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¶ 개요
폴리에스터는 에틸렌 글리콜(Ethylene Glycol)과 테레프탈산(Terephthalic Acid)을 주원료로 하여 축합 중합 반응을 통해 생성되는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 계열의 합성 섬유입니다. 1941년 영국 캘리코 프린터스 협회(Calico Printers' Association)의 존 렉스 휜필드(John Rex Whinfield)와 제임스 테넌트 딕슨(James Tennant Dickson)에 의해 처음 발명되었으며, 이후 영국 ICI(Imperial Chemical Industries)사와 미국 DuPont사에 의해 상업화되었습니다. 현재 전 세계 합성 섬유 생산량의 약 70% 이상을 점유하고 있습니다. 천연 섬유인 면(Cotton)의 공급 한계를 극복하고, 우수한 물리적 성질과 경제성을 바탕으로 의류, 가방, 산업용 자재 등 전 분야에 걸쳐 표준 소재로 자리 잡았습니다.
봉제 현장에서 폴리에스터는 원단(Fabric)뿐만 아니라 봉사(Sewing Thread)의 핵심 원료입니다. 높은 인장 강도와 열가소성(Thermoplasticity)을 보유하여 고속 자동화 봉제 공정에 최적화되어 있으며, 한국, 베트남, 중국 등 글로벌 의류 제조 기지에서 가장 높은 비중으로 취급되는 소재입니다. 특히 최근에는 폐페트병을 재활용한 재생 폴리에스터(rPET)의 수요가 급증하며 ESG 경영의 핵심 소재로 부상하고 있습니다.
¶ 정의 및 기술적 특성
폴리에스터는 분자 구조 내에 에스테르 결합(-COO-)을 반복적으로 가진 고분자 화합물로, 다음과 같은 산업적 특성을 보유합니다.
- 형태 안정성 (Dimensional Stability): 탄성 계수가 매우 높아 외부 힘에 의한 변형 후 복원력이 우수합니다. 열고정(Heat Setting) 공정을 거치면 세탁 후에도 수축이나 주름 발생이 거의 없는 '워시 앤 웨어(Wash and Wear)' 성능을 구현합니다.
- 내구성 및 강도: 건조 상태와 습윤 상태에서의 강도 차이가 거의 없으며, 마찰 견뢰도가 우수합니다. 이는 작업복, 군복, 아웃도어 용품 등 고내구성이 요구되는 제품에 필수적인 요소입니다.
- 낮은 흡습성: 공정 수분율이 0.4% 내외로 매우 낮아 수분을 거의 흡수하지 않습니다. 이로 인해 세탁 후 건조가 매우 빠르나, 정전기 발생이 쉽고 오염 재부착 현상이 나타날 수 있어 대전 방지 가공이 병행되기도 합니다.
- 열가소성 (Thermoplasticity): 약 250~260°C에서 용융되며, 180~200°C 사이에서 영구적인 주름(Pleating)이나 형태 고정이 가능합니다. 이는 봉제 시 다림질(Pressing) 효율을 높이지만, 고속 봉제 시 바늘 열에 의한 용융 위험을 동반합니다.
- 내화학성 및 내광성: 산(Acid)에 강하고 유기 용제에 대한 저항력이 높습니다. 또한 자외선(UV) 노출에 의한 황변이나 강도 저하가 나일론 대비 현저히 적어 옥외용 제품에 적합합니다.
- 결정성 구조: 고도로 배향된 결정 구조를 가지고 있어 염색 시 일반 염료로는 염색이 불가능하며, 반드시 분산 염료(Disperse Dye)를 사용하여 고온 고압(130°C 이상) 환경에서 염색해야 합니다.
