WO2018194408A2 - 냉각 의류 - Google Patents

Abstract

냉각 의류에 관한 발명이다. 본 발명의 냉각 의류는, 서로 다른 기능을 제공하는 다수의 층(layer)으로 이루어지되 액체를 방수통기 재질로 둘러서 액체 상태로는 빠져나가지 못하나 기체 상태로는 빠져나가 누수 없이 증발냉각을 이루도록 하며, 몸의 발한 냉각 현상을 인공적으로 이루도록 하는 것을 특징으로 한다.

Description

냉각 의류

본 발명은 냉각 의류에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는, 에너지동력이 필요치 않는 친환경 제품으로 제작이 가능함은 물론, 액체의 증발냉각을 방수통기 재질에 적용함으로써 물의 누수 없이 증발냉각을 통해 습구온도에 도달할 수 있게끔 하며, 몸의 발한 냉각 현상을 인공적으로 이루도록 하는 한편 그 냉각 현상을 옷의 부수기능으로 효과를 극대화할 수 있도록 한 냉각 의류에 관한 것이다.

소위, 방수통기 재질을 이용하여 액체의 누수 없이 증발냉각을 통해 습구온도에 도달하는 기술은 이미 BC 2500년 이집트 시대부터 사용된 것으로 알려져 있다.

고대 이집트인들은 두 토기 사이에 물을 부어 토기가 물은 봉쇄하는 동시에 수증기는 내보내어 증발냉각을 하였다.

물론, 토기는 유연하지 않아 저장용으로만 쓰였고, 냉각 의류로 사용할만한 제품들은 최근의 신소재들이 가능케 하였다.

한편, 최근 들어 가장 시장에 친근한 냉각 의류는 속건성 섬유로 제작된 의류, 예컨대 미국 듀폰사가 개발한 기능성 원사인 쿨맥스(COOlMAX)이다. 쿨맥스는 증발속도가 높아 땀의 증발에 의한 냉각속도를 높일 수 있도록 한다.

하지만, 쿨맥스는 냉각총량이 땀의 양에 제한되어 있기 때문에 속적으로 빠른 냉각에는 한계가 있다.

이러한 쿨맥스의 한계를 보완할 수 있는 냉각 의류는 땀에 의존하지 않고 따로 옷에 물을 추가하여 냉각총량의 한계를 없애는 방법을 적용한 의류이다.

이는 인공발한 기술과 가장 흡사하다 할 수 있는데, 그 예로서 쿨토시를 들 수 있다.

하지만, 현존하는 쿨토시의 경우, 토시나 스카프처럼 부분적인 부위만 제품화될 수밖에 없다. 즉, 쿨토시를 전체적인 옷으로 제작해서 판매할 수 없는 근본적인 문제가 있는데, 이는 아래와 같다.

첫째, 쿨토시는 압력에 물이 누수되기 때문에 평상 시 옷으로 입고 다니기부적절하다. 다시 말해, 의자에 앉거나 몸을 구부리는 등 몸동작을 크게 하지 못한다.

둘째, 물이 외부에 노출되어 있어서 미생물 증식이 쉽다. 게다가 젖은 면이 피부에 직접 닿으면 몸이 젖어 피부병을 유발할 수 있다.

셋째, 복사열 반사를 못해서 강한 햇빛을 받으면 뜨거워진다.

본 발명의 목적은, 외부 에너지동력이 필요치 않는 친환경 냉각 의류의 제작이 가능함은 물론, 액체의 증발냉각을 방수통기 재질에 적용함으로써 물의 누수 없이 증발냉각을 통해 습구온도에 도달할 수 있도록 하며, 몸의 발한 냉각 현상을 인공적으로 이루도록 하는 한편, 그 냉각 현상을 옷의 부수기능으로 효과를 극대화할 수 있도록 한 냉각 의류를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 실시예에서는 모세관 힘으로 물이 고르게 분포되도록 하면서 물의 증발이 이루어지도록 하는 속건성 면과 속건성 면의 피부 쪽 면에 합판되도록 하여 젖지 않도록 하면서 몸이 빠르게 냉각되도록 하는 방수막을 포함하는 내부층, 내부층 위에 피부 쪽에서 멀어지는 방향으로 연속하여 적층되고, 방수통기성을 가져 속건성 면 내에 확산되는 물이 액체 상태로 외부로 유출되는 되는 것을 막고, 기체 상태로만 빠져나갈 수 있도록 하는 중간층, 그리고 중간층 위에 피부 쪽에서 멀어지는 방향으로 연속하여 적층되고, 중간층을 외부 충격으로부터 보호하고, 복사열과 전도열을 단열시키는 외부층을 포함하는 냉각 의류를 제공할 수 있다.

