최신 e-textile 마켓동향및제품개발현황 1. 서론 심명희한국섬유수출입조합조윤경한국섬유수출입조합 e-텍스타일은웨어러블스마트디바이스의주요부품소재일뿐만아니라새로운고기능성스마트섬유소재로서그수요가증가하고있는미래신성장동력산업이다. e-텍스타일은섬유가보유한특성인강도, 유연성, 신축성등의고유한특성을유지하며전기전자적인특성을갖는새로운형태의섬유소재로고도의기술융합과집적화가요구되는분야이다. 그러나이들을구성하는핵심요소인전도성원사, 에너지공급, 정보의입력및출력등에필요한핵심 e-텍스타일에대한국내기술력은독일미국등선진국에비해뒤떨어져있는상태이다. 독일을중심으로한 EU, 미국, 일본등주요선진국에서는과거 10년전부터미래주요시장의하나인 e-텍스타일시장을선점하기위하여국가주도의투자를확대하고있다. 특히미국은정부주도의적극적투자및연구개발을진행하여 2005년부터국립과학재단, 에너지부, 국방부등이약 1,300억 $ 을투자하여 ICT 융합기술개발을진행하고있다. 또한최근대표적인 IT 기업인구글에서텍스트로닉스섬유소재관련자카드프로젝트 (Jacquard Project) 를시작하여의류업체인리바이스와공동으로고성능전도사를개발하고이를이용한섬유기반터치센서등을개발하여사업화를위한적극적인노력을추진하고있다. 유럽은 e-텍스타일개발에있어가장많은투자와연구를진행하고있는지역으로대부분의연구개발프로젝트가유럽연합집행위원회 (European Commission) 의연구비지원을받아진행되고있다. 예로네덜란드, 독일, 스페인, 스웨덴, 그리고 Philips, HP가참여하는 MobiHealth 프로젝트는약 3,600백만의연구비가투자되어소형의센서들을몸에부착하고이센서로부터측정된생체신호가휴대폰을통하여의료서비스기관으로전송되는기술개발연구를진행하는등유럽연합에서는국가적차원의대규모프로젝트가수행되었으며현재도다양한형태의프로젝트들이진행되고있다. e-텍스타일은전자기능성부품을단순부착하는형태의 SOT(system on textile) 기술에서이들을집적화 (integrated) 하거나섬유와일체화시키는 SIT(system in textile) 기술로발전진화하고있다. 용도로는웨어러블 PC, 스마트폰, 의료및헬스케어, 디스플레이등웨어러블스마트디바이스분야및 ICT 기능을갖는신기능성스마트의류분야의소재부품에사용될수있는 21세기초연결사회로의진입을위한웨어러블스마트디바이스의핵심기술분야이다. 본자료는 IDTechEx(USA, 2014) 에서발간한 E-Textiles 2016-2026: Technologies, 섬유기술과산업 20 권 2 호 129
Markets and Players, 자료를기반으로전자섬유의마켓동향과기술개발동향에대해정리한것이다. 2. 마켓전망 (2016-2026) 전자섬유시장은 2026년까지연평균성장률 33% 로 3.26억 $ 에달할것으로예상하고있으며, 그중가장큰성장이예측되는분야는스포츠 / 피트니스시장으로시장가치는 2026 년까지약 1.53억달러, 연평균성장률은 34% 로예상된다. 그외의료 / 헬스케어용, 산업 / 군용및홈 / 라이프스타일분야의성장이높을것으로전망하고있다. 2014년실제산업군별판매된제품을기준으로조사한결과스포츠 / 피트니스분야에서전자섬유의시장성과가가장우수했으며새로운제품이출시되고대형플레이어들이상당한영향력을끼쳤던분야이다 [Figure 1]. 2015년에는그성과가경기침체로다소주춤했지만여전히시장의상승세를예측할수있는규모를가지고있으며향후몇년간비의류용분야에서다양한기능과형태의전자섬유제품의활용이기대되고있다. 특히군복, 소방복및기타안전보호복분야 Figure 1. e-텍스타일산업별마켓전망. 에서의연구개발프로젝트가활발히추진되고있어이분야들의성장이유망할것으로전망되고있다. Figure 2의데이터는각분야의상대적인성장속도를나타내는것으로 2014년을기준으로 2026년까지의성장치를바탕으로하고있다. 