소방관 및 레이스카 운전자와 같은 고위험 직업에 종사하는 근로자들은 내화성과 착용감을 모두 갖춘 속옷에 대한 절실한 필요성이 있다. 이러한 속옷은 고온 화상으로부터 보호할 뿐 아니라 땀을 빠르게 배출해야 한다. 그러나 기존 제품들은 비싼 메타아라미드와 같은 고가의 난연성 섬유를 사용하거나, 모다크릴릭과 면을 혼방하여 수분 흡수가 부족한 문제가 있어 두 목적을 동시에 달성하기 어렵다.
이에 대응하기 위해 연구팀은 55% 모다크릴릭 섬유(MAC), 15% 폴리아크릴레이트 섬유(PAC), 그리고 30% 리오셀 섬유(CLY)로 구성된 새로운 혼방 방식을 개발했다. 테스트 결과, 이 조합은 비용, 내화성 및 착용감 사이의 균형을 잘 맞추며, 경제적인 내화성 속옷 개발을 위한 새로운 가능성을 제시한다.
I. 핵심 문제점: 기존 방식의 한계
●극한 환경에서의 요구사항: 화재 상황에서 온도는 최대 1700°C까지 도달할 수 있으므로, 화상 방지를 위해 속옷 역시 불에 강해야 한다. 고강도 작업으로 인해 땀 배출량이 많아지므로, 답답함을 피하기 위해 빠른 수분 흡수와 발산이 필요하다.
●기존 방식의 단점: 고가의 섬유는 모다크릴릭보다 3~4배 비싸기 때문에 보급이 어렵다. 65% 모다크릴릭/35% 코튼 혼방 제품은 젖는 시간이 480~960초로 길어 수분 흡수 효율이 낮다.
II. 새로운 혼방 방식: 섬유 및 공정
1. 섬유들의 장점 상호 보완
MAC: 난연 코어 역할을 하며, 고온에서 녹지 않고 탄화되며 산소지수(LOI)는 32.5%입니다. 또한 마모에 강하고 청소가 용이합니다.
PAC: 난연성(LOI 42%)과 수분 흡수성(흡습률 15.55%) 모두 뛰어나 혼방 소재의 전체적인 수분 흡수 능력을 향상시킵니다.
CLY: 면보다 우수한 수분 흡수성(흡습률 8-14%)을 가진 친환경 재생 섬유로, 수분 투과성이 뛰어나 땀의 증발을 빠르게 촉진합니다.
2. 주요 공정 변수
섬유 굵기(1.7dtex/1.0dtex MAC), 방사 공정(링 방사/컴팩트 방사/시로 방사), 편직 구조(평직, 2:1 리브, 피케 리브 등 5종류)를 조정하여 제어 실험을 수행함으로써 결과가 실제 생산에 적용 가능하도록 하였습니다. 
III. 성능 검증: 난연성과 착용감 모두 기준 충족
1. 기본 성능
●섬유는 실에 균일하게 분포되어 있으며 200°C 이하에서 안정성을 유지합니다(MAC는 최대 220°C까지 저항, CLY는 최대 250°C까지 저항). 이는 고온 환경의 요구 조건을 충족합니다.
●1.0dtex MAC으로 제작한 실의 인장강도는 일반 실보다 13.7% 높습니다. 컴팩트 방식으로 제직된 실은 가장 적은 헤어리가 있어 보풀이 생기는 것을 방지합니다.
2. 수분 흡수 및 땀 배출
새로운 혼합 소재는 젖는 시간이 단지 5~14.6초이며, 물 흡수 시간은 4.6~21.4초로 전통적인 혼합 소재(480~960초)보다 훨씬 우수합니다. 트리플 탑 구조가 수분 흡수 성능이 가장 뛰어나며, 2:1 리브 구조는 상대적으로 느립니다.
3. 내화성 및 안전성
ISO 15025 표준을 준수하여 모든 시료의 재연소 시간과 발광 시간이 2초 미만이며, 녹거나 떨어지는 현상이 없습니다. 2:1 리브 구조가 가장 우수한 내화성을 제공합니다. PAC와 MAC는 시너지 효과를 통해 내화성을 강화하며, 개선된 수분 흡수성은 안전성을 저하시키지 않습니다.
IV. 적용 가치 및 향후 최적화
핵심 장점
1. 낮은 비용: 재료 비용이 메타-아라미드의 1/3에서 1/4 수준에 불과하며, 추가적인 화학 난연 처리가 필요하지 않습니다.
2. 안전하고 신뢰성 있음: 고온에서도 녹지 않아 화상 예방에 효과적입니다.
3. 쾌적하고 친환경적임: 탁월한 수분 흡수 및 땀 배출 성능을 갖추고 있습니다. 리오셀(Lyocell)은 부드러움을 향상시키며 환경 친화성을 보장합니다.
향후 최적화
직업별 요구에 따라 구조를 조정할 수 있습니다(예: 소방관용 2:1 리브, 레이스카 운전자용 트리플턱). 또는 스핀닝 공정을 최적화하여 실의 헤어리함을 줄이고 내마모성을 개선함으로써 기능성 섬유 재료가 '안전성, 쾌적성, 비용' 간 균형을 이룰 수 있도록 할 수 있습니다.
(참고: 자료는 논문 'Quality of Fine Yarns from Modacrylic/Polyacrylate/Lyocell Blends...' (문서 번호: materials-16-04386.pdf)에서 발췌하였으며, 원문을 재구성하였습니다.)
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