중간층은 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 막을 포함할 수 있다.

외부층은 나일론, 플리스(Fleece), 폴리에스터, 폴리프로필렌, 양모, 또는 인공 울(Wool) 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.

내부층의 속건성 면은 폴리에스터 또는 폴리프로필렌 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.

내부층의 방수막은 폴리우레탄(PU) 또는 나일론 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.

냉각 의류의 착용 시 지면으로부터 상대적으로 상부에 위치하는 물 주입구를 더 포함할 수 있다.

물 주입구를 통해 주입된 물이 중력에 의해 솔기를 따라 몸의 일부 위를 흐를 수 있도록 물 주입구에 직접적으로 연결되어 있는 물 이동 관을 더 포함할 수 있다.

물 주입구의 입구면에는 주입되는 물의 이물질과 미생물을 여과하는 인공판막 및 필터가 연속적으로 위치할 수 있다.

본 발명에 따르면, 에너지동력이 필요치 않는 친환경 냉각 의류 제품으로 제작이 가능함은 물론, 액체의 증발냉각을 방수통기 재질에 적용함으로써 물의 누수 없이 증발냉각을 통해 습구온도에 도달할 수 있도록 하며, 몸의 발한 냉각 현상을 인공적으로 이루도록 하는 한편, 그 냉각 현상을 옷의 부수기능으로 효과를 극대화할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 의류의 구성도이다.

도 2는 도 1의 A-A선에 따른 개략적인 단면도이다.

도 3 및 도 4는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 의류에 대한 실제품의 예시도들이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세 히 설명한다.

그러나 본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.

예컨대, 실시예들은 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있기때문에 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

또한 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니기 때문에 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.

본 명세서에서, 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 그리고 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

따라서 몇몇 실시예에서, 잘 알려진 구성 요소, 잘 알려진 동작 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다.

한편, 본 발명에서 서술되는 용어의 의미는 사전적 의미에 제한되지 않으며, 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다.

일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가 지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 실시예의 설명 중 동일한 구성에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하도록 하며, 경우에 따라 동일한 참조부호에 대한 설명은 생략하도록 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 의류의 구성도이고, 도 2는 도 1의 A-A선에 따른 개략적인 단면도이다.

이들 도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 냉각 의류(100)는 에너지동력이 필요치 않는 친환경 제품으로 제작이 가능함은 물론, 액체의 증발냉각을 방수통기 재질에 적용함으로써 물의 누수 없이 증발냉각을 통해 습구온도에 도달할 수 있도록 하며, 몸의 발한 냉각 현상을 인공적으로 이루도록 하는 한편, 그 냉각 현상을 옷의 부수기능으로 효과를 극대화할 수 있도록 한 의류이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 의류(100)는 종전의 냉각 의류, 즉 전술한 쿨맥스(COOLMAX) 및 쿨토시와 다음의 사항에서 차별화될 수 있다.

첫째, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 의류(100)는 최대 물 함유량이 종전의 쿨맥스 및 쿨토시에 비해 약 5배 이상으로 많기 때문에 빠른 냉각을 더 오래 지속할 수 있다.

둘째, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 의류(100)는 종전의 쿨맥스 및 쿨토시와 달리 물이 의류 외부로 누수되지 않아 옷으로 입기 용이하다.

셋째, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 의류(100)는 종전의 쿨맥스 및 쿨토시와 달리 물이 외부에 노출되지 않기 때문에 공기 중의 먼지가 달라붙어 더러워지지 않으며, 또한 미생물의 침투를 막을 수 있다.

넷째, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 의류(100)는 종전의 쿨맥스 및 쿨토시와 달리 피부 접촉면이 젖지 않아서 오랫동안 편안하게 입을 수 있으며, 피부병을 방지할 수 있다.

