스마트(나노)의류
[스크랩] 기능성 섬유 산업 기술로드맵
good615-남선주
2016. 9. 21. 11:39
정의 및 필요성
- 기능성 섬유소재는 IT, BT, NT 분야의 첨단 기술이 융합된 신소재로 의류뿐만 아니라 현재와 미래에 자동차, 전자, 우주항공, 의료 및 군수 등의 산업에 필요한 초경량, 고강도, 고기능성을 갖춘 소재임.
- 첨단 기술이 융합되어 산업용 첨단 기능성 섬유소재 수요가 확대되고 있으며, 각 산업분야에서 기존 소재의 대체품으로 각광을 받으면서 섬유산업이 소재산업의 중심으로 부상하고 있음. 또 웰빙 트렌드의 가속과 등산 및 운동문화 확산으로 고기능 인텔리전트 섬유인 기능성 섬유에 대한 수요가 증가하고 있음.
- 기능성 섬유소재 개발은 섬유산업을 비롯해 자동차, 전자, 건설, 국방, 의료, 항공, 나노 및 바이오 등 타산업과의 융합을 통한 동반 성장 시너지 효과를 높임으로써 고부가가치 산업으로 발전하기 위해 반드시 필요함.
- 기능성 섬유소재에는 친환경소재, 복합소재, 하이테크 소재로 구분되며, 신소재 개발을 위한 기술수준이 높아지고 있어 향후 고성장할 수 있는 섬유로는 나노소재섬유, 탄소섬유, 재생섬유, 스마트섬유 등이 있음.
[기능성 섬유의 구성]
- 탄소섬유는 유기섬유를 비활성 기체 속에서 가열, 탄화하여 만든 섬유로 국방기술의 전략적 무기체계의 핵심소재, 의료용 CT장비, 로봇용 부품, 항공, 풍력 발전 기기, 자동차 부품 등 고강도 내열성 소재에 적용 비중이 증가하고 있음.
- 재생섬유는 천연 또는 인조의 섬유상 고분자물질을 다시 섬유로 재형성시켜 환경 보존 및 정화, 환경 개선에 사용되는 소재이며, 섬유의 자동검사, 초임계유체 염색, 환경보전을 위한 정제 및 분리/회수기술, 에너지 절약형 섬유제조기술, 자동봉제기술, 센서기술에 적용되고 있음.
- 스마트섬유는 컴퓨터와 전자 장비 등 디지털 기술을 의류에 접목시킨 소재이며, 엔터테인먼트 의류, 헬스케어 및 스포츠 의류, 스마트 인테리어제품 (네트워크 기반의 사무, 가정용 섬유제품), 특수용도 융합제품에 적용되고 있음.
- 나노섬유는 나노기술을 접목하여 기존 소재와 차별되는 특수한 기능을 가진 소재로나노미터 크기인 초극세사 등이 포함되며, 오일 필터,
유해화학물질 제거 필터, 바이오소재, 수소저장 재료, 바이오센서, 재생의료용 배지, DDS(약물전달 시스템), 미용재료,2차전지 및 연료전지
전극, 전자파 차폐재료, 발광소자, 편광판 및 디스플레이용 재료등에 적용되고 있음.
나노 섬유는 반도체, 광학, 디스플레이, 센서 등의 전기전자 분야, 필터, 분리막, 촉매,복합재, 단열재 등의 기계화학 분야, 배터리, 축전기, 연료전지, 태양전지 등의 에너지분야, 인공피부, 혈관, 약물전달, 임플란트, 세균검출 등의 의약생명 분야, 초경량 구조,보강재 등의 자동차 분야, 고급 의류, 흡착제, 친환경 섬유 등의 전통섬유 분야 및 국방, 항공우주 등에 사용됨. - 섬유분야 기술혁신과 함께 IT, NT, BT기술과 융합하면서 고감성, 고기능, 고성능의 나노섬유를 비롯한 첨단섬유소재의 시장은 2012년까지 연평균 성장률 10.7%의 성장세가 예상됨.
범위 및 분류
- (제품 분류 관점) 기능성 섬유소재는 수분, 열 등을 조절하고 외부위험에서 인체를 보호하는 기능 등을 보유한 삶의 질을 획기적으로 개선하는 의류용 섬유와, 우수한 물리적, 화학적성질을 보유하게 됨에 따라 산업전반에서 플라스틱, 금속소재를 대체하는 산업용 섬유를 의미하며, IT기술을 적용하여 공정 효율을 높이는 기술 등이 포함됨.
- (공급망 관점) 기능성 섬유소재는 원소재인 생사, 섬유사, 연사, 끈, 망 및 기타 제품, 각종 원사로 직조나 편조물, 각종 섬유사, 직물 및 편조물, 직물제품 등을 염색, 표백, 가공, 직물의 도포, 삼투, 경포, 방수 및 기타 처리활동, 각종 의류와 장식품 제조, 펠트(felt), 부직포, 제면 및 기타 섬유제품 제조 등이 포함되며 대표적으로 원사, 직물, 염료/안료 등으로 나누어지며, 기능성 섬유 소재로는 기능성 고분자 섬유, CNT(Carbon Nano Tube), 유기금속 폴리머, 전도성물질, 전자파 차폐재, 각종 형광 소재, 단열, 내열, 난연 및 방염소재, 무기/유기 항균제 등으로 나누어짐. 세부제품으로는 유기섬유, 생분해성 섬유, 재생섬유, 탄소섬유, 유리섬유, 스마트섬유 및 나노섬유 등이 포함될 수 있으나, 주요 4대 섬유소재인 재생, 탄소, 스마트 및 나노섬유 기술로 한정함.
[기능성 섬유 소재의 분류 관점의 범위]
| 중분야 | 세부제품 |
| 친환경소재 |
유기섬유 섬유경이 작은 유기폴리머 제조 기술 무기함유 유기 섬유 제조 기술 |
| 재생섬유 재활용 수지를 이용한 난연섬유(retardant fiber) 개발 고품질 기능성 원사 생산 기술 개발 | |
| 복합소재 | 탄소섬유 고인성 CNT/탄소섬유 고분자 복합체 기술 고강도 나노탄소섬유 제조기술 |
| 유리섬유 유리섬유 강화 필름 제조 기술 나노튜브(CNT)가 주입된 유리섬유 재료개발 | |
| 하이테크소재 | 스마트섬유 내구성이 우수한 지오섬유(geotextile) 복합체 개발 항균 및 습윤 기능성 드레싱 섬유 개발 |
| 나노섬유 나노복합체용 light RTM (resin transfer molding) 고속공정 개발 저전도성 고발열 섬유소재 개발 |
[공급망 단계별 주요제품 분류표]
| 중분야 | 세부 제품 |
| 탄소 섬유 | 무기체계의 핵심소재, 의료용 CT장비, 로봇용 부품, 항공, 풍력 발전 기기, 자동차 부품 등 |
| 재생 섬유 | 환경 보존 및 정화, 환경 개선에 사용, 생분해성, 환경보전을 위한 정제 및 분리/회수 등 |
| 스마트 섬유 | 엔터테인먼트 의류, 헬스 케어 및 스포츠 의류, 인테리어제품, 특수용도 융합제품 등 |
| 나노 섬유 | VOC 제거 필터, 바이오 케미칼 소재, 수소저장 재료, 바이오센서, 재생의료용 배지, 약물전달 시스템, 미용재료, 연료전지 전극, 전자파 차폐재료, 발광소자, 디스플레이용 등 |
⇒ 따라서, 기능성 섬유 소재의 범위는
- 원사, 섬유기계, 기능성 섬유 소재를 비롯한 친환경 소재, 복합 소재, 하이테크 소재 등의
각종 기능성 섬유 재료를 포함하고,
- 공급망 기준으로 기능성 원사 제조, 기능성 원단, 섬유 디자인, 기능성 섬유 적용 단계에 사용되는
각종 기능성 소재와 부품을 포함하며,
- 기술적으로는 각 기능성 소재의 제조기술, 성능 향상 기술, 저가격화 기술, 기능성 소재 국산화
기술 등이 포함됨.
