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완강한바다사자135
웃도어 의류에 쓰이는 고어텍스 원단이 방수와 투습을 동시에 하는 원리
등산복이나 바람막이에 자주 쓰이는 고어텍스 소재는 외부의 빗방울은 완벽하게 막아주면서도, 몸에서 나는 땀과 열기는 밖으로 내보낸다고 들었는데요,, 섬유 내부의 미세한 나노 구멍 크기가 물방울과 수증기 입자 크기 사이에서 어떻게 작용하는지 알고 싶습니다.
5개의 답변이 있어요!
안녕하세요. 이수민 전문가입니다.
질문 안에 답이 있어요 +_+ 고어텍스의 비밀은 정말로 구멍 크기의 절묘한 차이에 있거든요. 물방울과 수증기의 크기가 어마어마하게 다르다는 점을 파고든 기술이에요.
핵심부터 짚으면, 고어텍스 막에 뚫린 미세한 구멍은 물방울보다는 훨씬 작고 수증기 분자보다는 훨씬 커요. 이 절묘한 중간 크기가 모든 걸 결정해요. 숫자로 보면 차이가 확 와닿아요. 빗방울 같은 액체 상태의 물은 입자가 뭉쳐 있어서 크기가 굉장히 커요. 반면 땀이 증발한 수증기는 물 분자 하나하나로 흩어져 날아다녀서 비교가 안 되게 작아요. 고어텍스 구멍은 이 둘 사이에 딱 자리 잡고 있어서, 큰 물방울은 막고 작은 수증기는 통과시키는 거예요. 구멍 하나가 빗방울보다는 수천 배 작고 수증기 분자보다는 수백 배 큰 정도라고 보시면 돼요.
여기서 액체와 기체의 차이를 이해하면 더 명확해져요. 밖에서 떨어지는 빗방울은 액체라서 물 분자들이 서로 손을 꽉 잡고 둥근 덩어리를 이루고 있어요. 이 덩어리는 너무 커서 미세한 구멍을 비집고 들어오지 못해요. 게다가 물은 표면장력 때문에 둥글게 뭉치려는 성질이 강해서, 작은 구멍 앞에서 막혀 또르르 굴러떨어져요. 반대로 몸에서 난 땀이 증발하면 물 분자들이 서로 떨어져 제각각 날아다니는 기체가 돼요. 이 흩어진 분자들은 워낙 작아서 구멍 사이로 술술 빠져나가는 거예요. 같은 물인데 뭉쳐 있느냐 흩어져 있느냐에 따라 운명이 갈리는 셈이에요.
이게 가능한 건 고어텍스의 독특한 재료 구조 덕분이에요. 고어텍스는 테플론이라는 물질을 잡아당겨 늘여서 만드는데, 이 과정에서 막에 미세한 그물 같은 구멍이 수없이 생겨요. 1제곱센티미터 안에 이런 구멍이 수십억 개나 뚫려 있다고 해요. 게다가 이 테플론은 물을 밀어내는 성질, 즉 발수성이 강해서 물방울을 더 확실히 튕겨내요. 구멍 크기로 막고 재료 성질로 한 번 더 막는 이중 방어인 거예요.
투습이 일어나는 데는 한 가지 조건이 더 있어요. 바로 안과 밖의 습도 차이예요. 운동을 하면 옷 안쪽은 땀과 열기로 습도가 높아지고 바깥은 상대적으로 건조하죠. 수증기는 습한 쪽에서 건조한 쪽으로 이동하려는 성질이 있어서, 옷 안에 찬 수증기가 자연스럽게 막을 통과해 밖으로 빠져나가요. 그래서 격하게 움직여 땀이 많이 날수록 투습도 활발하게 일어나는 거예요. 가만히 있을 때보다 운동할 때 옷이 더 잘 숨 쉬는 셈이죠.
다만 한계도 있어요. 땀이 수증기로 증발하기 전에 액체 상태로 줄줄 흐를 만큼 많이 나면, 그 물은 너무 커서 막을 통과하지 못해요. 그래서 아주 격한 운동에는 고어텍스도 완벽하진 않아요. 또 막 바깥 표면이 빗물로 흠뻑 젖어버리면 수증기가 빠져나갈 길이 막혀서 투습 능력이 떨어져요. 겉면에 발수 코팅을 해서 물이 구슬처럼 굴러떨어지게 만드는 게 이 때문이고, 이 코팅이 오래 쓰면 닳아서 주기적으로 관리해줘야 하는 이유이기도 해요.