다섯째, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 의류(100)는 종전의 쿨맥스 및 쿨토시와 달리 몸 전체를 가려서 자외선 조사 또는 벌레물림을 방지할 수 있다.

여섯째, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 의류(100)는 종전의 쿨맥스 및 쿨토시와 달리 복사열과 전도열을 차단하여 강한 햇빛 아래에서도 낮은 온도를 유지할 수 있다.

일곱째, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 의류(100)는 종전의 쿨맥스 및 쿨토시와 달리 의류 소재 내부에 함유된 살균제가 세균 또는 곰팡이 증식을 막는 역할을 수행할 수 있다.

이와 같이 다양한 효과를 제공할 수 있는 본 실시예에 따른 냉각 의류(100)는 도 2에 도시된 바와 같이, 기능이 서로 다른 층(layer)의 결합에 의해 형성될 수 있으며, 각 층(110~130)들이 각각의 기능과 함께 냉각기능을 수행할 수있도록 한다. 각 층(110~130)들 전체적으로 3단의 구조를 이룰 수 있다.

각 층(110~130)들은 안쪽에서부터 내부층(110), 중간층(120) 및 외부층(130)을 포함할 수 있다. 이러한 내부층(110), 중간층(120) 및 외부층(130) 내부에는 항균물질(예: Quaternary Ammonium/ Triclosan)이 첨가될 수도 있는데, 이를 통해 세균/곰팡이 증식을 방지할 수 있다.

내부층(110)은 속건성 면에 방수막을 합판한 층이 일 수 있다. 이때의 속건성 면은 내부에 흡수된 물을 모세관 힘으로 물을 고르게 분포시켜 제 위치에 잡아주는 기능을 하며, 물의 증발이 원활히 이루어지도록 할 수 있다. 속건성 면은 부직포 또는 메시 형태일 수 있다. 그리고 방수막은 피부 쪽 면이 젖지 않게 하는 동시에 높은 전도율을 가지는 소재일 수 있고, 몸을 빠르게 냉각시킬 수 있다. 예를 들어, 폴리에스터 또는 폴리프로필렌 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.

또한, 내부층(110) 내부에는 항균물질이 추가될 수 있다.

중간층(120)은 방수통기 기능과 절연 기능을 제공할 수 있다. 중간층(120)은 내부층(110) 위에 피부 쪽에서 멀어지는 방향으로 연속하여 적층되고, 방수통기성을 가져 속건성 면 내에 확산되는 물이 액체 상태로 외부에 유출되는 것을 막고, 기체 상태로만 빠져나갈 수 있도록 할 수 있다.

구체적으로, 중간층(120)은 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 막을 포함할 수 있다. 예를 들어, 폴리테트라플루오로에틸렌(Polytetrafluoroethylene, PTFE)과, 통기단열재(예:Primaloft^TM) 폼을 합판하거나, 통기단열재 표면을 소수성 처리를 하여 제작할 수 있다(Hydrophobic Microporous WP/B Polyurethane).

참고로, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)은 많은 작은 분자들을 사슬이나 그물 형태로 화학 결합시켜 만드는 커다란 분자로 이루어진, 유기 중합체 계열에 속하는 비가연성 불소수지이다. 열에 강하고, 마찰 계수가 극히 낮으며, 내화학성이 좋다. 폴리테트라플루오로에틸렌은 약자인 PTFE 또는 듀퐁의 상품명인 테프론^TM으로 많이 알려져 있으며, 모든 화학약품에 대해 내화학성이 있으며, 매끄러운 표면으로 유명하다. 넓은 온도범위에서 물리적 성질을 유지한다.

외부층(130)은 중간층(120)위에 피부 쪽에서 멀어지는 방향으로 연속하여 적층되고, 중간층(120)을 외부 충격으로부터 보호하고, 복사열과 전도열을 단열시킬 수 있는 소재일 수 있다. 구체적으로, 외부층(130)은 나일론, 플리스(Fleece), 폴리에스터, 폴리프로필렌, 양모, 또는 인공 울(Wool) 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 예를 들어, 폴리에스테르나 나일론일 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 의류(100)는 전술한 바와 같이, 3개의 층(110~130)인 내부층(110), 중간층(120) 및 외부층(130)으로 이루어질 수 있으며, 전술한 다양한 효과를 제공한다.

