후내수도시험국방규격또는구매요구서에명시된군용제품의내수도규격은 KS K 0592 고수압법과 KS K ISO 811 텍스타일천-내수도측정 수압법이사용되고있다. 대부분의내수도측정은 KS K ISO 811 저수압법을사용하고있으므로본연구에서도이를준용하여저온에서굴곡처리후내수도시험을진행하였다 시료 시료의종류시료는특전사기능성방한복, 해병대방한복등과같이군수용으로사용되고있는코팅직물 5종 (PTFE 4종, PU 1종 ) 과민간에서적용중인기능성소재 3종 (PTFE 2종, PU 1종 ) 의총 8종으로하였다. Table 4. Characteristics of test samples. No. Sample 1 Sample 2 Sample 3 Sample 4 Sample 5 Sample 6 Sample 7 Sample 8 Upper Nylon Nylon Nylon Nylon Rayon/PU Polyester Polyester Nylon Middle *PTFE PTFE PTFE PTFE **PU PU PTFE PTFE Under Nylon Nylon Nylon Nylon PU Nylon - Nylon g/ m w/c 173/ / / / /90 351/ / /150 * PTFE : Polytetrafluruoroethylene ** PU : Polyurethane 한편, Table 4와같이최근의투습방수소재는내구성, 착용성, 내오염성등을고려하여주로 3 layer 형태로사용되고있으며, 상층 ( 겉감 ) 과하층 ( 안감 ) 은나일론소재가많이사용되고있는것을알수있다 시료의크기저온조건에서굴곡처리후, 내수도평가가진행되는데, 기존의시편크기문제점을해결하기위하여시험편의크기는가장자리부분을제외한곳에서측정하여경사및위사방향의크기가각각 20cm 및 28cm (560 cm 2 ) 가되도록하였다 시료의컨디셔닝굴곡처리는저온에서진행되어야하는데, 이때시료에함유된수분이동결되어굴곡시불필요한파손을유발할수있으므로, 결과의신뢰성확보를위해시료는동일한상태로유지되어야한다. 이를위해새롭게제시한표준에서

10 434 J Korean Soc Qual Manag Vol. 46, No.3: , September 2018 는시험편을 KS K ISO 139의표준상태에서 4시간이상컨디셔닝한뒤, 10분이내에장치에거치하여실험을진행하도록규정하였다. 이후사용자가요구하는온도까지도달한상태에서 1시간동안방치하여장비와시료를안정화할수있도록규정하였다. 다만, 본연구에서는군용방한복의운용환경을고려하여실험온도는 40 로하였다. 그리고굴곡처리에따른성능저하를확인하기위하여처리횟수는달리하여실험을진행하였다. Table 5는이상에서설명한새로운저온굴곡처리후내수도측정방법을기존과비교하여나타낸것이다. Table 5. Compare testing condition of previous and novel test method. Section Previous method Novel method Determination of Flex Resistance KS M ISO ASTM F Flex type Pressing & relaxing Twisting & Crushing specimen size cm(31.5 cm2) cm(560 cm 2 ) temperature 40 ± 2 40 ± 2 Determination Resistance to Water Penetration KS K ISO 811 KS K ISO 결과및고찰 4.1. 초기내수도측정결과 본연구에서사용되는시료에대한초기성능확인을위해, 제시상태에서투습도와내수도를측정하고그결과를 Table 6에정리하였다. 투습도는시료들의완제품상태에서착용시쾌적성을평가하기위한수치로, 민수용 2 layer(sampel 7) 와 PU 필름이적용된방한복상의외피 (sample 5) 가상대적으로우수한것을알수있었다. 한편이론과같이내수도는투습도와반대현상을보여, 3 layer 의소재들이 2 layer 보다높은수치를나타내었으며, 추가적으로 PU 보다는 PTFE 필름이다소높았다. Table 6. Test result of fabrics regarding water vapour permeability and resistance to water. Sample No. Sample 1 Sample 2 Sample 3 Sample 4 Sample 5 Sample 6 Sample 7 Sample 8 Water vapour permeability (g/m 2 /24h) 10,309 18,476 18,139 17,842 25,308 6,051 22,343 11,549 Resistance to water (cmh 2O) 1,815 2,000 2,000 2,000 1, ,775 2,000

