03_ 홍성돈.hwp

ISSN 1229-1889(Print) ISSN 2287-9005(Online) J Korean Soc Qual Manag Vol. 43, No.3:253-272, September 2015 http://dx.doi.org/10.7469/jksqm.2015.43.3.253 방한용화섬솜의섬도측정방법의표준화에관한연구 홍성돈 * 김병순 * * 국방기술품질원 A Study on the Standardization of Fineness Measurement for the Thermal Insulator of Military Textiles. Seong-don Hong * Byung-soon Kim * * Defense Agency for Technology and Quality ABSTRACT Purpose: The purpose of this study is to enhance the reliability of quality inspection by standardize the fineness test method of the thermal insulator of military textiles Methods: We have measured the thermal insulator of military textiles by microscope with three different ways and the effectiveness of their difference were analyzed by one-way layout design. Results: We have suggest the standardized the fineness test method of the thermal insulator of military textiles through advanced research. As a result we have verified hollow ratio of heat insulating fiber affect fineness test methods. The fineness test method for the thermal insulator applied with different methods following hollow ratio. We have verified that when the hollow ratio over 90%, the fineness of the thermal insulator measured from fiber-length, if it has over 80%, the cross-section length of hollow and if it has less 80%, the cross-section area of hollow is applied, respectively. Conclusion: This study indicated that the test method of fineness shows high reliability. Heat insulating fibers which have high evenness shows narrow variations(5/% or less, only CV 25%) irrespectively under different testing equipment or institute. Based ons the results, we have suggest the standardization of test methods for fineness by microscope method and produced the registration of Group Standard in Korean Standards Association. Key Words: Thermal Insulator Received 5 August 2015, 1st revised 30 August 2015, accepted 31 August 2015 Corresponding Author(sdhong@dtaq.re.kr) c 2015, The Korean Society for Quality Management This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License (http://creativecommons.org/licenses/by-nc/3.0) which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.

254 J Korean Soc Qual Manag Vol. 43, No. 3:253-272, September 2015 1. 서론 군용섬유제품은민수용과달리전술적인필요에의해물리적강도, 염색견뢰도와위장성등을포함하여다양한기능성이요구되고있다. 또한아웃도어의발전에따라다양한기능성의민수용기술도군에접목되어지속적으로개발되고있다. 이에대한대표적으로예로는기능성방한복이나침낭등을들수있는데, 두제품은동계작전시사용되므로보온성이크게요구되고있다. 이러한보온성은보온재의종류에따라차이가발생하는데, 아래의 Fig. 1과같이다양한종류가있다. Figure 1. The Type of Thermal Insulator 일반적으로보온성은다음의 Table 1과같이다운류가가장우수하지만, 수분에약한단점으로취급이어려워군에서는수분에강한화섬솜으로만들어진보온재가주로사용되고있다. Table 1. Quality characteristics between down and other fibers Division Insulation rate (%) Bulky (cc/g) Recovery rate (%) Moisture contents(%) Synthetic Fiber 81.7 90.7 91.9 0~4.5 Cotton 83.9 87.8 89.3 8.5 Down & Feather 89.2 106.5 97.4 13.0 이때화섬솜은 Fig. 1의 meltblown 이나 nonwoven 과같은형태를보이는데, 품질은보온성, 질량, 섬도등에좌우된다. 그러나보온성 (KS K 0560, 2007) 이나질량 (KS K 0514, 2011) 의측정방법은한국산업표준 (KS) 에제시되어있지만, 보온재의섬도측정을위한방법은표준화된것이없는실정이다. 군수품에서는이를측정하기위해 Table 2의퀼팅원단에대한보온재의품질기준과같이 현미경법 (microscope method) 으로측정하도록명시되어있다.

Hong & Kim : A Study on the Standardization of Fineness Measurement for the Thermal Insulator of Military Textiles. 255 Table 2. The example of quality standard for the fineness(purchase request of Quilting fabric) Type Unit Tolerance Standard Test method Quantitative % Polyester KS K 0210 Fineness Denier 0.6~3.2 Microscope method (specific gravity 1.38) Fiber length mm 36~66 KS K 0327 Weight g/m2 be more 100 KS K 0514 Thermo-keeping % be more 70 KS K 0560 Formaldehyde mg/kg below 20 KS K ISO 14184-1 Length cm be more 152 KS K 0505 현미경법은화섬솜의밀도를 1.38g/cm 3 으로하여아래의식 (1) 로계산하는것인데, 섬도 = 단면적 (cm 2 ) 밀도 (g/cm 3 ) 1g/9,000m (1) 계산식이외의시료수, 절차, 측정부위등은정리되어있지않아다음의 Fig. 2와같이시험기관별로측정방법이상이하였다. 즉 A 기관은단면적을직접측정하였고, B 기관은측면을측정하여단면적을계산하였다. 또한측정하기위한시료의수도정해지지않아발생가능한오차범위등도제시되지않았다. (a) A institute (b) B institute Figure 2. Test method for the fineness of testing institutions 따라서이에대한표준화가시급한실정이었다. 이를해결하기위해군수품보온재의섬도측정방법을개발하고표준화하여공인시험기관에서동일한방법으로진행할수있도록함으로써측정결과에대한신뢰성을개선하고자하였다. 또한표준화된시험방법은한국표준협회의단체표준으로등록하여공신력을확보하였다.

