한국생산기술연구원

고유가 시대를 맞아 전 세계적으로 에너지 절감에 대한 요구가 증가하고 있는 오늘날. 더불어 환경에 대한 사회적 관심이 높아지고 이에 따른 규제가 강화되고 있지만 근본적인 문제 해결은 더딘 것이 현실이다. 특히 폐수배출이 많은 섬유염색산업에 대한 규제 역시 날로 강화되고 있다. 막대한 폐수비용을 감당해야함은 물론, 중국과 동남아 섬유시장과의 가격 경쟁력에서 고전을 면치 못하고 있는 국내 섬유염색산업. 최근 생기원 융합생산기술연구소에서 폐수발생 걱정이 없는 염색가공기술을 개발해 새로운 대안으로 떠오르고 있다. 폐수발생 및 에너지 절감을 통한 가격경쟁력 제고, 고품질 확보, 나아가 타 산업 적용 가능성까지 갖춘 이 기술이 가져올 미래는 무궁무진하다. 세계 최초 ‘친환경 에너지 절감을 위한 염색가공용 양·단면 표면처리 시스템’ 하나면 국내는 물론 세계 섬유산업시장의 판도를 바꿀 수 있다.

섬유, 기술을 넘어 사람을 생각하다

최근 몇 년 동안 아웃도어 제품이 각광받으면서 많은 사람들이 섬유의 기능성에 주목하기 시작했다. 이에 따라 방수는 물론, 통풍 및 투습, 내구성, 보온성 등 섬유의 기능은 점점 진보하고 있다. 특히 발수원단은 아웃도어 제품에 가장 많이 쓰인다. 보이지 않는 보호막을 형성해 물이나 오염물질로부터 보호하는 기능을 가진 섬유이다. 하지만 문제는 사람의 몸에 닿는 부분에 있다. 양면 모두 발수기능을 가진 섬유가 몸에서 나오는 땀과 수분을 흡수하지 못해 불쾌감을 느끼게 하는 것. 이에 개발된 것이 바로 편발수 가공이다. 기존 발수가공이 앞뒤 전체를 가공하는 것이라면, 편발수는 한쪽 면씩 기능을 부여할 수 있다. 즉, 한쪽 면은 발수기능을 부여하고 다른 한쪽 면은 수분흡수 기능을 부여함으로써 섬유의 안과 겉의 기능을 달리 할 수 있게 된 것이다.
약 2년 전 편발수 가공 장비를 접하게 된 심재윤 수석연구원팀은 이를 염색가공에 적용시키면 더 큰 파급효과를 가져올 것으로 판단했다. 섬유의 기능만큼이나 중요한 것이 바로 섬유 염색가공. 특히 핵심기술인 커낼블레이드는 미세한 홈의 넓이 및 깊이 조절을 통해 도포량을 자유롭게 조정할 수 있어, 이를 염색가공에 사용할 시 좌우 편차 없이 균일하게 염색이 가능하다. 마찬가지로 한쪽면만 염색이 가능해, 피부에 닿는 안쪽 면에는 염색 시 첨가되는 화학물질이 묻어있지 않아 인체에 무해하다는 장점이 있다.

기술 개발로 섬유산업의 재도약을 꿈꾸다

심재윤 수석연구원팀의 이번 기술 개발이 더욱 주목받는 이유는 따로 있다. 바로 에너지 절감을 위한 친환경 기술이기 때문이다. 1980년대 이후 비약적인 발전을 이룬 섬유산업에서 염색가공산업에는 늘 환경문제가 뒤따르곤 했다. 이는 염색가공 시 방출되는 폐수 때문이다. 기존 염색가공에는 항상 많은 양의 물이 필요했다. 물에 염료와 함께 보조제의 역할을 하는 케미칼을 희석시킨 후 원단을 넣고 고온·고압으로 처리하고 나면 염색이 되는데, 이때 많은 양의 에너지가 드는 것은 물론, 염색처리 후 발생한 폐수의 양 또한 매우 많다. 염색가공 시 물의 양이 원단무게 대비 약 10배 이상 필요하기 때문이다. 폐수처리비용이 1톤당 약 500원가량에, 한 공장당 평균적으로 하루 2,400톤의 물을 사용한다고 하니 영세한 염색가
공업체에서 그 비용을 감당하기란 쉽지 않을 터. 게다가 보조제의 역할을 하는 케미칼은 섬유에 고착되는 것이 아니라 그대로 물과 함께 빠져나오기 때문에 폐수에 대한 위험성이 더욱 높다. 폐수처리비용이 만만치 않은데다 제대로 처리되지
않을 시 환경오염의 가장 큰 원인으로 주목받는 이유이다.

하지만 심재윤 수석연구원팀의 ‘친환경 에너지 절감을 위한 염색가공용 양·단면 표면처리 시스템’은 염색가공에서 절대 없어서는 안될 물의 사용을 배제했다는 데 의의가 있다. 물이 사용되지 않으니 폐수가 발생하지 않는 것은 물론, 이에 따른 폐수처리비용과 에너지 사용을 줄일 수 있게 된 것이다. 특히 엄격한 환경규제, 원재료가 상승, 염색 가공료의 비현실화라는 삼중고에 시달리고 있는 국내 염색가공산업에 있어 이번 개발 기술은 더욱 각광받을 수밖에 없다.

불량 NO, 폐수 NO! 진보하는 염색기술

이번 기술의 핵심이라 할 수 있는 커낼블레이드의 가장 큰 강점은 섬유의 단면 염색과 더불어 균일한 염색에 있다. 특히 커낼블레이드(Canal blade)와 테이크업 롤러(Take-up roller) 안에 마그네틱을 삽입, 전자력에 의해 맞닿아 돌아가도록 설
계되어 있다. 커낼블레이드의 미세한 홈으로부터 도포량을 조절할 수 있는 데다가 삽입된 마그네틱, 즉 자석에 의해 테이크업 롤러와 접지되어 구동함으로써 염료를 좌, 중, 우 편차 없이 균일하게 도포 가능하게 된 것이다. 이는 염색불량을 획기적으로 줄여 재고발생을 없애는 것은 물론, 염색폐수가 발생하지 않는다는 점, 건조효율이 매우 높아 에너지 절감효과가 크다는 점에서 향후 장비개발시 그 파급효과가 더욱 클 것으로 기대되고 있다.
단면염색은 의류뿐 아니라 적용 분야의 확대를 가져올 수 있다. 자동차 시트커버, 헤드라이닝, 인테리어 원단 벽지, 본딩원단 등 다른 소재와 접착이되는 제품, 즉 한 면만 컬러구현이 필요한 제품 전체로 적용이 가능하다. 이는 결과적으로 원가 경쟁력으로 이어져 다양한 산업에 큰 보탬이 될 것으로 예상된다.

심재윤 수석연구원팀은 올해 가을, 해당 기술의 특허 출원을 준비하고 있다. 또한 연말을 기점으로 정부 R&D사업을 수주, 내년 5월 본격적인 연구과제에 돌입할 예정이다. 세계 최초의 기술인 만큼 전 세계로의 확장은 시간문제다. 선진국이 주도하고 있는 친환경 녹색섬유산업 시장을 선점할 수 있는 혁신적 기술로, 나아가 환경과 사람을 생각한 미래기술로 더 큰 내일을 그려나가는 데앞장서기를 바라본다.