11 Lee et al. : A Study on Improvement of the low temperature flex resistance test method about high waterproof materials 기존굴곡처리방법에의한내수도측정결과 기존에적용되는굴곡처리의변별력을확인하기위하여 8가지시료에대해 KS M ISO 방법으로 150,000 회까지반복하여굴곡한뒤측정한내수도를 Table 7에정리하였다. Table 에서보면기존의굴곡처리횟수인 70,000 회보다 2배이상증가시켜 150,000 회까지굴곡처리한뒤내수도를측정하여도, PTFE 멤브레인이사용된제품들은내수도가 1,000 cmh 2O 이상으로동일하여방수성능이저하되지않았다. 다만, 저온굴곡성능을품질기준으로적용하지않는 PU 필름 (sample 5) 만소재특성상저온에서유연성의감소에따른파손으로방수성능이급격히저하될뿐이었다. 따라서기존방법은소재특성이외의성능에따른결과의차이를구별할수없어, 품질검사를위한시험방법으로서의변별력이떨어지는것을알수있었다. Table 7. Test result of resistance to water regarding several samples treated with previous flexing method. Number of flexing Resistance to water penetration-hydrostatic pressure (cmh 2O) Sample 1 Sample 2 Sample 3 Sample 4 Sample 5 Sample 6 Sample 7 Sample 8 70,000 1,000 1,000 1,000 1, ,000 1,000 1, ,000 1,000 1,000 1,000 1, ,000 1,000 1, ,000 1,000 1,000 1,000 1, ,000 1,000 1,000 결국, 기존의방법은굴곡처리를위해상당한시간이소요됨에도불구하고, 소재에따라내수도가달라지는결과만을초래하는것이다. 따라서단순히재질판별만을위해서라면, 이러한처리방법보다 FT-IR 이나 DSC와같은분석장비를이용하여간단하게재질을판별하는것이더효과적이라할수있다. 따라서, 기존처리방법은실효성이떨어지는것은물론, 실제사용자의요구성능을보증할수없어보완이요구되었다 개선굴곡처리방법에의한내수도측정결과 3.1에제시한바와같이굴곡방법을달리하고, 절차를표준화시킨방법으로 40 의저온조건에서 20,000 회까지굴곡처리한뒤내수도를측정한결과는 Table 8과같다. Table 8. Resistance to water regarding various samples with flexing at -40 Number of flexing Resistance to water (cmh 2O) Sample 1 Sample 2 Sample 3 Sample 4 Sample 5 Sample 6 Sample 7 Sample 8 non treated 1,815 2,000 2,000 2,000 1, ,569 1,600 2, ,000 1,388 2,000 2,000 2, , ,500 1, ,145-15, ,000 2,000 2, ,335-20,000-2,000 1,732 1,

12 436 J Korean Soc Qual Manag Vol. 46, No.3: , September Sample 1 Sample 1은군에서사용하는방한용피복으로겉감은나일론을사용하고있으며, 중층은투습방수성능의 PTFE 필름을적용한 3 layer 형태의소재이다. 현재이제품에적용되는구매요구서에는초기내수도를 1,000 cmh 2O 이상, - 20 에서 40,000 회굴곡처리후의내수도를 500 cmh 2O 이상으로제시하고있다. 이러한소재에새롭게개발된굴곡조건으로 40 에서 10,000 ~ 17,500회반복처리한뒤내수도를측정한결과, 제시상태에서는내수도가 1,815 cmh 2O의높았으나, 10,000 회, 12,500 회로굴곡횟수가증가될수록지속적으로감소하여 15,000 회에서는 1,000 cmh 2O 이하로떨어져 910 cmh 2O를나타내었다. 