흡열반응은 에너지 총량을 유지하면서 냉각하는 방법과, 에너지 총량을 줄이면서 냉각하는 방법이 있다.

아래의 표 1을 참조하면, 전자의 에너지 총량을 유지하는 냉각은 에너지를 열 흡수제로 옮기는 것이다. 에너지 총량을 줄여 냉각하려면 에너지만 발산시 키거나 에너지/질량의 감소비율이 평균보다 높아야 한다.

에너지 총량을 유지하는 자발적 흡열반응은 별도의 에너지 소모 없이 열평형을 향하여 열을 열 흡수제로 옮기는 것이다.

예를 들어, 아이스조끼는 아이스팩의 얼음이 액화하면서 열을 흡수한다. 열 흡수제는 가역반응이 가능하고, 무게/부피에 비해 열을 많이 흡수하고, 열 흡수속도가 빨라야 한다.

여기서, 열의 흡수 형태는 열에너지, 화학에너지, 그리고 전기에너지 형태로 분류할 수 있다. 열에너지 형태로 흡수는 높은 비열 용량이나 잠열을 가진 흡수제를 이용한다.

휴대용 가역은 불가하지만 가역은 가능하고, 무게/부피에 비해 열 흡수량이 적지만, 흡수속도는 빠르다(아이스조끼, 쿨매트, 우주복 등).

화학에너지의 경우, 가역반응이 불가능하지만 무게/부피에 비해 열을 많이 흡수하고, 흡수속도가 빠른 화학냉각제가 있다.(가역 가능한 냉각화학반응의 경우, 르샤틀리에 균형을 맞춤으로 열 흡수가 완전히 되지 않고 느리다. 단, 나중에 설명할 비자발적 냉각에 쓰일 수 있다.)

전기에너지의 경우, 가역반응이 가장 용이하고, 무게/부피에 비해 에너지를 많이 저장하지만, 흡수속도가 매우 느리다(빠른 기술이 등장한다면 이것보다 에너지 사업을 독점하게 될 것이다.). 이로서 다섯 가지 조건을 가장 충족하는 것은 열 에너지 형식 열흡수제이다.

에너지 총량이 감소하는 비자발적 흡열반응은 별도의 에너지를 소모하고 열평형에 반하여 열을 가장자리에 모아 전도, 대류, 또는 복사를 통해 외부로 방열하는 것이다.

하지만 이 흡열반응이 의류에 쓰이기에 치명적인 점은 옷의 부피가 제한될수 있다는 점이다.

다시 말해, 방열기를 별도로 들고 다니지 않는 이상, 열이 공기로 방열되는 속도보다 옷으로 다시 흡수되는 속도가 더 빨라 효율이 낮다.

훌륭한 보온재를 사용하더라도 열이 쌓이는 걸 막지 못한다. 그러므로 실용적으로 에너지 총량이 감소하는 비자발적 흡열방법은 없다.

에너지 총량을 유지하는 비자발적 흡열반응은 별도의 에너지를 소모하고 평형에 반하여 열을 열 흡수제로 옮기는 것이다. 그래도 자발적 흡열반응과 달리 비자발적 흡열반응은 작은 열에너지도 빠르게 흡수한다.

그렇게 위에서 언급한 가역 가능한 화학에너지 형태 열 흡수제를 이용 하면가역 반응이 용이하고, 무게/부피에 비해 열을 많이 흡수 못하고, 열 흡수가 빠르다.

에너지 총량이 감소하는 자발적 흡열반응은 에너지만 감소하는 흡열반응과에너지 및 질량이 모두 감소하는 흡열반응이 있다.

에너지만 감소하는 흡열반응은 전도, 대류, 또는 복사를 통해 방열을 한다. 그러나 외부온도와 내부온도의 차이가 크지 않은 이상 효과가 없다.