니즈 분석
□ 시장 니즈 1 : 산업용 소재화
- 섬유분야 기술혁신과 함께 IT, NT, BT기술과 융합·발전하면서 고기능, 고성능, 고감성 기능성 섬유 소재 개발 기술에 대한 요구가 증가하고 있음.
- 생산기술의 발전, 고강도/고탄성률 등의 고성능 추구, 심미성의 추구, 마이크로 추구와 가공 기술, 기능성 섬유 그리고 환경대응 등임. 향후 전개방향으로서 중요한 것은 새로운 관점에서 미래에 대응하는 것임. 단순히 기존섬유의 응용보다도 타 산업분야와 융합하는 복합기술로의 발전이 바람직함.
- 기능성 섬유산업의 방향은 첫째, 기술개발은 각각의 기술의 융합으로, 둘째, 섬유산업 간의 스트림 협력을 통한 마켓 Oriented 상품 개발, 셋째, 패션과 연계한 고부가가치의 의류소재 개발과 함께 글로벌 경쟁력을 가지고 있는 우리의 자동차, IT에 접목한 산업용 섬유소재 개발이며, 이를 통한 기능성 섬유산업의 경쟁력 제고가 필연이라 할 것임.
- 복합 섬유재료의 고기능화, 활용성의 확장을 위한 혁신기술개발, 가격절감 기술의 개발을 통한 고부가가치형 산업으로 재편이 요구되고 있음.
- 기존 산업 소재의 대체 소재로서 용도 및 시장이 앞으로도 더욱 확대될 것으로 전망되며, 여기에 발맞추어 개발방향이 전개되고 있음.
□ 시장 니즈 2 : 고기능성 및 고성능
- 기능성 섬유소재는 인간과 환경을 중시하는 패션성 소재와 Biomimetics(생체기능 통합 모방 기술) 및 고감성, 고기능성 제품으로의 융합, 조화에 따른 고부가가치 기술, medical life care의 소재의 개발이 중요함.
- 대부분 기능성 섬유 제품들이 기존의 부품소재를 대체해야 하기 때문에 기술개발 이후 제품화에 요구되는 신뢰성 평가 등과 같은 긴 적용시간이 요구됨.
- 고감성, 고기능성 섬유는 의류 및 생활자재 분야를 중심으로, 고성능 섬유와 초기능성 섬유는 산업자재 분야를 중심으로 개발 및 실용화 중에
있음.
- 나노섬유는 고용량 전극용 하이브리드 탄소나노섬유, 연료전지용 분리막 기술, 광학특성 제어기술, 2차 전지용 혁신소재, 태양전지 소재 등 다양한 분야에 적용할 수 있는 소재로 이에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있음.
- 탄소섬유는 인장강도, 탄성률이 크고, 내마모성, 윤활성이 우수하고, 전도성이 우수하므로 선진국의 기술 유출에 매우 민감해 하기 때문에 자국 외의 수출을 규제하고 있어서 수송기산업, 레포츠산업, 군수산업의 발전을 위하여 탄소섬유는 반드시 개발되어야 할 과제임.
□ 시장 니즈 3 : 친환경성과 저가격화
- 환경 보존 및 정화, 환경 개선에 기여하는 소재로 제조과정에서 CO2 발생량을 30% 줄이는 것은 물론 석유자원 사용을 줄이고 에너지 발생량을 감소시킬 수 있는 기술개발이 요구되고 있음.
- 기존 산업의 경쟁력을 환경적 요소와 결합해 시장을 만들어내는 시너지 효과 창출을 높이며, 단축 기술 및 에너지 절감 기술 및 공해물질 저감기술 개발이 요구되고 있음.
- 시장이 아직 협소하고 원료 공급을 해외에 의존하고 있으며 인증기관들이 선진국에 집중되어 있어 이를 획득하는데 많은 비용이 소요되는 문제점이 있으므로 가격의 인하에 대한 관심이 높음.
□ 시장 니즈 4 : IT/NT/BT 융합화
- 섬유산업은 다양한 스트림(Stream) 주체간의 협력을 통해 완제품이 만들어지는데 IT 기술과의 융합 정도를 높이기 위해 섬유소재의
IT화, 섬유공정의 IT 및 서비스의 IT화를 통한 유기적인 연계를 바탕으로 섬유산업의 IT화가 이루어져야 함.
- 스마트 섬유는 전기 전도성 및 에너지 저장성을 부가한 전자／에너지 섬유，외부의 자극에 반응하는 지능형 섬유, 섬유자체가 외부 환경변화에 응답하는 섬유를 포함하고 있으므로 미디어, 통신, 에너지 전환 등 정보전달 역할을 함.
- 군사관련 웨어러블 일렉트로닉스(Wearable Electronicsa) 기술개발, 산업현장 및 일상생활에서 사용가능한 스마트의류, 유비쿼터스형 의류패션 등 IT와 융합된 기술개발이 진행되고 있음. - 착용자의 인체로부터 발생되는 생체신호를 센싱(sensing)하고 전송하여 건강상태를 원격으로 관리할 수 있는 스마트 의류의 개발이 진행되고 있음.
□ 시장 니즈 5 : 웰빙 (Well-being) 및 고급패션화
- 웰빙 트렌드와 라이프스타일의 변화, 의류 기술 융합형의 기능성 섬유에 대한 관심 및 수요가 증가하고 있음.
- 섬유 융합산업은 단순 생활·의류 개념에서 벗어나 지식, 문화, 서비스가 접목된 정보생활 필수품으로 유비쿼터스 디지털 라이프스타일을 제공함으로써 신규 비즈니스 모델 및 고부가가치화 창출 기회가 되고 있음.
- 3차원 스캐너로 소비자의 인체를 계측한 후 맞춤 의복을 제공하거나, 인물 및 복장 표현방식의 개발, 의복 착용감 평가시스템, 정보수집 의류의 개발, 인텔리전트 어패럴 CAD 개발과 고속네트워크에 의한 생산, 유통, 소비 시스템에의 응용 등의 기술개발을 적극 추진하고 있음.
[기능성 섬유 소재 분야의 NET 분석]
| 구분 | 촉진요인 | 저해요인 |
| 수요 | - 다양한 분야로 응용범위가 확대 - 국내는 기능성 섬유의 시장이 매우 크며, 지속적인 기능성 소재 시장의 확산이 예측 - 기능성 장점으로 기존 섬유시장 대체 움직임이 활발 |
- 기존 섬유소재의 공급은 다소 과다한 상황임. - 세계 경기 침체에 따른 소비 위축 가능성 - 중국 등 신흥국가의 저가 기능성 소재 제품 |
| 환경 | - 섬유산업발전 전략 계획 등 국가적 차원의 지원정책 - 세계적으로 기능성 섬유 소재의 제품 다양화 개발 및 기능성 수요 및 보급 활성화 |
- 원사부터 디자인 및 패션 영역까지 글로벌 제조회사의 세계시장 잠식률이 여전히 높음. - 세계 주요국의 기능성 섬유 육성책에 따른 기업들의 경쟁이 치열한 상황 |
| 기술 | - 기능성 섬유소재는 매년 꾸준히 개선되고 있고, 기존 섬유 대비 고가격이며 그 수요도 폭발적으로 증가하는 고부가가치 산업 영역임. - 기능성 섬유소재는 수년내 기존 섬유시장에 버금갈 전망임. - 섬유시장의 새로운 역할을 담당하게 될 군사 및 의료 등의 특수 용도의 시장이 점차 커지고 있음. |
- 기능성 소재/가공 및 제조기술 분야는 중소기업에 대한 진입장벽이 매우 높음. - 특수 기능성 섬유의 제품화는 주변기술의 동시 발전을 전제로 함. |
- 국내의 섬유 생산 기술과 IT, NT, BT 기술을 접목하면 기능성 섬유에 대한 다양한 어플리케이션을 개발할 수 있을 뿐만 아니라
가격경쟁에 있어서도 유리한 위치를 점할 수 있음.