¶ 기술 사양표 (Technical Specifications)
| 항목 | 세부 사양 | 비고 |
|---|---|---|
| 재질 분류 | 합성 고분자 섬유 (Synthetic Fiber / PET) | 재생 폴리에스터(rPET) 포함 |
| 주요 혼용률 | 100% Polyester, T/C (Polyester/Cotton), T/R (Polyester/Rayon) | CVC, Polyester/Spandex 등 다수 |
| ISO 4915 스티치 | Class 301(본봉), 401(체인), 504/514(오버록), 602/605(커버스티치) | 소재별 봉제 공정 적용 표준 |
| 권장 재봉기 | Juki DDL-9000C, Brother S-7300A, Siruba 700K, Pegasus EX5200 | 고속 자동사절기 및 차동이송기 |
| 바늘 시스템 | DB×1 (#7~#16), DP×5 (#14~#21), DC×27 (오버록), UY128GAS | 원단 조직 및 두께에 따라 선정 |
| 최대 봉제 속도 | 4,000 ~ 5,500 SPM (Stitches Per Minute) | 소재 용융 방지를 위해 4,500 권장 |
| 일반 SPI | 10 - 14 SPI (의류), 7 - 9 SPI (가방/후가공) | 땀수 조절로 심 퍼커링 제어 |
| 권장 봉사 | 100% Spun Polyester, Core Spun (Polyester/Polyester), Filament Polyester | 코아사 사용 시 심 퍼커링 감소 |
| 밑실 장력 (Towa) | 20 ~ 25g (0.2 ~ 0.25N) | 60s/3 Spun Polyester 기준 표준값 |
| 내열 온도 | 연화점 230~240°C / 융점 255~260°C | 프레싱 온도 150°C 이하 권장 |
| 비중 | 1.38 g/cm³ | 나일론(1.14)보다 무거움 |
¶ 적용 분야 및 원단별 특성
¶ 4.1 의류 (Apparel)
폴리에스터는 의류 제조에서 가장 범용적인 소재로, 복종에 따라 봉제 사양과 실의 선택이 엄격히 구분됩니다.
- 스포츠웨어 및 액티브웨어:
- 주요 부위: 티셔츠 옆솔기(Side Seams), 암홀(Armholes), 레깅스 인심(Inseam).
- 봉제 특성: 주로 편물(Knit) 조직으로 제작되며, 고신축성이 요구됩니다. ISO 514(4실 오버록) 또는 ISO 605(3바늘 커버스티치)가 표준입니다.
- 기술 디테일: 땀수는 12~14 SPI를 유지하며, 밑실에 벌키사(Woolly Nylon/Polyester)를 사용하여 피부 마찰을 최소화하고 신축 시 실 끊어짐을 방지합니다.
- 드레스 셔츠 및 블라우스:
- 주요 부위: 칼라(Collar) 스테이, 앞단(Placket), 소매 커프스.
- 봉제 특성: 100% 폴리에스터 필라멘트 또는 T/C 혼방 원단을 사용합니다. 심 퍼커링(Seam Puckering)에 매우 취약하므로 50s/2 또는 60s/2 코아사(Core Spun)를 사용하여 장력을 극도로 낮게 세팅합니다.
- 기술 디테일: 고급 셔츠의 경우 16~18 SPI의 고밀도 본봉(301)을 적용하며, 바늘은 #7~#9의 극세 바늘을 사용합니다.
- 아웃도어 및 기능성 자켓:
- 주요 부위: 후드 연결부, 포켓 웰트(Welt), 지퍼 테이프 부착부.
- 봉제 특성: 고밀도 타프타(Taffeta) 또는 립스탑(Ripstop) 조직이 사용됩니다. 방수 성능 유지를 위해 봉제선 뒷면에 심 실링(Seam Sealing) 테이프 처리가 병행됩니다.
- 기술 디테일: 바늘 열에 의한 원단 손상을 막기 위해 실리콘 오일이 함침된 봉사를 사용하거나 바늘 냉각 장치를 가동합니다.
- 여성복 및 드레스 (Chiffon/Georgette):
- 주요 부위: 프릴(Frill), 헴라인(Hemline), 다트(Dart).
- 봉제 특성: 매우 얇고 비치는 폴리에스터 시폰이나 조젯 원단은 이송 시 원단이 씹히는 현상이 잦습니다.
- 기술 디테일: 침판(Needle Plate)의 구멍이 작은 미세용 침판을 사용하고, 75데니어 이하의 극세 필라멘트사를 사용하여 솔기가 투박해지지 않도록 관리합니다.
¶ 4.2 가방 및 잡화 (Bags & Accessories)
가방 제조에서 폴리에스터는 내구성과 강도를 결정짓는 핵심 요소입니다.
