[SOH] 사계절의 다양한 즐거움을 누릴 수 있는 것은 큰 축복 중 하나다. 각각의 계절이 보여주는 자연의 변화와 특징에 따라 사람들은 패션과 취미 등에서 자신만의 호불호를 즐길 수 있다.

하지만 계절마다 옷을 바꿔 입는 것을 귀찮게 여기며, 일 년 내내 비슷한 온도가 유지되는 나라에 사는 사람들을 부러워하는 경우도 있다.

12일(현지시간) 미 국제과학학술지 ‘사이언스 어드밴시스(Science Advances)’에 따르면 최근 스탠포드 대학의 물질과학자인 이 쿠이(Yi Cui) 교수 연구팀이 뒤집어 입을 때마다 온도가 올라가거나 내려가는 합성 직물이 개발해 상용화하는 작업을 서두르고 있다.

이 직물은 양면을 특수 처리해 뒤집어 입을 때마다 온도가 올라가거나 내려갈 수 있어, 상업화에 성공을 거둘 경우 4계절 공통적으로 입을 수 있는 의류가 등장할 것으로 예상된다. 

그동안 과학자들은 신소재를 적용해 외부 온도변화에 따라 모양이 변하거나, 색상이 바뀌는 합성 직물을 개발해왔지만 온도가 변하는 직물을 개발한 것은 이번이 처음이다.

서두에서도 언급했지만 계절이 바뀔 때마다 옷을 바꿔야 하는 것은 경제적으로 부담이 뒤따른다. 그러므로 이번에 개발된 신소재 직물이 상용화될 경우 대·한대·열대지방 등 세계 전역에서 의류구입비를 크게 절감해 의류산업 전반에 큰 변화를 초래할 수 있을 것으로 전망된다.

또 이 합성 직물은 냉난방을 위한 에너지 절감에도 크게 기여할 것으로 보인다. 미국의 경우 가정에서 난방과 냉방을 위해 소비하고 있는 에너지 소비량은 전체 에너지 사용량의 40%에 달한다.

연구팀에 따르면 온도조절이 가능한 이 신기한 합성 직물의 구조는 매우 간단하다. 보온이 가능한 쪽은 특수 물질을 절연 처리해 인체로부터 발산되는 열을 보온할 수 있도록 했다. 시원한 쪽은 거친 면으로 구성돼 있다. 특수 제작된 섬유가 피부로부터 발산된 열을 그때그때 흡수할 수 있는 구조다.

온도 조절이 가능한 것은 적외선 조절 기능 때문이다. 사람은 인체로부터 적외선을 발산하고 있다. 적외선을  모두 발산할 경우 약 40~60%의 체온을 떨어뜨리며 이 적외선을 차단할 경우 체온을 보존할 수 있다. 적외선 조절에 따라 체온 조절이 가능한 것이다.

연구팀은 적외선 투사를 조절하기 위핸 폴리에틸렌(PE)을 원료로 45미크론(micron, 1mm~0.5μ) 두께의 신물질을 만들었다. 이 물질은 매우 작은 나노 크기의 구멍들로 겹겹이 층을 이루고 있다. 이 직물에는 많은 구멍이 있지만 빛은 통과하지 못하며, 적외선만 투사가 가능하다.

직물 내부는 기능이 다른 두 개의 부분으로 구성돼 있다. 한쪽은 블랙 카본(Black Carbon)으로 표면 처리해 적외선을 흡수할 수 있도록 했으며, 또 다른 한쪽은 아주 얇은 구리(銅) 박막으로 표면을 처리해 적외선을 발산할 수 있게 했다.

이 두 기능을 지닌 두 부분이 두 겹으로 밀착돼 각각 다른 기능을 수행할 수 있다. 이 직물로 만든 옷을 뒤집어 입을 때마다 피부와 밀착돼 있는 부위가 달라 앞과 뒤가 다른 보온 기능을 수행할 수 있다는 것이다.

이 직물은 인체에서 나온 적외선을 발산할 경우 온도가 떨어지면서 시원한 느낌을 갖게 되고 적외선을 차단할 경우 따뜻을 느끼게 된다. 연구팀은 이 직물을 통해 다른 옷들과 비교해 섭씨 6.5도의 온도 변화가 가능하다고 말했다.

연구팀에 따르면 이 직물이 대량 생산될 경우 계절에 관계없이 입을 수 있는 옷 생산이 가능해진다. 관계자들은 현재 6.5도의 온도 변화가 가능하지만 향후 13도까지 온도 변화가 가능할 것으로 보고 있다.

현재 쿠이 교수 연구팀은 이 직물의 상용화 작업을 진행하면서 벤처기업 설립을 준비 중이며, 수년 내에 제품을 의류시장에 내놓을 계획이다. 이 직물의 원료인 폴리에틸렌은 매우 싼 가격에 거래되고 있어 가격 경쟁력을 손쉽게 갖출 수 있을 것으로 보고 있다.

이 논문은 ‘A dual-mode textile for human body radiative heating and cooling’이라는 제목으로 세계적인 국제과학학술지 ‘사이언스 어드밴시스’ 지 10일자에 게재됐다. (사진: joann.com)

박정진 기자   ⓒ SOH 희망지성 국제방송 soundofhope.kr