우리 일상을 만드는 섬유의 세계
아침에 눈을 뜨자마자 만지는 침구, 하루 종일 입고 있는 옷, 저녁에 사용하는 수건까지. 우리는 매 순간 섬유와 함께 생활하고 있습니다. 하지만 정작 이 섬유 원료가 무엇인지, 어떤 특성을 가지고 있는지 아는 사람은 많지 않습니다. 면, 양모, 견, 아마부터 나일론, 폴리에스테르까지, 각각의 섬유는 고유한 특성과 장점을 가지고 있으며, 이를 이해하면 더 현명한 소비를 할 수 있습니다.
인류의 역사와 함께 발전해온 섬유 산업은 놀라운 변화를 겪어왔습니다. 옛날부터 섬유가 가장 많이 쓰여진 곳은 천연섬유를 사용한 피복 분야였으나, 최근에는 여러가지 인조섬유가 개발되어 산업용과 과학재료로도 사용되고 있습니다. 그 수요가 점차 확대되어 가고 있는 현대에, 섬유에 대한 올바른 이해는 더욱 중요해지고 있습니다. 고대 유물차로에 의하면 인류는 약 4만년 전부터 점승의 털가죽이나 나뭇잎을 피부 보호용으로 사용하였고, 약 1만년 전쯤부터는 마류, 견충의 털 등과 같은 섬유를 실로 만들어 천으로 짜서 피복으로 사용한 것으로 추측됩니다.
면, 마, 양모, 견섬유와 같은 천연섬유는 5천년 전부터 이용되어 온 섬유 원료라 할 수 있습니다. 한편 산업혁명 이후 제조기술이 발달함에 따라 섬유로 피복재료 뿐만 아니라 공업용으로도 그 용도가 확대되었고, 문화의 발달과 인구의 증가에 따라 섬유 수요도 급격히 증가되었으며, 이러한 수요를 충족시키기 위하여 새로운 섬유재료로서 인조섬유 분야가 개척되게 되었습니다.
섬유의 정의와 기본 개념
섬유란 모양으로 보았을 때 유연하고 가늘며 긴 것이 대한 일반적 호칭으로 특징지어지는 물질을 말합니다. 표 1은 4대 천연섬유의 굵기와 길이를 비교한 것으로, 섬유의 굵기는 몇십 μ 정도이나 길이는 굵기의 천배 이상일을 알 수 있습니다.
섬유는 표 1에서 보는 바와 같이 길이가 굵기의 몇천배 이상이 되어야 하며, 이같은 사실은 인조섬유인 경우에도 마찬가지입니다. 섬유 중에서 길이가 무한대인 것을 필라멘트(Filament)라고 하는데, 일반적 섬유는 이러한 필라멘트 형태로 되어 있다 천연섬유 중에서는 명주섬유가 필라멘트로 되어있고, 한편 인조섬유를 방사할 때 섬유를 일정한 길이로 잘라 놓은 것을 스테이플 섬유(Staple Fiber)라고 하는데, 이 스테이플 섬유는 천연섬유와 혼합하여 방적하거나 솜의 형태로 사용됩니다.
천연섬유의 길이와 굵기 비교
| 섬유의 종류 | 길이(mm) | 굵기(μ) | 길이/굵기 |
|---|---|---|---|
| 면(에집트) | 38 | 19 ~ 28 | 1,400 ~ 2,000 |
| 양모 | 20 ~ 200 | 10 ~ 40 | 2,000 |
| 견 | 2.7×10.5~16×10.5 | 10 ~ 30 | – |
| 아마 | 300 ~ 600 | 15 ~ 25 | 25,000 |
위 표에서 알 수 있듯이, 각 천연섬유는 고유한 길이와 굵기를 가지고 있습니다. 아마의 경우 길이가 300~600mm로 가장 길며, 길이와 굵기의 비율이 25,000에 달해 매우 가늘고 긴 특성을 보입니다. 면섬유는 상대적으로 짧지만 적절한 굵기를 가지고 있어 방적에 적합합니다. 양모는 길이의 변화가 크며 10~40μ의 굵기를 가지고 있어 보온성이 뛰어납니다. 견섬유는 길이가 매우 길어 필라멘트 형태로 사용되며, 광택과 촉감이 우수한 것이 특징입니다.