256 J Korean Soc Qual Manag Vol. 43, No. 3:253-272, September 2015 2. 이론적배경및선행연구 2.1 이론적배경 2.2.1 화섬솜에대한이론보온성은혹한상황에서쾌적성능을구현하기위한요소중하나로보온성을증가시키기위해다양한종류의보온재가사용되고있다. 이때보온성을확보하는방법은크게두가지로구분되는데소극적인형태로는열전도도가낮은보온재를사용하여인체로부터열이손실되는것을예방하는것이며, 적극적인형태로는온도를발생시켜, 보온성을향상시키는것이다. 공기는열전도도가가장낮은물질로열의대류및전도에의한손실을방지하기위해동일질량의충전재내에포함된공기의양을증가시켜보온성이증가되도록하는데활용되고있다. 따라서보온성을향상시키기위해서극세섬유나중공사를사용하거나, 직물의표 / 이면을기모가공하여공기의함량을높이고있다. 이러한보온재는천연과인공의 2종류로구분되는데, 천연보온재중단위부피당공기함량이우수한것은우모로방한용제품의대부분은오리털이나거위털이사용된다. 한편, 인조충전재들은우모의특성을모방하는방향으로개발이진행되고있다. 그러나최근에는방사열의반사효과를증가시켜보온성을발현시키거나, 단열성능및원적외선효과를이용하여보온성을증가시키는연구가추가적으로진행되고있다. 이때전자는인체로부터방사되는열의손실을억제하는방법으로금속과의복합화를통해주로발현되는데, 이를위해금속분말을분산하여코팅, 라미네이팅하는방법등이주로사용되고있으며, 후자는단열성이우수하고원적외선의방출이가능한물질을혼입함으로써보온성을증가시키는방법으로, 세라믹분말을원사나코팅제등에혼입하여사용하고있다. 그러나원적외선방사기능의실질적인보온효과는입증이아직미흡한상태이다. 이외에태양광을이용하거나, 자체발열성능을갖도록함으로써보온성을향상시키는제품도지속적으로개발되고있다. 한편, 화섬솜의보온성을증가시키는방법은실을가늘게만들면서벌키성을부여할수있도록하는것으로질량에비해부피를확대하여경량감과함께보온성을증가시키는방법이있다. 이러한기술은고분자고유의밀도로인해기술의한계가있어섬유내부에공기층을함유할수있도록하는중공섬유의사용으로발전되어왔다. 한국군에서사용되는동계용피복 / 장구류도이와같은중공사를다수의품목에서사용하고있다.( 최원호, 1990) 2.2.2 화섬솜섬도측정의원리 2.2.2.1 직접법 - KS K ISO 2060 타래법패키지로부터채취한실을 10~200m 까지채취한뒤질량을측정하는방법이다. 이를통해실의번수를측정할수있다. 그러나 10~200m 까지의길이를구성해야하므로보온재로주로사용되는단섬유의섬도측정에는적용할수없다.

Hong & Kim : A Study on the Standardization of Fineness Measurement for the Thermal Insulator of Military Textiles. 257 - KS K 0415 천에서분리한실의번수측정실의겉보기번수를측정하는방법으로 50올을원단으로부터풀어내어총길이를측정하고건조한뒤질량변화가 0.1% 이내일때의질량을측정하는방법으로타래법과같이 10m 이상이필요하지는않지만, 실형태로구성된시료에적합에적합하기때문에, 보온재를이용한섬도의측정으로는사용하기어렵다. 2.2.2.2 현미경에의한방법보온재로사용되는섬유는대부분단섬유로구성되어있으나, 일부장섬유로구성된것도기계적또는화학적방법에의해다른섬유와결합되어있기때문에직접법으로섬도를측정하는것은거의불가능하다. 따라서섬유의두께를측정한뒤섬도를계산해야하는데, 이때사용하는것이현미경이다. 이때섬유단면의면적은직접측정하거나, 단면의길이 ( 반지름 ) 로부터계산이가능하다. 따라서현미경을이용한방법은섬유단면또는측면의길이를측정한뒤단면적을계산하거나, 단면적을직접계산한후위의식으로구하는방법의두가지로크게구분할수있다. 2.2.2.3 vibroscopic( 진동 ) 에의한측정 (ASTM D 1577) 섬유진동의공명진동수에따른최대진폭으로부터섬유진동의고유주파수가측정가능한것을이용하여아래의식 (2) 와식 (3) 에의해섬도를측정할수있다. (2) (3) 그러나이방법은화섬솜의제조공정에서사용된바인더 ( 접착제 ) 나저융점폴리에스터를분별하기어렵고, 중공섬유일경우에는중공의크기에따른공기층으로발생되는오차의보정이어려워화섬솜의섬도를측정하기에는부적합것으로판단되었다. 따라서연구목적상화섬솜의솜도를측정해야하므로, 본연구에서는적용하지않는것으로하였다. 2.2.3 측정방법의표준화이론군수품의품질기준인국방규격이나구매요구서에는요구성능을대부분한국산업표준 (KS) 을인용하여제시되어있다. 그러나군사용섬유제품은일반민수용과달리조직, 강도뿐만아니라주 / 야간위장성능과같이전투원의생존