홈 / 라이프스타일이가장큰성장률을보이는데, 2014년기준값이거의 0에가깝기때문이며가장큰성장률은스포츠 / 피트니스, 의료 / 헬스케어, 산업용분야에서나타나고있으며이들세분야는이미어느정도성장기틀을마련한상태로분석되고있다. 3. 전자섬유제품개발현황 3.1. 전도성섬유 3.1.1. 전도성원사본고에서전도성원사는직물로짤수있는방적사나필라멘트를총칭한다. 전도성원사는기본적으로, 금속을가늘고긴선형으로형성한것이있다. 가장흔히사용되는금속재료는은, 스테인리스강철, 구리이며, 특정한경우에는주석, 알루미늄, 니켈등도사용된다. 대표적인제품은 AIQ사의 King s Metal Fiber, Bekaert사의 Bekinox 등이다. 면, 폴리에스터, 폴리우레탄등천연및합성섬유에금속재료를혼합방사, 코팅등의방법으로결합한것도있다. 최근코팅기법에서그래핀이나탄소나노튜브분산용액의활용연구가활발하다. 독일의 Statex사는코팅기법으로금속을나일론필라멘트에결합하는비접착식도금기술을사용하여제품을생산한다. 금속섬유사를일반원사와함께방적하거나, 일반원사가금속섬유사를감싸는방법, 혹은금속의모노필라멘트사가복잡한구조의방적사내부에삽입되는형태도있다. Elektrisola사는부드럽고유연한전도성섬유를제공하기위해이러한방법을사용한다. 어떤재료와방법으로전도성섬유를구현하느냐는전도 Figure 2. e- 텍스타일시장의산업별연평균성장률 (%). Figure 3. 다양한전도성섬유 ( 방적사, 필라멘트사 ) 구현방법. 130 Vol. 20 No. 2
최신 e-textile 마켓동향및제품개발현황 Figure 4. RFID 칩및마이크로캡슐전자기기의원사내삽입. Figure 5. CNT 분산용액코팅을통한전도성텍스타일구현. 성섬유의전도성, 강도, 내구성, 감지특성, 외향과편안감에결정적인영향을끼친다. 예를들어, 면에은을코팅한실은전도성을가지면서도일반적인면사의느낌과매우흡사하다. 그러므로융합되는물질의종류에따른여러특성을고려하여사용용도와목적에맞는전도성섬유구현설계가필요하다. 최근에는 e-textile에활용되는원사재료로, 단순전도성질을갖는원사를비롯하여 RFID( 전자칩 ) 가내장된원사나마이크로사이즈의캡슐전자기기가삽입된원사, 전도성물질이내장적층된광섬유등에대한연구와상용화가이루어지고있다. Primo1D사는실리콘패키징기술로 IC칩을원사에내장하여실자체에 RFID 기능을부여했는데, 스티칭과직 / 편직, 압출이가능하며, 육안으로는칩내장여부의판단이어렵고, 내구성과세탁내구성도갖는다. 유사한기술활용으로, 영국 (Nottingham Trent Univ.) 에서는 LED 조명, RFID 칩, 온도센서를마이크로사이즈로캡슐화하여원사에삽입하는데성공했다. 3.1.2. 전도성직물및편물전도성직물및편물의가장일반적인구현방법은코팅이다. 전도성고분자용액으로일반원단을코팅하는데, 최근에는탄소나노튜브 (CNT) 나그래핀 (graphene) 분산용액을코팅제로활용한연구가활발하다. 스탠포드대학연구팀은단층탄소나노튜브용액코팅으로신축성과전도성을함께갖춘다공성텍스타일을구현하였다. 간단한침지-건조처리과정을통해개발된이텍스타일은 125 S/cm의전도성을띠고, 시트저항값은 1 Ω/sq 미만이다. 나노실버코팅, 금속층육화첨가제무전해도금, 나노금속증착등의방법으로다양한섬유기판에전도성을부여 Figure 6. 나노실버코팅및금속층육화첨가제무전해도금원단표면확대사진. 하려는시도들도있었다. 섬유기판으로는면, 폴리에스터, 비스코오스, 실크, 나일론, 라이크라등이사용되었다. 그외에전도성원사를직접직물및편물로짜거나전 도성잉크를날염하는기법, 일반원단에전도사자수를놓 는기법이있다. 사용원사의여러물리적특성이전도성원 단제조의가능여부를결정하며, 전기적 물리적성질이다 른여러재료의복합을통해다양한전도성원단을만들수 있다. 특히, 편직기술이주목받고있는데, 편물은직물보다 도신축성이뛰어날뿐아니라니트의패턴에따라전기적 성질을달리할수있기때문이다. 전도성편물은특히수축 과이완이빈번한인체부착용도 ( 상처치료, 부종관리붕대 등 ) 로의응용이기대된다. 전도성잉크의날염기법은, 굽힘시손상되기쉽고, 신뢰 Figure 7. 전도성직물및편물원단. 섬유기술과산업 20 권 2 호 131
