체온을 효율적으로 조절하는 발열 의류와 냉감 의류, 작동 원리와 종류 살펴보기

 

발열 의류와 냉감 의류는 각각 체온을 유지하거나 낮추는 기능을 가진 특수 소재와 기술을 사용해 만들어지며, 다양한 상황에서 착용자의 체온을 효율적으로 조절해줍니다. 이 두 가지 의류의 작동 원리는 다음과 같습니다.

 

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발열 의류 및 소재

발열 의류는 전기적, 화학적 또는 물리적 원리를 이용하여 체온을 상승시키거나 보온 효과를 제공합니다.

수증기와 빛을 이용한 발열 의류는 각각 땀을 흡수하여 발열하거나, 광열 효과를 이용해 열을 생성하는 방식으로 다양한 환경에서 체온 조절을 돕는 역할을 합니다. 이들 방식은 화학적 또는 물리적 원리를 활용하여 착용자의 체온을 보온하는 기능을 제공합니다.

 

 

수증기를 이용한 발열 의류

• 수증기를 이용한 발열 의류는 착용자의 몸에서 발생하는 수분(땀)을 흡수하면서 발열하는 화학적 섬유를 사용합니다. 예를 들어, 히트텍(HeatTech)이나 발열 섬유는 특정 소재의 화학 구조가 수분과 결합할 때 열을 발생시키도록 설계되었습니다.

유니클로 히트텍 원리 (이미지출처 : 유니클로 홈페이지)

 

• 이 원리는 섬유가 땀이나 수증기를 흡수하면서 흡착열을 방출하는 과정에서 발생합니다. 즉, 수분이 섬유 내부로 흡수되며 수분 입자와 섬유 분자 간에 화학 결합이 일어나면서 열이 방출됩니다.
• 이 방식을 통해 발생한 열은 착용자의 체온을 따뜻하게 유지하고, 땀을 빠르게 흡수하여 증발시킴으로써 옷이 촉촉하지 않고 쾌적한 상태를 유지하도록 도와줍니다.
• 이러한 섬유는 자연스러운 발열 효과를 제공하며, 착용자의 움직임이나 습도 변화에 따라 온도가 조절되므로 지속적인 보온성을 제공합니다.

 

빛을 이용한 발열 의류

• 빛을 이용한 발열 의류는 태양광이나 인공광을 흡수해 이를 열로 전환하는 기능을 가진 섬유를 사용합니다. 이 의류는 주로 태양광을 흡수하는 나노 물질 또는 열을 반사하고 저장하는 특수 코팅이 적용된 섬유로 만들어집니다.
• 이 방식에서는 의류가 태양 에너지를 흡수해 이를 열로 변환하여 체온을 높입니다. 예를 들어, 광열 나노물질을 포함한 섬유는 특정 파장의 빛을 흡수하여 열로 바꾸고, 이 열이 옷 내부로 방출되어 체온을 따뜻하게 유지합니다.
• 일부 고급 발열 의류는 금속 코팅이나 열반사 필름을 섬유에 적용하여, 열이 외부로 방출되지 않고 착용자에게 반사되도록 합니다. 이러한 반사 원리를 통해 체온을 유지할 수 있습니다.
• 빛을 이용한 발열 의류는 외부 환경에 따라 스스로 발열량이 달라지기 때문에, 겨울철 햇빛 아래에서는 자가 발열 효과가 높아져 따뜻함을 유지할 수 있고, 실내에서도 일정 부분 보온 효과를 제공합니다.

 

전기 발열 방식

• 전기 발열 방식은 의류 내부에 발열체(카본 파이버 또는 니켈-크롬 와이어)를 삽입하고, 배터리나 USB 전원으로 전류를 공급하여 발열체가 열을 내는 방식입니다.
• 전류가 흐르면 발열체가 저항을 통해 열 에너지를 발생시키고, 이 열이 의류 내부로 전달되어 체온을 따뜻하게 유지해 줍니다.
• 온도 조절이 가능한 발열 의류도 있으며, 보통 스마트폰 앱을 통해 조절하거나 의류에 부착된 버튼으로 간편하게 설정할 수 있습니다.

화학 발열 방식

• 화학 발열 방식은 주로 열을 발생시키는 화학 물질을 의류에 포함하여, 물리적 충격이나 공기와의 접촉으로 발열 반응을 일으키는 것입니다.
• 예를 들어, 일회용 발열 패드에 들어가는 철 가루와 산소가 반응하여 발열 효과를 내는 것과 유사하게, 이러한 패드를 의류에 삽입해 사용하는 방식이 있습니다.

 

냉감 의류 및 소재

냉감 의류는 체온을 낮추거나 시원한 느낌을 제공하도록 고안된 기능성 의류입니다. 이 의류는 주로 땀을 빠르게 증발시키거나, 열을 반사하고 흡수하지 않도록 특수한 소재로 제작됩니다.

 

DUPONT의 COOLMAX 소재를 사용한 노스페이스 제품 이미지 (이미지출처 : 영원아웃도어)

흡습속건 기능

• 냉감 의류는 체온 상승을 억제하기 위해 땀을 빠르게 흡수하고 증발시키는 흡습속건 기능이 있습니다. 이런 소재는 피부 표면에서 땀을 즉각적으로 흡수하여 외부로 발산시키고, 이 과정에서 증발 냉각 효과가 발생하여 시원함을 제공합니다.
• 대표적인 소재로는 폴리에스터, 나일론 등의 합성 섬유가 있으며, 이러한 소재는 수분을 흡수하여 즉시 건조되기 때문에 피부의 열기를 덜어줍니다.

냉감 섬유 기술

• 냉감 섬유는 자외선을 반사하거나 흡수를 최소화하여 옷이 뜨거워지지 않게 만드는 소재입니다. 예를 들어, 자외선을 반사하는 코팅 처리된 섬유는 열 흡수를 막고, 땀을 빠르게 증발시키는 기능을 갖추고 있습니다.
• 접촉 냉감 섬유 또한 사용됩니다. 이 섬유는 피부에 닿을 때 시원한 느낌을 주는 특수 폴리머로 이루어져 있어, 착용 시 즉각적으로 시원함을 느끼게 합니다.

냉감 패드 및 냉각 젤

• 특정 냉감 의류는 냉각 젤 패드를 포함하거나 PCM(상변화 물질)을 사용하기도 합니다. PCM은 주위 온도에 따라 고체와 액체 사이에서 상이 변하면서 열을 흡수 또는 방출하는데, 이 과정에서 시원함을 제공합니다.

 

발열 및 냉감 의류는 각각 외부 환경에 맞춰 체온을 유지하는 데 매우 효과적이며, 전기, 화학, 물리적 원리를 활용하여 다양한 방식으로 기능을 발휘합니다.