258 J Korean Soc Qual Manag Vol. 43, No. 3:253-272, September 2015 에직결되는특수항목의품질이중요되고있으며, 이를관리하기위한기준도엄격하게적용되고있다. 따라서이러한항목에대해서는한국산업표준 (KS) 에명시된시험법으로만검사하기에는한계가있다. 그러나특수성능에대한시험법을표준화하고있지못해공인시험기관별로상이하게진행하는경우가종종있었다. 이를해결하기시험법의표준화가필요한실정이다. 한편, 한국산업표준 (KS : Korean Industrial Standards) 은산업표준화법에의거하여한국산업표준심의회 (Korea Industrial Standards Commission) 의심의를거쳐기술표준원장이고시함으로써확정되는국가표준으로산업표준의제정은광공업품및산업활동관련서비스의품질 생산효율 생산기술을향상시키고단순화 공정화하며, 소비를합리화함으로써산업경쟁력을향상시켜국가경제를발전시키는것을목적으로하고있다. 이때한국산업표준은기본부터정보부문까지 21개부문으로구성되며다음세가지로분류할수있다. 1 제품표준 : 제품의향상 치수 품질등을규정한것 2 방법표준 : 시험 분석 검사및측정방법, 작업표준등을규정한것 3 전달표준 : 용어 기술 단위 수열등을규정한것그러나최근에는이러한 KS의활용을최소화하고각단체또는품목의특성에맞게단체표준을개발하는형태로정책이변화되고있다. 이때단체표준의일반적인정의는 생산자모임인협회 조합 학회등각종단체가생산업체와이해관계자의의견을수렴하여자발적으로제정하는표준 이다. 산업표준화법에에서는 산업표준화와관련된단체중지식경제부령이정하는단체가소비자를보호하기위하여제정한표준으로서한국산업표준회에서운용하는한국표준정보망 (www.kssn.net) 에등록된단체표준 으로정의하고있다. 따라서앞서제기한시험법의표준화를진행하고단체표준으로등록을추진함으로써시험법의공신력을강화하고자하였다. 2.2 선행연구 2.2.1에서설명한바와같이보온재는크게천연과인조제품으로나뉘는데천연소재인우모는조성함유율, 충전도 (Fill Power), 산소가, 냄새, 탁도, 유지분등의다양한품질을측정하는방법이사용되고있다 ( 김한수, 2014). 그러나화섬솜은천연섬유와공통적으로사용되는보온성이외의다른품질측정방법은사용되고있는않는것이현실이다. 한편, 동계용피복의보온성에대한연구는다양한방식으로진행되고있는데, 송민규 (2008) 등은의복의보온성에미치는영향을바람, 다양한환경하에서연구하였으며, 박명수 (1991) 등은보온재의두께, 밀도등에의한영향을연구하였다. 최근에는이성지 (2012) 등이피복의형상을변화시켜보온성을향상시키는연구를진행하고있다. 그러나앞서설명한바와같이화섬솜은보온성평가방법이외에보온재의품질특성을측정하기위한보온성 (KS K 0560, 2007) 이나질량 (KS K 0514, 2011) 의측정방법은한국산업표준 (KS) 에제시되어있지만, 보온재의섬도측정을위한방법이없고, 이에대한연구도없는것이현실이다. 따라서본연구에서는군수품의품질측정을위한화섬솜의섬도측정방법에대한표준화를추진하였다.

