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¶ 개요
투습 코팅(Breathable Coating)은 원단 표면에 고분자 수지(주로 Polyurethane)를 정밀하게 도포하여, 외부의 액체(물방울) 유입은 물리적으로 차단하고 내부에서 발생하는 기체 상태의 수증기(땀)는 외부로 배출하는 고기능성 가공 공정이다. 아웃도어 의류, 스포츠웨어, 군용 장비 및 의료용 방역복의 핵심 기술로, 단순 방수(Waterproof)를 넘어 착용자의 쾌적성(Comfort)과 체온 조절을 결정짓는 필수 요소이다.
봉제 현장에서는 일반 원단과 달리 코팅막의 물리적 손상(Needle Cutting)을 방지하기 위한 특수 바늘(SAN 시리즈 등) 사용이 강제되며, 봉제선으로 인한 누수를 완벽히 차단하기 위한 심실링(Seam Sealing) 공정이 필수적으로 수반된다. 코팅은 라미네이팅(Lamination)에 비해 원단의 유연한 드레이프성(Drape)을 유지하는 데 유리하며, 생산 단가 경쟁력이 높으나 공정 제어가 까다롭다는 특징이 있다.
¶ 정의 및 메커니즘
투습 코팅은 수증기를 투과시키는 물리·화학적 방식에 따라 크게 두 가지로 분류된다.
- 다공질 방식 (Microporous): 코팅막 내부에 수조 개의 미세 기공(0.2~10μm)을 형성하는 방식이다. 물방울(100~3,000μm)보다는 훨씬 작고, 수증기 분자(약 0.0004μm)보다는 커서 물리적으로 수증기만 통과시킨다. 주로 습식 코팅(Wet Coating) 공법을 통해 용매를 추출하며 기공을 형성한다. 통기성이 우수하나 오염물질에 의해 기공이 막힐 경우 투습 성능이 급격히 저하될 수 있다.
- 무공질 방식 (Non-porous/Hydrophilic): 기공이 없는 대신 수지 내의 친수성 분자 사슬(Hydrophilic Molecular Chain)을 이용한다. 내부의 습기를 수지가 흡수하여 확산(Diffusion) 원리에 의해 외부로 밀어내는 화학적 방식이다. 주로 건식 코팅(Dry Coating) 공법을 사용하며, 신축성이 좋고 내구성이 뛰어나다. 다공질 방식에 비해 투습 속도는 다소 느릴 수 있으나, 오염에 강하고 세탁 내구성이 높다.
¶ 기술 사양표 (Technical Specifications)
| 항목 | 상세 사양 | 비고 |
|---|---|---|
| 가공 분류 | 습식(Wet), 건식(Dry), 핫멜트(Hot-melt) | 공정 및 용제 사용 여부에 따른 구분 |
| 주요 수지 성분 | PU (Polyurethane), PTFE, Acrylic, Silicone | PU가 범용적으로 가장 많이 사용됨 |
| 내수압 (Waterproofness) | 5,000mm ~ 25,000mm H2O 이상 | ISO 811 (Hydrostatic Head Test) 기준 |
| 투습도 (Breathability) | 5,000g ~ 30,000g/m²/24h 이상 | ASTM E96 (Cup), ISO 11092 (Ret) |
| 코팅 두께 | 5μm ~ 50μm (정밀 제어) | 용도(의류용 vs 산업용)에 따라 설정 |
| 주요 설비 | Monforts Montex, ICHIIN Comma Coater | 텐터 및 정밀 코팅 헤드 설비 |
| 바늘 시스템 | DB×1, DP×5 (Point: SPI / SAN 6 / SAN 12) | 코팅막 파손 및 멜팅 방지용 특수 바늘 |
| 적정 SPI | 8 ~ 12 SPI (Stitches Per Inch) | 과도한 타공 시 인열 강도 및 방수력 저하 |
| 경화 온도 (Curing) | 120°C ~ 180°C | 수지 가교 결합 및 용제 휘발 온도 |
| 윗실 장력 (Towa) | 110g ~ 150g (디지털 제어 권장) | 원단 두께 및 코팅 경도에 따라 미세 조정 |
| 밑실 장력 (Towa) | 20g ~ 35g | 보빈 케이스 장력 (안정적인 루프 형성용) |
| 권장 재봉 속도 | 1,800 ~ 2,500 spm | 고속 봉제 시 바늘 열에 의한 코팅막 손상 주의 |
| 표면 장력 (Dyne) | 38 ~ 44 dyne/cm | 코팅 수지 접착력 확보를 위한 전처리 기준 |
¶ 적용 분야 및 부위별 상세 사양
¶ 4.1 고기능성 의류 (Apparel)
- 하드쉘(Hardshell) 및 스키복: 극한의 환경을 견뎌야 하므로 내수압 20,000mm 이상의 고사양 코팅이 적용된다. 봉제 시 ISO 4915 Class 301(본봉)을 기본으로 하며, 모든 봉제선에 3레이어 전용 심실링 테이프를 부착한다.