- 백팩 및 여행용 가방:
- 주요 부위: 어깨끈 연결부(Shoulder Strap Attachment), 바닥면 보강재, 메인 지퍼 라인.
- 봉제 특성: 600D(데니어)에서 1680D Oxford 원단이 주를 이룹니다. 하중이 집중되는 어깨끈 부위는 'Box-X' 스티치(사각 X자 보강 봉제)를 적용합니다.
- 기술 디테일: 20s/3 또는 30s/3 고강력 폴리에스터사를 사용하며, 7~9 SPI의 낮은 땀수로 봉제하여 원단의 인열 강도를 유지합니다. 재봉기는 Juki LU-2810과 같은 상하송(Unison Feed) 모델이 필수적입니다.
- 에코백 및 판촉용 가방:
- 주요 부위: 입구 바이어스(Binding), 손잡이 연결부.
- 봉제 특성: 주로 300D~420D 폴리에스터 원단을 사용하며, 생산성을 위해 자동 폴더(Folder) 장치를 장착한 본봉기를 사용합니다.
- 기술 디테일: 원가 절감을 위해 Spun Polyester 실을 주로 사용하며, 10~12 SPI 세팅이 일반적입니다.
- 신발(Footwear) 상부(Upper):
- 주요 부위: 운동화 메시(Mesh) 결합부, 로고 패치.
- 봉제 특성: 다층 구조의 폴리에스터 메시 원단은 두께 변화가 심해 이송 불균형이 발생하기 쉽습니다.
- 기술 디테일: 롤러 노루발(Roller Foot)을 장착한 포스트베드(Post-bed) 재봉기를 사용하여 곡선 구간의 회전력을 확보합니다.
¶ 4.3 가구 및 인테리어 (Upholstery)
- 소파 및 의자 커버:
- 봉제 특성: 마찰 저항이 높은 폴리에스터 셔닐(Chenille)이나 벨벳 조직이 사용됩니다.
- 기술 디테일: 원단이 두껍고 무거우므로 강력한 이송력을 가진 타카(Tacker) 또는 장완형(Long-arm) 재봉기를 사용하며, 봉합 강도를 위해 0번 또는 5번 굵기의 굵은 폴리에스터사를 적용합니다.
¶ 4.4 산업용 및 기타 (Industrial)
- 자동차 내장재: 시트 커버의 경우 일광 견뢰도와 마찰 저항이 극대화된 폴리에스터 원사를 사용하며, 에어백은 고강력 필라멘트사를 사용하여 폭발 압력을 견디도록 설계됩니다.
- 필터 및 지오텍스타일: 화학적 안정성을 바탕으로 산업용 필터망이나 토목 공사용 배수재로 활용됩니다.
¶ 주요 결함 및 해결 가이드 (Troubleshooting)
-
심 퍼커링 (Seam Puckering)
- 원인: 폴리에스터 필라멘트사의 낮은 마찰 계수와 봉제 시 발생하는 구조적 변위, 또는 과도한 실 장력에 의한 수축.
- 해결: 봉사 장력을 최소화(Towa 20g)하고, 이송 톱니(Feed Dog) 높이를 낮추며, 신축성이 억제된 코아사(Core Spun)를 사용합니다.
- 현장 노하우: "밑실 장력을 먼저 풀고, 노루발 압력을 원단이 밀리지 않을 정도로만 최소화하여 테스트 봉제를 실시하십시오. 특히 얇은 폴리에스터 직물은 침판 구멍을 1.2mm 이하로 줄이는 것이 효과적입니다."
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바늘 구멍 손상 및 용융 (Needle Cutting / Melting)
- 원인: 고속 봉제 시 바늘과 원단 사이의 마찰열이 260°C를 초과하여 섬유가 녹아붙음.
- 해결: 초경 바늘(Ceramic/Titanium Coated) 사용, 바늘 굵기 하향(#9~#11), 실리콘 오일 장치(Needle Cooler) 부착, 봉제 속도 10~15% 감속.
- 현장 노하우: "바늘 끝에 검은색 용융 찌꺼기가 발생하면 즉시 속도를 500 SPM 낮추고 바늘을 교체하십시오. 베트남과 같은 고온 환경에서는 바늘 냉각용 에어 블로워(Air Blower) 설치가 필수적입니다."