이러한 물리적 특성의 차이는 각 섬유가 만들어내는 직물의 특성에도 큰 영향을 미칩니다. 긴 섬유일수록 실을 만들 때 강도가 높아지고, 적절한 굵기를 가진 섬유는 방적 공정에서 작업성이 좋습니다. 따라서 섬유의 종류, 대기중의 온·습도 등에 따라 달라지는 이러한 특성을 이해하는 것이 섬유 산업에서 매우 중요합니다.
섬유가 갖추어야 할 필수 조건
섬유는 종류에 따라 성질이 다르고 또 성질에 따라 제품의 특성과 가치도 달라집니다. 따라서 섬유에 요구되는 성질의 범위와 정도는 피복용과 산업용에 따라 다르나, 대체로 다음과 같은 성질들이 요구됩니다.
섬유의 7가지 필수 특성
- 가늘고 긴 것: 섬유는 표 1에서 보는 바와 같이 길이가 굵기의 몇천배 이상이 되어야 합니다. 이같은 사실은 인조섬유인 경우에도 마찬가지입니다. 섬유 중에서 길이가 무한대인 것을 필라멘트라고 하는데, 일반적 섬유는 이러한 필라멘트 형태로 되어 있습니다. 천연섬유 중에서는 명주섬유가 필라멘트로 되어있으며, 한편 인조섬유를 방사할 때 섬유를 일정한 길이로 잘라 놓은 것을 스테이플 섬유라고 합니다. 이 스테이플 섬유는 천연섬유와 혼합하여 방적하거나 솜의 형태로 사용됩니다.
- 적당한 강도를 가질 것: 섬유는 제품화 되기까지의 여러가지 기계적 작용에 견디어야 할 뿐아니라 제품이 되어 사용되는 동안에도 충분한 내구력이 있어야 합니다. 섬유의 강도는 같은 종류의 섬유라 할지라도 그 굵기에 따라 달라집니다. 변화므로 g/Tex, 또는 g/Denier와 같은 단위 굵기당의 강력으로 나타냅니다. 여기서 텍스(Tex) 또는 데니어(Denier)는 섬유 또는 실의 굵기를 나타내는 단위로서, 텍스는 길이 1,000 M당의 무게를 그램으로 나타낸 것이고, 데니어는 9,000 M당의 무게를 그램으로 나타낸 것입니다. 따라서 1Tex는 9Denier와 같으며, 피복용으로 쓰이는 섬유는 최소한 2.5g/denier의 강도가 필요하고, 작업복이나 산업용 재료로는 7~8g/denier의 강도를 가져야 합니다.
- 균일성이 있을 것: 사람의 몸은 인체나 차유로이 움직여야 하므로 의류용 섬유는 특히 균일성이 있어야 합니다. 비록 길모양은 가늘고 긴 섬유라 하더라도 단단하여 굽혔을때 부러지거나 부서지면 섬유용 원료로 사용할 수 없습니다.
- 포항력(영검성)이 있을 것: 실을 구성하는 섬유는 서로 영켜 붙으려는 성질이 있어야 하는데, 면섬유는 천연꼬임이, 양모는 겔비늘(scale)이 각각 영검성에 기여하며, 인조섬유는 방사과정을 통하여 크림프(crimp)를 부여합니다.
- 굴곡성이 좋을 것: 섬유의 길이와 굵기가 고르면 방적하는데 유리할 뿐만아니라 강도들의 향상에 기여합니다.
- 탄성회복성이 있을 것: 섬유는 잡아당기면 늘어났다가 놓으면 다시 줄어드는 본래의 길이로 완전히 돌아가지는 않습니다. 이와같이 섬유가 외부의 힘에 의해서 늘어났다가 본래의 길이로 돌아가는 성질을 탄성(Elasticity)이라 하는데, 탄성을 비교할 때는 탄성회복율을 사용합니다.
