극한의 날씨, 체온을 유지하는 스마트 패브릭

빛을 열로 변환하는 차세대 스마트 섬유 기술

최근 과학자들이 빛을 열로 변환하는 새로운 스마트 패브릭을 개발하면서, 혹한의 날씨에서도 체온을 유지할 수 있는 혁신적인 기술이 주목받고 있다. 캐나다 워털루 대학 연구진이 개발한 이 신소재는 태양광에 노출된 지 단 10분 만에 온도를 섭씨 30도(화씨 54도) 이상 상승시킬 수 있어, 극지방 탐험이나 겨울철 야외 활동에 적합한 의류 소재로 활용될 전망이다.

이 새로운 소재는 영하의 온도를 위해 설계된 의류에 사용될 수 있다

스마트 패브릭의 원리: 나노기술과 광열 변환
이 스마트 패브릭은 빛을 효율적으로 흡수하고 열로 변환하는 플라스틱과 같은 물질인 광열 폴리머로부터 착안되었다. 폴리아닐린(PANI)과 폴리도파민(PDA) 기반의 나노 입자를 방수 의류 및 스포츠웨어 생산에 널리 사용되는 재료인 열가소성 폴리우레탄(PTU) 섬유에 결합시킴으로써 직물은 빛을 효율적으로 흡수하여 높은 열 변환 효율을 갖는다.

또한, 온도 반응성(열변색) 염료가 적용되어 사용자가 직관적으로 온도 변화를 감지할 수 있다. 섬유의 온도가 일정 수준 이상 상승하면 붉은색이 하얀색으로 변하며, 이를 통해 착용자는 체온 유지 여부를 즉각적으로 확인할 수 있는 것이다.

기존 웨어러블 히터 기술과의 차별점
기존의 웨어러블 히터는 일반적으로 금속 나노 물질이나 배터리 기반 발열체에 의존하는 경우가 많았다. 이러한 방식은 높은 비용과 무게 증가, 불편한 전력 공급 등의 문제점을 갖고 있다. 반면, 이번에 개발된 스마트 패브릭은 배터리 없이도 빛을 직접 열로 변환할 수 있어, 보다 경제적이고 실용적인 대안이 될 수 있다.

내구성과 실용성 검증
이 신소재는 원래 크기의 5배까지 늘어날 수 있는 탄력성을 가지며, 25회 세탁 후에도 색상 변화 및 열 반응 특성을 유지한다. 즉, 실제 착용 및 반복 세탁에도 기능성을 유지하는 뛰어난 내구성을 갖추었다.

상용화를 위한 과제와 전망
워털루 대학 연구팀은 현재 상용화를 목표로 추가 연구를 진행 중이다. 향후 연구에서는 생산 비용 절감, 대량 제조 기술 확립, 장기간 피부 접촉에 대한 안전성 검증 등이 핵심 과제로 꼽힌다. 이러한 과정을 거친다면 스마트 패브릭은 등산복, 극지 탐험복, 스포츠웨어 등 다양한 분야에서 혁신적인 역할을 하게 될 것이다.

이번 연구는 첨단 소재 과학과 나노 기술을 활용하여 웨어러블 기술을 한 단계 발전시킨 사례로 평가받고 있다. 스마트 패브릭이 실용화된다면, 추운 환경에서도 별도의 전력 공급 없이 체온을 유지할 수 있는 혁신적인 의류가 등장하게 될 것이다.