Figure 8. 스위스 Forster Rohner 의전도사자수원단. 할만한세탁내구성을갖추지못했다는한계가있으나, 듀 폰이 2014 년에개발한신축가능한잉크 (microcircuit material) 는텍스타일용으로사용가능하다. 이새로운전도성물질로 날염된 e- 텍스타일은성능저하없이 100 회이상사용및세 탁이가능하다. 일반프린터장비로도인쇄할수있는데, 이 러한접근및사용유용성으로향후광범위한응용이기대 된다. 전도사자수를놓는기법은전원및센서와같은전자기 기를텍스타일에합체시키는데유용하게활용된다. 몇년 의시간에결쳐전도사자수기술과장비를개발한업체가 스위스의 ICT 텍스타일글로벌선도기업인 Forster Rohner 사 이다. Forster Rohner 는 LED 조명을자수기법으로텍스타일 에결합하여인테리어디자인및독창적인조명제품을판 매하고있으며, 온도 압력 습도등의센서결합텍스타일로 사업을확장해나가고있다. 3.2. 에너지하베스팅기술 3.2.1. 압전섬유 (Piezoelectric fibers) 미국조지아공대의 Zhong Lin Wang 교수는산화아연나 노와이어를기반으로한에너지하베스터를선보였다. 반도 체물질인산화아연을섬유구조체위에성장시켰고, 이러한 반도체와섬유특성의독특한결합을통해섬유에가해지는 기계적굽힘에대한응력이전기에너지로전환될수있도 록하였다. 이섬유에너지하베스터는수천개의나노사이 즈산화아연와이어들도표면이덮여있으며, 약간의굽힘으 로미세한전기신호를생산하기때문에압전나노발전기 Figure 9. 산화아연나노와이어압전섬유표면확대사진 ( 출처 : 미국조지아공대 ). Figure 10. 섬유가닥의움직임에의한전류의흐름 ( 출처 : 미국조지아공대 ). 로활용될수있다. 전기생산수준은 6 m 2 면적기준 800 na 전류와 20 mv 전압이생산된다. 산화아연층을적층시켜, 4 개의나노와이어층이쌓이면 6 m 2 면적기준 62 ma의전류생산이가능하다. Wang 교수팀은압전섬유에너지하베스터의다양한응용을시도했다. 이연구팀이개발한또하나의압전섬유는케블라와산화아연나노와이어섬유를꼬아두섬유의움직임으로부터전기를생산한다. 1 cm 길이의두섬유사이에서 3 mv의전력이생산되었고, 섬유가닥이늘어날수록전력생산량도함께증가한다. 이섬유로직물을짰을때에는 1 cm 2 넓이에서약 80 mw의전력생산이가능하다. 섬유위에도포된산화아연나노와이어는 90도직각의수차례굽힘에도성능변화없이견고한굽힌내구성을갖는다. 미국켈리포니아의버클리대학교에서는섬유상의압전나노발전기를플라스틱기판위에서구현하여웨어러블나노발전기를통해기계적인움직임으로부터에너지하베스팅이가능하도록하였다. 이유기물기반나노발전기는쉽게부스러지지않고직조도가능하며, 직경은약 500 nm 수준으로이는머리카락의 1/100 수준이며일반의류용원사대비 1/10 수준이다. 이유기나노발전기를반복적으로잡아당기거나비틀어서전기를생산하는데전기출력량은 5-30 mv( 전압 ) / 0.5-3 na( 전류 ) 이다. 또한연구진은이나노섬유발전기가초당사이클 0.5 Hz 수축과이완과정에 100분동안노출되어도성능저하가일어나지않는다고보고했다. 버클리대학의 Lin 교수팀은근접장전기방사기술을활용하여고분자나노발전기를 50 μm 간격의격자패턴으로기판위에형성하는연구를진행했다. 나노발전기의위치와모양의제어가가능하면일반건전지처럼양극 (+,-) 의분리배치가가능하다. 근접장전기방사를통한섬유형나노발전기는에너지전환율최고치 21.8%, 평균치 12.5% 의결과를가지며에너지효율성은일반압전 PVDF 박막필름보다적게는 0.5% 부터많게는 4% 까지높았으며, 특히산화아연의 132 Vol. 20 No. 2