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정전기 및 먼지 흡착 (Static Electricity)
- 원인: 낮은 흡습성으로 인한 마찰 전기 발생.
- 해결: 제전사(Anti-static thread) 사용, 생산 라인 습도를 50-60%로 유지, 유연제 처리 시 대전 방지제 첨가.
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열수축 및 광택 변함 (Thermal Shrinkage / Glazing)
- 원인: 중간 시아게(Pressing) 또는 최종 다림질 시 과도한 온도와 압력으로 섬유가 압착되거나 수축함.
- 해결: 프레싱 온도를 140~150°C 이하로 설정하고, 테플론 슈즈(Teflon Shoe)를 반드시 장착합니다.
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염색 이염 (Dye Migration / Sublimation)
- 원인: 분산 염료(Disperse Dye)가 고온 노출 시 기화하여 인접한 밝은 색상 부위로 이동.
- 해결: 저온 승화 견뢰도가 높은 염료 사용 확인, 이염 방지 가공 처리, 고온 창고 보관 금지.
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오일 오염 (Oil Stains)
- 원인: 재봉기 헤드에서 낙하하는 오일이 폴리에스터의 친유성(Lipophilic) 성질 때문에 강력하게 흡착됨.
- 해결: 드라이 헤드(Dry Head) 재봉기 사용, 오일 펜스 설치, 오염 시 즉시 전용 제거제(Spray) 사용.
¶ 품질 검사 기준 (QC Standard)
- 일광 견뢰도 (Color Fastness to Light): ISO 105-B02 기준, 아웃도어용은 Grade 4 이상 필수.
- 필링 테스트 (Pilling Resistance): ASTM D3512 (Random Tumble) 기준, 30분 테스트 후 Grade 3.5 이상 유지.
- 치수 변화율 (Dimensional Stability): ISO 6330 세탁 표준에 의거, 5회 세탁 후 수축률 ±2% 이내(직물) 또는 ±3% 이내(편물).
- 봉합 강도 (Seam Strength): ISO 13935-2(Grab Method) 기준, 설계 하중 이상의 파단 강도 확인.
- 마찰 견뢰도 (Color Fastness to Crocking): ISO 105-X12 기준, 습윤/건조 상태 모두 Grade 4 이상 확보.
- 발수도 (Water Repellency): AATCC 22 기준, 초기 90점 이상(가공 원단에 한함).
- 승화 견뢰도 (Color Fastness to Sublimation): ISO 105-P01 기준, 180°C에서 변퇴색 및 오염 Grade 4 이상.
¶ 현장 용어 및 은어 (Global Slang)
| 언어 | 용어 | 로마자 표기 | 비고 |
|---|---|---|---|
| 한국어 (KR) | 폴리에스터 | Polyester | 공식 명칭, 현장에서는 '폴리'로 단축 사용 |
| 한국어 (KR) | 데니아 | Denier | 실의 굵기 단위 (D). 9,000m의 무게(g) |
| 한국어 (KR) | 시아게 | Shiage | 일본어 유래, 최종 다림질 및 마무리 공정 |
| 한국어 (KR) | 다데/요코 | Tate/Yoko | 일본어 유래, 원단의 경사(Warp)와 위사(Weft) |
| 일본어 (JP) | テトロン | Tetoron | 토레이(Toray)와 테이진(Teijin)의 합작 브랜드명 |
| 일본어 (JP) | エステル | Esuteru | 에스테르(Ester)의 일본식 발음 |
| 베트남어 (VN) | Sợi PE | Soi PE | 폴리에스터 섬유 또는 실을 지칭 |
| 베트남어 (VN) | Vải Poly | Vai Poly | 폴리에스터 원단 |
| 중국어 (CN) | 涤纶 | Dilun | 폴리에스터의 공식 명칭 |
| 중국어 (CN) | 涤棉 | Dimian | T/C (폴리에스터/면 혼방)를 지칭하는 용어 |
¶ 장비 세팅 및 공정 관리 가이드
- 장력 제어 (Tension Control): 폴리에스터 실은 신축 후 복원되려는 성질이 강하므로 면사 대비 약 20% 낮은 장력 설정을 기본으로 합니다. 장력이 높으면 봉제 직후에는 정상이더라도 시간이 지나면서 솔기가 쭈글거리는 '텐션 퍼커링'이 발생합니다. Towa 장력계 기준, 본봉 밑실은 20~25g, 윗실은 원단 두께에 따라 80~120g 사이에서 미세 조정합니다.