- 기능성 섬유 소재 시장은 현재를 기점으로 폭발적인 성장이 예상되는 만큼, 관련
중소기업들에 대한 정부의 시의적절한
지원책은 향후 기능성 섬유 소재 분야가 국가의 중추산업으로 발전할 수 있는 초석이 될 수 있음.
산업특징 및 구조
- 기능성 섬유 소재산업은 기술 및 자본 집약적인 산업이며, 특히 원재료의 가공 측정기술과 기능성 및 디자인 적용 등이 중소기업 주도의 산업 특성이 존재함.
- 차세대 시장의 키워드로 떠오르고 있는 기능성 섬유는 전 세계적으로 관심이 고조되면서 우리나라를 비롯한 세계 각국에서 동 분야에 대한 투자가 급격히 증가하고 있는 추세임.
- 한 예로 탄소소재의 무게는 강철의 4분의 1에 불과하고 강도는 10배 이상 강한 첨단 기능성 소재로, 스포츠에서부터 항공우주, 에너지, 자동차에 이르기까지 모든 산업분야에서 금속재를 대체하고 있으며 국내에서는 최근 탄소섬유 생산시설 건설계획이 잇따라 발표되면서 시장이 더 주목받고 있음.
- 기능성 섬유는 당분간 공급부족과 기술력 차이 때문에 고부가가치 사업으로 급성장하겠지만, 현재와 같이 경쟁적으로 투자가 이뤄진다면 폴리에스터나 스판덱스처럼 과잉공급으로 인한 가격하락 등의 부작용과 함께 기업 구조조정도 불가피할 전망임.
- 후방산업에 속하는 원사, 기능성 섬유의 소재, 가공기술 및 처리기술 등은 기술 종속성이 너무 크고 로열티 부담이 가중되어 국산화 잠재력이 큰 분야이며, 타산업과의 융복합적인 경쟁력이 있어야 대외 기술 우위를 점할 수 있는 산업임.
[기능성 섬유 소재 중심의 연관산업 구조]
| 후방산업 | 기능성 섬유 소재산업 | 전방산업 |
| 원사, 직물, 염료/안료, 기능성 소재, 폴리머, 가공기술, 섬유 처리기술 |
기능성 섬유 제조기술, 탄소섬유, 스마트 섬유, 나노 섬유, 친환경 섬유, 나노섬유, 생분해성 섬유, 에코 섬유 |
기능성 의류, 패션디자인, 생활용품, 자동차, 생활자재, 토목 및 건축재료, 군사 및 의료 시스템 |
[기능성 섬유 소재 중심의 SWOT분석]
| 강점(Strength) | 약점(Weakness) |
| - 오랜 섬유 기술대국 - 전체 스트림의 균형적 생산구조 - 섬유 원사기술 및 생산국(세계 6위 수출국) - 기능성 수요에 대한 빠른 대처 능력 |
- 관련 사업 기반 및 투자 자본 미약 - 핵심 인력자원 부족 - 산학연 협력체계 취약 - 국내 생산여건 악화 |
| 기회요인(Opportunity) | 위협요인(Threat) |
| - 기능성 섬유시장의 폭발적 증가 - 세계적 원천특허 시효만료 임박 - 다양한 기능성 섬유 소재의 수요 - 녹색성장 정책 강화로 관심집중 |
- 선진국 산업체들의 시장선점에 의한 높은 진입장벽 - 값싼 노동력을 지닌 개발도상국의 추격(대만과 중국의 협력에 의한 추격) - 특허마찰 심화 선진국의 기술 보호주의 |
시장현황/전망분석
- 2010년 11.8kg이었던 1인당 평균 섬유 소비량은 2030년에 18kg으로 증가하여 세계적으로 6,800만톤이 증가할 것으로
예상되며, 연간 섬유 소비량 증가율은 3.1%로 예상됨.
항공기와 자동차산업 분야에서 기능성 섬유 소비량이 증가할 것으로 예상되며, 특히 고기능성 섬유에 대한 소비량이 크게 증가할 것으로 예상됨. 섬유제품의 사용은 인구증가, 패션제품에 대한 수요증가 등으로 인해 계속 활성화 될 것임. - 세계 및 국내 모두 기능성 섬유소재 시장의 확대에 따라 기능성 소재의 수요가 지속적으로 확대될 전망임.
- BCC Research의 특수섬유 시장 보고서에 수록된 탄소섬유 시장 전망에 따르면 2009년 170억달러에서 2014년 350억달러로 연평균(CAGR) 12.7% 성장이 예상되고 있음.
- 나노섬유에 관한 시장 보고서에 따르면 2009년 81백만달러에서 2014년 330백만달러로 연평균(CAGR) 40.4% 성장이 예상되고 있음.
(BCC Research, 2009. 6, Nanotechnology in Environmental Applications: The Global
Market) - 일본의 합섬 대기업 3개사가 세계 시장의 80%를 점하고 있는 탄소섬유가 항공기, 풍력발전 Blade, 자동차재료 등 차세대를 담당할
최첨단재료로서 주목을 받고 있음. 향후 5년간은 연율 15%에 육박하는 높은 성장률을 유지할 것으로 전망되고
있음.
[첨단복합재료공급자협회(The Suppliers of Advanced Composite Materials Association :SACMA), 東邦레이온, Yano Research Institute Ltd. 2009. 3]
최근 수년간 탄소섬유의 수요는 예상을 크게 상회하고 있음. 향후에도 연율 13% 이상 확대되어 2010년에는 5.8～7만톤, 2012년에는 10만톤에 달할 것으로 전망되고 있음. 탄소섬유의 중·장기적 타깃은 풍력발전분야나 CNG 탱크, 로봇관계, 자동차 관계 등 산업자재 분야가 될 것임. 또한, 일본은 2015년을 목표로 자동차 차체/구조체의 개발을 추진하고 있어, 성공하게 되면 거대한 수요가 창출될 것으로 보임.
지역별 수요는 북미 지역이 전체 수요의 40%대로 가장 큰 시장이며 유럽, 일본이 그 뒤를 따르고 있음. 북미와 유럽에서의 수요는 토목·산업 분야와 항공·우주 분야의 수요가 주종을 이루고 있는 반면, 일본의 경우는 스포츠·레저 분야의 비중이 비교적 높아 토목·산업 분야와 유사한 규모의 수요를 보이고 있음.
국내 탄소섬유 시장 규모는 연간 720여 톤 정도(140~150억원 규모, 2,000円/kg)이며 프리프레그는 600만㎡ 정도임. 국내의 시장은 거의 대부분이 PAN계 탄소섬유 프리프레그 제품 시장으로 구성되어 있으며, 그 수요는 30만∼50만㎡/월 규모임. 피치 계 탄소섬유는 인장 강도 등의 물성이 상대적으로 떨어지고 PAN계에 비해 경쟁력이 떨어져 국내에서는 거의 사용되지 않고 있음.
현재의 국내 시장 규모 연간 720여 톤 정도(2,000원/kg 140~150억원 규모)에서 Yano Research Institute에서 최근 발표한 세계 시장 성장 전망 CAGR 5.5%(2005~2010년)를 적용하면 향후 국내 시장 규모는 2012년 기준 5,200톤 규모의 시장으로 확대될 것으로 보임.
또한, 현재 미미한 토목·산업 분야의 확대로 스포츠·레저 분야에 치중되어 있는 현재의 수요 구조가 바뀔 경우 그 시장은 비약적으로 성장할 잠재력을 보유하고 있음.
