![dwr-durable-water-repellent.png]
그림 1: 원단 표면에서 물방울이 구슬처럼 맺히는 발수 가공(DWR)의 전형적인 모습
발수 가공(DWR)은 원단 표면의 임계 표면 장력(Critical Surface Tension)을 낮추어 물방울이 섬유 내부로 침투하지 못하고 구슬처럼 굴러떨어지게 만드는 고난도 후가공 공정입니다. 이는 원단의 통기성(Breathability)을 유지하면서 외부 습기 침투를 일차적으로 차단하는 역할을 합니다. 완전 방수(Waterproof)와는 달리 수압이 가해지면 물이 통과할 수 있는 특성을 가지며, 주로 아웃도어 의류, 기능성 모자, 가방, 텐트 등 수분 노출이 잦은 제품의 외피 원단에 필수적으로 적용됩니다.
물리적 메커니즘 측면에서 발수 가공은 섬유 가닥(Fiber) 주위에 나노미터 단위의 미세한 '스파이크' 구조를 형성하여 물방울의 접촉각(Contact Angle)을 150도 이상으로 높이는 원리를 이용합니다. 이는 연꽃잎 효과(Lotus Effect)와 유사하며, 액체의 표면 장력보다 원단 표면의 에너지를 낮게 유지함으로써 액체가 퍼지지 않고 구형을 유지하게 합니다. 멤브레인(Membrane)을 사용하는 방수 기법이 수분 차단에는 탁월하지만 통기성을 저해할 수 있는 반면, 발수 가공은 섬유 사이의 공극을 막지 않아 격렬한 활동 시 발생하는 땀(수증기) 배출에 유리합니다. 따라서 고기능성 의류에서는 '방수/투습 멤브레인'과 '외부 발수 가공'을 병행하여 겉감이 젖어 무거워지는 'Wetting-out' 현상을 방지하는 것이 산업 표준입니다. 최근 환경 규제(ZDHC, REACH)에 따라 기존 불소계(C6)에서 비불소계(C0, PFC-Free)로 급격히 전환되고 있습니다.
| 항목 |
상세 사양 |
근거 및 출처 |
| 성능 테스트 표준 |
ISO 4920:2012 (Spray Test), AATCC 22, ISO 9865 (Bundesmann) |
ISO/AATCC 국제 표준 |
| 내수압 테스트 표준 |
ISO 811:2018 (Hydrostatic Pressure Test) |
ISO 표준 |
| 관련 기계 유형 |
Seam Sealing Machine, Hot Air Welding, Walking Foot Sewing |
현장 공정 경험 |
| 주요 장비 모델 |
Nawon HTM-3770, H&H AI-001, Juki LU-2810V-7 (Semi-dry/상하차동) |
Juki 공식 사양서 및 현장 장비 |
| 권장 바늘 시스템 |
DB×1 (NY 타입), Groz-Beckert SAN 5.2 (기술용 섬유 전용) |
Schmetz/Groz-Beckert 가이드 |
| 일반 SPI 범위 |
10 - 12 SPI (심실링 테이프 밀착 및 원단 손상 최소화) |
산업용 봉제 표준 |
| 권장 봉사(Thread) |
고강력 폴리에스테르사 (WR: Water Repellent 처리사 필수) |
Coats Epic WR / Amann WRE |
| 최대 봉제 속도 |
2,500 - 3,000 spm (고속 봉제 시 마찰열로 인한 코팅 손상 주의) |
현장 세팅 가이드 |
| 적합 원단 |
Nylon/Polyester Synthetic Fabrics (Taffeta, Oxford, Cordura) |
원단 제조사 스펙 |
| Towa 장력 기준 |
상실(Upper): 110-140g / 밑실(Bobbin): 20-25g |
현장 실무 데이터 |
| 바늘 번수(Size) |
Nm 70/10 ~ Nm 90/14 (원단 Denier 및 레이어 수에 따라 가변) |
공정 표준 가이드 |
발수 가공의 핵심은 표면 에너지 제어에 있습니다. 일반적인 합성 섬유는 물(표면 장력 약 72 mN/m)보다 높은 표면 에너지를 가질 경우 물을 흡수하려는 성질을 보입니다. 발수 가공 처리는 원단 표면에 불소 화합물(C6)이나 실리콘/왁스 기반 화합물(C0)을 코팅하여 표면 에너지를 10~20 mN/m 수준으로 낮춥니다.
