스마트웨어

스마트웨어(Smart Wear)는 고기능성 섬유에 디지털 센서, 초소형 컴퓨터 칩 등이 들어 있어 의복 자체가 외부 자극을 감지하고 반응할 수 있는 미래형 의류이다.

개요

유비쿼터스 시대를 실현할 대표적인 기술로, 정보기술(IT), 나노기술(NT), 바이오기술)(BT), 환경기술(ET) 등이 결합된 새로운 개념의 미래형 의류를 말한다. 고도의 기능을 갖춘 섬유로 만든 옷 속에 초소형 컴퓨터 칩을 내장해 섬유나 의복 자체가 외부 자극을 감지하고 반응할 수 있어 '입는 컴퓨터'로 불린다. 스마트웨어는 1990년대 중반 미국에서 군사용으로 처음 개발된 이래, 세계 각국이 경쟁적으로 개발을 서두르고 있는 미래 의류 기술의 집약체이자 유비쿼터스를 실현할 대표적인 기술이다. 기능면에서 크게 초기와 후기 단계의 스마트웨어로 구분되는데, 초기 단계의 스마트웨어는 고기능성 섬유로 만든 옷 속에 디지털 센서, 위성항법장치(GPS), 초소형 통신기기, 소형 MP3 등이 내장된 것을 말한다. 초기 스마트웨어를 대표하는 옷으로는 미국의 센사텍스(Sensatex)사가 군사용으로 개발한 스마트셔츠를 들 수 있다. 이 옷에는 고기능을 갖춘 플라스틱 광섬유가 일정한 간격으로 배열되어 있어 사람의 심장박동, 체온, 혈압, 호흡 등을 감지할 수 있고, 총상과 같은 부상도 알 수 있다. 현재는 민간 의료용, 스포츠용, 유아용 등 다양한 용도로 활용되고 있다. 다음으로, 후기 단계의 스마트웨어는 의복 자체가 모든 것을 알아서 처리하는 미래형 최첨단 의복을 가리킨다. 의복 자체가 언제 어디서든 네트워크에 접속해 사람 대신 원하는 작업을 처리할 수 있고, 옷 자체가 고도의 성능을 갖춘 컴퓨터로서, 직접 상품을 구매할 수도 있고, 병을 진달할 수도 있다.

특징

스마트웨어는 의류와 정보기술(IT), 나노기술(NT), 바이오기술(BT), 환경기술(ET) 등이 결합하여 새로운 개념의 의류를 말하는 데, 기존 의류는 의식주 목적이나 치장 목적이 주 목적이였다면, 스마트웨어는 첨단기술을 의류에 접목시켜 심박수 체크 기능 같은 헬스케어 기능과 SNS와 음악 등을 할 수 있는 엔터테인먼트 기능 그리고 통화 기능과 네비게이션 기능 등 다양한 기능들이 있다는 것이 가장 큰 특징이다.

제작 요소 기술

스마트 섬유

스마트 섬유(Smart Fiber)는 특수 소재나 컴퓨터 칩을 사용해 전기 신호 및 데이터를 교환하거나 외부 디지털 기기와 연결하는 것으로 광섬유와 전도성 섬유로 제작한다.

• 광섬유(Optical Fiber)
  

-중심부에는 굴절률이 높은 유리로 바깥 부분은 굴절률이 낮은 유리를 사용하여 중심부 유리를 통과하는 빛이 전반사가 일어나도록 한 광학적 섬유이다.

-외부 전자파에 의한 간섭이나 혼신이 없어 도청이 힘들고, 하나의 광섬유에 많은 통신 회선을 사용할 수 있다.

• 전도성 섬유(Conductive Fiber)
  

-합성섬유의 단점인 정전기 발생을 억제하는 성질의 섬유로 의복의 착용감을 향상시킨다.

-정전기 불꽃 방전에 의한 가연성 가스나 발화 및 폭발을 방지한다.

-전자파 간섭에 의한 컴퓨터, 통신기기 등이 오작동의 원인을 제거해준다.

직물기반 회로

직물기반 회로(Textile Circuit)는 직조, 자수, 프린팅 기법 등이 존재한다.

• 직조(Weaving) 기법 : 실로 뜨개질한 것처럼 짜는 방식(제편)과 씨실과 날실을 여러 방법으로 교차하여 짜는 방식(제직)이 존재하며 대부분의 광섬유 및 전도성사에 사용 가능하다.
• 자수(Embroidering) 기법 : 자수기계를 이용하여 프로그램화 된 회로대로 수를 놓듯이 제작하는 방법으로 정밀한 회로를 구성하거나 동일한 회로를 반복적으로 생산하는 데 적합한 기법이다.
• 프린팅(Printing) 기법 : 전도성 잉크를 일반 직물에 인쇄하여 직물회로를 구현하는 방법으로 자연방수 기능이 있는 소재 및 열에 강한 소재에 사용 가능하다.