최신 e-textile 마켓동향및제품개발현황 Figure 12. 에너지하베스팅압전직물 ( 출처 : 영국볼튼대학교 ). Figure 11. 플라스틱기판위의나노섬유발전기. 얇은와이어로작업했을때에는효율성이 6.8% 나향상되는 것으로보고하고있다. 3.2.2. 압전직물 (Piezoelectric Fabric) 압전섬유는텍스타일구조로직 편직이가능하여선박의돛, 커튼, 텐트등에사용되어에너지생산이가능하고, 3차원직물구조로만들어의료분야와고투습스포츠웨어용도로도사용된다. 3차원직물구조는압전을통한에너지하베스팅의첫번째섬유솔루션이될수있는데, 특히인간의움직임과주변환경을이용하여에너지를만들어내는웨어러블기술로의활용이기대되는직물이다. 일반적으로압전물질은유연성이부족한세라믹기판에제작되기때문에착용감이저하될뿐아니라, 납등의독성물질까지포함하고있어웨어러블기술로응용되기에는제한적이었다. 게다가낮은피로저항값을가지는기존의금속전극은충분한반복사용이불가능하다는제한점이있다. 이와달리개발된압전직물은유연하면서도충분한기계적강도를가지고있으며전자기기와일체형 (all-in-one) 디자인이가능하기때문에앞으로여러분야에서활용이기대된다. 볼튼대학의 Navneet Soin과 Elias Siores 연구소의연구진이합작개발한압전직물은텍스타일형태의압전기기가가지는유연하고, 강하며, 통기성이우수하다는장점을충족하는제품이다. 연구진은이압전직물의개발은미래웨어러블에너지하베스팅기술진보의첫발판이며, 존래의직물과외관상으로차이를발견하기어려우나기술적으로는우수한압전성능을발현하는것으로보고하고있으며관련기술은향후 5년이내상용화가가능할것으로판단하고있다. 3.2.3. 태양광전지섬유및직물 (Photovoltaic fabric) 에너지하베스팅 (energy harvesting) 기술은직물내전력공급뿐아니라직물을통해다른전자기기에전기를공급하기 Figure 13. 에너지하베스팅압전직물 ( 출처 : 영국볼튼대학교 ). 위해필요하며, 태양광섬유로휴대폰을충전할정도로에너지수확이가능하다. 태양광과전기역학 ( 풍력터빈, 재발전제동등 ) 은지금까지생활용에너지하베스팅의가장일반적인형태였다. 특히텍스타일구조의태양광에너지수확은경량성, 유연성, 신축성을갖출뿐만아니라비용측면에서도유리하며안정성도뛰어나다. 섬유와전기를결합한파이버트로닉 (fibertronics) 으로, 태양광발전기술을텍스타일에접목한몇가지연구사례를소개하고자한다. 미국코나카연구진은 2005년에스위스의 EPFL과공동으로태양광섬유의상업화프로젝트를수행했다. 2012년에더이상의태양광섬유생산은중단했지만프로젝트의성과는상당했던것으로보고되고있다. 일루미넥스의특허나노와이어어레이 (nanowire array) 제조방법을발전시켜, 옥상발전기및기타대형태양광발전에응용될수있는태양열 / 태양광섬유직물을개발했다. 일루미넥스사는나노기술연구개발회사로엔지니어나노와이어어레이, 금속및반도체나노와이어어레이를제조하고있다. 응용범위는열파이프의온도제어장치, 나노구조의태양전지, 방사열로부터전기를생산하는열광전환기술, 그리고의료진단용광센서등이있다. 또한이회사는나노기술에기초한광전지소자구조를개발하고있다. 온도제어, 태양에너지, 바이오센싱과관련한제품을생산하고있다. 최근에는지속가능한에너지분야로의활용을위해, 기능성나노물질을기존양극산화알루미늄나노와이어어레이특허기술에적용하여상업용태양전지장치에사용되는결정성실리콘나노와이어 (SiNW) 어 섬유기술과산업 20 권 2 호 133