- C6 (불소계): 과불화화합물(PFCs)을 포함하며, 물뿐만 아니라 기름(Oil)까지 밀어내는 발유성(Oil Repellency)이 탁월합니다. 하지만 환경 잔류성 문제로 퇴출 단계에 있습니다.
- C0 (비불소계/PFC-Free): 파라핀이나 실리콘 기반으로 물은 잘 밀어내지만 기름에는 취약합니다. 봉제 공정 중 발생하는 기계유(Machine Oil) 오염에 매우 민감하여 공정 청결도가 품질의 핵심입니다.
- Young's Equation: 발수 성능은 고체 표면, 액체, 기체 사이의 계면 장력 균형에 의해 결정되며, 발수 가공은 이 중 고체-기체 계면 장력을 극소화하여 접촉각을 극대화합니다.
![dwr-application-example.png]
그림 2: 발수 가공이 적용된 아웃도어 캡과 기능성 자켓의 부위별 상세
- 모자(Hat Terminology):
- 크라운(Crown): 외부 노출이 가장 많은 부위로 전면 발수 가공 원단 사용. 특히 패널 간 연결 부위인 6-Panel 구조에서 솔기(Seam)를 통한 누수 방지가 핵심.
- 챙(Visor/Brim): 형태 유지용 심재(PE Board)와 결합 시 수분 침투로 인한 변형 및 곰팡이 발생 방지. SPI는 8-10으로 설정하여 심재 타격 시 바늘 열 발생 최소화.
- 땀받이(Sweatband): 내부 습기는 흡수하되 외부 습기는 차단하는 기능적 배치. 발수 가공 원단과 흡습속건 원단의 이질적 결합 시 장력 조절 주의.
- 의류 및 잡화:
- 아웃도어: 바람막이(Windbreaker), 다운 자켓 외피, 스키복 솔기 처리. 특히 암홀(Armhole)과 옆솔기(Side Seam)는 활동량이 많아 코팅 마찰이 심하므로 내구 발수성이 높은 가공 필수.
- 가방: 백팩 메인 바디, 레인 커버, 에코백 발수 가공. 어깨끈(Shoulder Strap) 연결부와 같은 하중 집중 부위는 봉제 구멍이 벌어지기 쉬우므로 WR 처리된 고강력사(Coats Epic WR 등) 사용.
- 장비: 텐트 플라이, 타프, 신발 상단(Upper) 메쉬 원단. 신발 메쉬의 경우 발수 가공이 되어 있지 않으면 오염물질이 섬유 사이로 고착되어 세척이 불가능해짐.
- 업종별 세부 사양:
- 스포츠웨어: 경량화가 우선이므로 20D~40D 나일론 원단에 발수 가공 적용. SPI 12-14로 촘촘하게 봉제하되, 바늘은 Nm 70/10 이하의 가는 바늘 사용.
- 워크웨어/군장류: 내구성이 중요하므로 500D~1000D Cordura 원단에 발수 가공. SPI 7-9로 설정하고, 실은 20번/3합 이상의 굵은 WR사를 사용하여 마찰 저항 극대화.
-
증상: 세탁 후 발수 성능 급격 저하 (Wetting out)
- 원인: 계면활성제(세제) 잔류물 또는 발수 가공 분자의 배향성(Orientation) 붕괴.
- 중간 점검: ISO 4920 스프레이 테스트기로 발수 등급(1-5급) 측정.
- 최종 해결: 저온 건조기(Tumble Dry) 또는 가벼운 다림질(Pressing)을 통해 소수성 분자를 재배열하여 성능 복원. (주의: 80°C 이하 권장)
-
증상: 봉제선 부위 누수 (Seam Leakage)
- 원인: 봉제 시 바늘 구멍을 통한 모세관 현상 발생 및 일반 봉사 사용.
- 중간 점검: 내수압 테스터기로 봉제 부위 압력(mmH2O) 측정.
- 최종 해결: 심실링 테이프(Seam Sealing Tape) 부착 및 WR(Water Repellent) 처리된 기능성 봉사로 교체.