- 런닝 및 사이클 웨어: 투습도(MVTR)가 최우선이다. 7D~20D 수준의 초경량 원단에 5~10μm의 초박막 코팅을 적용한다. 바늘은 Nm 60~70의 극세 바늘을 사용하며, SPI는 11~12로 촘촘하게 설정한다.
¶ 4.2 군사 및 안전 용품 (Military & Safety)
- 군용 텐트 및 우의: 내구성이 중요하다. 70D 이상의 고밀도 나일론에 다층 코팅(Multi-layer)을 적용한다. 인열 강도 확보를 위해 SPI를 8~9로 낮추고, 봉제선 안쪽에 웨빙(Webbing) 보강재를 덧댄다.
- 의료용 방역복: 바이러스 차단과 투습이 동시에 요구된다. 주로 무공질 친수성 코팅이 적용되며, 일회용 특성상 핫멜트(Hot-melt) 방식의 간이 심실링이 사용되기도 한다.
¶ 4.3 가방 및 잡화 (Bags & Accessories)
- 방수 백팩: 마찰이 잦은 바닥면에는 40μm 이상의 두꺼운 코팅을 적용한다. 하중이 집중되는 어깨끈 연결부에는 Class 401(체인스티치)을 사용하여 신축 대응력을 높인다.
- 기능성 신발 내피: 굴곡이 심하므로 초킹(Chalking) 현상이 없는 고탄성 수지를 사용한다.
¶ 주요 결함 및 실무 트러블슈팅
- 박리 현상 (Delamination): 원단과 코팅층이 분리되어 일어나는 현상.
- 원인: 원단 표면의 발수제(DWR) 과다 침투, 큐링 온도 부족, 접착제(Primer) 배합 오류.
- 해결: 다인 펜(Dyne Pen)으로 표면 장력을 측정하여 38 dyne 이하일 경우 전처리를 재실시한다. 큐링 온도를 5~10°C 상향 조정한다.
- 핀홀 (Pinholes): 코팅막에 미세한 구멍이 생겨 누수가 발생하는 현상.
- 원인: 코팅액 내 기포 탈포 불량, 원단 표면의 보풀(Pilling) 또는 현장 먼지 유입.
- 해결: 코팅액 교반 후 충분한 탈포 시간을 확보하고, 작업장 내 방진 설비를 강화한다. 원단 입고 시 모소(Singeing) 상태를 전수 검사한다.
- 초킹 현상 (Chalking/Whitening): 원단을 접거나 긁었을 때 하얗게 자국이 남는 현상.
- 원인: 수지의 유연성 부족, 가소제 배합비 오류, 과도한 경화.
- 해결: 저온 굴곡성이 우수한 폴리에테르(Polyether)계 PU 수지로 교체하고 가소제 함량을 조정한다.
- 블로킹 (Blocking): 원단을 롤 형태로 감았을 때 코팅면끼리 달라붙어 떨어지지 않는 현상.
- 원인: 냉각 롤(Cooling Roll) 온도 관리 실패, 미경화 상태에서의 권취, 이탈제(Anti-blocking agent) 부족.
- 해결: 권취 전 원단 온도를 30°C 이하로 냉각하고, 숙성(Aging)실의 습도를 50% 이하로 유지한다.