연결 기술

연결 기술(Interconnection)은 디지털 기기를 직물회로에 연결하는 기술로 디지털 의류의 작용성 및 생산성에 기여한다. 솔더링(Soldering),본딩(bonding), 자수, 스냅단추(Snap Button), 지퍼(Zipper) 등의 다양한 연결 기술 방법이 존재한다.

• 솔더링(납땜) : 정보통신(IT) 분야에서 가장 일반적인 결합 방법으로 직물회로에 전도성사 및 디지털 기기를 연결하기 위한 방법이나 고온으로 인해 주변 섬유가 탈 수 있는 단점이 존재한다.
• 본딩 : 대부분 전도성 접착제를 사용하여 직물회로와 디지털 기기를 결합한다.
• 자수 : 자수 기계를 사용하기 위해 간격, 방향, 위치 등을 프로그램화하여 디지털 기기를 지정한 위치에 놓고 직물회로와 함께 연결한다.
• 스냅단추 : 단추의 한 부분은 디지털 기기에 부착되고 단추의 다른 부분은 의복에 부착하여 필요시 손쉽게 단추를 탈부착하거나 다른 기능의 단추로 대체가 가능하다.
• 지퍼 : 지퍼 내의 바퀴가 하나의 전자회로 접점이 될 수 있으며, 지퍼를 올리고 내리는 동작은 하나의 사용자 인터페이스로 사용 가능하다.

통신 기술

• 의류 내부 장치간, 의류와 외부 기기간, 의류와 착용자의 상호작용을 위한 유무선 통신 기술이 필요하다.
• 인체 내에 이식된 의료 장치, 사람이 착용하는 옷, 인체에 부착된 여러 디바이스를 상호 연결할 수 있는 표준화된 무선 통신 기술 개발을 진행한다.

직물 부품

• 의류에 가까운 스마트한 디지털 의류 개발을 위해서는 기존의 전자부품을 초소형화하고 직물화하는 기술이 필요하다.
• 안테나, 전자회로의 접점(Electrode) 등의 회로 구성 요소, 온도, 습도, 압력 센서 등의 직물 부품을 개발하여 헬스케어를 위한 디지털 의류를 개발한다.

활용

스마트웨어의 종류는 다양하다. 그 중 대표적인 것은 다음과 같다.

구글과 리바이스의 합작품, 터치 감응식 스마트 재킷

2017년 5월, 구글(Google)은 청바지로 유명한 의류회사인 리바이스(Levis)와 함께 똑똑한 청재킷인 '커뮤터 트러커 재킷(Commuter Trucker Jacket)'을 내놓았다. 구글의 '자카드(스마트폰과 연계된 의류를 만들 수 있도록 해주는 플랫폼)' 기술과 리바이스의 전도성 소재를 넣은 데님(Denim) 원단의 결합을 통해 만들어졌다.

자카드(Jacquard)는 센서 역할을 하는 천에 전류를 흘려 사용자의 행동을 읽을 수 있게 한 기술이다. 왼쪽 소매 부분에 구리 소재의 전도성 물질이 삽입되어 있고, 단추처럼 생긴 블루투스(Blue-tooth) 태그가 붙어 있어 스마트폰을 굳이 꺼내지 않아도 조작이 가능하다.
구글-리바이스의 주요 공략층은 자전거를 타고 통근하는 사람들인데, 이 재킷은 옷감을 터치하거나 문지르는 동작만으로 스마트폰 사용이 가능하다. 가령 사용자가 자전거를 타면서 노래를 듣고 싶을 때 왼쪽 소매를 문지르면 음악을 재생하거나 잠시 멈추거나 곡을 생략하고 다음 곡으로 넘어가게 할 수 있다. 옷감이 일종의 터치패드 역할을 하는 셈이다. 또한 자전거를 타면서 길 안내르르 받는 일도 가능하다. 이어폰을 낀 상태에서 소매를 건드리면 구글 지도를 통해 음성으로 입력한 주소까지 안내해 준다. 이와 같은 방법으로 전화 걸기나 받기, 메시지 보내기 등도 할 수 있다.