-
증상: 원단 표면 백화 현상 (Chalk Mark/Frosting)
- 원인: 과도한 발수제 농도 또는 텐터(Tenter) 건조 온도 불일치로 인한 코팅막 균열.
- 중간 점검: 육안 검사 및 마찰 테스트기(Crockmeter)를 통한 탈락 확인.
- 최종 해결: 발수액 농도 희석 조정 및 가공 온도(보통 150°C~170°C) 재설정.
-
증상: 심실링 테이프 접착 불량 (Peeling)
- 원인: 발수 가공 코팅의 낮은 표면 에너지로 인해 테이프 접착제 침투 방해.
- 중간 점검: Peel Strength Tester로 접착 강도(N/cm) 측정.
- 최종 해결: 테이프 접착 온도(Heat) 상향 조정, 압력 롤러 압력 증가 또는 프라이머(Primer) 처리.
-
증상: 봉제 시 원단 밀림 및 퍼커링 (Puckering)
- 원인: 발수 가공 코팅으로 인한 원단 표면 마찰 계수 변화 및 이송 불균형.
- 중간 점검: 노루발 압력계로 압력 수치 확인 및 원단 간 슬립 체크.
- 최종 해결: 테플론(Teflon) 노루발 교체 및 상하차동(Walking Foot) 재봉기 사용 권장.
¶ 품질 검사 기준 (QC Standard)
- 스프레이 테스트 (ISO 4920 / AATCC 22):
- 신품(Original): 4급(90점) 이상.
- 5회 세탁 후(After 5 Washes): 3급(80점) 이상 유지 필수.
- 내수압 테스트 (ISO 811): 발수 가공 단독 처리 시 보통 300-600mmH2O 수준 유지 확인 (라미네이팅 원단은 10,000mmH2O 이상).
- 오일 테스트 (AATCC 118): 발유성(Oil Repellency) 요구 시 특정 등급 이상의 오일 침투 저항 확인 (C6 가공에 해당, C0는 해당 없음).
- 분데스만 테스트 (ISO 9865): 실제 우천 상황을 모사하여 일정 시간 동안 원단이 흡수하는 수분의 양(%)을 측정. 10% 미만 권장.
- 육안 검사: 원단 표면의 얼룩(Stain), 변색, 코팅 뭉침(Resin Spot) 현상 전수 검사.
- 마찰 견뢰도 (ISO 105-X12): 건조/습윤 상태에서 발수 가공 코팅이 묻어나오는지 확인 (4급 이상 권장).
| 언어 |
용어 |
로마자 표기 |
비고 |
| 한국어 (KR) |
발수 가공 |
Balsu Gago |
공식 기술 명칭 (DWR) |
| 한국어 (KR) |
발수 가공 |
Saenghwal Bangsu |
마케팅 용어 (DWR 수준의 가벼운 방수) |
| 일본어 (JP) |
撥水 |
Hassui |
일본 바이어 기술서 표준 용어 |
| 일본어 (JP) |
ガード加工 |
Gado Kako |
가드 가공 (발수/방오 처리를 통칭) |
| 베트남어 (VN) |
Trượt nước |
Truot nuoc |
"물이 미끄러진다"는 의미의 현장 실무 용어 |
| 중국어 (CN) |
防泼水 |
Fang po shui |
물 뿌림 방지 (DWR의 정식 기술 명칭) |
| 중국어 (CN) |
荷叶效应 |
He ye xiao ying |
연꽃잎 효과 (발수 원리를 설명할 때 사용) |
- 온도 관리: 발수 가공 원단에 심실링 작업 시 열풍 온도는 보통 450°C - 550°C 사이에서 원단 두께와 코팅 종류에 따라 미세 조정합니다. C0 발수제의 경우 C6보다 열에 민감하여 온도가 너무 높으면 발수 성능이 파괴될 수 있으므로 주의가 필요합니다.
- 바늘 선택: 코팅막 손상을 최소화하기 위해 끝이 뾰족한 Slim Set Point(SPI) 또는 NY 타입 바늘을 사용하여 원단 섬유 절단을 방지합니다. Groz-Beckert의 SAN 5.2 바늘은 바늘 눈 부위의 특수 형상으로 실 끊어짐을 방지하고 열 발생을 억제합니다.