Hong & Kim : A Study on the Standardization of Fineness Measurement for the Thermal Insulator of Military Textiles. 259 3. 연구설계 3.1. 대상품목선정 방한용피복 / 장구류를중심으로조달이많이되는품목을우선검토하였는데, Table 3은보온재가사용되는대표적인품목과섬도에대한품질기준을정리한것이다. 이품목을중심으로시험방법을개발하여, 공인시험기관별로비교후검증함으로써시험방법을표준화하였다. Table 3. The samples for the fineness test Item Standard Fineness Note Quilting fabric Purchase request 0.6~3.2D Sleeping bag KDS 8465-1013 non, single, multi-hollowness Functional winter clothes KDS 8415-4002 0.6~3.2D Jumpers (Tankiste, army, navy) Blanket KDS 8415-1052 Purchase request Water bottle cover 8305-R0013 below 4D/5~9D(hollowness) 5D/5~9D(hollowness)/ 5~9D(multi-hollowness) 5D/5~9D(hollowness)/ 5~9D(multi-hollowness) 3.2. 측정방법의결정 섬유의섬도측정은직접법 (KS K ISO 2060 타래법, KS K 0415 천에서분리한실의번수측정 ), 현미경에의한방법, vibroscopic( 진동 ) 에의한측정 (ASTM D 1577) 방법등이있다. 그러나보온재가단섬유로구성되어있고, 바인더또는열접착방식등에의해서로얽혀있어현미경에의한방법이가장적합한것으로판단되었다. 이때현미경에의한방법도측정방식에따라다음과같이구분할수있다. 3.2.1. 섬유측면의길이측정섬유의단면이원형일때취하는방법인데, 측면의길이를측정하여지름을산출하고식 (1) 에의해섬도를계산하는방법이다. 즉, KS K 0210 : 2007의 7.8의 c) 에의거하여측정하는것이다. 이방법은현미경으로측정하기전시료의준비가가장간단하기때문에공인시험기관에서선호하는방법이나, 단면의형태가이상적인원형이아닐경우오차가크게발생할수있다. 따라서실험결과로부터오차를최소화하기위해 Table 4와같이원형률을계산하여 90% 이상일때만측면의길이방법을적용하였다.

260 J Korean Soc Qual Manag Vol. 43, No. 3:253-272, September 2015 Table 4. The definition of diameter and area for the roundness Type be more the roundness 90% be more the roundness 80% Diameter d = Diameter do side d' = (maximum diameter+minimum diameter)/2 Area A = π(d/2)2 A = π(d'/2)2 3.2.2. 단면적측정 (KS K 0210 : 2007 7.8 의 c) 섬유단면적을직접측정하는방법은결과의정확도는높으나, 시료의준비가까다롭고섬유개개를모두측정해야하므로, 소요시간이많은단점이있다. 3.2.3. 단면의길이측정후평균값적용 (ASTM D 629) 측면과단면적을측정하는방법의중간단계로섬유단면에서가장긴부분과짧은부분의길이를측정한평균값으로부터단면적산출하는구하는것이다. 이는 ASTM D 629에서면섬유의단면적을측정하는방법으로활용되는되며, 일정수준의정확도가보장될경우현미경을이용한 3가지중가장효율적일것으로판단된다. Figure 3. Test method for the cross-section area of the ASTM D 629 본연구에서는 3가지방법을모두적용하여표준시험법을개발하되, 각각의방법을적용할수있는조건을제시하였다.

Hong & Kim : A Study on the Standardization of Fineness Measurement for the Thermal Insulator of Military Textiles. 261 3.3. 시료수 시료의수는섬도측정의신뢰도확보를위해가장중요한항목으로, 시료의수가많으면정확도는증가하나, 소요시간이많이증가하기때문에, 적정신뢰수준을확보하는범위에서시료수를최소화하는것이중요하다. 이에대한예는 KS K ISO 137, 양모-섬유의직경시험방법-프로젝션마이크로스포크법의부속서 B에서 평균의신뢰한계와결과값의정확도 를식 (4) 와같이정의하고있다. ± (4) 이때 s는표준편차이고, t는계수로써 95% 신뢰수준에대해 1.96을갖게된다. 이로부터기존에알고있는양모섬유의편차를 25% 라가정하고 Table 5의신뢰한계를도출하였다. Table 5. Confidence limit of wool for number of measurement Confidence limit 95% Number measurement (n) ± 1 2,500 ± 2 625 ± 3 278 ± 5 100 즉, 측정횟수가증가함에따라서신뢰한계가감소하여정확도가증가하는것으로설명하고있다. 따라서본연구에서도적용가능한시료수를공인시험기관과함께검토하였으며, 그결과 KS K 0210 : 2007의 7.8의 c) 를적용하여섬도측정을위한화섬솜의시료수를 100개로결정하였다. 3.4. 중공률의측정 보온재는경량성을위해 Fig. 4와같은중공섬유가많이사용되는데, 이때섬도를계산하기위해서는전체면적에서중공부분을제외하여야한다. 이를위해중공률을계산하는데, 중공률은전체와중공의면적을각각 20개씩측정하여계산한다. 원칙적으로는 100개를측정하는것이타당하나, 선행연구결과 100개와 20개를하였을때결과에미치는영향이크지않아공인시험기관의검토를거쳐 20개이상으로하였다. Figure 4. The short draft of hollowness fiber