레이태양광재료를만들었다. 개발물질의최종사용용도부터명확하게설정하는상향식접근방식은분자의자기조립을사용한알루미늄촉매 SiNW 개발을이끌었다. 이공정의태양광변환효율및결정성실리콘웨이퍼태양전지와의성능비교를거시적규모로분석한결과, 활성태양전지의미터영역당약 1/100 의실리콘을사용하게되므로상당한비용적이점이있음이밝혀졌다. 이기술은 0.20-0.40달러 /kwh의전기료를 0.10달러 /kwh 이하로낮출수있어비용절감측면에서다른태양전지에너지발전형태에경쟁우위를갖는다. 현재나노와이어어레이생산공정의상용화와나노와이어어레이의고유물성을발현하여장치응용이진행중이다. 최근결정성실리콘제조의발전으로전구체재료로는알루미늄과유리소재만사용한다. 일루미넥스사의결정성실리콘광전지재료는잠재적으로 30억달러의광전지업계에지배적인영향을행사할것으로기대되며, 기존시장점유제품과에너지변환효율및기타물성차이는크게다르지않으면서도훨씬더낮은비용으로제조가가능하다. 이나노구조재료는 1분에 10 μm씩성장하며재료과정중부산물및폐기물발생이적다. 이미일루미넥스회사가양산을위해고안해둔계량법에기반하여, 표준화학기상증착법 (CVD) 반응과증기-액체-고체 (VLS) 성장법을이용해비결정실리콘나노어레이를제조하고있다. 일루미넥스는펜실베니아주립대학과협업하여 VLS 및양극알루미늄공정을 SiNW 어레이기반태양광발전장치에적용하였다. 6월에이연구팀은저렴한기판위에마이크로스케일의 SiNW를성장시켰고, 효율 2.4% 2.5 mm 2 크기의 VLS SiNW 태양광장치를제작했다. 또한단일알루미늄촉매의나노와이어 p-i-n의태양광은예비효율 5.3% 이다. 현재일루미넥스는필라델피아대학교과협업하여태양광직물연구를수행하고있다. 이직물은주상의실리콘 p-n 접합다이오드나노와이어어레이로피복된 200 μm 직경의 Figure 14. 실리콘태양광전지나노와이어 ( 출처 : 일루미넥스 ). 실로제직한것으로, 전자기기혹은스마트직물로활용될수있다. 3.2.4. 복합형에너지하베스터미국코넬대학의섬유과학 / 의류디자인과조교수인 Juan Hinestroza는금속와이어만큼의전도성을가지는면실을개발했다. 2010년에개발된이기술은실로전기회로를구현할수있을만큼의성능을보유한것으로보고되고있다. 이연구의후속으로, Siore 교수를비롯한연구팀은 EU 및국제기금의후원을받아기능성직물부터마이크로웨이브전자기파, 자성재료에이르기까지총 300편이넘는연구논문을발표하였다. 그중하나로, P3HT와 PCBM에기반한유기태양전지가 PVDF 폴리머기판위에접목되어개발되었다. 복합필름은상용 PVDF 필름막에유기태양전지를증착하여제작되는데, 이개발물의경우필름형태가아닌섬유사형태로도동일작업이수행되었다. 필름이나섬유사형태로만들어진이복합재료는바람, 비혹은조류의기계적진동에노출되어이로부터일정한 DC 전압으로변환되는전력을생산할수있다. 이복합 (hybrid) 태양광-압전필름 / 섬유사는햇빛이나바람, 그리고비중어느하나에만의존하지않기때문에재생가능한에너지를안정적으로연속적생산이가능하며, 탄소배출량도줄일수있다. 또한, 직 / 편직하여텍스타일형태로만들면개인용전자기기를충전하거나원격통신장치공급등의웨어러블기술이가능하다. 비교적저렴한비-ITO 태양광과무연의압전고분자물질을이용하기때문에더적은비용으로친환경장치를양산할수있다. 실과섬유의고유특성은많은기능이섬유구조체에융합되기에적합한환경을제공할수있다. 그러한대표적인사례두가지를소개하면다음과같다. 첫번째, 이종의전도성섬유를사용하여평직물구조체를만든것으로한종은에너지를생산하는기능을하고, 다른종은만들어진에너지를저장한다. 직물구조체뿐만아니라편직상태, 혹은자수형태로도이종원사의동일메커니즘으로기능발현이가능할것으로보인다. 에너지하베스팅 ( 태양광, 압전, 마찰전기등 ) 과저장 ( 베터리, 슈퍼커패시터등 ) 기능으로미래에는다양한분야로의적용이가능할것으로보인다. 또한가지사례는여러다른층으로섬유가닥이형성되어섬유자체에전기적성질을부여하는기술이다. 섬유와 134 Vol. 20 No. 2