즉, 기존의처리방법으로는새로운방법에비해 10배이상굴곡횟수가많은 150,000 회까지처리하더라도내수도가 1,000 cmh 2O 이하로떨어지지않았으나, 새로운방법은투습방수원단의외력에의한손상을가속화하여내수도가저하된것이다. 즉, 처리방법에따른결과의차이를통해, 운용환경이나소재의특성에적합한시험방법의적용과및품질기준의제시가필요하다는것을재확인할수있었다. 한편, 이실험의결과를통해서새로운굴곡처리조건을적용할때 Sample 1은내수도시험의오차 ( 약 20%) 를고려하여 10,000 회굴곡처리후 1,000 cmh 2O 이상의내수도가적정한것으로판단되었다 Sample 2 Sample 2는군에서특수임무시사용되는방한용피복으로다른방한복에비해더높은수준의기능성및내구성이요구되는품목이다. 이제품에적용되는필름은 PTFE 소재로써 3 layer 가적용되고있다. 이때이제품에적용되는구매요구서에서는저온굴곡처리조건을 40 에서 20,000 회반복후 1,000 cmh 2O 이상의내수도를요구하고있는데, 이는앞선특수목적에맞게 3.3.1의 Sample 1에비해높은수준임을알수있다. Sampel 2의원단을동일한온도에서새로운굴곡처리방법으로 5,000 회에서 20,000 회까지반복한결과굴곡횟수가증가하여도내수도가감소하지않았다. 즉, 굴곡횟수가증가하여도 Sample 1과달리현재내수도측정장비의측정최대치인 2,000 cmh 2O 이하로떨어지지않는다는것이다. 이는일반방한복제품에비해저온조건에서도상대적으로높은굴곡저항성이있는것으로판단할수있었다. 한편, 이실험의결과를통해서새로운굴곡처리조건을적용할때 Sample 2는다른제품에비해더많은굴곡처리조건의제시가가능함을알수있었다 Sample 3 및 Sample 4 Sample 3과 Sample 4는 Sample 2와같이 PTFE 소재의투습방수필름을사용하고있으며, 내구성등의확보를위해 3 layer 를적용하고있는것으로판단된다. Sample 3과 4를개선된방법으로 5,000 회, 10,000회, 15,000회까지굴곡처리한결과, 2,000 cmh 2O 이상의내수도를나타내었다. 그러나 20,000 회에서 Sample 3은 1,732 cmh 2O 로, Sample 4는 1,963 cmh 2O로다소감소하여 Sample 2에비해서는성능이다소떨어지는것을알수있었다. 그러나이제품들의굴곡처리후에내수도요구수준은 1,000 cmh 2O 이상이므로, 20,000 회의굴곡처리이후에도요구수준보다는높은굴곡저항성을가지고있었다. 따라서이두제품은개선된굴곡처리조건으로품질기준으로적용시 20,000 회굴곡처리후에 1,000 cmh 2O 이상의내수도를요구하여도무리가없을것으로판단되었다 Sample 5 Sample 5는군에서사용하는일반방한복으로폴리에스터와레이온혼방직물에폴리우레탄으로코팅하여투습방수성능을부여한제품이다. 이제품은초기상태에서내수도와투습도를품질기준으로제시하고있으나, 저온조건에서의굴곡처리한뒤에내수도는별도로제시되어있지않다. 이샘플에새로운방법으로굴곡처리를진행한결

13 Lee et al. : A Study on Improvement of the low temperature flex resistance test method about high waterproof materials 437 과, 앞선제품에비해상대적으로낮은 2,500 회반복후에내수도가 28 cmh 2O로급격히저하되었다. 이것은내수도평가의가압속도인 60 cmh 2O/min을고려할때측정과동시에거의물이새는수준으로볼수있다. 따라서추가굴곡처리의의미가없어실험을종료하였다. 그러므로 Sample 5에사용된투습방수필름은극한저온환경에서운영시에는방수성능에문제가있을것으로판단되었으며, 추후이제품의운용가능한적정온도와내구수명등의예측을위해다른온도조건에서굴곡처리후성능변화를관찰하여적정한품질수준의제시가필요할것으로생각된다 Sample 6 ~ 8 Sample 6~8은민수용투습방수소재로서, 현재군에서다양한방법으로시도중인민간기술수준의파악및추후군용방한복의성능개선등을위한배경자료로활용하기위해동일한방법으로굴곡처리하여내수도를비교한것이다. 이때민수용제품은앞서적용된군용제품과비교할수있도록 PU 라미네이팅 3 layer(sample 6) 과 PTFE 라미네이팅 2 layer(sample 7), PTFE 라미네이팅 3 layer(sample 8) 을각각선정하였다. 