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고어텍스 자켓은 수증기랑 빗방울을 어떤 원리로 구분해서 통과시키는 건가요?
최근 등산용 고어텍스 자켓을 구매했는데 땀은 나가고 빗물은 막아준다는 원리가 신기해서 질문합니다. 미세한 구멍을 통해 수증기만 내보낸다고 들었는데 기술적으로 물방울과 수증기 입자 크기를 어떻게 선별해낼 수 있는 건가요? 그 작은 구멍을 옷감 전체에 일정하게 만드는 제조 공법도 궁금합니다. 추가로 오래 입으면 투습 기능이 떨어지는 게 구멍이 막혀서 생기는 현상인지 아니면 겉감 코팅의 수명 문제인지 궁금합니다.
6개의 답변이 있어요!
안녕하세요.
고어텍스는 아주 얇은 막에 수많은 미세 구멍을 만든 구조로 되어 있어요. 이 때 이 구멍의 크기가 액체 물방울 보다는 훨씬 작고 반대로 수증기 분자보다는 크기 때문에 가능한 원리로 볼 수 있습니다.
그래서 비처럼 큰 물방울은 통과를 못하지만 땀에서 나온 수증기의 형태는 밖으로 빠져나갈 수 있는 구조가 만들어 지는 것이죠.
이러한 막들은 PTFE라는 소재를 늘려서 미세 다공성 구조를 만드는 방식으로 제작됩니다. 이때 균일한 사이즈의 구멍들이 엄청 많이 아주 미세하게 들어가 있다고 합니다. 그래서 오래 입었을 경우는 성능이 떨어지는 게 실제 구멍이 막히는 경우들도 있지만, 대부분은 겉면 발수 코팅이 약해진 결과로 볼 수 있습니다.
감사합니다.
안녕하세요. 이수민 전문가입니다.
고어텍스의 핵심은 물방울과 수증기의 크기 차이를 이용한 거예요. 수증기 분자는 물 분자 하나가 기체 상태로 날아다니는 거라 지름이 약 0.0004마이크로미터 정도인 반면, 빗방울은 아무리 작은 물방울이라도 수증기보다 수만 배 이상 커요. 고어텍스 멤브레인에는 1제곱센티미터당 약 14억 개의 미세한 구멍이 뚫려 있는데, 이 구멍 하나의 지름이 수증기보다는 훨씬 크고 물방울보다는 훨씬 작은 딱 그 사이에 걸려 있어요. 체로 굵은 모래는 걸러내고 고운 가루만 통과시키는 것과 같은 원리인 거예요.
여기에 한 가지 장치가 더 있어요. 멤브레인 소재인 ePTFE, 쉽게 말해 늘어난 테프론은 물을 극도로 싫어하는 소수성 물질이에요. 프라이팬에 기름이 안 눌어붙는 그 테프론이랑 같은 계열이거든요. 그래서 구멍 크기만으로 걸러내는 게 아니라 물방울이 구멍에 닿아도 표면장력 때문에 안으로 스며들지 못하고 튕겨져 나가요. 반면 수증기는 기체 상태라 표면장력의 영향을 받지 않고 구멍 사이를 자유롭게 빠져나가는 거랍니다.
이 멤브레인을 만드는 공정은 PTFE 수지를 고온에서 빠르게 잡아 늘리는 방식이에요. 급격히 연신하면 분자 구조가 찢어지듯 벌어지면서 거미줄 같은 미세 섬유 사이에 구멍이 자연스럽게 형성돼요. 구멍을 하나하나 뚫는 게 아니라 재료 자체의 물리적 성질을 이용해 한꺼번에 만들어내는 거라 대면적에 걸쳐 비교적 균일한 구멍 분포를 얻을 수 있어요. 이렇게 만든 멤브레인을 겉감과 안감 사이에 라미네이팅해서 접합하면 우리가 입는 자켓 형태가 되는 거예요.
오래 입으면 투습 기능이 떨어지는 건 멤브레인 구멍 자체가 망가지는 것보다 겉감의 발수 코팅이 닳아서 생기는 문제가 훨씬 커요. 겉감의 DWR 코팅이 살아 있으면 빗물이 겉면에서 구슬처럼 굴러 떨어지는데, 이 코팅이 마모되면 겉감이 물을 흡수해서 축축해져요. 그러면 멤브레인 바깥에 물막이 생겨 수증기가 빠져나갈 통로가 막히는 거예요. 구멍은 여전히 뚫려 있는데 출구 앞이 물로 덮인 셈이랍니다. 그래서 기능이 떨어졌다 싶으면 세탁 후 저온 건조기를 돌리거나 다리미로 열을 가해주면 DWR 코팅이 다시 살아나고, 그래도 안 되면 발수 스프레이를 뿌려주시면 처음에 가까운 성능을 되살릴 수 있어요 :)
안녕하세요. 김찬우 전문가입니다.