- 스마트 섬유(Smart Textile)는 구미를 중심으로 매년 급속히 신장되고 있으며 수년전의 기초연구에서 지금은 상업규모의 실용화 단계에 들었음. 상변화 메모리(PCM)나 형상기억 물질을 비롯해, 전자기술을 조합한 전자섬유(E-Textile)의 개발은 섬유의 기능성을 한층 고도화시키고 있음.
- 전 세계적으로 스마트 의류 시장은 2015년 1963억달러 규모가 될 것으로 전망되고 있음. 특히 `입을 수 있는 컴퓨터(wearable
computer)` 시장은 건강관리용, 산업용, 군사용으로 매년 25% 이상 성장이 예상됨. MP3 플레이어 내장 의류, 위치추적(GPS)
기능의류, 생체신호전달 실버 의류, 휴대폰이 내장된 캐주얼 재킷, GPS와 게임기가 장착된 미아방지용 아동의류 등 상상으로만 접해본 의류가
현실로 나타나고 있는 것임. 스마트 의류에는 최첨단 IT가 필요함. 섬유에 장착될 입출력기 센서, 배터리 등 전원공급기술이 필요하고 음성 또는
문자 인식 시스템도 필요함.
(한국 섬유산업연합회, 섬유패션산업동향 2012. 01호 : 전자섬유의 기술개발 동향)- Venture Development Corporation사에 의하면 세계의 스마트 섬유의 시장규모는 2005년 3억4백만달러에서 2008년 6억2천8백만달러로 연간 27% 급성장했음. 내용별로 보면 이제까지는 열에너지의 조절 분야가 가장 많았지만 앞으로는 센서/모니터 분야가 최고로 성장할 것으로 예상했음.
- 의료용, 방호의류, 스포츠용에 있어서 모니터링과 커뮤니케이션 기능, 오락/엔터테인먼트, 사물의 위치추적 등 폭 넓은 분야에서 개발이 진행되고 있음. 사회 발전에 따른 기능의 다양화의 필요성 증가로부터 스마트 섬유는 한층 발전할 것이며, 사용자의 간편함 추구에 따라 그 설계사양의 단순화(simplicity)가 향후 가속화될 것으로 예상됨.
(米長 粲, "スマ トテキスタイルの最新開 動向", 纖維機械學會誌 , 63(1), 2010, pp.31~34.)
[기능성 섬유 시장 현황 및 전망]
(단위: 억원/억달러)
| 구분 | 시장규모 | 성장률 CAGR(%) | |||||
| 2012 | 2013 | 2014 | 2015 | 2016 | |||
| 국내 시장 |
원소재 | [12,000] | 13,500 | 14,100 | 14,550 | 15,000 | 5.8% |
| 염·안료 | 4,217 | 4,559 | 4,928 | 5,327 | 5,758 | 8.1% | |
| 스마트 섬유 | 16,120 | 17,880 | 18520 | 20,750 | 22,170 | 8.3% | |
| 탄소 섬유 | 1,923 | 2,550 | 2,925 | 3,485 | 3,853 | 19.3% | |
| 재생 섬유 | 818 | 859 | 954 | 983 | 997 | 5.1% | |
| 나노 섬유 | 990 | 1,055 | 1,250 | 1,380 | 1,510 | 11.2% | |
| 기능성 섬유 소재 합계 | 19,851 | 22,344 | 23,649 | 26,598 | 28530 | 9.5% | |
| 세계 시장 |
원소재 | [1900] | 2010 | 2230 | 2300 | 2380 | 5.8% |
| 염·안료 | 223 | 229 | 235 | 242 | 249 | 2.8% | |
| 스마트 섬유 | 1570 | 1632 | 1796 | 1963 | 2231 | 9.2% | |
| 탄소 섬유 | 180 | 250 | 350 | 380 | 450 | 26.5% | |
| 재생 섬유 | 7 | 10 | 13 | 17 | 23 | 34.7% | |
| 나노 섬유 | 52 | 57 | 63 | 72 | 80 | 11.4% | |
| 기능성 섬유 소재합계 | 1,809 | 1,949 | 2,222 | 2,432 | 2,784 | 11.4% | |
※ 자료: 지식경제부, 섬유패션산업 경쟁력 강화 대책 2009, BCC Research 2012 Globla Markets and technologies for Bioplastics, (주)야노경제연구소 고기능 섬유 시장의 현상과 장래 전망, 2010, Elsevier Advanced Tech, Profile of the International Membrane Industry 2004, 한국 섬유산업연합회: 섬유패션산업동향 2012. 01호 : 전자섬유의 기술개발 동향, 한국 섬유산업연합회: 신섬유기술로드맵 2012 08. [ ]는 추정치, 환율 1000원
- 한국은 제조 및 가공기술 분야 세계 최고 기술을 보유하고 있는 역량을 기반으로 기능성 섬유소재 기술 우위 확보가 가능하고 특히 섬유 소재관련 시장은 더 큰 효과를 볼 것으로 판단됨.
- 중국이 대규모 저임금 인력과 물량을 앞세워 가격 경쟁력에 우위를 점하고 있지만, 국내 제품 품질에 못 미치는 제품 퀄리티와 AS 미흡으로
초기에 판매되었던 중국산 기능성 섬유에 등을 돌린 바이어들이 시장에서 늘어나 앞으로 시장확대의 가능성이 있을 것으로 전망됨.
라. 공급망(분류)에 따른 분석 - 기능성 섬유소재의 원소재인 섬유사, 직물, 편조물, 직물제품 등을 염색, 표백, 가공, 직물의 도포, 삼투, 경포, 방수 및 기타 처리활동, 각종 의류와 섬유제품 제조 등이 포함되며 대표적으로 원사, 직물, 염료/안료 등으로 나누어지며, 소재로는 각종 기능성 고분자 섬유, CNT(Carbon Nano Tube), 유기금속 폴리머, 금속/유기고분자 전도성물질, 전자파 차폐재, 인광/발광/축광 소재, 단열/차열/발열 소재, 난연/방염 소재, 무기/유기 항균제 등으로 나누어짐.
- 기능성 섬유 소재분야는 유기섬유, 생분해성 섬유, 재생섬유, 탄소섬유, 유리섬유, 스마트섬유, 나노섬유 등이 포함될 수 있으나, 주요 4대 섬유소재인 재생, 탄소, 스마트, 나노섬유 기술로 한정함.
- 나노섬유 상용화가 가장 구체화하고 있는 분야는 생화학 방어복 제조분야임. 나노섬유는 미세입자나 박테리아는 통과하지 못하게 하면서도 내부의 땀은 배출하는 호흡성이 있어 세균 등의 침투를 막는 방어복으로 활용함.
- 스마트 섬유는 단순히 섬유패션 기술에 디지털 관련 기술이나 방식만을 적용하는 것이 아니라 섬유제품 기술에 타 분야의 기술을 융합시킴으로써 섬유제품 고유의 장점을 유지하면서도 타 분야로부터의 고부가가치를 부여받은 퓨전형 신종 제품을 말함.
- 스마트 섬유는 미국에서 연구가 시작돼 군사부문을 중심으로 활발한 연구가 이루어지고 있으며 군사, 의료용 외에도 소방복, 인테리어 직물, 각종 작업복 등으로 활용이 늘 것으로 전망됨. 또 옷을 입은 사람의 생체 정보를 파악하는 섬유나 비타민 캡슐이 부착된 셔츠, 박테리아를 이용해 자연적으로 세탁하는 옷 등으로도 사용이 가능하다고 알려지고 있음.
- 우리 섬유 산업은 세계 섬유 시장의 환경 변화와 경쟁 격화로 인해 다양한 어려움에 직면할 것으로 예상되지만, 기능성 섬유를 중심으로 한 하이테크 섬유의 개발은 새로운 성장동력으로 작용할 것으로 전망됨.
