방수 원단의 기능 분류 및 방수 멤브레인과의 차이점

I. 기능에 따른 분류

방수 원단은 크게 발수 통기성 원단과 방수 통기성 원단으로 분류할 수 있습니다. 발수 통기성 원단은 코팅 처리된 원단 표면에 물방울이 쉽게 스며들지 않아 표면에 물방울이 맺히지만, 완벽한 방수는 아닙니다. 아무리 강력한 발수 통기성 원단이라도 세탁이나 장기간 사용으로 인해 방수 기능이 저하될 수 있습니다. 반면 방수 통기성 원단은 원단 뒷면에 고무 코팅 처리가 되어 있습니다. 이러한 코팅은 코팅 방식에 따라 코팅형과 라미네이션형으로 나뉘는데, 대부분의 방수 통기성 원단은 라미네이션 방식을 사용하여 진정한 방수 기능을 제공합니다. 일반적으로 발수 기능까지 갖춘 방수 통기성 원단은 발수 기능만 있는 원단이나 방수 통기성 원단보다 방수 성능이 뛰어납니다.

II. 처리 기법에 따른 분류

2.1 완벽한 방수 처리

극세사 단열 면은 방수 직물의 초기 형태 중 하나입니다. 영국에서 개발된 벤틸(Ventile) 직물은 최초의 방수 투습 직물입니다. 이 직물은 고밀도, 저꼬임 이집트산 장섬유 면사로 만들어집니다. 건조 상태에서는 날실과 씨실 사이에 약 10미크론의 간격이 있지만, 젖으면 면사가 팽창하여 간격이 3~4미크론으로 줄어듭니다. 이러한 폐쇄형 셀 구조에 발수 가공 처리를 더해 방수 기능을 구현하는 것입니다. 현재는 다른 방수 투습 직물로 대체되었습니다.

2.2 코팅 방수

방수제는 건식 코팅, 전사 코팅, 발포 코팅 등의 방법을 통해 섬유 표면에 도포되어 섬유 표면의 미세한 구멍을 막아 방수 기능을 구현합니다. 코팅 재료에 따라 폴리우레탄 코팅, 세미폴리우레탄 코팅, PVC 코팅 등으로 구분할 수 있습니다.

2.3 마감 방수 처리

수지 형태의 첨가제를 섬유에 적용하면 직물의 표면 장력이 변화합니다. 물방울이 직물 표면에 맺히면서 스며들거나 퍼지지 않고 미끄러져 내려가 방수 효과를 냅니다. 예를 들어 방수 옥스퍼드 원단은 뛰어난 방수성을 지니고 있어 가방이나 텐트 제작에 널리 사용됩니다.

2.4 필름 접착 방수

방수 필름과 기타 소재 직물은 라미네이션을 통해 접착됩니다. 방수 필름의 보호 기능 덕분에 복합 직물의 표면이 젖더라도 내부층은 건조한 상태를 유지합니다.

III. 방수막의 분류

방수막은 기능에 따라 미세다공성 친수성 막, 미세다공성 막, 그리고 고밀도 친수성 막의 세 가지 범주로 분류할 수 있습니다. 이 중 후자의 두 가지 유형이 더 일반적입니다. 최근 개발된 새로운 방수막은 통기성과 착용감 면에서 상당한 개선을 이루었습니다.

3.1 미세다공성 친수성 멤브레인

친수성 필름과 미세다공성 필름을 결합하여 미세다공성 친수성 멤브레인을 만들 수 있습니다. 일본 기업인 토레이는 두 가지 유형의 폴리우레탄 소재를 결합하여 새로운 유형의 폴리우레탄 소재인 엔트란트 GII(Entrant GII)라는 미세다공성 친수성 멤브레인을 개발했습니다. 미세 기공과 초미세 기공을 가진 폴리우레탄 내부층은 열을 저장하는 기능을 하며, 가열 시 열을 흡수하고 냉각 시 열을 방출합니다. 미국 연구소의 비고와 프로스트 연구원은 폴리에틸렌 글리콜이 함유된 직물이 열을 저장할 수 있다는 결론을 내렸습니다. 폴리에틸렌 글리콜을 함유한 폴리우레탄 코팅 직물의 경우, 중합도와 폴리에틸렌 글리콜 함량을 조절하여 유리 전이 온도를 인체가 편안하게 느끼는 범위 내로 유지할 수 있습니다. 주변 온도가 폴리머의 임계 온도 이상일 때, 폴리머는 상변화를 일으켜 열을 흡수하고 부피가 팽창하여 통기성이 향상되고 시원하고 쾌적한 느낌을 제공합니다. 주변 온도가 폴리머의 임계 온도 이하일 때, 폴리에틸렌 글리콜 분절이 결정화되어 폴리머가 열을 방출하여 통기성이 감소하고 단열 효과를 제공합니다.

3.2 미세다공성 막

폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 필름은 미세다공성 막의 대표적인 소재입니다. 이 필름의 기공 크기는 빗물과 수증기 사이로, 탁월한 방수성을 제공합니다. 고어(GORE)사에서 생산한 고어텍스(GORE-TEX)는 PTFE 필름과 직물을 접합하여 만든 최초의 방수 직물입니다. 1세대 고어텍스 직물은 내구성이 떨어졌습니다. 내구성을 개선하기 위해 다른 친수성 필름을 특수 처리하여 직물에 접합하는 방식이 사용되었습니다. 그러나 PTFE 소재는 매립이나 소각 시 과불화화합물을 생성하여 대기와 토양을 오염시킬 수 있습니다. 최근 환경 분야에서 PTFE 소재 사용에 대한 관심이 높아지고 있으며, 일부 국가에서는 사용을 제한하기 시작했습니다.

3.3 고밀도 친수성 막

열가소성 폴리우레탄 필름은 밀도가 높은 친수성 막의 일종입니다. 기공이 없어 뛰어난 방수성을 제공합니다. 또한 친수성이므로 옷의 안쪽과 바깥쪽의 수증기압 차이로 인해 통기성이 우수하며, 수증기가 고압 영역에서 저압 영역으로 이동할 수 있도록 합니다.