등판의 난로, 발열패딩 야크온H

발열패딩인 야크온H는 스마트폰으로 온도와 습도 조절을 할 수 있다. 재킷 안에 심은 발열 기기를 스마트폰으로 조절하는 기술 개발은 블랙야크(Black Yak)가 처음이다. 야크온H는 등판 안쪽에 발열 섬유를 넣고 그 섬유에 전원을 공급해 열을 낸다. 패딩 안쪽 마그네틱 커넷터에 휴대용 장치(Heating Control)를 부착한 후 블루투스로 스마트폰 앱과 연결하면 간편하게 온도와 습도를 조절할 수 있다. 패딩 안에 공기를 가둬 온기를 살리고 외부 냉기를 차단하는 '에어탱크(Air Tank)' 기술을 함께 적용해 재킷 속 따뜻한 공기를 오래 유지할 수 있게 해준다. 이 뿐만이 아니라 위성항법장치(GPS) 기반의 휴대용 장치로 사용자가 위치한 장소의 날씨 등을 파악해 온도를 알맞게 조절해 준다.

전기를 생산하는 친환경 '태양광 셔츠'

네덜란드의 패션 디자이너인 파울리네 판 동언(Pauline Van Dongen)는 홀스트 R&D 센터와 협업을 통해 자가 충전 의류인 태양광 셔츠(Wearable Solar Shirt)를 개발한다. 이 셔츠에는 120개의 얇은 태양광 셀이 부착되어 있다. 그래서 이 옷을 입고 햇빛을 받으며 걸으면 스마트폰이나 각종 모바일 기기를 상당량 충전할 만큼의 전기를 생산한다. 태양이 좋은 날에는 1~1.5 와트의 전력 생산이 가능하다. 생산된 전기를 하루에 모두 사용하지 않아도 되는데, 셔츠 앞 주머니의 배터리에 전기를 저장할 수 있기 때문이다.

열에 노출된 피부를 보호하는 '스마트 군복'

미 육군과 환경의학 연구소는 군인들이 전투 현장에서 더 가벼운 옷으로 무거운 장비를 착용해도 원할하게 움직일 수 있게 할 수 있는 기술인 '경량화 환경조절 시스템(LWECS)'을 개발한다. 냉각시스템이 내장된 조끼 형태의 이 군복은 내장 배터리에서 공급되는 전력으로 냉각 액체가 순환되면서 군인들의 체온을 안정적으로 조절해 준다. 사막, 정글과 같은 고온다습한 환경에서 싸울 때 유리하게 만들어진 군복 시스템이다. 또 미국의 듀퐁사는 내염성 섬유 노멕스(Nomex)를 개발한다. 이 섬유는 마모되거나 녹지 않고 열에 노출된 이후에도 피부를 보호하기 때문에 소방서나 군대에서 광범위하게 사용 중이다. 한편 '육군나노기술연구소(ISN)'는 광섬유센서(Opticfiber Sensor)로 만든 의복을 통해 해당 병사들이 상처를 입었을 때 체열 변화로 감지되는 신호 또는 연막이나 어둠이 깔린 전장에서 목소리 등을 인식해 아군에 대한 화기 오발사고를 예방할 수 있는 '사격 금지' 신호를 내보낸다.

자세 교정하는 양말, 목적지로 인도하는 신발

스마트웨어는 옷을 비롯해 양말과 신발까지 확장되고 있다. 미국의 스타트업 힙실론(Heapsylon)은 양말과 발찌가 하나의 세트로 구성된 '센서리아(Sensoria)'를 출시한다. 발의 건강정보를 스마트폰으로 받아볼 수 있는 스마트웨어다. 양말에는 압력을 감지하는 장치인 가속도계가 달려 있는데, 이 센서를 통해 걸음걸이를 체크하고, 이동한 거리와 소비된 칼로리양 등의 정보를 분석해 발찌에 전달한다. 발찌는 이 정보를 다시 무선으로 스마트폰에 보낸다. 분석 자료는 자세 교정이나 부상의 위험을 미리 방지는 데 쓰인다. 시각장애인을 위한 새로운 개념의 스마트 신발도 나왔는데, 인도의 스타트업 두크레 테크놀로지(Ducere Technology)가 개발한 길 안내 기능인 '리첼(LeChal)'이다. 스마트폰 앱으로 목적지를 설정하면 이용자의 위치정보를 인식해 진동으로 방향을 알려준다. 왼쪽으로 이동해야 할 때는 왼쪽 신발에 진동을, 오른쪽으로 이동해야 할 때는 오른쪽 신발에 진동을 가한다. 목적지에 도달하면 양쪽 신발에 동시에 진동이 울린다. 오작동하거나 사고를 당한 위급 상황에는 미리 저장된 연락처로 긴급 연락을 취한다.

참고 자료

강혜민, 〈미래 ICT 신산업으로 부상할 디지털 의류 기술〉, 《Nanodevice Laboratory》, 2009-12-03

김형자 칼럼니스트, 〈IT와 융합한 똑똑한 옷, 스마트의류〉, 《삼성디스플레이 뉴스룸》, 2018-11-13