AI 강화 웨어러블 기술이 자동차, 가구 및 심지어 우주복에까지 통합될 수 있습니다

웨어러블 기술은 기술이 발전하고, 소비자들이 건강에 더 신경 쓰게 되며, 정부 이니셔티브가 웰빙을 촉진함에 따라 큰 주목을 받고 있습니다.

피트니스 트래커와 스마트워치는 가장 인기 있는 웨어러블 기기로, 수요가 증가하고 있으며, 연구에 따르면 미국 성인의 35%가 웨어러블을 사용하고 있습니다. 연령대별로는 18~34세에서 40%, 65세 이상 성인에서는 25%까지 사용률이 높습니다.

하지만 이것이 웨어러블 기술의 전부는 아닙니다. 웨어러블 기술의 성장하는 분야는 전자 섬유(e-텍스타일) 또는 스마트 텍스타일입니다. 

e-텍스타일은 전자 부품과 섬유를 결합하여 “스마트” 섬유 제품을 만드는 것을 의미합니다. 이러한 e-텍스타일은 데이터를 기록, 분석, 저장, 전송 및 표시하는 기능을 어느 정도 가지고 있습니다.

우리 삶의 대부분을 섬유와 접촉하면서 살아가기 때문에, 옷을 지능화하는 것이 타당합니다. 

이 카테고리에서 가장 인기 있는 제품은 가열 의류와 담요이며, 상당한 상업 시장을 자랑합니다. 하지만 e-텍스타일의 다양성은 꽤 넓으며, 침구류부터 의류, 붕대, 산업용 직물에 이르기까지 모두 포함하고, 새로운 제품이 지속적으로 등장하고 있습니다.

차세대 웨어러블 기술의 혁신

E-텍스타일을 개발하고 설계하기 위해 다양한 접근 방식이 시도되었으며, 여기에는 전도성 폴리머와 형상 기억 폴리머의 사용이 포함됩니다. 스마트 텍스타일은 또한 센서, 배터리, 조명과 같은 전자 부품을 섬유에 삽입할 수 있는 소재를 활용합니다. 

이러한 스마트 의류에서는 에너지와 섬유 사이의 연결이 매우 중요합니다. 사실상 모든 경우에 어느 형태의 에너지 전달이 포함되기 때문입니다. 이는 소재와 인체 사이이거나 소재와 외부 자극 사이일 수 있습니다.

스마트 텍스타일이 외부 효과에 반응하는 능력은 온도, 수분 함량, 압력과 같은 요인에 따라 달라집니다. 이러한 요인은 주로 소재와 관련되며 섬유 종류, 특성, 구조 및 실 형태에 따라 달라집니다.

또한, 섬유에 통합되어 작동에 에너지를 필요로 하는 태양전지, 발광 다이오드, 전계효과 트랜지스터, 광전소자와 같은 장치들이 있습니다. 이들은 e-텍스타일이 에너지를 수집하고 저장하도록 합니다.

오늘날 스마트 텍스타일은 생리 신호, 압력 및 신체 가속도를 모니터링하기 위해 의료 관리에 널리 활용됩니다. 이를 위해 센서는 바이오플루이드를 분석하는 데 사용됩니다. 전자 텍스타일의 센서는 신호 변환에 사용되며 착용자의 심박수, 혈압 및 움직임을 모니터링할 수 있습니다. 또한 블루투스를 통해 모바일 앱과 연결되어 온도를 제어할 수도 있습니다. 

e-텍스타일 제품은 신체 움직임 포착, 체온 조절, 건강 데이터 추적, 안전성 향상, 질병 예방 및 개인 맞춤형 치료 제공을 위해 활발히 연구되고 있습니다.

피트니스 트래커나 스마트워치와 같은 다른 웨어러블 기술만큼 인기가 없지만, 스마트 텍스타일은 실제 적용에서 여전히 진전을 보이고 있습니다. 최근 눈에 띄는 사례는 햇빛 아래에서 흰색에서 분홍색으로 색이 변하는 드레스가 TikTok에서 바이럴된 것입니다. 

뉴욕에 기반을 둔 패션 브랜드 PH5는 혁신적인 실을 사용해 햇빛에 밝은 분홍색과 파란색으로 변하는 드레스를 니트합니다. 이 드레스는 PH5의 UV 반응 컬렉션의 일부이며, 색이 변하는 스커트, 셔츠, 카디건도 포함됩니다. 

하지만 이것이 완전히 새로운 것은 아닙니다. 1990년대의 열 반응형 Hypercolor 의류와 같은 유사한 색 변환 의류가 존재했기 때문입니다.