- 기능성 섬유 산업의 발전 전략으로 첫째, 생산지향적에서 시장 지향적으로 전환, 창조적 기업문화 육성, 다품종 소량생산체제 구축을 중심으로
하는 신기업 패러다임 추구
둘째, 기술개발을 통한 신브랜드 육성, 기술과 마케팅의 협력시스템 구축, 핵심기술 및 패션 디자인 개발을 중심으로 하는 대표브랜드 육성 전략이 중심이 되고 있음. - 세계적인 경쟁력을 유지하고 있는 우리나라 섬유산업이 지속적 성장을 위한 발판을 마련을 위해서는 향후 섬유산업의 기술혁신에서 핵심 분야를 이룰 것으로 예상되는 지능형 섬유의 개발과 국제경쟁력을 구축하고 있는 IT분야와의 기술 융합을 추구하는 한편 삶의 질 향상과 관련된 건강, 스포츠 레저 섬유 및 메디컬 섬유 등 고부가가치 분야에의 기술 혁신이 중요함. 또한 패션 및 마케팅 분야까지를 포함하는 시스템형 산업화를 통해 분야 간 시너지 효과가 극대화될 수 있도록 해야 함.
세계업체 및 제품 현황
- 미국의 FibeRio Technology Corporation에 따르면, 세계 나노섬유 시장은 생산성 향상 및 용도개척에 힘입어 2020년까지 40억달러로 확대될 전망임. FibeRio는 지난해 “Forcespinning"이라고 하는 신규 나노섬유 생산법을 발표한 바 있으며 나노섬유의 용도확대 및 생산성 향상에 초점을 맞춘 것임.
- 해외 기술개발 현황을 살펴보면 유럽의 경우는 유럽연합(EU)에서 공동출자하여 SFIT(Smart Fabrics Interactive Textile) Cluster를 만들고 그 안에 myHeart, BIOTEX, ProeTEX, STELLA, OFSETH, CONTEXT, MERMOTH, SYSTEX 등의 단위 프로젝트 중심으로 스마트 섬유 기술개발을 진행하였음.
- BIOTEX(Bio-SensingTextiles) 프로젝트를 통해서는 생체 신호 모니터링 직물센서를 이용한 의복을 개발
- myHeart 프로젝트를 통해서 운동선수나 환자들의 심박을 모니터링할 수 있는 생체신호 모니터링 의복을 개발한 바 있음.
- 최근까지 STELLA(Stretchable Electronics for LargeArea) 프로젝트를 통해서 신축성 있는 전자 디바이스 개발을 위한 플렉서블 기판과 전도성 회로를 개발하였음.
- 필립스에서는 음성인식 이동전화와 MP3 플레이어를 PAN(Personal Area Network)으로 연결한 의류를 개발중이며, 인피니온은 전도성 섬유를 이용한 MP3 플레이어, 이어폰이 내장된 세탁이 가능한 의류, RFID 모듈을 위한 직물 안테나, 사람의 동선을 감지하는 스마트 카펫 등을 개발하고 있음.
- 스위스 취리히 공대(ETHZ)의 Wearable Computing Lab에서는 전도성 섬유에 대한 연구를 진행, 전도성 섬유를 이용한 직물형 안테나, 트랜지스터, 압력 센서 등을 개발, Health assistant 응용으로 사용자의 자세를 감지하여 이를 교정해주는 Motion aware clothing, Backmanager를 개발, 전도성 섬유와 칩의 연결을 더욱 간편하고 저렴하게 구현하기 위한 연구를 진행하고 있음.
- 독일의 스포츠 웨어 전문회사인 Adidas는 2008년 DuPont과 Invista로부터 Spin-out한 Textronics를 인수하여 Adidas Wearable Sports Electronics를 설립하였는데 특히 착용형 생체 모니터링 시스템에 중점을 두고 Wearable Sports Electronics 기술을 개발하고 있음.
- 최근 Adidas의 뉴메트릭스라는 제품은 심장 박동을 점검하는 개념의 제품으로 이러한 기술의 시장은 군사용에서부터 노인 보호용 그리고 스포츠까지 매우 다양할 것으로 전망됨. Adidas는 Wearable Electronics 시장을 크게 Sense & Monitor, Warm, Illuminate, Communicate 분야로 보고 있으며 우선 스포츠 분야에 적용 가능한 Wearable Technology에 집중하고 Textile System 기술 진보에 따라 Energy Harvesting 분야로도 도전할 계획임.
- BodyMedia는 웨어러블 컴퓨터 기반 의료 연구 등 다양한 용도의 하드웨어 및 소프트웨어 솔루션을 개발하고 있는데, 의복이 갖는 고유의 특성을 살리면서 실제 웨어러블 컴퓨터 플랫폼으로서 기능할 수 있는 다양한 센서 및 데이터 처리 프로세서, 데이터 버스채널 등을 사용자의 신체적 특징을 고려하여 의복에 장착시킬 수 있는 스마트 섬유 직조 기술을 개발하고 있음.
- 일본의 Toyobo와 Polymatech은 pitch계 탄소섬유의 열전도성보다도 우수한 高열전도성을 가진 탄소섬유를 공동 개발했다고 최근 발표함. 동 열전도성은 약 1,200W/m·K로 구리의 열전도성보다 3배, 알루미늄의 5배 높고, 피치계 탄소섬유(약 900 W/m·K,Toyobo 추산)보다도 열전도성이 뛰어나 탄소섬유가운데 가장 높은 열전도성을 갖고 있음. 이로 인해 기존 상업화된 열 발산물질가운데 가장 뛰어난 고전도성 카테고리로 분류될 수 있음.
- 이탈리아 Milio Spa사와 Smartex사에서는 ECG(Electrocardiogram, 심전도)와 호흡, 체온 등을 모니터링 할 수
있는 셔츠(Wealthy, MyHeart), 관절의 움직임을 포착하기 위해 탄소와 실리콘을 이용한 센서를 접착한 티셔츠, 피에조(Piezo)
센서를 무봉제 니트에 연결하여 호흡을 모니터링하는 셔츠 등을 개발하였음. 최근에는 EU 컨소시엄 형태로 착용자의 생화학 신호까지 의복으로
모니터링하기 위하여 Biotex 프로젝트(www.biotex-eu.com)를 수행하고 있음.
- 미국은 DAMA Project를 미국 에너지성(DOE)이 10여개의 정부직할 연구소와 섬유관련 연구기관, 그리고 150개 기업이 공동으로 AMTEX(미국섬유제조업공동체)를 설립하여 연간 총예산(5,000만 불)의 절반을 에너지성이 부담하여 추진하고 있음.
- 미 육군에서는 각종 전투용 디지털 장비들을 병사의 신체 및 군복 내외에 분산 배열하여 내장 또는 부착시킨 미래 병사체계 ‘Land Warrior'를 개발 중임.
- Burton Snowboard社는 MP3 기능을 내장시킨 스노보드 재킷을 개발함.
- Softswitch社는 다양한 유형의 기능성 의류에 적용될 수 있는 전도성 섬유소재와 이를 사용한 키패드(섬유소재의 키보드)를 개발함.
- VivoMetics社와 Sensatex社는 30개 이상의 인체 생리신호를 계속 모니터하는 센서와 그 데이터를 전송하는 소형 컴퓨터를 내장시킨 ‘Life shirt'를 개발함.
- 유럽, 호주에서는 다양한 일상생활 용도를 위한 기능성 의류가 개발되는 추세임.
- 독일의 반도체 업체인 Infinion Technologies와 Munich의 패션스쿨은 협업을 통하여, 의복에 봉제가능한 반도체 칩과 센서, 전도성 섬유 소재 기술을 기반으로 설계한 ‘MP3 플레이어가 장착된 의류’를 개발함.