- 봉제선 누수 (Seam Leakage): 심실링 처리 후에도 물이 새는 현상.
- 원인: 바늘 열에 의한 코팅막 멜팅, 심실링 테이프 압착 압력 부족, 바늘 구멍의 확장.
- 해결: Groz-Beckert SAN 6 바늘로 교체하여 마찰열을 줄이고, 심실링 기계의 속도를 2.5m/min으로 하향 조정하여 열전달 시간을 확보한다.
¶ 품질 검사 기준 (QC Standard)
- 내수압 테스트 (ISO 811): 원단 뒷면에 수압을 가해 3곳에서 물방울이 맺힐 때의 압력(mm H2O)을 측정한다. 심실링 부위는 원단 기준의 80% 이상 성능이 나와야 합격이다.
- 투습도 테스트 (ASTM E96 / ISO 11092):
- Upright Cup (Method B): 일반적인 투습 성능 측정.
- Inverted Cup (Method BW): 고투습 원단의 한계 성능 측정.
- Ret (Sweating Guarded Hotplate): 수증기 저항값 측정. Ret 0~6(매우 우수), 6~13(우수), 13~20(보통).
- 발수도 테스트 (ISO 4920): 코팅 전면의 물방울 튕김 정도를 1~5급으로 판정한다. 투습 코팅 원단은 표면이 젖으면 투습 통로가 막히므로 최소 4급 이상이 필수적이다.
- 세탁 내구성: 20~50회 표준 세탁 후 성능 유지율을 확인한다. 초기 성능의 80% 이상 유지가 글로벌 브랜드(Nike, Adidas, North Face 등)의 공통 기준이다.
- 접착 강도 (ASTM D751): 코팅층을 1인치 폭으로 박리할 때 필요한 힘(kgf)을 측정한다.
¶ 현장 용어 및 은어
| 구분 | 용어 | 비고 |
|---|---|---|
| 한국 (KR) | 투습 가공, 라미(Lami) | 현장에서는 코팅과 라미네이팅을 혼용하나 엄밀히 구분 필요 |
| 한국 (KR) | 우레탄 코팅 | PU 코팅을 지칭하는 가장 보편적인 현장 용어 |
| 한국 (KR) | 다찌 (Datchi) | 코팅 원단 재단 시 끝단이 말려 올라가는 현상 (일본어 잔재) |
| 베트남 (VN) | Tráng phủ PU | PU 코팅 공정 전반을 의미 |
| 베트남 (VN) | Ép keo chống thấm | 심실링(방수 테이프 접착) 공정을 의미 |
| 일본 (JP) | 透湿コーティング | 일본 바이어 기술서 표준 표기 |
| 일본 (JP) | メンブレン (Membrane) | 멤브레인 막 자체 또는 코팅막을 지칭 |
| 중국 (CN) | 透湿涂层 (Tùcéng) | 중국 공장 생산 지시서 표준 표기 |
| 중국 (CN) | 压胶 (Yājiāo) | 심실링(Seam Sealing)의 중국 현장 용어 |
| 공통 (Global) | MVTR | Moisture Vapor Transmission Rate (투습도)의 약자 |
¶ 장비 세팅 및 실무 가이드 (Technical Guide)
¶ 8.1 재봉기 세팅 (Sewing Machine Setup)
- 바늘 선택: 코팅막의 물리적 파손을 줄이기 위해 Groz-Beckert SAN 6 또는 SAN 12를 사용한다. 이 바늘들은 바늘 눈(Eye) 부위가 특수 설계되어 실과의 마찰열을 20% 이상 감소시킨다.
- 이송 장치: 코팅면의 마찰로 인한 밀림을 방지하기 위해 테플론(Teflon) 노루발 또는 상하차동 이송(Top and Bottom Feed) 기종을 사용한다. Juki DDL-9000C와 같은 디지털 본봉 기종에서는 이송 궤적을 '박스 피드(Box Feed)'로 설정하여 코팅막 손상을 최소화한다.
- 장력 관리: Towa 장력계를 사용하여 윗실 장력을 130g 내외로 일정하게 관리한다. 장력이 너무 높으면 봉제선 부근의 코팅막이 인장되어 미세 균열이 발생한다.