- 바늘 선택 (Needle Selection):
- 고밀도 직물: Slim Point (SPI) 또는 KN(극세) 바늘을 사용하여 섬유 가닥이 끊어지는 것을 방지.
- 니트/편물: Ball Point (SES/SUK) 바늘을 사용하여 올 풀림(Laddering) 방지.
- 가방용 후물: 바늘 구멍이 커지는 것을 방지하기 위해 MR(Multidirectional) 또는 SERV 7(보강형) 바늘을 사용하여 고속 봉제 시 바늘 휨을 억제합니다.
- 노루발 설정 (Presser Foot): 폴리에스터는 표면이 매끄러워 미끄러짐(Slippage)이 잦습니다. 테플론(Teflon) 노루발을 사용하여 원단 흐름을 일정하게 유지하고, 압력은 원단에 자국이 남지 않는 최소 수준(약 1.5~2.5kgf)으로 설정합니다.
- 이송 톱니 (Feed Dog): 얇은 원단은 촘촘한 톱니(20~24개/인치), 두꺼운 가방 원단은 거친 톱니(14~18개/인치)를 사용합니다. 톱니 높이는 얇은 폴리에스터 원단의 경우 0.6~0.8mm가 적당합니다. 최근에는 전자 이송(Digital Feed) 시스템을 통해 이송 궤적을 타원형에서 사각형으로 변경하여 이송력을 강화합니다.
¶ 공정 흐름도 (Process Flow)
graph TD
A[원료: 에틸렌 글리콜 + 테레프탈산] --> B[중합 공정: PET 칩 생산]
B --> C[방사 공정: 용융 방사 및 연신]
C --> D{가공 형태 선택}
D -->|필라멘트| E[제직/편직: Woven/Knit]
D -->|스테이플| F[방적: Spun Polyester Thread]
E --> G[전처리 및 고온 고압 염색]
G --> H[열고정: Tenter Heat Setting]
H --> I[재단 및 봉제: Sewing]
I --> J[중간/최종 프레싱: Finishing]
J --> K[품질 검사 및 패킹]
K --> L[최종 출하]
F --> I
¶ 원단별 봉제 특이사항 (Technical Deep-Dive)
- 폴리에스터 타프타 (Taffeta - 안감용):
- 매우 얇고 밀도가 높아 바늘 구멍이 쉽게 남습니다. #7~#9 바늘 사용이 필수적이며, 바늘 끝이 무뎌지면 즉시 교체해야 합니다. 이송 시 상하 원단이 어긋나는 '레이어 슬립(Layer Slip)'을 방지하기 위해 차동 이송(Differential Feed) 기능을 활용합니다.
- 폴리에스터 옥스퍼드 (Oxford - 가방용):
- 600D 이상의 두꺼운 원단은 바늘 열 발생이 심합니다. DP×17 시스템의 굵은 바늘(#19~#22)을 사용하며, 바늘 냉각 장치(Needle Cooler) 사용을 권장합니다. 특히 PVC 코팅된 옥스퍼드는 바늘에 코팅제가 묻어 실 끊어짐을 유발하므로 실리콘 오일 공급이 필수적입니다.
- 폴리에스터 스판 (Polyester/Spandex - 요가복 등):
- 신축성이 매우 커서 일반 본봉보다는 커버스티치(602, 605) 또는 4실 오버록(514)를 적용합니다. 벌키사(Woolly Thread)를 밑실로 사용하여 솔기의 신축 대응력을 높입니다. 봉제 시 원단을 당기지 않도록 주의하며, 차동 이송비를 1:1.2~1.5 정도로 설정하여 솔기가 우는 현상을 방지합니다.
- 폴라 플리스 (Polar Fleece):
- 기모 공정으로 인해 두께감이 있으나 압축 시 얇아집니다. 노루발 압력을 높이면 기모가 죽어 자국이 남으므로 대형 노루발을 사용하고 톱니 높이를 조절합니다.