에너지 및 질량이 모두 감소하는 흡열반응은 사실 상 기화 반응이며, 방출하는 물질의 에너지/질량 비율이 옷의 평균보다 높아, 남은 에너지/질량 평균이 줄어드는 것이다. 이러한 물질은 기화냉각이 효율적이며, 흔하고, 용이해야 하는데 이를 만족시키는 액체는 물, 알코올, 암모니아, 아세톤, 그리고 기름이 있다. 물론, 물 이외의 액체는 비싸고, 독성물질이고, 기화열조차 작아서, 물이 거의 유일한 기화물질이다.

그렇다면 활용 가능한 방법은 자발적 열에너지 흡수제(아이스조끼, 쿨매트, 우주복), 비자발적 열에너지 흡수제, 그리고 물 증발 냉각제 이다. 물 증발냉각제는 열에너지 흡수제에 비해 냉각속도가 느리다.

하지만 기화열이 액화열보다 언제나 높으므로(물의 경우 700% 이상) 증발냉각재가 적은 무게에 더 오래 사용 가능하다. 충전도 물로 하므로 더 용이하고, 액체를 천으로 잡아주면 착용감도 더 좋다.

비자발적 열에너지 흡수제를 이용한 방법은 다른 에너지 흡수제 방법에 비해 에너지 흡수제의 흡수량이 더 커야 하는데,(비자발적 냉각반응은 열에너지 총량을 증가시키기 때문이다.) 에너지 흡수제가 흡수할 수 있는 열이 한정되어 있기 때문에 한계가 있다.

게다가 냉각 양/무게는 물이 건전지보다 더 높으며, 물은 100% 효율적이지만 건전지는 100% 효율적이지 않다(물: 2257 J/g, 최고성능 리튬배터리: 864 J/g).

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 의류(100)는 증발냉각 기능, 단열 기능, 자외선 차단 기능, 모기 등 벌래 물림 방지 기능을 갖는다.

증발냉각 기능은 다음과 같다. 물이 공기보다 열전도율이 높아 같은 온도에도 더 차갑게 느껴질 수 있다. 증발냉각에 의해 습구온도가 대기온도보다 더 낮다. 태양의 복사열을 받아도 증발속도를 높여서 온도를 낮출 수 있다. 물의 높은 열용량은 과격한 온도변화를 방지한다. 에너지를 사용하지 않고, 냉각물질이 용이하고 친환경적이다. 수돗물의 총 미네랄양이 최대 50mg/L인걸 감안할 시 800시간 사용 시 1g미네랄이 쌓인다. 통기성을 조절하여 온도를 조절할 수 있다.

단열 기능은 다음과 같다. 바깥 열로부터 단열하여 차가움을 보온할 수 있다. 물의 접촉하는 공기온도를 낮춰 물의 습구온도를 더욱 낮춘다.

자외선 차단 기능은 다음과 같다. 여름 땡볕의 자외선을 차단한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 의류는 다른 여름옷과 다르게 도 1과 같은 긴 팔으로서 몸 전체를 방어할 수 있다.

모기 등 벌래 물림 방지 기능으로서는 다른 여름옷과 다르게 긴팔이 윗몸 전체를 감싸 벌레물림을 방지할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 의류(100)는 사용자가 냉각 의류(100) 착용 시 지면으로부터 상대적으로 의류 상부에 위치하는 물 주입구를 포함하는 구조일 수 있다. 예를 들어, 상체용 의류인 경우에, 목 뒤쪽 부위의 냉각 의류(100) 상에 물 주입구가 위치할 수 있다. 이를 통해, 외력없이 중력만으로 물을 의류 소재 내에서 이동시킬 수 있다.

추가적으로, 물 주입구의 입구면에는 주입되는 물의 이물질과 미생물을 여과하는 인공판막 및 필터가 연속적으로 위치할 수 있다. 이를 통해, 외부로부터 주입되는 물 내에 포함될 수 있는 이물질이나 미생물을 여과할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 의류는 물 주입구와 연속적으로 연결되고, 물이 몸의 일부를 따라 골고루 흐를 수 있도록 가이드 역할을 하는 물 이동 관을 포함할 수 있다. 이를 통해, 물 주입구로 주입된 물은 물 이동 관을 따라 몸의 일부 위에 골고루 흐를 수 있게 되고, 물 이동관 말단에서 내부층의 속 건성 면에 물이 접촉하게 하여 균일하고 효과적으로 냉각 의류 소재 전체적으로 물을 확산시킬 수 있다.