¶ 8.2 심실링 공정 (Seam Sealing)
- 온도 및 속도: 2레이어 원단은 180~200°C, 3레이어 원단은 200~220°C에서 작업한다. 속도는 곡선 부위에서 2.0m/min, 직선 부위에서 3.0m/min을 넘지 않도록 제어한다.
- 냉각: 압착 롤러 통과 직후 에어 노즐(Air Nozzle)을 통해 강제 냉각하여 테이프가 코팅막에 완전히 고착되도록 한다.
¶ 8.3 보관 및 핸들링
- 자외선 차단: PU 코팅은 자외선에 노출되면 황변(Yellowing) 및 가수분해가 가속화된다. 반드시 차광막이 있는 창고에 보관한다.
- 선입선출: 코팅 원단은 생산 후 6개월이 지나면 접착력이 저하되기 시작하므로 엄격한 선입선출(FIFO)이 요구된다.
¶ 공정 흐름도 (Process Flow)
graph TD
A[생지 입고 및 검사] --> B[전처리: 모소 및 정련]
B --> C[발수 가공: DWR 처리]
C --> D[코팅액 배합: 수지+용제+첨가제]
D --> E[코팅 도포: Knife/Comma Coater]
E --> F[건조 및 용제 회수]
F --> G[고온 큐링: 가교 결합 유도]
G --> H[냉각 및 숙성: Aging]
H --> I[품질 검사: 내수압/투습도]
I --> J[완제품 권취 및 출고]
J --> K[봉제 공정: 특수 바늘 및 장력 세팅]
K --> L[심실링: Seam Sealing]
L --> M[최종 방수 테스트: Rain Test]
M --> N[완제품 검사 및 포장]
¶ 국가별 현장 실무 차이
- 한국 (Korea): 기술적 이해도가 매우 높으며, 주로 고부가가치 샘플 및 소량 다품종 생산을 담당한다. '라미'와 '코팅'을 혼용하지만 작업 지시서에는 'PU Coating'으로 명확히 기재하며, 디지털 재봉기 보급률이 높아 미세 장력 조절에 능숙하다.
- 베트남 (Vietnam): 글로벌 아웃도어 브랜드의 주력 생산 기지이다. 심실링 설비(H&H, Macpi 등) 운용 능력이 세계 최고 수준이다. 현장에서는 'Ép' (압착) 공정의 온도 관리에 매우 엄격하며, 바이어의 QC 기준을 준수하기 위해 인라인(In-line) 내수압 테스트를 상시 실시한다.
- 중국 (China): 원단 생산부터 코팅 가공까지 수직 계열화된 대형 공장이 많다. '涂层(Tucheng)' 공정에서 원가 절감을 위해 수지 함량을 조절하는 경우가 빈번하므로, 입고 전 반드시 투습도(MVTR) 롯트(Lot) 검사가 필수적이다.
¶ 관련 항목
- DWR (Durable Water Repellent): 내구 발수 가공. 코팅막의 투습 통로가 수막에 의해 막히는 것을 방지하는 전처리 공정.
- 심실링 (Seam Sealing): 봉제 시 발생하는 바늘 구멍을 방수 테이프로 밀봉하는 필수 후공정.
- 라미네이팅 (Lamination): 코팅액을 도포하는 대신, 이미 제조된 기능성 필름(Membrane)을 원단에 접착제로 붙이는 방식.
- ISO 4915 스티치 분류: 투습 코팅 원단 봉제 시 주로 Class 301 (Lockstitch)이 사용되며, 강도가 필요한 부위에는 Class 401 (Chainstitch)이 적용됨.
- Juki DDL-9000C / Brother S-7300A: 투습 코팅 원단의 미세 장력 조절에 최적화된 디지털 본봉 기종.
- Groz-Beckert SAN 6 / SAN 12: 기능성 원단 봉제 시 바늘 열 발생을 억제하고 원단 손상을 방지하는 특수 바늘 시리즈.
- 가수분해 (Hydrolysis): 습기에 의해 PU 코팅막이 끈적거리거나 가루처럼 부서지는 노화 현상.