최신 e-textile 마켓동향및제품개발현황 Table 1. 스포츠 & 피트니스용 e-텍스타일제품상세분석 세부구분 시장규모 활용도 가격민감도 성장잠재력 선수용 작음 보통 낮음 보통 일반인용 큼 낮음 보통 큼 Figure 15. 압전및태양광전지기능결합섬유 ( 출처 : 영국볼튼대학교 ). 전기의결합이라는의미로파이버트로닉 (fibertronics) 이라고도불리며구조체자체로태양광에너지발전이가능하고, PV 혹은 EH 층 (layer) 을선택적으로삽입하여여러기능구현이가능하다. 영국볼튼대학교의 Elias Siores 교수는지난 2014년불소화폴리비닐리덴과세라믹압전물질로코팅된얇고유연한광전필름리본을개발및특허등록했다. 어떤움직임이라도압전물질을자극하기만하면전력이생산되고, 융합된광전지는태양광을사용가능한전력으로변환한다. 즉, 이융합적인물질은비나바람과같은기계적인에너지뿐아니라정전기방사선을전기에너지로변환시킨다. 4. e-텍스타일의용도및시장동향 e-텍스타일용도및시장은크게스포츠 & 피트니스, 의료 & 헬스케어, 건강, 가정 & 라이프스타일, 공업 산업 군사, 패션의 6가지로구분된다. 각시장의주요제품동향과성장잠재성에대해설명한다. 4.1. 스포츠 & 피트니스 (Sports & Fitness) 스포츠 & 피트니스는 e-텍스타일산업의주요시장이다. 대형플레이어들이이시장에진입했고, 대규모민간투자와벤처기업의성장이계속되고있다. 주로스포츠 & 피트니스시장에서 e-텍스타일제품은생체신호및운동량감지측정기능을수행한다. 전문운동선수용으로제품개발이시작되었고, 현재는일반소비자용으로도제품생산이이뤄지고있다. 고가의다기능전문선수용제품은시장은좁지만고부가가치창출이가능하고, 일반소비자용제품은대량으로생산하지만가격민감도가크다. 향후전문가용제품과일반인용제품의상대적활용비율관찰을통해미래의제품생산추세가결정될것으로보인다. 스포츠 & 피트니스시장의최신제품들은다음과같은요 소의측정을수행한다. 관성운동 (inertial motion) : 가속도계, 자이로스코프혹은자력계기능을넣어착용자의움직임과활동유형을감지함 심박동수 (heart rate) : 가슴접촉부위에전극을삽입하여심박동수를감지함. 최근심박수측정기능의최적방식구현을위한업계의노력이활발함. 시판되고있는제품중에서신뢰도있는심박수측정이가능한제품은많지않으며, 심박수측정압박의류중에서는 Athos사의제품이우수한것으로알려져있음 호흡 (respiration) : 전자기유도센서를이용하여가슴의팽창과수축감지를통해호흡의변화량과기체량을측정함 근전도 (EMG) : 근전도는근육의미세전류를측정하여, 착용자의부위별근육의활동량을측정함. 착용자운동상태에대한신체반응을파악할수있음 상대적모션 (relative motion) : 팔다리나관절의상대적움직임을감지함. 신축성센서를활용한동작패턴알고리즘을이용하여운동시충격및관절의움직임을측정함 e-텍스타일산업성장을위한자금구조는시대와지역에따라차이가있다. e-텍스타일의사업화초창기단계에서는민간기업이연구개발투자를주도했었다면, 2000년대에들어서정부보조의투자액이증가했다. 현재도민간과정부의투자가병행되고있고, 지난 4년간 e-텍스타일제품에대한벤처캐피탈 (VC) 투자가대규모로유입됐다. 밴처캐피탈은 Figure 16. 스포츠 & 피트니스분야의 e-텍스타일활용형태. 섬유기술과산업 20 권 2 호 135
환자복, 물리치료시상담시간을단축할수있는스마트피 트니스제품등이있다. 4.3. 건강 (Wellness) Figure 17. 스포츠 & 피트니스시장벤처캐피탈투자양상및주요브랜드 ( 출처 : IDTechEx). 북미에서강하게나타나는추세이며, 사업자금을충분히지 원받은기업은제품상용화에박차를가할수있게되었다. 지난 2 년 (2014, 2015) 에벤처캐피탈자금을얻은스포츠 & 피 트니스시장신규업체는 ATHOS 사 ($51.6 m), Sensoria 사 ($5.6 m), BeBop Sensors 사 ($3.4 m), SARVINT 사 ($6 m) 등이있다. 현재도이시장은대형기업이직접참여를시작하면서빠 르게성장하고있다. 4.2. 의료 & 헬스케어 (Medical & Healthcare) e- 텍스타일의료 & 헬스케어시장은성장잠재력이매우 높다. 디저털헬스산업의혁명이성숙하고, 데이터의축적 이이루어지면서의류및의료장비와결합한 e- 텍스타일의 활용도가매우다양할것으로예측된다. 