- 흡습성이 있을 것: 섬유가 대기중에서 자연적으로 수분을 흡수하는 성질을 흡습성이라고 하는데, 흡수하는 수분의 양은 섬유의 종류, 대기중의 온·습도 등에 따라 달라집니다.
이러한 특성들은 섬유 원료가 실제 제품으로 만들어지고 사용되는 과정에서 매우 중요한 역할을 합니다. 가늘고 긴 구조는 방적 공정을 가능하게 하며, 적당한 강도는 제품의 내구성을 보장합니다. 균일성과 포항력은 실의 품질을 결정하고, 굴곡성은 직물의 촉감에 영향을 줍니다. 특히 탄성회복성은 의류가 구겨지지 않고 형태를 유지하는 데 중요하며, 흡습성은 착용 시 쾌적함을 좌우하는 핵심 요소입니다. 그 밖의 섬유는 청결, 표백, 염색, 가공 등의 공정에서 물과 여러가지 용액에 대해서 필요한 투과성을 가져야 하고, 내약품성, 내열성 및 보온성이 있어야 하며, 비중이 작을수록 좋습니다. 또 생산량이 많고 값이 싸며 공급이 원활해야 합니다.
주요 섬유의 탄성회복율 비교
섬유를 취급할때 섬유에 흡수되어 있는 수분의 양은 수분율(Moisture Regain)로 표시합니다. 수분율은 함유된 수분량을 건조 섬유의 무게에 대해서 백분율로 나타낸 것입니다. 이에 반하여 우리가 흔히 사용하는 섬유의 무게에 대한 백분율로 나타낸 것이 함수율(Moisture Content)로 수분량을 보통 말하는 수분 함유율(Moisture Content)은 수분량을 수분을 포함하는 섬유의 무게에 대한 백분율로 나타낸 것입니다. 섬유의 상태합하는 섬유의 무게에 대해서 백분율로 나타낸 것이 함수율입니다.
| 섬유 | 탄성회복율 (%) | 섬유 | 탄성회복율 (%) |
|---|---|---|---|
| 면 | 74 | 아세테이트 | 94 |
| 아마 | 64 | 나이론 | 100 |
| 견 | 92 | 폴리에스테르 | 97 |
| 양모 | 99 | 아크릴 | 99 |
| 레이온 | 82 | 폴리트로필렌 | 100 |
표에서 볼 수 있듯이, 2%신장 후 탄성회복율을 비교하면 합성섬유인 나이론과 폴리트로필렌이 100%로 가장 우수한 탄성회복성을 보입니다. 양모와 아크릴도 99%로 매우 높은 탄성회복율을 나타냅니다. 반면 식물성 섬유인 면은 74%, 아마는 64%로 상대적으로 낮은 탄성회복율을 보입니다.
이는 왜 양모 의류가 구김이 적고 형태를 잘 유지하는지, 그리고 왜 면 셔츠는 다림질이 필요한지를 설명해줍니다. 견섬유는 92%의 탄성회복율을 보여 천연섬유 중에서는 우수한 편이며, 레이온은 82%로 중간 정도의 탄성회복성을 가지고 있습니다. 흡습성이 적은 섬유는 세탁 후 빨리 건조하고 열가소성이 좋아 관리하기 편리하나, 염색이 어렵고, 표면에 경전기가 축적되며, 특히 여름철 의류로서 부적당합니다.
그 밖의 섬유는 청결, 표백, 염색, 가공 등의 공정에서 물과 여러가지 용액에 대해서 필요한 투과성을 가져야 하고, 내약품성, 내열성 및 보온성이 있어야 하며, 비중이 작을수록 좋습니다. 또 생산량이 많고 값이 싸며 공급이 원활해야 합니다.
섬유의 표준 수분율과 공정 수분율
섬유의 무게를 측정할 때 섬유에 흡수되어 있는 수분의 양은 수분율로 표시됩니다. 수분율(Moisture Regain)은 함유된 수분량을 건조 섬유의 무게에 대해서 백분율로 나타낸 것입니다. 이에 반하여 우리가 흔히 사용하는 함수율(Moisture Content)은 수분량을 수분을 포함하는 섬유의 무게에 대한 백분율로 나타낸 것입니다.