스마트 의류의 다른 예로는 가수 케이티 페리가 착용한 LED 가운이 있으며, 색상과 패턴으로 빛을 발합니다. 또한, 코트와 드레스에 태양광 패널을 통합해 태양 에너지를 활용해 모바일 기기를 충전하는 태양광 의류도 있습니다.

피트니스 의류 브랜드도 센서를 활용해 근육 활동, 호흡 및 심박수를 추적하여 피트니스 애호가와 운동선수에게 유용한 데이터를 제공합니다. 여기서 Under Armour와 Hexoskin과 같은 브랜드는 일반 대중에게 성능과 회복을 최적화하는 스마트 압축 의류를 제공합니다. 

센서 기반 시스템과 햅틱 피드백을 갖춘 자세 교정 셔츠도 있어, 나쁜 자세를 감지하고 조정하도록 알림을 보냅니다.

인공지능(AI)도 웨어러블 기술에 점점 더 많이 활용되어 건강 데이터를 수집·분석하고 사용자에게 알림과 권고를 제공합니다. AI 기반 웨어러블은 고혈압과 같은 질환을 조기에 감지하고, 고유 데이터를 기반으로 치료 계획을 맞춤화하며, 주요 건강 지표 변화에 대해 사용자에게 알릴 수 있습니다. 스마트 인솔과 스마트 의류도 AI를 활용하고 있습니다.

하지만 첨단 의류는 원단의 편안함과 유연성을 보장하는 데 어려움이 있습니다. 또한 원단은 직조, 세탁, 주름 등 일반 섬유가 겪는 과정을 손상 없이 견뎌야 합니다.

이러한 문제는 e-텍스타일이 극복해야 할 큰 과제로, 연구자들은 스마트 의류를 실현 가능하게 만들기 위해 지속적으로 해결책을 모색하고 있습니다. 바로 지난해 보스턴 대학교 연구진은 보다 정확한 데이터 수집과 높은 유연성을 위한 새로운 섬유 메타물질을 만들었습니다.

메타물질은 자연에 존재하지 않는 특성을 갖도록 설계된 물질입니다. 이는 의류에 패턴화되어 배터리 없이 센서 네트워크를 구축하고, 중요한 신체 신호를 모니터링하며, 수중 노출에서도 기능을 유지할 수 있습니다.

달리기 선수부터 수영 선수까지, 이 정교한 센서 네트워크는 옷에 매끄럽게 통합되어 실시간으로 신체 신호를 지속적으로 추적함으로써 활동을 방해하지 않으면서 풍부한 정보를 제공합니다라고 연구 공동 저자 샤 주가 언급했습니다.

연구진은 또한 동일한 인터넷 케이블에서 만든 섬유 메타물질 패치로 구성된 바디 영역 네트워크(BAN)를 설계했습니다. 이 패치는 옷에 매끄럽게 꿰맬 수 있습니다.

AI 활용을 통한 스마트 의류 기능 강화 

전기 담요와 히팅 패드와 같은 가열 e-텍스타일은 열적 편안함, 통증 완화 및 에너지 절약을 위해 널리 사용되지만, 장시간 가열은 화상이나 고열증과 같은 열 관련 질환에 대한 우려를 불러일으킵니다.

특히 노인들은 열 감도가 감소해 열 관련 부상에 더 취약합니다. 요양원이나 지원 주거 커뮤니티에 거주하는 이들은 의료 제공자가 항상 모니터링하지 못해 높은 온도에 노출될 위험이 있습니다.

또한, 이 분야의 모든 진보에도 불구하고 다양한 열 요구 때문에 소비자 만족을 달성하는 것이 어려운 과제였습니다. 

이러한 구체적인 문제를 해결하기 위해 홍콩 폴리텍 대학교 패션 및 텍스타일 학부와 디자인 인공지능 연구소 연구진은 색 변환 및 발열 실을 갖춘 환경 센서가 포함된 “스마트” 재킷을 설계했습니다.

열쾌감과 과열 위험을 줄이는 것을 목표로 하는 지능형 열변색 가열 e-텍스타일은 웨어러블 헬스케어 적용에 큰 잠재력을 보여줍니다.

올해 초 ACS Applied Materials & Interfaces^1에 발표된 “Intelligent Thermochromic Heating E-Textile for Personalized Temperature Control in Healthcare”라는 연구는 전도성 실, 고분자 광섬유(POF), 온도 유도 변색 실(TIDY)을 통합한 패브릭을 상세히 설명하며, 온도 변화를 시각화하고 효율성을 보장합니다.

따라서 연구진이 만든 새로운 e-텍스타일은 두 종류의 열변색 실과 은 코팅 실을 포함합니다. 은 코팅 실은 기존 탄소 섬유보다 부피가 적고 유연성이 높아 재킷을 따뜻하게 합니다.