수많은연구프로젝 트수행결과, 상처치료, 부종, 위생관리센서가 e- 텍스타일 제품으로생산되기시작했다. Smith & Nephew 사와 Carolon 사 와같은저명한상처치료기업들이전자직물제조회사들 과협업하고있다. 협업대상제품은유아및노인의돌연사 방지를위한의류센서, 수술후회복을모니터하는스마트 Table 2. 의료 & 헬스케어용 e- 텍스타일제품상세분석 세부구분시장규모활용도가격민감도성장잠재력 상처치료큼낮음높음낮음 진단및재활보통 - 큼낮음보통높음 웰니스시장은스포츠 & 피트니스시장과의료 & 헬스케어의중간에위치한다. 이들시장과의경계는모호하지만, 본보고서에서는착용가능한발열시스템을웰니스분야주요제품으로간주한다. 겨울용기능성아웃도어제품, 허리통증완화발열제품등이있다. 현재세탁내구성에대한문제가제기되고있지만, 아직시장규모가작고, 잦은세탁이필요하지않은제품군으로향후시장반응을살펴봐야할것이다. 4.4. 가정 & 라이프스타일 (Home & Lifestyle) 가정 & 라이프스타일시장의제품군은생산량이많지않지만, 향후 e-텍스타일이사물인터넷을통한스마트홈기술의한축을차지하게될것에는틀림이없다. 현재 e-텍스타일은가정 & 라이프스타일분야상당수기업프로젝트로드맵에포함되어있으며, 향후 10년간린넨, 깔개등생활용텍스타일분야에서 e-텍스타일제품을자주접하게될것으로보인다. 시장의대표적제품으로는 Luna사가개발한스마트메트리스커버가있다. 4.5. 산업, 상업, 군사 (Industrial, Commercial, Military) e-텍스타일의초기응용분야는산업용도였다. 2000년대초반부터소형전자부품을우주복, 소방복, 군복등에통합하려는시도들은꾸준히있어왔다. 시장초기의개발품은주로소량 ( 수십개에서수백개 ) 으로진행되었으며, 이시장에서 e-텍스타일제품이성장할수있는기반을마련하였다. 오늘날까지도산업, 상업, 군사부분에서다양한프로젝트가진행중이다. Table 3. 건강용 e- 텍스타일제품상세분석 Figure 18. 의료 & 헬스케어분야의 e- 텍스타일제품. 세부구분시장규모활용도가격민감도성장잠재력 기능성활동의류 건강발열직물 큼낮음보통보통 작음보통보통낮음 136 Vol. 20 No. 2
최신 e-textile 마켓동향및제품개발현황 Figure 21. 차량인테리어용 e- 텍스타일제품. Figure 19. 스마트침구분야선도기업 Luna 사의스마트메트리스커버. 세부구분시장규모활용도가격민감도성장잠재력 스마트침구 군용의경우, 미국국방의모든분야에서고도의 e- 텍스타 일의류기술이사용되고있으며, BAE 시스템과같은대형 방위산업체와 CEDRAT, DARPA 와같은연구기관도첨단의 전자의류를개발하고있다. 소방분야와다수의대형제조사들또한 e- 텍스타일과의 융합을시도중이다. Viking Firefighter 사는 Ohmatex 사와의류 를함께개발했으며, 미국소방복 INNOTEX 는 Propel LLC 사 와의협업으로제작되었다. e- 텍스타일의또다른유망시장중하나는차량인테리어 시장이다 ( 여기에는자동차뿐아니라비행기, 보트, 그리고 기타유형의운송수단이모두포함됨 ). 현재까지발열시트, 공기주입안전벨트를비롯한고차원적기술이융합된장식 적이며실용적인차량인테리어제품개발연구가진행되었 세부구분시장규모활용도가격민감도성장잠재력 군복및군사용잡화 개인보호장비 (PPE) Table 4. 가정 & 라이프스타일용 e- 텍스타일제품상세분석 매우큼거의없음높음 Figure 20. 군용및소방용 e- 텍스타일제품. Table 5. 산업, 상업, 군사용 e- 텍스타일제품상세분석 큼 ( 제품수명김 ) 큼낮음보통높음 큼보통보통높음 우주복매우작음큼낮음낮음 다. e-텍스타일이차량인테리어와직접적으로결합되면차량의기능성과편안함을살리면서도디자인감각을극대화할수있다. Figure 21은 EU의후원하에진행되었던프로젝트 Place-it 의결과물이다. 이는전자직물과융합되어매우얇고, 가볍고, 에너지효율적으로장식된차량내부를보여준다. 