262 J Korean Soc Qual Manag Vol. 43, No. 3:253-272, September 2015 3.5. 비중의결정 보온재의섬도측정에는식 (1) 과같이밀도가중요하다. 국방규격및구매요구서에서는폴리에스터의비중을 1.38g/cm 3 으로정의하고있다. 이는일반적으로알려진폴리에스터의비중으로화섬솜이폴리에스터로만구성되어 있을때는큰무리가없을것으로판단되었다. 그러나최근보온재로 PP섬유나 Nylon 등도지속적으로개발되고 있어, 추후다양한소재의적용에따라발생가능한문제를사전에예방하고자소재별로표준비중을제시하고자하였다. 이를위해관련표준을확인해본결과 KS K 0210의 7.9항에서는폴리에스터의비중을 JIS L 1013 7.14항을따 르도록규정하고있어, 본연구에서도폴리에스터이외의섬유에대한비중은 JIS를준용하도록결정하였고, 단체 표준안의부속서에 JIS L 1013 7.14항을명시하여, 추후다양한소재의적용시에도섬도계산문제를예방할수 있도록하였다. Table 6. The specific gravity(jis L 1013) Type of fiber Specific gravity Type of fiber Specific gravity Rayon 1.51 Vinylon 1.28 Polynosic 1.51 Vinylidene 1.70 Cupra 1.51 Polyvinyl chloride 1.39 Acetate 1.32 Polyester 1.38 Polyacetate 1.30 Acryl 1.155 Promix 1.22 Polypropylene 0.91 Nylon 1.14 Polycral 1.32 3.6. 측정방법에따른결과분석 현미경을이용한섬도측정에는 3가지의방법을소개하였는데, 측정부위에따라준비방법에차이가있어각각의방법을공인시험기관을통해검증하여 Fig. 5와같이정리하였으며, 단체표준 (SPS DTAQ T 0002) 으로등록완료되었다.

Hong & Kim : A Study on the Standardization of Fineness Measurement for the Thermal Insulator of Military Textiles. 263 Figure 5. Sampling and specimen production presented SPS DTAQ T 0002 3.7. 공인시험기관별결과분석 표준화된시험방법은모든공인시험기관에서유사한결과를얻어야하므로, 비중공, 단중공및다중공에대해서각각 3개공인시험기관에서섬도를측정하였다. 3.8. 통계적검증 실험으로부터얻은결과간의상관관계를검증하기위해일원배치법을적용하고자하였다. 일원배치법 (one-way factorial design) 은어떤관심있는특성치에대하여하나의인자 (factor) 의영향을조사하기위해사용되는실험계획법이다. 이방법으로표본평균을이용하여모집단의평균에대한차이를검증하였다. 본연구에서는변동요인을현미경에의한측정방법과공인시험기관으로각각분류하여, 결과값에대한차이를검정함으로써시험방법의유효성을검토하고자하였다. 이때검정의신뢰구간은 95% 로하였다. 4. 결과및고찰 4.1. 필라멘트섬유를이용한오차검증 현미경을이용한시험방법의정확도를확인하기위해섬도를알고있는필라멘트섬유를이용하여검증을하였다.

264 J Korean Soc Qual Manag Vol. 43, No. 3:253-272, September 2015 이때사용되는필라멘트섬유는범용으로 H사의 75d/36f 를사용하였으며, 크림프등에의한영향등을최소화하기위해범용폴리에스터를이용하였다. 이때이론적인필라멘트섬유의섬도는 2.1de 전후로판단되지만, 꼬임에의한연축률을등을고려할경우실제섬도는다소차이가발생할수도있었으며, 실제측정결과 2.09~2.31D 을나타내었다. Table 7. The fineness of PET filament for measurement methods(a testing institution) Number Length of side 100 2.09 0.0096 Length of Cross Section 100 2.27 0.0100 Area of Cross Section 100 2.31 0.0061 Sum of Squares Degree of Freedom Square p-value 1.59 10-31 Between Groups 1.66 2 0.83 103.86 Within a Group 1.57 197 0.0079 Total 3.23 199 Fo 예상값이 2.1~2.2de 임을고려할때측정오차는 5% 수준이었고, Table 5의 측정회수에따른양모섬유의신뢰한계 를 95% 내에서 CV를 25% 로적용하면, 신뢰구간이평균 2.2de 를중심으로 2.1de~2.3de 이므로실험의신뢰성을확인할수있었다. 또한 B와 C 기관도 2.1de 로분석되어균제도가높은섬유에서는현미경을이용한측정결과가신뢰할수있다는것을알수있었다. Table 8. The fineness of PET filament for measurement methods(a testing institution) Number p-value Length of side 100 2.15 0.062 Length of Cross Section 100 2.14 0.038 Area of Cross Section 100 2.14 0.045 Sum of Squares Degree of Freedom Square 0.8029 Between Groups 0.021 2 0.01 0.219 Within a Group 14.41 297 0.048 Total 14.44 299 Fo 한편, 광학현미경과전자현미경간의차이가발생하면공인시험기관자체적으로보정할수있도록하였다. 이는기존의방법으로조정하되, 섬도를알고있는시료를이용하여최종적으로보정하도록한것이다. 대표적으로 C기관이전자현미경을이용하였는데, C기관에서는광학과전자현미경간의편차를보정한뒤섬도를측정하여그결과를 Table 9에제시하였다.