먼저, Sample 6은 Sample 5와성능을비교하여, 초기내수도가 391 cmh 2O로나타나군용제품에비해상대적으로낮은내수도를갖고있었으며, Sample 5와마찬가지로 40 에서단 500회만굴곡처리하여도매우낮은내수도를나타내었다. 이는앞서설명한바와같이 PU 소재가저온에서사용될때나타나는문제점으로써, 추후 PU 라미네이팅소재는극한용보다는우의또는동계용일반소재에적용하는것이타당할것으로판단되었다. 다만최근에 TPU(Thermoplasticurethane) 나, 새로운합성을통해저온에서도기능의저하가크지않은제품의연구가진행되고있으므로, 이에대해서는지속적인검토가필요할것으로생각한다. 한편, Sample 7에대해서동일한조건으로굴곡처리를진행한결과반복횟수가증가할수록내수도가초기성능 (1,569 cmh 2O) 에서지속적으로감소하는것을알수있었다. 다만 15,000 회에서내수도가다시증가하고있는데, 이는실제내수도가증가했다는의미보다는, 소재및실험과정에서발생되는불확도를고려하여평균치제시에따른오차범위로보는것이타당하다. 따라서이제품을군용으로사용할경우에는 20,000 회에서 1,000 cmh 2O 이하의내수도를나타내었으며, 10,000 회에서도 1,213 cmh 2O의수준으로내수도가나타나 20% 정도의시험에따른오차와품질의하한선을고려했을때 7,000 회또는 5,000 회에서 1,000 cmh 2O 수준으로제시하는것이타당할것으로사료된다. 마지막으로 Sample 8은일반적으로내구성이나착용성등을보완하기위해적용되는 3 layer 의비교를위한것이었는데, 군용제품과는달리 2,500 회굴곡처리후에내수도가급격히저하되었다. 이는단순히 3 layer 필름의사용이내구성의보장을의미하는것은아니며, 라미네이팅기술, 필름의두께그리고구조적특성등이복합적으로작용하여내구성에영향을미친다는것을의미한다. 무엇보다도본연구를통해서새롭게제시된시험방법이제품의성능차이를구별하기위해효과적이라는것을반증하는결과라할수있다.

14 438 J Korean Soc Qual Manag Vol. 46, No.3: , September 결론 본연구에서는방한복에사용되는투습방수소재에대한저온조건에서의굴곡처리방법을개선하고, 이에영향을미치는인자들을표준화하였다. 그리고이방법을통해사용자가요구하는품질을충족시킬수있는제품의조달을도모하고자하였다. 이를위해새롭게개발한굴곡처리방법을이용하여일정횟수로반복처리한뒤내수도를측정한결과로부터다음과같은결론을도출하였다. 첫째, 투습방수소재의내한굴곡시험에적용되던굴곡처리방법을기존의 KS M ISO 에서 ASTM F 의방법으로대체하였으며, 실험온도및유지방법, 시료의크기, 굴곡방법등을재설계하여기존의굴곡처리방법이가지고있던문제점이극복되는것을확인할수있었다. 그리고이를통한시험결과로부터투습방수소재에대한변별력있는시험결과를얻을수있었다. 둘째, 기존및새롭게설계된굴곡처리방법을이용하여총 8개의시료에대해저온조건에서굴곡처리한후내수도를측정한결과, 새로운처리방법을통해고기능성을요구하는품목에있어서일반시중의 2~3 layer 소재사용으로는군요구성능에도달이어렵다는것을확인할수있었다. 무엇보다극한저온환경에서의사용을위해 PU 보다 PTFE 가유리할수있으나, 제조사의기술수준에따라서저온조건에서의굴곡처리에대한내구도는차이가있으므로, 변별력있는시험의필요성을확인하였으며, 본연구에서제안된방법이효과적임을알수있었다. 그리고추가적으로품질측면에서는본연구의결과로부터요구성능에맞게차별화된품질기준의제시가가능한것을확인하였다. 이상과같이방한복이운영되는혹한의상황을고려할때굴곡의범위가확대된저온굴곡처리후내수도를측정하는시험방법은반복횟수에따라서변별력있는결과의도출이가능할것이다. 한편, 본연구의결과는시험방법개선을통해투습방수소재를군용제품으로선택시품질수준을결정하기위한변별력있는시험방법을제시하는데있다. 따라서, 앞으로군용제품의고기능성투습방수소재에있어서요구성능에따른차등화된기준제시를위한처리조건및시험방법으로의활용에그의의가있을것이다. 또한, 본연구를통해우수한성능을가진제품의평가가가능해짐으로써, 소비자의선택에대한폭이증가하며관련산업분야에서는이를위한기술개발의필요성이인지될것으로예상된다. 다만, 본연구의굴곡방법이인체동작을모사하고는있으나완제품상태에서시료를채취하지않고, 별도의시편을통해진행된시험이라는한계점이있으므로, 이를보완하기위해앞으로도지속적인연구가필요한것으로사료된다.