전자직물융합차량인테리어아이디어는전체적인디자인프로세스를효율화한다. 복잡한후처리가공을단일오버몰딩 (over moulding) 으로대체하고, 전체적으로통합된경량패널을부착한다. 아래의이미지들은헤드라이너, 문판 (door panel), 인테리어띠 (interior trim) 과대시보드의옵션등을포함한다양한차량인테리어제품에적용이가능하다. 4.6. 패션 (Fashion) 웨어러블기술발전의핵심테마는기술이패셔너블해진다는것이다. 전자직물은기술과패션이라는두가지요소가직접적으로융합될수있는하나의영역이다. 그러나고급기술이패션에융화되는것은극히제한적이었고그동안센서및디스플레이를포함한기술이나스마트안경, 형상기억합금액츄에이터등의다양한웨어러블프로젝트가일회성시도로만끝났다. 패션아이템의경우, 제품에대한신뢰성이매우중요하다. 라인아웃 (line-outs) 이나외관상결함, 세탁시커넥터의취약성과제품모양에관한요소들이상당히중요하기때문에전자직물을활용한패션제품은지금까지의류산업이이뤄온성숙하고확실한기술수준을동일하게충족시켜야한다. Figure 22는하이패션에서의전자직물활용예를보여주고있다. 지금까지이러한트렌드는소매패션시장에서의미있는규모로까지는도달하지못하였다. LED 조명을의류안에삽입하기도한며단순한하우징 (housing) 과전통적인와이어링 (wiring), 금속사자수혹은전자직물원단을사용하여 LED 조명을의류에배열 섬유기술과산업 20 권 2 호 137
섬유, 전자및제품제작요소기술의유기적협력체계와생 산기반조성이동반되어야할것으로보인다. [ 참고문헌 ] Figure 22. 패션의류에접목된 e- 텍스타일제품. 세부구분시장규모활용도가격민감도성장잠재력 하이패션매우작음보통낮음보통 리테일 ( 소매 ) 의류 Table 6. 패션용 e- 텍스타일제품상세분석 매우큼낮음높음보통 및일체화시킨다. 이것은 CuteCircuit 의디자이너가수년동 안시도하고있는작업이기도하며, 그외에도런던소재 Fashion Innovation Agency 의프로젝트코디네이터인 Moritz Waldemeyer 와 Forster Rohner 사의많은프로젝트를통해서도 꾸준히연구개발되고있다. 1. 한국산업기술평가관리원, 2017 년산업기술 R&BD 전략 ( 섬유의 류분야 ). 2. IDTechEx, E-Textiles 2016-2026: Technologies, Markets and Players, 2014. 3. www.stylus.com 심명희 2002. 전북대학교의류학과졸업 2005. 서울대학교의류학과 ( 석박통합 ) 2012. 서울대학교의류학과 ( 박사 ) 2004-2013. 영풍필텍스기획팀팀장 2013- 현재. 한국섬유수출입조합 R&D 지원센터부장 5. 결론국내의전자섬유분야는시장진입및확대를위한초기개발단계로고효율에너지분야와에너지하베스팅, 그리고고기능융복합소재에대한원천기술개발이필요한분야이다. 최근전자섬유는해외뿐만아닌국내에서도웨어러블디바이스를완성하는핵심적기술분야로판단되어소재개발과제품개발을활발히진행하고있다. 특히직물구조체는인체의활동성과쾌적성을충족시킬우수한구조적특성을가지고있고, 제품의기능과용도에따라섬유소재를다양하게사용할수있어전자섬유를이용한웨어러블디바이스분야의연구도다양하게전개되고있다. 이는웨어러블시장이디바이스는보이지않고디자인은보다패셔너블하게전개하는트렌드를반영하여섬유일체형으로그완성도를높여가고있기때문이다. 최근웨어러블마켓트렌드는웰니스 (wellness) 를추구하는소비자라이프스타일의변화로신체적인건강뿐만아니라정신적인건강을최적화할수있는 ICT 융합제품으로, 이분야의다양한제품개발이앞으로도가속화될것으로전망하고있다. 이에소비자욕구의흐름에부합하는제품개발의컨셉과섬유제품으로의완성도있는기술적용을위해서는 조윤경 2013. 이화여자대학교의류학과졸업 2015. 서울대학교의류학과 ( 석사 ) 2015- 현재. 한국섬유수출입조합 R&D 지원센터주임연구원 138 Vol. 20 No. 2