스마트 의류는 기술과 패션을 결합한 형태의 옷으로 웨어러블 기술 분야에 속한다. 스마트 의류는 센서, 스마트 패브릭 등의 기술적 요소를 옷에 적용시켜 실시간으로 데이터를 수집·분석·전송해 사용자의 생활 편의성, 안전, 건강 관리 등에 기여할 수 있는 다양한 기능을 내장하고 있다.

예전에는 스마트 의류라 하면 특정 환경이나 상황에 적합한 소재와 디자인에 중점을 둔 의류를 의미했지만 앞으로는 의류에 기술적 요소를 효과적으로 통합해 일반 의류처럼 유연하고 편안한 착용감을 제공하면서도 심장 박동, 체온, 습도, 활동량 등의 생체 데이터를 실시간으로 모니터링하거나 GPS, 비콘, RFID 등을 활용해 사용자의 위치를 추적하는 등 그야말로 ‘입을 수 있는 전자기기’의 역할을 하면서 우리의 생활을 더욱 스마트하고 연결된 공간으로 만들어가는 주된 역할을 할 것으로 기대된다. 이를 뒷받침하듯이 최근 미국 정부는 스마트 의류를 개발하는 프로젝트에 2200만 달러를 투자했다. 해당 프로젝트의 구체적인 내용과 함께 미국에서 개발 중인 스마트 의류의 현주소를 짚어본다.

미국 정보고등연구기획국이 주도하는 스마트 의류 제조 프로젝트란

미국 정보고등연구기획국(Intelligence Advanced Research Projects Activity, IARPA)은 중앙정보국(CIA), 연방수사국(FBI), 국가안전보장국(NSA) 등 15개 정보기관을 총괄하는 미국 최고의 정보기관인 국가정보국(ODNI) 산하의 정부 기관으로, 국가 안보와 관련된 과학적 및 기술적 도전 과제를 해결하기 위한 혁신적인 연구 프로젝트를 수행한다. 일반적으로 IARPA는 고위험, 고보수의 연구 프로젝트를 수행해 CIA, FBI 등 미국의 정보기관이 직면한 중대한 문제를 해결하는 것을 목표로 하고 있다.

최근 IARPA는 언론에 오디오, 비디오 및 위치 정보 데이터를 기록할 수 있는 의류를 개발하는 프로젝트를 착수했다고 보도했다. 프로젝트명은 'SMART ePANTS(Smart Electrically Powered and Networked Textile Systems)'이다. 해당 프로젝트는 센서 등과 같은 전자 시스템을 의류에 직접 ‘엮어서’ 일반 직물과 동일한 신축성, 구부림, 세탁성 및 편안함을 특징으로 하는 의류를 개발하는 것을 목적으로 한다. IARPA의 SMART ePANTS 프로젝트는 1~3단계를 통해서 편안하게 착용하고 세탁할 수 있는 직물로 짜인 신축성과 내구성이 뛰어난 전자 시스템을 개발한다는 계획이다. 1단계는 세계 최초로 섬유와 통합되고 유연하며 신축성이 있는 전자시스템을 개발, 2단계는 이러한 전자 시스템이 딱딱한(경직된) 구성요소 없이 의류에 완전히 통합되는 것을 목적으로 한다. 마지막으로 3단계는 일반 의류와 동일하게 신축성은 물론, 세탁도 가능한 단계에 이르는 것을 목적으로 한다.

<IARPA 주도 단계별 스마트 의류 제조 프로젝트 내용>

[자료: IARPA]

스마트 의류가 실현되면 불편하고 부피가 크며 단단한 장치를 착용할 필요 없이 손을 사용하지 않고도 주변 환경 정보를 기록할 수 있게 된다. 이로써 스마트 의류를 입은 사람은 동작 범위가 넓어지고 어려운 상황에서 재빨리 대응할 수 있다. IARPA는 개발된 스마트 의류를 국방부, 국토안보부, 정보기관 등의 정부 기관에 보급할 예정이며, 스마트 의류를 통해 정부 기관의 역량을 크게 향상시킬 수 있을 것으로 기대하고 있다. 이와 관련해 IARPA의 SMART ePANTS 프로그램을 총괄하는 도슨 케이글(Dawson Cagle) 박사는 “지금까지 일반 의류와 마찬가지로 신축성, 구부림, 편안함, 세탁이 가능한 최초의 통합 전자 제품을 만드는데 필요한 시간과 자원을 투자한 그룹은 없었다. IARPA는 스마트 의류 분야를 최초로 주도하게 된 것을 자랑스럽게 생각한다”라고 언급했다.