고어텍스는 고어사에서 만든 TEX(섬유) 라는 뜻 입니다.
워낙 성능이 좋다보니 고유명사게 되어버린 것이 고어텍스 원단 입니다.
고어텍스는 사실 원단이 아니라 필름 입니다. 원단에 고어텍스 필름을 붙여서 고어텍스 원단을 만드는데 이것을 라미네이팅이라고 합니다.
이 필름에는 미세한 구멍이 나있는데 크기가 물방울과 수증이 사이의 크기를 가지고 있습니다. 그래서 수증이는 통과시키는 크기이지만 물방울은 안으로 들어올 수가 없기에 투습방수 원단 이라는 마을 쓸 수 있습니다.
실제 크기는 1제곱인치당 90억개 정도의 크기로 알려져 있습니다.
제조를 할때 실제로 바늘로 뚫는 것이 아니라 필름의 소재가 PTFE 란 재료인데 이것을 필름 상태로 잡아당기면 미세하게 갈라지면서 구멍이 자연적으로 생기게 되는데 이것을 소재해 활용한것이 고어텍스 입니다.
그럼 답변 읽어주셔서 감사드립니다~! 더 궁금한게 있으시면 언제든지 문의 주십시요:)
안녕하세요. 박재화 박사입니다.
고어텍스의 소재는 ePTFE라는 아주 얇은 막에 아주 작은 구멍들이 많은 구조를 가집니다. 그래서 액체 물방울은 크기와 표면 장력 때문에 몸 속으로 못들어오고, 몸속에 발생된 수증기는 빠져나가는 구조를 가지고 있습니다.
비를 지능적으로 구분한다기보다는 물방울은 뭉친 액체기 때문에 구멍을 통과하기가 어렵고 땀은 기체 상태라 습도 차를 따라 밖으로 빠져나가게 되는 과학적인 원리라고 볼 수 있습니다. 이 미세구멍은 PTFE를 특수하게 잡아늘려서 섬유와 빈 공간이 생기게 만드는 방식으로 만들어 지는 것입니다.
물론 옷에는 이 막만 존재하는 것은 아니고, 겉감부터 멤브레인, 안감 등 이러한 것들이 봉합된 품질의 형태 또한 중요하게 됩니다. 오래 입어서 투습이 떨어지는 것은 처음 말씀드린 구멍들에 몸에서 발생한 유분기나 세제 찌꺼기, 겉감의 발수 코팅 자체가 약화되었을 가능성이 큽니다. 따라서 전용 세탁과 발수 코팅을 다시 하는 방법으로 복원은 하는데, 막 자체가 손상되어 버리면 새것처럼은 복구하기 힘들 것입니다.
안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.
고오텍스는 물방울보다 2만배 작고 수증기 분자보다 700배 큰 약 90억개의 미세 구멍이 있는 ePTEF 막을 원리로 사용하며 이는 불소수지를 급격히 잡아당겨 구조를 만드는 연신 공법으로 제조되어 균일한 투습성과 방수성을 동시에 가지고 있습니다 오랜 사용시 기능이 저하되는 이유는 미세 구멍이 오염물로 막히는 탓도 있지만 주로 겉감의 발수 코팅이 마모되어 물이 스며들며 수증기가 나갈 통도를 수막으로 가로막기 때문이므로 세탁과 발수 처리가 필수 입니다
고어텍스는 보통 등산복에 많이 적용이 되어 있습니다. 저도 한벌 가지고 있는데, 상당히 편리합니다.
고어텍스는 아주 얇은 막 안에 눈에 보이지 않을 수준의 미세한 구멍들이 엄청 많이 들어 있습니다. 이 구멍들이 액체 상태인 빗방울 보다는 훨씬 작고, 수증기 분자들 보다는 크기 때문에 물은 막아주고 수증기 상태의 땀들은 배출하는 원리를 이용한 거에요.
쉽게 말하면 큰 물방울은 못지나가고, 작은 기체 상태는 빠져나가는 하나의 필터라 생각할 수 있습니다.
오래 입을 경우 투습이 떨어지는 것은 실제로 구멍이 막혀서 그런 경우도 있겠지만, 겉 감에는 보통은 발수 코팅 처리 되어있는데, 이게 약해져서 물이 표면에 머무는 영향이 더 클 수도 있습니다.