- 영국 Birmingham 대학 연구팀은 운동용 스마트 셔츠인 ‘SensVest'를 개발하였으며, 이는 전도성 섬유소재와 센서를 기반으로 하여 착용자의 운동 속도와 가속도, 체온, 맥박 등의 다양한 데이터를 라디오 네트워크를 통해서 전송하는 기능을 지닌 운동선수용 의류임.
- 이탈리아의 디자이너인 Alexandra Fede는 소형 제어장치와 진동 프로그램, 진동패드 등을 의복 내에 통합시킴으로써, 착용자가 원하는 신체부위에 진동 마사지를 하는‘JoyDress'를 비즈니스 수트와 이브닝드레스의 형태로 개발함.
- 캐주얼 의류 전문회사인 벨기에의 Levi Strauss Europe과 덴마크의 Phillips International은 상호 협업을 통하여 휴대전화기와 MP3 플레이어가 내장된 캐쥬얼 재킷을 개발하였으며, 위치추적 기능과 게임기가 내장된 미아방지용 아동 의류를 개발함.
- 향후 시장 예측에서 중요한 변수는 중국의 등장임. 최근 급속히 성장하고 있는 중국에서 탄소섬유 시장의 확대 정도에 따라 시장의 성장 폭은
크게 영향을 받을 수 있음.
또한, 가격 경쟁력을 앞세운 마케팅 전략으로 기존 시장의 판도에 위협을 줄 가능성도 배제할 수 없음.
국내업체 및 제품 현황
- 코오롱 인더스트리의 경우, LED System을 의복에 탑재하여 야간산행과 위급상황 시 위치 파악이 용이한 섬유 제품을 개발하였고 IT기기의 Pocketing 기술을 개발하여 i-POD 내장포켓과 i-POD Controller를 갖는 Smart시리즈를 판매하고 있으며, 사람의 체온에 따라 자동으로 온도조절이 가능한 발열 스마트 섬유 HeaTex를 개발하여 등산복, 골프복, 스키복 등 아웃도어 기능성 의류에 적용하고 있음.
- 일본 섬유ㆍ화학ㆍ소재업체인 도레이가 한국에 탄소섬유 공장을 지어서 2013년부터 공장 가동에 들어간다는 계획임. 2020년까지 전체 투자 규모는 4800억원 수준. 도레이가 일본, 미국, 유럽이 아닌 지역에 탄소섬유 공장을 세우는 것은 처음임. 탄소섬유는 친환경 자동차, 항공기, 풍력발전소 등에 활용도가 많아지고 있음. 도레이는 한국법인으로 계열사 인도레이 첨단소재를 통해 한국 공장에서 연간 2000t 정도 탄소섬유를 생산해 한국은 물론 중국 등으로 수출하기로 했음.
- 국내 나노섬유 생산업체는 코오롱 극세사(Rojel)(500t/월), 휴비스(FLOF-A)(350t/월), 효성(400t/월) 및 경방이 있으며 국내 대부분 직물 아이템이 중국으로 넘어가는 상황에서 나노 및 초극세사는 국내에서 추구할 수 있는 고부가가치 기술로 파악되며 그 수요가 증가하고 수요를 예측하여 생산량 증설을 추진 중에 있음.
- 섬유용 기능성 나노입자를 염가로 양산화하는 기술이 S.C.C㈜에 의해 진행되고 있으며, ㈜효성에서는 동 나노입자를 PET 등과 같은 섬유재료와 혼합, 제조 및 섬유화하여 기존제품보다 물성이 크게 향상된 타이어코드를 개발중임.
- 최근 ㈜삼신크리에이션에 의해 세계 최초로 양산화가 이루어져, 현재 2차전지, 초고효율 필터(HEPA급) 및 의료용 등의 소재로서 상용화 연구가 진행중임.
- 혼합방사법의 경우 섬유의 배향성이 우수하여 열처리에 의한 활성탄소 나노섬유의 제조에 유리하며, ㈜아모텍에 의해 전기이중층 커패시터(EDLC) 전극 제조기술 개발이 진행중임.
- 효성은 재생 섬유로 바다 속 어망을 재활용한 의류용 나일론 원사(原絲)인 ´마이 판리젠‘을 출시한 데 이어 페트병이나 폴리에스터 원사를 재활용한 의류용 섬유소재인 리젠(RegenTM)을 선보였음.
- 리젠(RegenTM)은 기존에 사용했던 페트병이나 폴리에스터 원단·원사를 세척해 칩(chip) 형태로 만든 후 의류용으로 뽑아냈음. 이는 효성이 섬유사업 부문을 중심으로 제품 개발에서부터 생산공정-마케팅에 이르기까지 친환경 마인드 확대를 위해 전개하고 있는 ´씽크 그린(Think Green)´ 캠페인의 일환으로 개발됐음.
- 휴비스는 최근 국내 최초로 나이키에 페트병 리사이클 원사를 공급하는 공식 업체로 등록됐음. 글로벌 스포츠 브랜드 나이키(NIKE) 매장에서 휴비스(Huvis)의 리사이클 섬유로 만든 옷을 만날 수 있게 된 것임.
※ 자료:
패션채널(2011). Technical & Functional Fabric Guide Book에 제시된 브랜드 수에 근거
[국내 기능성 소재별 브랜드 현황]
- 최근 내수시장에도 고어코리아, 인비스타 코리아, 필러코리아 등을 통해 국제적으로 인지도가 높은 브랜드 네임을 가진 고기능성 원단과 제품들의 국내 영업이 더욱 활발해지고 있으며 다양한 해외 브랜드들이 국내 시장에 더욱 적극적으로 진출하면서 국내 업체들이 살아남기 위한 개발 전쟁이 계속되고 있음.
- 최근 국내 기능성 섬유 소재 시장은 다수 후발기업들이 시장에 진입하면서 경쟁이 치열해지고 있음.
- 기능성 섬유 소재 제조 관련 장비는 원사, 섬유제조, 패션 디자인 산업 관련 설비와 유사한 특성이 있어 한국은 세계적인 기술경쟁력을 단시간에도 확보할 수 있는 분야임.
- 기술 집약적 사업의 생산성 및 가격경쟁력 향상과 직결된 원천소재분야의 기술력 보유 노력과 투자가 더욱 필요함.