예를 들어, 물 주입구를 통해 주입된 물은 중력에 의해 의류 내 솔기를 따라 형성된 물 이동 관 내부를 통해 흐를 수 있다.

추가적으로, 냉각 의류(100)가 포함할 수 있는 물 이동관은 일정량의 물을 저장할 수 있고, 냉각 의류(100)의 층(layer)에서 포함할 수 있는 항균물질을 포함할 수 있어 저장된 물을 살균 시키는 효과가 있을 수 있고, 물을 옷감 위로 골고루 분산시켜 내부층으로의 효과적 확산에 기여할 수 있다.

이상 설명한 바와 같은 구조와 작용을 갖는 본 발명의 일 실시예의 냉각 의류(100)에 따르면, 에너지동력이 필요치 않는 친환경 제품으로 제작이 가능함은 물론, 액체의 증발냉각을 방수통기 재질에 적용함으로써 물의 누수 없이 증발냉각을 통해 습구온도에 도달할 수 있게끔 하며, 몸의 발한 냉각 현상을 인공적으로 이루도록 하는 한편, 그 냉각 현상을 옷의 부수기능으로 효과를 극대화할 수 있게 된다.

본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 의류(100)의 제조방법은 다음과 같다.

먼저, 내부층(110)의 속건성 면 한쪽을 방수막 소재로 코팅을 라미네이션(lamination) 할 수 있다.(통기가 안되는 라미네이션)

다음으로, 고분자(예: 폴리우레탄) 접착제를 이용해서 내부층(110)의 속건성 면 반대쪽에 중간층(120) 방수통기성 소재(예: 확장된 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE))를 라미네이션 할 수 있다.(통기가 되는 라미네이션)

다음으로, 고분자(예: 폴리우레탄) 접착제를 이용해서 중간층(120) 방수통기성 소재의 속건성 면이 위치하는 반대 면에 외부층(130)을 라미네이션 할 수 있다.(통기가 되는 래미네이션)

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 의류(100)에 대한 실험을 통해 성능을 알아본다.

이 실험에서 같은 조건 전제하에 물과 젖은 면, 그리고 방수 통기막으로 덮은 젖은 면의 물 증발속도를 비교하였다.

800g 물을 담은 반지름 0.150m 용기, 최대 물 흡수량의 70%(80g)를 적신 가로 X 세로 각각 0.415m 폴리에스터 부직포, 그리고 확장된 PTFE(Neoshell 제작)로 덮은 같은 조건의 폴리에스터 부직포를 7 시간동안 기다린다. 실내온도는 28.5℃, 상대습도는 76%, 바람은 0m/s, 복사열은 0W이다. 7시간 후, 물은 45.5g(면적고려), 젖은 부직포는 47.4g, 확장된 PTFE로 덮은 부직포는 43.2g 증발하였다. 이론상으로도 물의 45.9g 증발이 계산되니 실험의 오류는 적다.

면과 방수통기막의 존재는 증발속도에 큰 영향을 미치지 않았으며, 오히려젖은 면의 경우 증발속도가 물보다 높았다.

이는 면과 방수통기막이 인공발한 의류의 증발속도를 방해하지 않으며, 면의 속건성에 따라 오히려 증발속도가 더 높을 수 있음을 암시한다. 이는 아래의 표 2를 참조한다.

한편, 인공발한 의류의 필수 조건은, 첫째, 열전도와 복사의 합이 증발냉각과 같아 이룬 열평형이 29.5℃(신체가 "시원하게 느끼는" 온도) 이하인 것이다. 인공발한 의류가 여러 환경에서 이 조건을 충족시키는지 이론적으로 검증하겠다.

[변수]

[결과]

최악의 상황(대기온도 32℃, 상대습도 60%, 구름 X)에서도 피부접촉면이 31℃를 유지하며, 거의 4시간동안 유지된다.

하지만, 직접 일사열과 대기온도는 상대습도와 반비례하기에 위 경우는 최악의 상황이며, 보통 온도가 34℃, 습도가 60%, 그리고 직접일사열이 900W이 동시에 되는 경우는 드물다. 높은 습도는 복사열을 더 흡수하고, 높은 온도는 상대습도를 낮추기 때문이다. 그리고 직접 일사열 또한 대기가 가장 맑을 때의 최대 복사열이며, 주변 산/건물/나무 등이 최대 복사열 이하를 유도한다.