미래의 첨단 스마트 의류는 어떤 모습일까

스마트 의류 제작에 필요한 기술은 여러 가지가 있지만 그중에서도 핵심적인 역할을 할 것으로 기대되는 부분은 ‘액티브 스마트 직물(Active Smart Textile, AST)’이다. IARPA에 따르면 액티브 스마트 직물은 현재 급성장하는 기술분야로, 외부 환경 또는 사용자 입력의 변화에 유연하게 적응하고 기능을 변경할 수 있는 직물을 의미한다. 기존의 고어텍스®와 같이 물리적 구조에 의존해 기능하는 패시브 스마트 직물(PST)과 달리 액티브 스마트 직물은 에너지를 사용해 환경 정보를 감지·저장·해석·반응하는 내장 센서와 액추에이터에 전력을 공급한다.

IARPA의 스마트 의류 제조 프로젝트에 참여해 연구∙테스트∙평가를 수행하는 미 매사추세츠공과대학(MIT) Linclon Laboratory와 Advanced Functional Fabrics of America에서 공개한 자료에 의하면 액시브 스마트 직물 접근 방법은 ▲ 섬유 안에 전자부품을 통합시켜서 해당 섬유로 직물을 만들어서 제조하거나 ▲ 직물에 직접적으로 전자부품을 통합해서 제조하는 방법의 2가지가 있다.

<액티브 스마트 직물의 2가지 접근 방법>

[자료: MIT Lincoln Laboratory-AFFOA]

해당 접근 방법을 실현시키기 위해서는 ▲ 직조가 가능한 전도성 폴리머 '와이어', ▲ 신체로 구동되는 에너지 하베스터, ▲ 직물에 인쇄 가능한 초저전력 컴퓨터, ▲ 실처럼 작동하는 마이크, ▲ 다양한 변형에도 작동하는 '구겨지는' 배터리 등 기존의 ‘딱딱한(경직된)’ 웨어러블 전자기기의 많은 기능을 액티브 스마트 직물로 옮길 수 있는 기술이 필요하다. 다시 말해 1) 전원, 2) 센서, 3) 연산 및 데이터 저장, 4) 전기 전도성 시스템 구성 요소 '와이어' 및 상호 연결 모든 부분에 걸쳐 기계적으로 변형이 가능하고 내구성이 뛰어나면서도 완전하고 통합된 시스템을 개발하기 위한 혁신적인 신소재와 제조 기술이 필요하다.

SMART ePANTS의 목표는 셔츠, 바지, 양말, 속옷과 같은 기본 의류에 편안하게 통합되는 센서 시스템을 구축하는 것이다. 이러한 시스템을 개발하기 위해 해당 프로젝트는 ▲ 음성 녹음, ▲ 비디오 및 사진 캡처, ▲ 실내 위치 정보의 세 가지 데모 트랙으로 나뉘어 연구가 진행되고 있다. 미국 국가정보국은 보도일(2023년 8월 22일) 기준으로 향후 42개월 동안 해당 연구가 계속될 것이라고 발표했다.

<음성 녹음이 가능한 액티브 스마트 섬유>

[자료: MIT Lincoln Laboratory-AFFOA]

미국에서 판매되는 스마트 의류

위에서 살펴본 IARPA가 주도하는 스마트 의류 제조 프로젝트는 고도화된 기술이 필요하기 때문에 상용화되기까지는 시간이 걸린다. 하지만 현재 미국 시장에서는 이 정도 수준의 기술력까지는 아니더라도 센서 등 전자부품이 장착된 다양한 스마트 의류가 판매되고 있다.

(WHOOP) WHOOP은 센서를 수영복, 바지, 스포츠 브라, 셔츠, 팔 토시, 속옷 등에 장착한 스마트 의류를 선보이고 있다. 옷 내부에 구비된 센서를 통해 긴장, 회복, 수면, 스트레스, 근력 운동량 등 몸 전체의 데이터를 측정할 수 있다.