[공급망 분석 종합]
| 공급망 | 원소재 | 섬유 | 스마트 섬유 | 탄소 섬유 | 나노 섬유 |
| 주요내용 |
염료, 기능성, 전도성, 내열성, 항균성 | 일광/세탁 견뢰성, 속건성, 내구성, 고강도, 투습성, 방풍성, 보온성 | 방풍/단열보온, 감온변색, 피부 친화적 |
고강도, 고탄성, 항균방취/자외선 차단/흡습성/속건성 |
광택성/고강도/내구성/원적외선 방출/항균방취 |
| 주요 제품/기술 | 인디고, 전자파 차폐, 내열복, 항균/항진균 | 의류, 이불, | 의류, 스포츠웨어, 아웃도어, 이너웨어 |
의류, 광섬유, 전기/전자 재료 |
의류, 특수의복, 전기/전자 재료 |
| 해외 기업 | Allied Signal, 帝人, DuPont, Teijin, Kuraray, Unitika, Toyobo, MGC, Fuji, BASF, Du pont, Dow | Dupont, Toray, Dynima, Honeywell, DSM, AMOCO, 住金化工, 三菱化學, BS, Kuraray, 鐘紡, 東洋紡, 旭化成 | Bayer, Globe, Fujibo, Nisshinbo,Kanebo, Gomelast, outlast Texel, Huesker, FLETCHER | Challenge, Trevira | Tensar, REEFIND, 東華合纖, Shikibo, 日東紡績, Tenax |
| 국내 기업 | 경인양행, 동양화학, 이화산업, 욱성화학, 대영산업, 범진산업, 삼원화학, 애경, LG화학, SK케미칼, 한국카본, 한국화이버, 라이크라 | 효성, 코오롱, 휴비스, 태광산업, 경방, 대한방직, 방림, 쌍방울, 제일모직 | 충남방적, 한국쓰리엠, 제일모직, 효성, 코오롱, KCC, 웰크론, 신도섬유, 파카, 명인신소재, SMC 테크 | 효성, 태광산업, 성원섬유, 코멕스, 우신켐텍, 코오롱 | 한화나노텍, 웰크론, 효성, 조현산업, 쿨맥스, 코오롱 |
| (주)이스트웰, 우신피그먼트, 광명잉크, 오영산업,(주)파낙스이엠, 일삼, 태창화학, DKC, (주)제이엠씨, (주)제이케미칼, 태흥디앤씨(주), 한일화학(주), 삼신화성산업(주), 폴리크롬, 아담스컴퍼니, 베스텍, 씨엔드씨, 하나무역, 참빛소재, 닥터월, 이지스코리아, 라이프머티리얼, 한나패드, 실빅스, 연일케이텍스, 뉴젠사이언스, 킹프라이즈, 아진일렉트론, 이피씨, Ararion, 타코닉, 유천, HJ안전, 경성산업, 수양켐텍, 삼두염색, 이안글로벌, 신성 | 제이투엘, 미두섬유,신한산업, 영풍필텍스,성욱섬유, 대한화섬,벤텍스, 신풍섬유,은성코퍼레이션, 연일케이텍스, 엠도흐멘코리아(주)인비스 타코리아, 고어코리아, 쉘러코리아, 새한, 한국도날드슨, 전방, 동일방직, 삼일방직, 성안합성, 영남방직, | 텍스타일스마트, 벤텍스, 씨앤케이, 인비스타 코리아, 고어 코리아, 한길KNC, 신풍섬유, 젠플러스, 엔바이오, 텍스코, 세진섬유, 넥스프릴, 신한화성, 티포엘, 화성케미칼, 동방화학, 연일케이텍스, 대화패브릭, 텐케이트, 윤성텍스타일, 투에스라인, 아이엠테크 | 삼영, 한솔신소재, 이피씨, 무한캄퍼지트, 한화나노텍, 지티상사, 태성산업, 카본코리아, 우신화학, 태영섬유, 지케이씨, 와이브러스, 하나무역, 신한그린, 대덕산업, 유니웜, JMC, 우양신소재 | SCC, 카본나노텍, 삼광염직, 실빅스, 엔티시, 나눅스, 메이스터, 빅엔빅, 비에스지, 한국기복, 영풍필텍스, 득금, 화남섬유공업, 마이판, 알파섬유, 지오콘다, 이레섬유, | |
| 중소기업 참여정도 |  |
 |
|
 |
|
| 시장점유정도 | |
| |
|
|
* 참여정도는 주요제품 시장에 참여하는 중소기업의 참여규모와 정도(업체수, 비율 등)를 고려하여 5단계로 구분(낮은
단계:
, 중간
단계(,,) 높은 단계:
)
기업니즈
[선정된 핵심기술에 대한 연구 목표]
| 중분류 | 핵심기술 | 기술요구사항 | 개발 목표 | 최종 목표 | ||
| 1차년도 | 2차년도 | 3차년도 | ||||
| 탄소 섬유 |
산업적/군사용 탄소섬유 보강 매트릭스 기술 |
강도 연신률 |
300MPa 2.5% |
330MPa 2.7% |
350MPa 3.0% |
350MPa 이상 3.0% 이상 |
| 높은 강도와 탄성율을 갖는 탄소섬유강화수지(CFRP)기술 |
고탄성률 | 670 GPa | 690GPA (70×103kgf/mm2) |
700GPa 이상 | 700GPa 이상 | |
| 나노 섬유 |
경량화와 강도 특성을 강화하기 위한 섬유 강화 복합체 제조 기술 |
modulus typical diameter |
7GPa 20nm |
8GPa 10nm |
10GPa 5nm |
10GPa 이상 5 nm 이하 |
| 카본나노튜브를 사용한 파이버 제조 기술 |
인장 강도 전기전도도 |
10GPa 103 S/m |
25GPa 104 S/m |
50GPa 10 5S/m |
50GPa 이상 105 S/m 이상 | |
| 재생 섬유 |
셀롤로오스계를 적용한 탈할로겐 방염가공 기술 |
발화온도(℃) limiting oxygen index(LOI) |
500 22% |
550 25% |
600 28% |
600 이상 28% 이상 |
| 내절단성(ripstop) 천연 및 재생소재 계열 섬유 제조 기술 |
인장강도 ripstop(기존 실 대비) |
3GPa 20% |
4GPa 30% |
5GPa 50% |
5GPa 이상 50% 이상 | |
| 스마트 섬유 |
고내열 섬유 제조 방법 기술 | limiting oxygen index(LOI) 분해온도(℃) |
27% 430 |
30% 450 |
33% 500 |
33% 이상 500 이상 |
| 발열 및 차열 섬유 구조 제조 기술 |
Clo test(clo/in) 전기비저항 |
3 108~1012Ωcm |
3~4 107~108Ωcm |
4~5 107Ωcm이하 |
4~5 이상 107Ωcm이하 | |
기능성 섬유소재
* 발행 년도 : 2014년1. 개요
- 가. 정의 및 범위
- 정의 :기능성 섬유는 기존 섬유/의류의 단점을 개선하기 위해 섬유/의류 등에 기능성을 부가한 제품을 말하며, 일반 섬유에 비해서 내후성, 내한성, 내열성, 방수성, 강도 및 탄성률 등에서 우수한 물적 특성을 가지고 있어 원사, 의류, 건축/토목, 자동차 부품, 기계 부품 및 전기․전자부품 등에 주로 사용되는 기능성 재료를 말함
- 범위 :기능성 섬유는 외부 자극, 수분 및 열 등을 조절하고 외부 위험에서 인체를 보호하는 기능 등을 보유한 삶의 질을 획기적으로 개선하는 의류용 섬유와, 우수한 물리적, 화학적 기능적 성질을 보유하게 됨에 따라 산업전반에서 플라스틱, 금속소재를 대체하는 산업용 섬유를 의미하며, 첨단 기술을 적용하여 기능관련 효율을 높이는 기술 등이 포함되며, 소재로는 나노기술, 기능성 고분자, 유기금속 폴리머, 전도성물질, 전자파 차폐재, 각종 형광 소재, 단열, 내열, 난연 및 방염소재, 무기/유기 항균제 등으로 나누어지고 세부제품으로는 슈퍼섬유, 유기섬유, 생분해성 섬유, 재생섬유, 탄소섬유, 유리섬유, 스마트섬유, 하이브리드 섬유 및 나노섬유 등이 포함됨
- 나. 주요 제품