15 Lee et al. : A Study on Improvement of the low temperature flex resistance test method about high waterproof materials 439 REFERENCES American Society of Testing and Material, ASTM F392/F392M Standard practice for Conditioning Flexible Barrier Materials for Flex Durability. American Society of Testing and Material, ASTM F Standard Test Method or Flex Durability of Flexible Barrier Materials. American Association of Textile Chemists and Textile Chemists and Colorists, AATCC Test Method Water Resistance: Rain Test. American Association of Textile Chemists and Textile Chemists and Colorists AATCC Test Method Water Resistance: Impact Penetration Test. British Standards Institution, BS 3424 : Part 9 Testing coated fabrics. Part 9. Method 11A, 11B, 11C and 11D Methods for determination of resistance to damage by flexing. British Standards Institution, BS EN Protective clothing- Protection against rain. British Standards Institution, BS EN Protective clothing- Ensembles and garments for protection against cold. International Organization for Standardization, ISO Rubber or Plastics Coated Fabrics Determination of Resistance to Damage by Flexing. International Organization for Standardization, ISO Textiles-Water resistance-rain tests: exposure to a horizontal water spray. Korean Agency for Technology and Standards, KS K ISO Rubber or plastics-coated fabrics Determination of resistance to damage by flexing. Korean Agency for Technology and Standards, KS K Test Methods for Quantitative Analysis of Fibre Mixtures of Textiles - Test Methods for Fibre Identification. Korean Agency for Technology and Standards, KS K Test method for water resistance of coated cloth ; High range, hydrostatic pressure method. Korean Agency for Technology and Standards, KS K Testing method for water vapour permeability of textile Fabrics. Korean Agency for Technology and Standards, KS K ISO Textiles-Standard atmospheres for conditioning and testing. Korean Agency for Technology and Standards, KS K ISO Textiles fabrics-determination of resistance to water penetration-hydrostatic pressure test. Korean Agency for Technology and Standards, KS M Testing method for flexing endurance of light leathers and their surface finishes. Korean Agency for Technology and Standards, KS M ISO Footwear- Test methods for uppers and lining-flex resistance. KOTITI Testing & Research Institute, Test Method for Textiles Defense Acquisition Program Administration. The Report on the Latest Development Trend and Evaluation Technic of Multi-functional Smart Textile. Defense Acquisition Program Administration, National Defense Standard Extremely Cold Weather Clothing System. Lomax, R Coating and laminating fabrics for cold weather apparel. Textiles for Cold Weather Apparel. Scott, R, A 'Cold weather clothing for military applications', in: Willams, J.T.(Ed.), Textiles for cold weater apparel, Cambridge, UK : Woodhead Publishing, British Standards Institution, BS EN Protective clothing- Protection against rain. British Standards Institution, BS EN Protective clothing- Ensembles and garments for protection against cold.

Æ÷Àå½Ã¼³94š

Æ÷Àå½Ã¼³94š Cho, Mun Jin (E-mail: mjcho@ex.co.kr) ABSTRACT PURPOSES : The performance of tack coat, commonly used for layer interface bonding, is affected by application rate and curing time. In this study, bonding