<센서를 장착한 WHOOP의 스마트 의류>

[자료: WHOOP]

(NADI) NADI는 스마트폰과 연결돼 요가 자세를 감지하고 제대로 된 자세와 동작을 안내할 수 있는 스마트 요가 바지를 선보이고 있다. 요가 바지 내부에는 신체 방향을 읽을 수 있는 가속도계 센서가 들어있으며 엉덩이·무릎·발목 주변에 위치한 햅틱 진동을 통해 요가 자세를 제대로 배우는데 도움을 받을 수 있다.

<NADI의 스마트 요가 바지>

[자료: NADI]

(SENSORIA) SENSORIA는 마이크로 전자장치를 끼울 수 있는 도크가 내장된 양말로, 일반적인 피트니스 트래커와 유사한 데이터(걸음 수, 속도, 이동거리 등)를 기록할 뿐만 아니라, 부상을 일으킬 수 있는 걸음걸이나 달리기 스타일을 식별하는데 도움을 주는 스마트 양말을 선보이고 있다. 이 양말을 착용하고 걸으면 발이 착지하고 떨어지는 순간 발의 안쪽 부분만(엄지발가락 방향) 활용해 지면을 밀치는 내전형(Overpronation)인지, 발의 바깥쪽 부분만(새끼발가락 방향) 활용해 지면을 밀치는 외전형(Underpronation)인지를 식별할 수 있다. 또한 스마트 양말과 연동되는 모바일 앱에는 실시간으로 피드백을 제공하는 오디오 코치가 있어서 보폭을 조절하고 더 나은 습관을 형성할 수 있다.

<SENSORIA의 스마트 양말>

[자료: SENSORIA]

시사점

스마트 의류는 기술과 패션이 융합된 형태로 우리의 일상을 더욱 건강하고 편리하며 지속 가능하게 만들어줄 것으로 전망되고 있다. 스마트 의류는 심장 박동, 체온, 운동량 등을 실시간으로 체크할 수 있어 건강 관리에 도움이 되고 개인의 생활 패턴, 건강 정보 등을 수집하고 분석해 개인화된 서비스를 제공할 수 있기 때문에 특히 헬스케어, 엔터테인먼트 분야에서 큰 성장 잠재력을 갖고 있다. 더 나아가 스마트 의류는 에너지 수집과 저장, 환경 모니터링 등을 통해 지속 가능한 환경을 위한 노력을 지원하고 스마트 의류를 통한 상호작용과 연결을 강화해 사회적 연결망을 더욱 견고히 하는 데 기여할 것으로 보인다.

컨설팅 회사에서 근무하는 애널리스트 A 씨는 인터뷰에서 “웨어러블 기술 시장은 스마트 워치, 피트니스 트래커 등과 같은 제품의 성공으로 큰 성장을 경험해왔다. 스마트 의류는 이러한 추세의 자연스러운 확장으로 볼 수 있다. 관련 기술이 고도화되고 매끄러워지면서 스마트 의류는 앞으로 더욱 주목을 받을 가능성이 높다. 특히 스포츠, 헬스케어 및 웰니스 분야에서 스마트 의류에 많은 관심을 보이고 있다. 체온, 근육 활동, 활력 징후 등 건강 지표를 모니터링할 수 있는 의류는 일상적인 소비자들 외에도 의료 전문가나 전문 운동선수 모두에게 잠재적인 용도가 있다. 특히 원격 의료와 원격 환자 모니터링이 증가하면서 스마트 의류는 중추적인 역할을 할 수 있다”라며 스마트 의류 시장을 긍정적으로 전망했다.

아직 시장 형성 초기단계이고 연구 개발 단계에서 많은 비용이 투입되고 있기 때문에 가격 접근성은 떨어지는 편이지만 관련 업계에서는 기술 채택이 증가하고 제조 공정이 개선되면 더 많은 소비자들이 접근할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 미국 진출을 고려하는 스마트 의류 관련 기업이라면 스마트 의류의 기능에 따라서 일부 품목은 의료 기기로 간주될 수 있으므로 FDA 등 관련 규제 사항을 사전에 검토하는 것도 중요하다.

자료: IARPA, ODNI, MIT Lincoln Laboratory-AFFOA, WHOOP, NADI, SENSORIA, KOTRA 실리콘밸리 무역관 자료 종합