섬유의 성질을 상호 비교할 때나, 섬유의 무게에 대한 백분율로 나타낸 것이 함수율입니다. 섬유의 성질을 상호 비교할 때나, 섬유의 거래에 있어서 합유 수분이 많고 적음에 따라 가격에 미치는 영향이 크므로 섬유의 흡습성에 따라 일정한 수분량을 국제적으로 규정하여 섬유의 표준 수분율(Official Regain)이라 합니다.
주요 섬유의 수분율 데이터
| 섬유 | 표준수분율(%) | 공정수분율(%) |
|---|---|---|
| 아마 | 9 | 12.0 |
| 비스코스레이온 | 12 | 11.0 |
| 아세테이트 | 6.5 | 6.5 |
| 나일론 | 4 | 4.5 |
| 폴리에스테르 | 0.4 | 0.4 |
| 아크릴 | 1.0~2.5 | 1.5 |
| 양모 | 16 | 18.25 |
| 정련한견 | 11 | 12.0 |
| 면 | 8 | 8.5 |
| 비닐론 | 5 | 5.0 |
| 올레핀 | 0.01 | 0.00 |
| 유리 | 0 | 0.00 |
표에서 알 수 있듯이, 천연섬유는 일반적으로 높은 흡습성을 보이는 반면, 합성섬유는 낮은 흡습성을 나타냅니다. 양모가 16%의 표준 수분율로 가장 높고, 면은 8%, 견은 11%의 수분율을 보입니다. 이는 천연섬유가 피부에 닿았을 때 쾌적함을 느끼게 하는 주요 이유입니다.
반면 폴리에스테르는 0.4%, 올레핀은 0.01%, 유리섬유는 0%로 거의 수분을 흡수하지 않습니다. 이러한 특성은 각 섬유의 용도를 결정하는 중요한 요소가 됩니다. 흡습성이 높은 섬유는 의류용으로 적합하지만, 건조가 느리고 관리가 어렵습니다. 반대로 흡습성이 낮은 섬유는 속건성이 뛰어나고 관리가 쉽지만, 여름철 의류로는 부적합합니다.
공정 수분율은 진조된 섬유가 표준상태의 대기(20±2℃, 65±2% RH) 중에서 자연적으로 흡수하는 수분율, 즉 표준 상태에서의 평형 수분율(Standard Moisture Regain)을 취하여 정한 것이지만, 이 두 수분율(Standard Moisture Regain)을 취하여 정한 것이며 가치가 일치하지 않는 경우도 있습니다. 표 3은 주요 섬유의 표준 수분율과 공정 수분율을 나타낸 것입니다.
섬유 산업의 발전과 미래
인조섬유는 1884년 프랑스의 chardonnet에 의해 질산셀루로오스의 제조방법이 개발된 이래 비스코스 레이온(1892년), 구리암모늄레이온의 제조방법이 개발된 이래 아세테이트섬유(1921년) 등이 개발되었습니다. 이같이 천연섬유를 기초로 하여 인조 재생섬유가 발달하는 시기에 존재하는 화합물을 원료로 하는 인조 재생섬유가 발달하는 시기에 이 섬유를 구성하는 고분자화합물을 자체를 합성하여 이것으로 섬유를 만드는 연구가 이루어져 1938년 미국의 carothers가 발명한 나이론이 시판된 이래 폴리에스테르, 폴리아크릴로니트릴 등 합성섬유가 계속 발명되고 여러가지 제법과 성능을 달리하는 제품들이 세계 각국에서 제조되고 있습니다.
최근에는 강도, 탄성율, 내구성, 내열성 등이 뛰어난 아라미드, 탄소섬유 등과 같은 고성능 합성섬유가 제조되어 자동차, 비행기, 우주선 등의 분야로 섬유의 사용범위가 확대되어 가고 있습니다. 이러한 발전은 섬유 원료가 단순히 의류를 넘어 첨단 산업 분야에까지 활용되고 있음을 보여줍니다.