Hong & Kim : A Study on the Standardization of Fineness Measurement for the Thermal Insulator of Military Textiles. 265 Table 9. The fineness of PET filament for optical microscope and scanning electron microscope Optical Microscope Scanning Electron Microscope Length of side 2.15 2.15 2.14 0.063 Length of Cross Section 2.14 2.14 2.14 0.065 Area of Cross Section 2.14 2.14 2.13 0.021 p-value 0.803 0.983 4.2. 품목별측정결과 4.2.1. 기능성방한복 기능성방한복은 2 de 급전후의비중공섬유를보온재로사용하고있으며, 원형단면을갖는데, 원형률은약 96% 정도였으며, 이때 3가지방법에의한시험결과를 Table 10에정리하였다. (a) side draft (b) short draft Figure 6. Microscope images of thermal insulator(functional winter clothes) Table 10. The fineness test result of thermal insulator for measurement methods (Functional winter clothes) Number Length of side 100 2.14 0.91 Length of Cross Section 100 1.92 1.09 p-value 0.0009 Area of Cross Section 100 2.48 1.30 Sum of Squares Degree of Freedom Square Between Groups 15.83 2 7.92 7.17 Within a Group 327.44 297 1.10 Total 343.27 299 Fo

266 J Korean Soc Qual Manag Vol. 43, No. 3:253-272, September 2015 위의 Table 10에서보면측면일때는 2.14de, 단면의길이를측정할때는 1.92de 그리고단면적을측정할경우에는 2.48de 로각각나타나다소차이가나는것을확인할수있었으며, p-value 로측정방법에따라서섬도값이달랐다. 이는기능성방한복이 Fig. 5와같이굵기가다른 2개의섬유가존재하여샘플링과정에서발생된오차이다. 따라서서로다른굵기의섬유가포함될경우결과의정확도를위해서는 2개의데이터를각각제시하는것이타당하였다. 기관간의결과의차이가발생되면시험법의신뢰성에대한문제가있을수있어각시험방법에따른기관간시험결과를비교해보았는데, 측면에서는 A와 B 기관은유사하였으나, C 기관은다소높은결과를나타내었다. Table 11. The fineness test result according to accredited institute(side draft) Number A institute 100 2.14 0.911 B institute 100 2.12 1.164 p-value 0.08 C institute 100 2.92 1.081 Sum of Squares Degree of Freedom Square Between Groups 41.34533 2 20.672 0.00 Within a Group 312.5501 297 1.052 Total 353.8954 299 Fo 확인결과 A와 B기관은광학현미경을이용하였고, C기관은전자현미경을이용하였다. 일반적으로전자현미경이광학현미경에비해심도가깊고, 진공과정에서수분증발및팽윤등이발생할수있어이에따른오차로예상되었다. (a) A institute (b) B institute (c) C institute Figure 7. Side draft images of thermal insulator(functional winter clothes) 이러한현상은단면적의측정에서도동일하였는데, Fig. 8과 9에서보면단면적의측정에서 A기관은광학현미경을, B와 C 기관은전자현미경을사용하여결과의유의성에서 B 및 C기관이 2.87de 와 2.79de 로유사하게나타났으며, 단면의길이측정도동일하게나타났다. 따라서장비에따른오차는 Table 9에서와같이반드시오차를보정하도록하였다.

Hong & Kim : A Study on the Standardization of Fineness Measurement for the Thermal Insulator of Military Textiles. 267 (a) A institute (b) B institute (c) C institute Figure 8. Short draft images of thermal insulator(functional winter clothes) (a) A institute (b) B institute (c) C institute Figure 9. Short draft images of thermal insulator(functional winter clothes) 4.3.2. 수통피 수통피(KDS 8465-1021)에는 음료에 대한 보온, 보냉 등을 위해 화섬솜이 사용되는데, 비중공과 단중공, 그리고 다중공으로 구성되어 있다. 단중공은 5de 이하를 20% 이하로 사용도록 되어있으며, 기타 단중공 및 다중공은 5~9de 급을 사용하되 각각 50% 및 30% 이상 사용하도록 요구하고 있다. 다만, 최근 생산되는 화섬솜은 공정의 편 의성을 고려하여 20%이하인 비중공 섬유는 사용하지 않고, 단중공과 다중공 섬유로만 제조하는 경향을 보이고 있 다. 원형률 측정 결과 93%로 나타났으며, 중공률은 31.7~36.9%정도로 나타났다.