[주요제품 분류표] 기능성 섬유 소재 에코 바이오섬유 섬유경이 작은 유기폴리머 제조 기술 천연 유/무기함유 섬유 제조 기술 재생섬유 재활용 수지를 이용한 섬유 개발 고품질 기능성 원사 생산 기술 개발 복합 탄소섬유 고인성 탄소나노 섬유 고분자 복합체 기술 고강도 나노탄소섬유 제조기술 무기섬유 유리섬유 강화 필름 제조 기술 탄소나노 튜브가 주입된 유리섬유 재료 개발 하이테크 스마트섬유 내구성이 우수한 지오섬유(geotextile) 복합체 개발 항균 및 습윤 기능성 드레싱 섬유 개발 나노섬유 나노복합체용 light RTM (resin transfer molding) 고속공정 개발 저전도성 고발열 섬유소재 개발 [공급망 단계별 주요제품 분류] 기능성 섬유 소재 탄소 섬유 무기체계의 핵심소재, 의료용 CT장비, 로봇용 부품, 항공, 풍력 발전 기기, 자동차 부품 등 에코 섬유 친환경 물질의 섬유화 기술, Energy 절감형 제조 공정 기술, 환경 보존 및 정화, 환경 개선에 사용, 생분해성, 환경보전을 위한 정제 및 분리/회수 등 스마트 섬유 스포츠/레저 섬유, 메디컬/헬스 케어 섬유, 환경용 섬유, 디지털섬유, 엔터테인먼트 의류, 스포츠 의류, 인테리어제품, 특수용도 융합제품 등 나노 섬유 VOC 제거 필터, 바이오 케미칼 소재, 수소저장 재료, 바이오센서, 재생의료용 배지, 약물전달 시스템, 미용재료, 연료전지 전극, 전자파 차폐재료, 발광소자, 디스플레이용 등
2. 시장분석
- 가. 시장현황 및 전망분석
국내 섬유소재 산업은 생산 및 설비규모 면에서 3위의 섬유대국으로 진입하였으나, R&D 투자 부진으로 신기술 및 신소재 개발이 이탈리아, 일본 등 선진국과의 격차를 좁히지 못하고 있으며, 국내 섬유소재산업의 기술수준은 일본의 77% 수준에 머물고 있음
2030년에 18kg으로 증가하여 세계적으로 6,800만 톤이 증가할 것으로 예상되며, 연간 섬유 소비량 증가율은 3.1%로 예상됨. 다양한 산업 분야에서 기능성 섬유 소비량이 증가할 것으로 예상되며, 특히 고기능성 섬유에 대한 소비량이 크게 증가할 것으로 예상됨. 섬유제품의 사용은 인구 증가, 패션제품에 대한 수요증가 등으로 인해 계속 활성화 될 것임
산업용 섬유는 자동차, 토목·건축, IT등 수요산업 발전과 연계한 용도 전개로 향후 대폭적인 수요 증가 예상되며 탄소, 아라미드섬유는 첨단기술 산업의 핵심소재로 활용되어 기존 금속소재를 대체하는 부품소재로 급속히 확대 중, 미국은 산업용 원천소재 기술, 일본은 극한섬유 및 복합가공 기술, 유럽은 디자인 및 제품화 기술 중심으로 개발 중
국내 섬유의류 소재산업은 기능성 섬유소재를 중심으로 세계 3위의 시장점유율을 기록하고 있지만, 차별화 신소재 개발력 미흡, 중국과의 가격경쟁 열세로 수출확대에 많은 어려움에 직면, 범용품시장에서는 가격경쟁력 열세로 중국 등 후발 개도국에게 잠식, 고부가가치 제품시장에서는 신소재 및 차별화 제품 개발력 미흡으로 일본 등 선진국의 벽을 넘지 못하고 있는 실정
EU는 기능성 섬유, 친환경적 청정 제조 기술 개발, 중소기업 대상 산학연 공동 연구프로젝트 활성화 등 R&D지원 강화 : 이태리는 밀라노 기능 강화에 초점, 프랑스는 인재양성 등을 지속 추진 중
세계 및 국내 모두 기능성 섬유소재 시장의 확대에 따라 기능성 소재의 수요가 지속적으로 확대될 전망임
스마트 섬유(Smart Textile)는 구미를 중심으로 매년 급속히 신장되고 있으며 수년전의 기초연구에서 지금은 상업규모의 실용화 단계에 들었음. 상변화 메모리(PCM)나 형상기억 물질을 비롯해, 전자기술을 조합한 전자섬유(E-Textile)의 개발은 섬유의 기능성을 한층 고도화시키고 있음
2010년 세계 산업용 섬유의 시장규모(10년)는 약 1,270억 달러로 추정되며, 소비량은 아시아 850만 톤, 유럽 560만 톤, 미국 480만 톤 규모
중국이 대규모 저임금 인력과 물량을 앞세워 가격 경쟁력에 우위를 점하고 있지만, 국내 제품 품질에 못 미치는 제품 질과 AS 미흡으로 초기에 판매되었던 중국산 기능성 섬유에 등을 돌린 바이어들이 시장에서 늘어나 앞으로 시장 확대의 가능성이 있을 것으로 전망(단위: 억 달러, 억원) 구분 품목 2012 2013 2014 2015 2016 2017 성장률 국내시장 기능성 섬유소재 990 1055 1250 1380 1510 1679 - 기능성 섬유소재 1923 2550 2925 3485 3853 4597 - 기능성 섬유소재 818 859 954 983 997 1048 - 기능성 섬유소재 16120 17880 18520 20750 22170 24010 - 기능성 섬유소재 4217 4559 4928 5327 5758 6225 - 기능성 섬유소재 (12000) 13500 14100 14550 15000 15870 - 해외시장 기능성 섬유소재 52 57 63 72 80 89 - 기능성 섬유소재 180 250 350 380 450 569 - 기능성 섬유소재 7 10 13 17 23 31 - 기능성 섬유소재 1570 1632 1796 1963 2231 2436 - 기능성 섬유소재 223 229 235 242 249 229 - 기능성 섬유소재 (1900) 2010 2230 2300 2380 2518 - *
3. 기술분석
- 가. 기술동향 분석
(1) 세계동향 기능성 섬유소재의 대상특허 2,491건에 대한 각 국가의 연도별 출원동향을 살펴보면, 전반적으로 최근까지 꾸준한 출원이 이루어지면서 증가하는 양상을 보이고 있으며, 한국이 가장 많은 특허를 보유하고 있음
- 출원규모에 있어서는 한국이 899(36%)로 가장 높은 점유율을 나타내며, 이어서 일본이 858(34%), 미국 462(19%), 유럽 272(11%)의 특허점유율을 나타냄
- 2011년 일본이 급격히 증가하는 것으로 나타남
(2) 국내동향 기능성 섬유소재의 국내특허 출원동향을 살펴보면, 출원건수는 전체적으로 높은 수준을 유지하다가 2013년 감소추세를 보이고 있고, 내국인 출원비율에 있어 매년 60~80%의 비중을 차지하다가 2013년에 들어 80% 이상의 매우 높은 비중을 차지하는 것으로 나타남
- 국내 전체특허의 내외국인 비율은 한국인이 75%, 외국인 25%로 한국인의 특허출원비율이 높아 기술자립도가 높은 것으로 분석됨
- 출원인을 구분하면 대기업의 특허비율이 32%로 가장 높았고, 해외출원인이 25%로 그 뒤를 이었으며, 대학/연구소/공공기관이 19% 그리고 중소기업과 개인이 각각 13%, 11%로 분석되어 기능성 섬유소재 분야는 대기업 및 해외출원인에 의한 특허출원이 많은 분야로 진출하기 위한 기술기반을 마련하고 있다고 판단됨
4. 핵심요소기술 선정
- 핵심기술 선정
- 조정된 요소기술과 기술․시장 동향분석 및 기업니즈조사 결과를 기반으로 핵심요소기술 선정위원회를 통하여 중소기업에 적합한 핵심기술 선정
- 핵심기술 선정은 기술성(10), 시장성(10), 중소기업성(10), 정책적 부합성(5)을 고려하여 평가됨. 기술성은 기술성장성(5), 기술수준(5)으로, 시장성은 시장규모(5), 시장 성장성(5)으로, 중소기업성은 중소기업 참여정도(5) 및 중소기업 진입장벽(5) 정도를 고려하여 평가[핵심요소기술 선정결과] 내열성 섬유 소재 및 가공기술 내열성 파라아라미드 섬유 및 이의 복합사 기술 탄소섬유 강화 복합재료 기술 우주항공용 고내열성 탄소섬유 복합체 제조기술 전도성 섬유 소재 기술 태양전지 섬유 기술 전도성 정밀 탄소섬유 기술 친환경 자연소재 대체 소재 및 가공기술 발열/냉감 흡한속건 소재 자연소재 대체 충전재 소재 바이오매스 유래 및 생분해 섬유 기술
6. 기술로드맵
출처 : 섬유인
글쓴이 : 달공 원글보기
메모 :