이 시스템은 또한 주변 센서, 마이크로컨트롤러 및 블루투스 연결을 갖추어 포괄적인 지능형 난방 솔루션을 제공합니다. 

팀은 재킷에 AI 기반 온도 제어 시스템을 추가해 새로운 패브릭이 과열 없이 착용자를 따뜻하게 하면서 개인 편안함을 최적화하도록 했습니다. 또한 실시간 온도 측정과 노인 돌보미를 위한 색상 표시기를 제공합니다. 

AI 모델은 성별, 연령, 체형이 다양한 50명의 착용성 테스트 참가자 데이터를 기반으로 훈련되어 최적 난방 온도를 결정합니다. 참가자들은 다양한 습도, 온도 및 풍속 환경에서 자신에게 맞는 최적의 난방 설정을 찾았습니다.

테스트 결과, 재킷은 실이 난방 온도를 정확히 표시하며 유망함을 보였습니다. 직조형 발광 난방 패브릭은 조명이 있는 환경에서 TIDY를 통해 섬유 표면이 연보라색에서 뜨거운 분홍색으로 변하는 색 변환 효과를 보여주었습니다.

실이 보라색에서 분홍색으로 변하는 것은 30°C(86°F) 이상의 난방 온도를 나타내며, 이는 낮 동안 온도 모니터링을 용이하게 하고 착용자에게 안전 기능을 제공합니다.

한편, 고분자 광섬유 실은 어두운 환경에서 각각 50°C(122°F), 40°C(104°F), 30°C(86°F)를 나타내기 위해 빨강, 노랑, 파랑 빛을 발합니다.

연구의 표에서 읽은 바에 따르면, 연구진이 만든 패브릭은 상업용 직조 POF 및 니트 POF 텍스타일에 비해 훨씬 높은 부드러움, 유연성, 신축성 및 단열성을 보였습니다. 고분자 광섬유(POF)는 플라스틱 폴리머로 만들어지며 데이터 통신 및 센싱 응용에 사용됩니다.

게다가 AI 구성 요소는 편안한 온도를 예측하고 환경이 변해도 착용자에게 지속적인 난방을 제공했습니다.

결과는 개발된 패브릭이 개인 맞춤형 난방 및 헬스케어 텍스타일에 적합하며, 편안함과 적응성을 보장한다는 것을 시사합니다. 실시간 온도 조절은 노인 사용자에게 지속적인 온기를 제공하는 데 크게 도움이 됩니다.

하지만 재킷은 e-텍스타일의 활용 사례 중 하나에 불과하며, 향후 팀은 가열 자동차 시트, 가구, 심지어 우주복 등 다양한 다른 적용 가능성을 탐색할 것입니다.

미국 상장 전자 섬유 분야 주요 기업

e-텍스타일은 막대한 잠재력을 가지고 있으며, 이는 2019년 약 10억 달러였던 글로벌 시장 규모가 2024년에는 거의 50억 달러로 성장한 것으로 나타납니다. 또한 2033년까지 290억 달러를 넘어설 것으로 예상됩니다. 기술을 섬유에 통합하는 것은 소비자 전자, 스포츠웨어, 헬스케어와 같은 분야에서 수요를 지속적으로 끌어오고 있습니다.

이 분야에서 첨단 소재와 기술을 섬유에 통합하는 선두에 있는 주요 기업을 자세히 살펴보겠습니다.

1. DuPont de Nemours, Inc. (DD )

기술 기반 소재 및 솔루션 제공업체인 DuPont de Nemours는 e-텍스타일 적용에 필수적인 전도성 잉크와 유연한 소재 개발에서 많은 진전을 이루고 있습니다.

끊임없는 혁신을 통해 이 회사는 연결성, 스마트 기술 및 차세대 반도체 칩을 구현하고, 전기차를 발전시켜 모빌리티를 혁신하며, 깨끗한 물 솔루션으로 물 부족 문제를 해결하고, 지속 가능한 건물을 가능하게 합니다.

이 회사는 주요 두 개의 사업 부문을 통해 운영되며, 전자·산업 부문은 모바일 기기, 모니터, PC 등 다양한 소비자 전자 제품 및 다양한 산업에 사용되는 전자 제품을 위한 차별화된 소재와 시스템을 공급하고, 반도체 및 집적 회로의 제조와 패키징도 담당합니다. 또한 금속화 공정 외에 열 관리 및 전자기 차폐 솔루션을 제공합니다.

Water & Protection 부문은 물 정화·분리와 작업자 안전을 위한 솔루션을 제공합니다. 이 회사는 또한 에너지, 항공우주, 의료 포장 및 건축 산업에 소재를 공급합니다.