268 J Korean Soc Qual Manag Vol. 43, No. 3:253-272, September 2015 (a) Measurement of the roundness (b) Measurement of the side draft length (c) Measurement of the short draft (d) Measurement of the short draft length Figure 10. Test method for the fineness of thermal insulator(water bottle cover) Table 12는섬도측정결과로세가지시험방법에대해다소상이하였으나, 길이와단면적을측정한것은 p-value가 0.188수준으로비중공과동일한경향을보였다. Table 12. The fineness test result of thermal insulator for the measurement method of the single-hollowness(water bottle cover) Number Length of side 100 10.75 5.13 Length of Cross Section 100 10.09 6.50 Area of Cross Section 100 9.55 10.12 Sum of Squares Degree of Freedom Square p-value 0.0076 Between Groups 7.73 2 2.53 2.53 Within a Group 454.47 297 1.53 Total 462.20 299 Fo 이때중공률이약 5% 정도의편차가발생하였는데, 이는중공부분이원형이아니고삼각형의형태를취하기때문에편차가발생한것으로볼수있다. 따라서중공률결과에따라 9.56de 인섬도가 10.35de 까지차이가발생되므로, 중공률의계산은단면을직접측정하는방법으로결정하였다. 한편, 다중공은 6.73de 부터 7.24de 로다소차이를보였으나, 단면적과길이및단면길이를각각비교하면 p-value 가 0.005316 과 0.2759 로단면적과단면길이의결과에서유의적차이가없는것을확인할수있었다.

Hong & Kim : A Study on the Standardization of Fineness Measurement for the Thermal Insulator of Military Textiles. 269 Table 13. The fineness test result of thermal insulator for the measurement method of the multi-hollowness(water bottle cover) Number Length of side 100 6.73 1.38 Length of Cross Section 100 7.24 1.79 p-value 0.0327 Area of Cross Section 100 6.94 2.35 Sum of Squares Degree of Freedom Square Fo Between Groups 12.76 2 6.38 3.46 Within a Group 547.88 297 1.84 Total 560.64 299 4.3.3. 육군잠바 육군 근무복 잠바는 KDC 8415-1052-9의 규격을 적용하고 있으며, 4de 이하의 비중공 섬유 60%이하 및 5~9de 의 중공섬유 40% 이상을 적용하도록 되어 있다. 확인결과 아래의 Fig. 11과 같이 단중공으로만 구성되어 있다. Figure 11. The fineness test images thermal insulator for the short draft(army jumper) 이때, 측면은 8.86de 정도로 나타났으며, 단면적은 7.88de로 약 1de 정도 차이가 발생하였다. 그러나 단면의 길 이는 중간 값인 8.32de로 단면적과는 0.5de 정도만 차이가 발생하였는데, 각각의 시험방법에 대해 p-value를 확인 해 보면 측면의 길이와 단면의 길이는 0.004891을 나타내었으나, 단면과 단면 길이는 0.03328로 유의적 차이는 발 생하였다. 따라서 측면 측정방법의 이용엔 제한적이라 판단되어 표 4에서와 같이 90% 이상일 때만 적용하는 것이 타당하였다.

270 J Korean Soc Qual Manag Vol. 43, No. 3:253-272, September 2015 Table 14. The fineness test result of thermal insulator for the measurement method of the single-hollowness(army jumper) Number Length of side 100 8.86 2.26 p-value Length of Cross Section 100 8.32 1.39 0.000019 Area of Cross Section 100 7.88 2.82 Sum of Degree of Squares Freedom Square Fo Between Groups 48.55 2 24.28 11.25 Within a Group 640.42 297 2.16 Total 688.97 299 4.3.4. 침낭 ( 화섬솜 ) 침낭은동계용피복 / 장구류의대표적인예로, 관련규격은 KDS 8465-1013-11 에포함되어있으며, 보온재는폴리에스터화섬솜이사용되고있다. 품질기준은 5de미만의비중공사 20% 이하, 5~9de 50% 이상, 5~9de 다중공사 30% 이상이나, 실제로는단중공과다중공으로만구성되어있었다. Table 15. The fineness test result of thermal insulator for the measurement method of the single-hollowness(sleeping bag) Number p-value Length of side 100 8.48 0.87 Length of Cross Section 100 9.05 0.59 0.000099 Area of Cross Section 100 8.91 1.24 Sum of Degree of Squares Freedom Square Fo Between Groups 17.14 2 24.28 11.25 Within a Group 267.77 297 2.16 Total 284.91 299 위의결과에서단면길이와단면적을이용하여계산된섬도는 9.05de 와 8.91de 로유사한값을나타내었다. 이둘간의 p-value 는 0.3274 를나타내어 95% 신뢰수준에서유의적차이가없는것을확인하였다. 4.3.5. 퀼팅원단퀼팅원단은방한복상의내피에사용되는보온재로, 중공및비중공의별도규정없이섬도만제시되어있다. 원형률을측정한결과비중공섬유는 93.1% 정도였고, 단중공섬유는 84.4% 로다소낮게나타났다. 이에따른섬도측정결과는 Table 16 및 17과같다.