섬유 산업의 미래는 더욱 밝습니다. 환경 친화적인 바이오 섬유, 재활용 섬유의 개발이 활발히 진행되고 있으며, 나노기술을 활용한 스마트 섬유도 등장하고 있습니다. 이러한 혁신은 섬유가 단순한 재료를 넘어 기능성을 갖춘 첨단 소재로 진화하고 있음을 의미합니다. 건강관리 기능이 있는 의료용 섬유, 에너지를 생산하는 태양전지 섬유 등 미래의 섬유는 우리의 삶을 더욱 풍요롭게 만들 것입니다.
자주 묻는 질문(FAQ)
Q1: 천연섬유와 합성섬유 중 어떤 것이 더 좋습니까?
천연섬유와 합성섬유는 각각의 장단점이 있어 어느 것이 더 좋다고 단정할 수 없습니다. 천연섬유는 흡습성이 뛰어나 피부에 좋고 쾌적하지만, 관리가 어렵고 구김이 쉽게 갑니다. 합성섬유는 내구성과 탄성회복성이 우수하고 관리가 쉽지만, 흡습성이 낮아 여름철 착용감이 떨어질 수 있습니다. 따라서 용도와 계절, 개인의 선호도에 따라 적절한 섬유를 선택하는 것이 중요합니다. 최근에는 천연섬유와 합성섬유를 혼방하여 양쪽의 장점을 살린 제품들이 많이 출시되고 있습니다.
Q2: 섬유의 탄성회복율이 높으면 어떤 장점이 있습니까?
탄성회복율이 높은 섬유는 외부의 힘에 의해 변형되었다가도 빠르게 원래의 형태로 돌아갑니다. 이는 의류가 구김이 적고 형태를 잘 유지한다는 것을 의미합니다. 예를 들어 양모(99%), 나이론(100%), 폴리에스테르(97%)는 높은 탄성회복율을 보여 정장이나 스포츠웨어에 많이 사용됩니다. 반면 면(74%)이나 아마(64%)는 탄성회복율이 낮아 다림질이 필요하지만, 흡습성이 뛰어나 여름 의류로 적합합니다. 따라서 용도에 맞는 적절한 탄성회복율을 가진 섬유를 선택하는 것이 중요합니다.
Q3: 섬유의 수분율은 왜 중요합니까?
섬유의 수분율은 착용감, 관리 편의성, 그리고 상업적 거래에서 매우 중요한 역할을 합니다. 흡습성이 높은 섬유는 땀을 잘 흡수하여 피부에 쾌적하지만, 건조가 느리고 세탁 후 관리가 어렵습니다. 반대로 흡습성이 낮은 섬유는 속건성이 뛰어나고 관리가 쉽지만, 정전기가 발생하기 쉽고 여름철 착용감이 떨어집니다. 또한 섬유의 무게를 측정할 때 포함된 수분량에 따라 가격이 달라지므로, 국제적으로 표준 수분율을 정하여 공정한 거래가 이루어지도록 하고 있습니다. 섬유를 구매하거나 사용할 때 이러한 수분율 특성을 이해하면 더 현명한 선택을 할 수 있습니다.
맺음말
섬유 원료에 대한 이해는 단순히 옷을 선택하는 것을 넘어 우리의 생활 품질을 높이는 데 도움이 됩니다. 각 섬유의 특성을 알면 계절과 용도에 맞는 제품을 선택할 수 있고, 적절한 관리 방법을 통해 제품의 수명을 연장할 수 있습니다. 천연섬유의 자연스러운 쾌적함과 합성섬유의 뛰어난 기능성, 그리고 둘을 혼합한 혼방 섬유의 장점을 이해한다면, 더욱 만족스러운 소비를 할 수 있을 것입니다.
섬유 산업은 계속해서 발전하고 있으며, 환경을 생각하는 지속가능한 섬유, 기능성을 갖춘 스마트 섬유 등 새로운 제품들이 끊임없이 개발되고 있습니다. 이러한 변화 속에서 섬유에 대한 기본적인 이해는 더욱 중요해지고 있습니다. 이 글이 섬유 원료에 대한 이해를 높이고, 더 나은 선택을 하는 데 도움이 되기를 바랍니다.