- 장력 설정: 발수 가공된 원단은 표면이 미끄러우므로 본봉(ISO 301) 작업 시 밑실(Bobbin) 장력을 평소보다 10-15% 낮게 설정하여 퍼커링을 예방합니다. Towa 장력계 기준, 일반 원단이 35g이라면 발수 가공 원단은 25-30g 수준으로 세팅합니다.
- 청결 유지: 발수액 성분이 재봉기 피드 독(Feed Dog)이나 노루발에 쌓여 이송을 방해할 수 있으므로 주기적으로 에어건과 세척액으로 청소합니다. 특히 실 가이드(Thread Guide)에 쌓인 실리콘 찌꺼기는 장력 불균형의 주원인이 됩니다.
graph TD
A[원단 입고 및 검수] --> B{발수 성능 테스트<br/>ISO 4920}
B -- 합격 --> C[재단 공정/Cutting]
B -- 불합격 --> D[재가공 또는 반품]
C --> E[봉제 공정/Sewing]
E --> F{심실링 필요 여부}
F -- Yes --> G[심실링 작업/Seam Sealing]
F -- No --> H[시아게/Finishing]
G --> H
H --> I[최종 발수 및 내수압 테스트]
I --> J[포장 및 출고]
J --> K[사후 품질 모니터링]
G --> L{접착 강도 테스트<br/>Peel Test}
L -- 불합격 --> G
- 심실링 (Seam Sealing): 봉제선의 바늘 구멍을 방수 테이프로 열접착하여 누수를 막는 필수 후속 공정.
- 투습도 (MVTR): 원단 내부의 수증기를 외부로 배출하는 성능 지표 (발수 가공은 투습도 저하를 최소화해야 함).
- 라미네이팅 (Laminating): 원단 뒷면에 얇은 방수 필름(Membrane)을 본딩하여 완전 방수 기능을 부여하는 공정.
- PFC-Free (C0 DWR): 환경 규제에 따라 과불화화합물을 사용하지 않는 친환경 발수 가공 방식.
- 치핑 (Chipping): 봉제 시 바늘 충격으로 코팅이나 원단 조직이 깨지는 현상.
- 발유성 (Oil Repellency): 기름 성분을 튕겨내는 성질. C6 가공은 가능하나 C0 가공은 이 성능이 현저히 낮음.
- 한국 공장 (KR): 주로 고부가가치 샘플 및 소량 다품종 생산을 담당합니다. 발수 가공 원단의 경우 '방수사' 사용 여부를 엄격히 체크하며, 봉제 후 다림질(Pressing) 공정에서 온도계를 사용하여 발수층 복원 온도를 정밀 제어합니다.
- 베트남 공장 (VN): 대량 생산 기지로, 라인 밸런싱(LOB) 시 발수 가공 원단의 미끄러짐으로 인한 속도 저하를 방지하기 위해 '상하차동(Walking Foot)' 재봉기 배치를 우선시합니다. 현장에서는 'Truot nuoc' 성능이 떨어지면 즉시 '히트건(Heat Gun)'으로 테스트하여 원단 불량 여부를 판별합니다.
- 중국 공장 (CN): 원단 소싱과 가공이 동시에 이루어지는 경우가 많습니다. 'Fang po shui' 가공 시 비용 절감을 위해 C6와 C0를 혼용하는 경우가 있어, 바이어의 요구사항(PFC-Free) 준수 여부를 확인하기 위한 화학 분석(FTIR 등)을 병행하기도 합니다.
글로벌 환경 규제 강화로 C0 발수제 전환은 필수적이나, 다음과 같은 기술적 한계가 있어 공정상 주의가 필요합니다.
1. 발유성 부재: C0는 기름에 대한 저항력이 거의 없습니다. 작업 중 재봉기 기름(Oil Stain)이 원단에 묻으면 발수 성능이 즉시 파괴되므로, 무급유(Dry Head) 재봉기 사용이 강력히 권장됩니다. Juki LU-2810V-7과 같은 세미 드라이 모델이 이 공정에 최적화되어 있습니다.