Hong & Kim : A Study on the Standardization of Fineness Measurement for the Thermal Insulator of Military Textiles. 271 Table 16. The fineness test result of thermal insulator for the measurement method of the non-hollowness(quilting fabric) Number Length of side 100 3.90 0.01 Length of Cross Section 100 3.85 0.19 Area of Cross Section 100 3.88 7.24 Sum of Squares Degree of Freedom Square p-value 0.855 Between Groups 0.097 2 0.0482 0.1562 Within a Group 91.84 297 0.3092 Total 91.937 299 Fo Table 17. The fineness test result of thermal insulator for the measurement method of the single-hollowness(quilting fabric) Number p-value Length of side 100 2.97 0.54 Length of Cross Section 100 3.33 0.85 Area of Cross Section 100 3.35 1.72 Sum of Squares Degree of Freedom Square 0.000099 Between Groups 8.99 2 4.49 4.33 Within a Group 307.87 297 1.063 Total 316.86 299 Fo 표에서보면측면길이의값이차이가발생하여, p-value 가낮았으나단중공섬유는 3.85~3.90de 로, p-value 가 0.855 여서유의적차이가없었다. 따라서원형률이 90% 이상일때는측면을측정하여도무관할것으로판단되었다. 5. 결론 보온재의섬도측정을위해선행연구로가능한시험방법을도출하고, 이에대한검증시험을진행함으로써보온재의섬도측정에대한표준화된시험방법을제시하였다. 이때최종적인고려사항은다음과같다. 첫째, 섬유의섬도를측정하는방법에는직접법, 현미경법, 공명주파수를이용한방법등으로다양하게있으나, 화섬으로구성된보온재는섬유간의결합에의해직접법으로섬도를측정할수없었고, 공명주파수를이용한방법은바인더나 LMP(low melting polyester) 등을구분할수가없어현미경법을이용한방법을적용하였다. 그러나현미경법은표준화된시험방법이없으므로, 절차, 측정및계산방법등을규정하는것이필요하였다.

272 J Korean Soc Qual Manag Vol. 43, No. 3:253-272, September 2015 둘째, 현미경법은섬유가원형일때다양한방법의적용이가능하나실제로이상적인원형의화섬솜은없어, 방법간유의적차이를검증했다. 그결과시료의불균일도를포함하여 LMP 유무, 중공측정애로등의문제가있어원형률이매우높은비중공이외의적용은어려울것으로판단되었다. 따라서원형률이 90% 이상일경우에는측면길이측정방법의적용이가능하며, 원형률이 80% 이상일경우에는단면의길이를이용한방법의적용이가능한것으로확인되었다. 그러나원형률이 80% 미만일경우에는단면적을이용한방법만적용하도록하였다. 셋째, 기존양산되는제품은솜의굵기분포가다양하여실험의정확도가다소낮으나균제도가높은시료는기관이나장비에관계없이 5% 내외의편차 ( 단 CV가 25% 일때 ) 로계산되어신뢰도가있는시험방법임을확인하였다. 이상의결과를정리하여현미경법을이용한섬도측정방법의표준안을만들었으며, KS A 0001에의거표준화된양식에그내용을기록하여한국표준협회에단체표준으로등록을완료하였다. REFERENCES 2010. JIS L 1013 Testing methods for man-made filament yarns. 2012. ASTM D 1577:07 Standard test methods for linear density of textile fibers. 2014. Purchase request of military blanket. 2014. Purchase request of military quilting fabric. 2015. ASTM D 629:15 Standard test methods for quantitative analysis of textiles. H.S. Kim. 2014. Down and Products of the World. Corea Moonhwa. Korea Defense Standard 8305-R0013. Water bottle cover. Korea Defense Standard 8415-1052. Jumpers. Korea Defense Standard 8415-4002. Functional winter clothes. Korea Defense Standard 8465-1013. Sleeping bag. KS K 0210. 2007 Test methods for Quantitative analysis of fibre mixtures of textiles. KS K 0415 : 2011 Textiles Woven fabrics Construction Methods of analysis Part 5 : Determination of linear density of yarn removed from fabric. KS K 0514 : 2011 Measuring method for weight of cloth : Full width specimen method. KS K 0560 : 2011 Measuring method for warmth keeping property of cloth. KS K ISO 137 : 2014 Wool Determination of fibre diameter Projection microscope method. KS K ISO 2060 : 2012 Textiles Yarn from packages Determination of linear density (mass per unit length) by the skein method. M. S. Park, H.S. Shin, and J. Kang. 1991. Studies on the Thermal Characteristic and the Warmth Retaining Properties of Non-Woven Fabric." Journal of Korean Fiber Society. 28(5):46-53 M.K. Song, and M.S. Kwon. 2008. A Study on the Insulation of Thermal clothing Under Dynamic Air condition. Journal of the Korean Society of Costum:29-37. S.J. Lee, W.L. Choi, and Y.J. Nam. 2012 Development and Evaluation of Air Force Mechanic Parka to Enhance the Functions and Insulation. Journal of Korean Society Cloth Industry:294-303. SPS DTAQ T 0002 : 2015 Test method for fineness of thermal insulation consist of synthetic fibers by microscope. W.H. Choi. 1990. "Studies on the structure and physical properties of non-woven." Proceeding of Hyechon University, 713-737.