단, 역으로 효과를 내는 변수들도 있다. 야외활동을 할 시 신체가 2배 이상 방열하여 부적절하다. 해수욕장과 같은 장소는 직접일사열과 상대습도가 둘 다 높음으로 또한 부적절하다.

재질의 성능에 따라 기능은 더욱 향상될 수 있다. 통기가 좋은 방수재질을 사용하거나 증발이 빠른 면 재질을 사용할 시, 증발속도가 증가하여 냉각속도가 더 빠르다. 또한, 반사율이 높은 보호막을 사용하면 외부의 열을 더 지연시킨다. 한편, 도 3 및 도 4는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 의류에 대한 실제품의 예시도들이다.

이들 도면을 참조하면, 실제로 층을 제작할 시, 외부층(130)은 약 0.5mm 흰색 나일론 면을 사용하여 외부로부터 중간층(120)을 보호하는 동시에 복사열 및 전도열을 단열시키게 된다.

중간층(120)은, 방수통기 재질의 확장된 PFTE membrane과 절연통기 재질의 약 3.0mm Primaloft Gold Insulation^TM(합성절연제)을 합판한 면을 사용하여 방수, 통기, 그리고 절연 기능을 갖도록 한다. 내부층(110)은, 약 0.5mm 폴리에스터 면과 폴리우레탄 필름을 합판한 면을 사용하여 모세관 힘으로 물을 고르게 분포시켜 제 위치에 잡아주는 기능, 물의증발이 빠르게 이루어지도록 하는 기능, 그리고 피부 쪽 면이 젖지 않게 하는 동시에 높은 전도율로 몸을 빠르게 냉각시키는 기능을 갖도록 한다.

이와 같이 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

Claims (8)

1. 모세관 힘으로 물이 고르게 분포되도록 하면서 물의 증발이 이루어지도록 하는 속건성 면과 상기 속건성 면의 피부 쪽 면에 합판되도록 하여 젖지 않도록 하면서 몸이 빠르게 냉각되도록 하는 방수막을 포함하는 내부층,

   상기 내부층 위에 피부 쪽에서 멀어지는 방향으로 연속하여 적층되고, 방수통기성을 가져 상기 속건성 면 내에 확산되는 물이 액체 상태로 외부로 유출되는 되는 것을 막고, 기체 상태로만 빠져나갈 수 있도록 하는 중간층, 그리고

   상기 중간층 위에 피부 쪽에서 멀어지는 방향으로 연속하여 적층되고, 중간층을 외부 충격으로부터 보호하고, 복사열과 전도열을 단열시키는 외부층,

   을 포함하는 냉각 의류.
2. 제1항에서,

   상기 중간층은,

   폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 막을 포함하는 것인 냉각 의류.
3. 제1항에서,

   상기 외부층은,

   나일론, 플리스(Fleece), 폴리에스터, 폴리프로필렌, 양모, 또는 인공 울(Wool) 중 어느 하나 이상을 포함하는 것인 냉각 의류.
4. 제1항에서,

   상기 내부층의 속건성 면은,

   폴리에스터 또는 폴리프로필렌 중 어느 하나 이상을 포함하는 것인 냉각 의류.
5. 제1항에서,

   상기 내부층의 방수막은,

   폴리우레탄(PU) 또는 나일론 중 어느 하나 이상을 포함하는 것인 냉각 의류.
6. 제1항에서,

   상기 냉각 의류의 착용 시 지면으로부터 상대적으로 상부에 위치하는 물 주입구를 더 포함하는 것인,

   냉각 의류.
7. 제6항에서,

   상기 물 주입구를 통해 주입된 물이 중력에 의해 솔기를 따라 몸의 일부 위를 흐를 수 있도록 상기 물 주입구에 직접적으로 연결되어 있는 물 이동 관을 더 포함하는 것인 냉각 의류.
8. 제7항에서,

   상기 물 주입구의 입구면에는 주입되는 물의 이물질과 미생물을 여과하는 인공판막 및 필터가 연속적으로 위치하는 것인 냉각 의류.

Images