2. 경화 온도 민감성: C0 발수제는 특정 온도(보통 160°C 이상)에서 정확히 경화되어야 성능이 발휘됩니다. 공장 내 텐터기(Tenter)의 온도 편차가 클 경우 부위별로 발수 성능이 달라지는 '얼룩 현상'이 발생할 수 있습니다.
3. 터치감(Hand-feel) 변화: C0 가공은 원단을 다소 딱딱하게(Stiff) 만드는 경향이 있습니다. 이는 봉제 시 퍼커링을 유발하므로, 노루발 압력을 평소보다 0.5kgf 정도 낮추어 설정하는 것이 노하우입니다.
- "심실링 테이프가 자꾸 떨어집니다": 먼저 원단 표면의 발수제 농도를 확인하십시오. 농도가 너무 높으면 접착제가 침투하지 못합니다. 이 경우 테이프 부착 부위를 알코올로 가볍게 닦아내거나, 프라이머(Primer) 기능이 포함된 테이프로 교체하십시오.
- "봉제선에서 물이 스며듭니다": 심실링을 했음에도 물이 샌다면, 테이프의 '오버랩(Overlap)' 구간을 확인하십시오. 교차 지점에서 단차가 발생하면 그 틈으로 물이 들어갑니다. 또한, 봉사 자체가 WR 처리가 안 된 일반사를 사용했을 경우 실을 타고 물이 들어오는 모세관 현상이 발생하므로 반드시 실 종류를 재확인하십시오.
- "바늘 구멍이 너무 크게 남습니다": 발수 가공 코팅 원단은 복원력이 낮습니다. 바늘을 한 치수 낮추고(Nm 90 -> Nm 75), 끝 모양을 'Ball Point'가 아닌 'Slim Set Point'로 변경하여 섬유를 밀어내는 것이 아니라 가르고 지나가게 세팅하십시오. Groz-Beckert의 SAN 5.2 바늘 사용 시 이러한 현상을 30% 이상 개선할 수 있습니다.
- "재봉기 피드 독에 찌꺼기가 쌓입니다": 발수 가공 원단에서 탈락한 미세 수지(Resin)가 피드 독 사이에 끼면 원단 이송이 불규칙해집니다. 매 4시간 작업 후 에어건 청소를 실시하고, 실리콘 스프레이 사용을 자제하여 찌꺼기 고착을 방지하십시오.
발수 가공은 저렴한 비용으로 수분 차단 기능을 부여할 수 있지만, 영구적이지 않다는 단점이 있습니다. 이를 보완하기 위한 대체 기법은 다음과 같습니다.
- 고밀도 직조 (High-Density Weaving): 별도의 화학적 가공 없이 원사 자체를 매우 촘촘하게 짜서 물의 침투를 막는 방식입니다. (예: Ventile 원단). 내구성은 뛰어나나 원단이 무겁고 가격이 높습니다.
- 나노 가공 (Nano-Tex): 섬유 분자 수준에서 발수 기능을 결합하는 방식으로, 일반 발수 가공보다 세탁 내구성이 5~10배 높습니다. 하지만 가공 설비 비용이 고가입니다.
- 실리콘 침투 가공 (Silnylon): 나일론 원단 양면에 실리콘을 완전히 침투시키는 방식으로, 반영구적인 발수 성능과 높은 인열 강도를 가집니다. 다만, 일반적인 심실링 테이프가 붙지 않아 특수 접착제를 사용해야 하는 공정상의 어려움이 있습니다.
발수 가공 기술은 단순한 '물 밀어내기'를 넘어 환경 친화적 공정(C0)과 영구적 성능 유지라는 두 가지 과제에 직면해 있습니다. 제조 현장에서는 원단 입고 시점부터 발수 등급을 엄격히 관리해야 하며, 특히 봉제 공정에서의 기름 오염 방지와 적정 장력 유지가 최종 제품의 품질을 결정짓는 핵심 요소입니다. 기술자는 원단의 특성에 맞춰 바늘, 실, 재봉기 세팅을 유연하게 조정할 수 있는 숙련도가 요구됩니다.
미검증: 특정 브랜드의 차세대 비불소계 발수제(예: Teflon EcoElite 등)의 정확한 화학적 조성 및 공장별 배합 비율은 기업 기밀 사항으로 상세 검증이 불가합니다.