¶ 글로벌 생산 기지별 관리 포인트
- 한국 (KR): 고부가가치 기능성 폴리에스터(투습방수, 냉감 소재) 생산에 집중합니다. 디지털 장력 제어(Digital Tension) 기능을 활용하여 소재별 데이터값을 전산화하여 관리하는 추세입니다. 소량 다품종 생산에 최적화된 스마트 팩토리 공정이 도입되고 있습니다.
- 베트남 (VN): 대규모 스포츠웨어 및 아웃도어 생산 기지입니다. 고속 봉제 시 발생하는 열 손상 방지를 위해 바늘 냉각 장치 설치가 표준화되어 있으며, 생산 효율을 위해 5,000 SPM 이상의 세팅을 선호합니다. 라인 밸런싱(Line Balancing)을 통한 대량 생산 최적화가 핵심입니다.
- 중국 (CN): 원단 생산부터 봉제까지 수직 계열화된 공장이 많습니다. 최근 재생 폴리에스터(rPET) 사용 비중이 급격히 늘어남에 따라, 재생 원단 특유의 불규칙한 표면 질감에 대응하기 위한 이송 톱니 미세 조정 기술이 중시됩니다. GRS(Global Recycled Standard) 인증 관리가 매우 엄격합니다.
¶ 대체 소재와의 비교 (Comparative Analysis)
- 폴리에스터 vs 나일론: 폴리에스터는 나일론보다 저렴하고 자외선에 강해 옥외용 제품에 유리하지만, 인장 강도와 유연성은 나일론이 앞섭니다. 가방의 경우 저가형은 폴리에스터, 고가형은 나일론을 선택하는 경향이 있습니다.
- 폴리에스터 vs 면: 면은 흡습성과 촉감이 좋으나 수축과 주름에 취약합니다. 폴리에스터는 이를 보완하기 위해 T/C 혼방으로 사용되며, 관리 편의성 면에서 면을 압도합니다.
- 폴리에스터 vs 레이온: 레이온의 광택과 드레이프성을 흉내 낸 '폴리에스터 레이온(T/R)'은 내구성이 약한 레이온의 단점을 폴리에스터로 보완하여 정장 및 유니폼 시장의 표준이 되었습니다.
¶ 지속 가능성 및 재생 폴리에스터 (rPET)
최근 환경 규제 강화로 인해 물리적 재활용(Mechanical Recycling) 및 화학적 재활용(Chemical Recycling) 폴리에스터의 비중이 높아지고 있습니다. * 물리적 재활용: 폐페트병을 세척, 분쇄하여 칩으로 만든 후 방사. 공정이 단순하나 반복 재활용 시 품질 저하 발생. * 화학적 재활용: 고분자를 단량체 상태로 분해 후 재중합. 신재(Virgin)와 동일한 품질 구현 가능하나 비용이 높음. * 봉제 시 주의사항: 재생 폴리에스터는 신재 대비 사절 칼라의 마모가 빠를 수 있으며(미검증), 염색 로트(Lot) 간 색상 차이(Color Shade)가 발생할 확률이 높으므로 철저한 입고 검사가 필요합니다.
¶ 관련 항목
- 나일론 (Nylon): 폴리에스터보다 인장 강도와 내마모성이 높으나, 내광성이 약하고 수분을 흡수하여 변형되는 차이가 있음.
- 코아사 (Core Spun Thread): 폴리에스터 필라멘트 심지에 스테이플 섬유를 감싸 만든 실로, 고속 봉제 시 열 발생을 억제하고 강도를 극대화함.
- 데니어 (Denier) vs 번수 (Count): 폴리에스터 필라멘트는 데니어(D) 단위를, 면 혼방이나 스판 폴리에스터는 번수(Ne) 단위를 주로 사용함.
- 재생 폴리에스터 (Recycled Polyester): 폐페트병을 재활용한 친환경 소재. GRS(Global Recycled Standard) 인증 확인 필수.
- 분산 염료 (Disperse Dye): 폴리에스터 염색에 사용되는 전용 염료로, 고온 고압 환경에서 섬유 내부로 침투함.
- 심 퍼커링 (Seam Puckering): 봉제선이 우는 현상으로 폴리에스터 봉제 시 가장 빈번하게 발생하는 결함.