DuPont는 또한 성능, 보호 및 다목적성을 위한 직물, 섬유 및 부직포를 제공합니다. KEVLAR, NOMEX, TYVEK, TYCHEM 등 고성능 소재를 통해 탄도 및 절단 방지, 화재 위험으로부터의 안전, 통기성 차단 보호 및 화학 물질 보호를 제공합니다.

이러한 소재는 다양한 특징을 가지고 있습니다. Kevlar는 내열성, 합성, 경량 섬유로 높은 인장 강도를 제공합니다. Nomex는 본질적으로 내열·내화 섬유이며, Tyvek는 경량이며 내구성이 뛰어나고 물, 마모 및 박테리아 침투에 강합니다.

현재 시가총액 352억 5천만 달러인 DuPont 주식은 현재 84.32달러에 거래되고 있으며, 연초 대비 10.58% 상승했습니다. EPS(TTM)는 1.77, P/E(TTM) 비율은 47.74이며, 배당 수익률은 1.80%입니다.

이 달 초, DuPont는 2024년 4분기 재무 결과를 보고했으며, 순매출 31억 달러로 전년 대비 7% 증가했으며, 이는 유기 매출 성장률과 동일합니다. 지역별로는 아시아 태평양이 11%로 가장 높았으며, 미국·캐나다가 5%, EMEA가 1% 성장했습니다.

이 “강력한 재무 성과”에 대해 논하면서, CEO Lori Koch는 전자 최종 시장과 Water & Protection 부문에서 지속적인 강세를 강조했습니다.

분기 지속 영업에서 GAAP EPS는 -0.17달러였으며, 조정 EPS는 1.13달러였습니다. 영업 활동 현금 흐름은 5억 6400만 달러였고, 거래 조정 자유 현금 흐름은 4억 5500만 달러였습니다. 

이 기간 동안 DuPont는 대만 인쇄 회로 협회(TPCA) 전시회에서 AI를 위한 고급 회로 소재 및 솔루션을 폭넓게 선보였습니다.

고급 인터커넥트 및 열 관리 솔루션 분야의 강자로서, 우리는 데이터 연산을 향상하고 데이터 전송 속도와 신뢰성을 가능하게 하는 데 전념하고 있습니다. 이는 AI 기능에 필수적입니다.

– Yuan Yuan Zhou, DuPont 고급 회로 및 패키징 글로벌 사업 이사

2024 전체 연도에 DuPont는 순매출 124억 달러, GAAP EPS 1.77달러, 조정 EPS 4.07달러, 자유 현금 흐름 18억 달러를 보고했습니다.

우리는 견고한 4분기 실적에 만족하며, 이는 강력한 연간 재무 성과를 마무리한 것이며, 2025년에도 이 모멘텀을 이어가길 기대합니다.

– CFO Antonella Franzen.

올해 1분기에 회사는 순매출이 30억 달러를 약간 초과하고, 조정 EPS는 주당 0.95달러가 될 것으로 예상합니다. 

2025 전체 연도에 대한 추정치는 순매출 128억~129억 달러, 영업 EBITDA 33억 2500만~33억 7500만 달러, 조정 EPS는 주당 4.30~4.40달러입니다.

결론

반세기 전 대중화된 이후, 웨어러블 기술은 채택과 발전 측면에서 큰 진전을 이루었습니다. 기본 피트니스 트래커에서 정교한 헬스케어 솔루션으로 급속히 진화했으며, 이는 더 큰 편리함과 향상된 웰빙을 약속합니다. 

웨어러블 기술 중 특히 스마트 텍스타일은 첨단 소재와 지능형 시스템을 섬유에 통합함으로써 혁신의 경계를 넓히고 있습니다. 섬유와 기술의 눈부신 진보는 일상 의류를 온도 조절, 건강 및 환경 모니터링, 보호 제공, 맞춤형 편안함을 가능하게 하는 반응형 도구로 변모시켰습니다.

홍콩 연구진의 최신 연구는 열변색 실, 고분자 광섬유, AI 기반 온도 제어를 결합한 e-텍스타일 분야의 중요한 진전을 나타냅니다. 지능형 난방 재킷은 노인 및 취약 계층뿐 아니라 다른 산업에서도 잠재적인 적용 가능성을 제시하는 유망한 솔루션을 제공합니다. 이 연구는 AI와 섬유 기술의 결합에 대한 지속적인 연구의 중요성을 강조합니다.

하지만 이것은 시작에 불과합니다. 기술이 더욱 발전하고 연구자들이 이러한 혁신을 다듬어 나가면서, 스마트 의류는 스마트워치와 같은 다른 웨어러블 기술이 보편화된 것처럼 일상 생활에서 흔히 볼 수 있게 될 것이며, 보다 직관적이고 건강을 중시하는 미래를 이끌 것입니다.

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