정리하면 고어텍스는 빗방울보다 작고 수증기보다 큰 구멍을 무수히 뚫어서, 뭉쳐 있는 물은 막고 흩어진 수증기는 통과시키는 원리예요. 액체와 기체의 크기 차이라는 단순하면서도 절묘한 자연의 틈을 파고든 기술인 거죠. 비는 막고 땀은 내보낸다는 모순처럼 들리는 일이 사실은 구멍 하나의 크기 조절에서 나온 거랍니다 :)
채택된 답변고어텍스는 눈에 보이지 않을 만큼 작은 구멍이 수없이 뚫려 있는 얇은 막을 이용해 방수와 투습을 동시에 구현하는 기능성 원단입니다.
이 구멍은 빗방울보다 훨씬 작아서 액체 상태의 물은 통과를 못합니다만, 훨씬 작은 수증기 분자는 밖으로 빠져나갈 수 있도록 만들어져 있어요. 그래서 비는 막으면서도 몸에서 나온 땀은 수증기 형태로 배출되서 옷 안이 덜 답답하게 느껴지도록 만들어집니다. 소재 자체가 물을 잘 흡수하지도 않기 때문에 비를 오래 맞아도 방수 성능을 유지하는 데 도움이 됩니다.
이 비유가 적절할 것 같은데, 모기는 못들어오지만 바람은 통하는 촘촘한 방충망 느낌이랄까요... 개인적으로 고어텍스가 오랫동안 아웃도어의 대표 소재로 인정받는 이유는 방수와 쾌적함이라는 두 가지를 동시에 만족시키는 기술 덕분이라고 생각합니다.
안녕하세요. 박재화 박사입니다.
고어텍스라는 원단은 등산복에 많이 활용되고 있습니다. 저도 참 유용하게 사용하고 있는데, 고어텍스라는 것이 아주 얇은 막에 미세한 구멍들이 뚫려있는 구조입니다. 그래서 밖에서 오는 빗방울은 막으면서도 몸에서 생긴 수증기는 밖으로 빠져나가게 만든 기능성 소재입니다.
액체 상태인 물방울은 서로 뭉쳐 있는 힘이 있기 때문에 작은 구멍을 쉽게 통과하지 못하겠지만, 땀에서 나온 수증기는 훨씬 작은 상태라 이러한 메커니즘이 가능한 것입니다. 그래서 비가 오는 환경에서는 방수 역할을 하고, 안쪽에서는 습한 공기가 밖으로 빠져나가면서 덜 답답하게 느껴질 수 있게 되는 것입니다.
물론 땀이 너무 많이 나거나 바깥 습도가 많이 높으면 수증기가 잘 빠져나가지 못하는 겨웅가 생겨 축축하게 느껴질 수 있고, 겉감의 발수 기능이 약해진다면 표면의 물이 머무르기 때문에 투습 성능 또한 떨어질 수 있습니다. 그래서 관리가 필요합니다.
저는 고어텍스라는 것은 물을 완전히 차단하는 비닐 같은 소재라기 보다는, 방수와 통기 사이의 균형을 잡는 기능성 막이라고 생각합니다.
안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.
고어텍스는 미세한 다공성 막에 약 0.2마이크로미터 크기의 구멍이 수십억 개 분포해 있어 빗방울은 구멍보다 훨씬 커 통과하지 못하지만 수증기 분자는 매우 작아 외부로 빠져나갈 수 있습니다 또한 막 자체가 발수성을 띠기 때문에 액체 상태의 물은 스며들지 않고 몸에서 발생한 땀은 수증기 형태로 배출되어 방수와 투습이 동시에 이루어집니다 이러한 구조 덕분에 비바람을 막으면서도 의료 내부의 습기와 열을 효과적으로 배출해 쾌적한 착용감을 유지할 수 있습니다
안녕하세요.
질문 제목에 처음에 아 글자가 빠진 것 같네요. 아웃도어를 말씀하시는 것 같습니다.
고어텍스라는 것의 핵심은 단순히 천이 아니라, 아주 얇은 막에 있는 수십억 개의 미세한 구멍이에요. 이 구멍은 액체 상태의 빗방울보다 훨씬 작고, 수증기 분자 덩어리보다는 훨씬 크기 때문에 물은 막고 땀을 통과시키도록 설계가 되어있는 거죠.
물방울과 수증기의 크기 차이, 그리고 습도 차이에 의한 수증기의 이동이라는 두 가지 공학적인 원리를 이용해 방수와 투습을 동시에 구현한 소재입니다.
감사합니다.