여름철 열부담 경감을 위해 시판되는 냉각의류의 인체 냉각 효과: 대류형·전도형·액체순환 냉각의류의 탐색적 비교

Ⅰ. 서론

최근 세계기상기구(World Meteorological Organization, WMO)는 2024년 전 지구 평균기온이 산업화 이전 수준보다 약 1.55^oC 높아 관측 역사상 가장 더운 해였다고 보고하였다(WMO 2025). 또한, 2015-2024년은 모두 관측 이래 가장 더운 10개 연도에 포함되어, 최근 고온 현상은 일시적 기상 변동을 넘어 장기적인 기후변화와 이와 관련된 건강 위험 요인으로 해석되고 있다(WMO 2025). 한국에서도 2024년 일 최고기온 33^oC 이상인 폭염 일수는 24.0일로 평년 10.6일의 약 2.3배였고, 열대야일수는 20.2일로 평년 6.5일의 약 3.1배였다(KMA 2024). 2025년에도 전국 폭염일수는 28.1일로 평년보다 17.5일 많아, 최근 한국의 여름철 고온 현상이 반복적으로 나타나고 있음을 보이고 있다(KMA 2025). 실제로 질병관리청 온열질환 응급실 감시 체계에 따르면 2024년도 온열질환자는 3,704명, 사망자는 34명으로 보고되었고(KDCA 2024), 2025년 온열질환자는 4,460명으로 2024년도 대비 약 20.4%나 증가하여(KDCA 2025), 폭염이 실질적인 건강 피해로 이어지고 있음을 보여주고 있다.

특히, 건설현장 작업자, 농작업자, 군인, 물류센터 작업자, 택배ㆍ배달서비스 종사자 등은 여름철 열스트레스에 취약한 집단으로, 이들은 장시간 작업, 직사광선 및 복사열 노출, 중량물 취급, 보호구 착용, 불충분한 휴식, 제한된 냉방 공간 등으로 인해 열스트레스, 탈수, 온열질환 및 작업 능률 저하의 위험이 높다. 코로나19 이후 비대면 소비, 전자상거래 및 음식 배달 서비스 등이 확대되면서 생활 물류 및 배달서비스 종사자의 업무 중요성이 증가하였고, 이들의 열부담은 환경 요인과 함께 작업 구조와도 밀접하게 관련된다. 생활물류 및 배달서비스 종사자는 운송 업무 외에도 배송 물품의 분류, 상차, 배송, 집하, 고객응대, 정해진 배송 물량 처리, 시간 압박, 장시간 고강도 육체 노동 등 복합적인 작업 부담에 노출되어 있다(Park 2025; Ryu 2025). 특히 여름철에는 야외 이동, 중량물 취급, 이동 중 휴식 공간 부족 등이 결합되어 열부담이 가중될 수 있다. 또한 최근 실태조사에서 배달서비스 종사자의 폭염 노출과 건강이상 경험이 보고된 바 있다(Jiang et al. 2024; Newsis 2025).

이처럼 생활 물류 및 배달서비스 종사자는 노동강도 증가와 여름철 폭염 노출이 겹치는 작업 환경에 노출되어 있으나, 이들이 실제 작업 현장에서 어떤 냉각의류를 사용하고 있는지, 인체 냉각 제품 선택 시 어떠한 어려움을 겪는지, 그리고 작업 특성에 적합한 냉각 방식은 무엇인지에 대한 체계적 연구는 부족한 실정이다. 또한 시판 냉각의류는 공기순환형, 액체순환형, 증발냉각형, 상변이물질(PCM)사용형 등 냉각방식이 다양하고, 제품별 냉각 성능뿐만 아니라 평가 프로토콜에 따라서도 측정 결과가 달라질 수 있기 때문에(Kim et al. 2024), 실제 작업환경에 적합한 냉각의류를 선택하기 위한 객관적 기준과 가이드 라인이 필요한 실정이다.

냉각의류는 냉각 원리에 따라서 기류형, 냉매삽입형, PCM형, 액체순환형, 증발냉각형 및 하이브리드형 등으로 구분된다. 기류형 냉각의류는 팬이나 압축공기를 이용하여 의복 내 공기를 순환시키고, 피부 표면으로부터 대류열손실과 발한 증발을 촉진하는 방식이다. 소형 팬이 부착된 조끼는 고온 환경에 노출된 피험자의 의복 내부 열과 습기 배출을 돕는 것으로 보고되었으며(Eom & Lee 2019), 고온 다습한 환경에서도 맨 피부에 직접 강한 압축공기를 공급하는 경우 일정 수준의 냉각 기능을 나타낸 바 있다(Wu et al. 2021). 그러나 한국의 여름철과 같은 고온 다습한 환경에서는 발한 증발에 의한 냉각 효율의 효과가 저하될 수 있으며, 팬/덕트/배터리 위치와 무게, 작동 중 소음, 배터리 지속시간 등의 실용적 문제가 있다. 냉매 삽입형 냉각의류는 얼음팩이나 고흡수폴리머 겔팩 등을 삽입하여 피부로부터의 전도성 열손실을 유도하는 방식이다. 이 방식은 착용 초기 비교적 즉각적 냉감을 제공할 수 있으나, 냉각재 무게, 제한적인 지속시간, 재냉각 또는 주기적 교체 필요성 등으로 불편함을 주고 있다(Choi & Hwang 2001). PCM형 냉각 의류는 상변이물질의 잠열을 이용하여 일정 온도 범위에서 냉각을 제공하는 방식으로, 상변이 온도, 냉각재 무게, 착용 환경 및 작업 강도에 따라 열 부담 효과가 달라질 수 있다(House et al. 2013; Liu et al. 2023). 따라서 PCM형 역시 냉각재의 질량과 상변이 온도, 재냉각 조건에 따라 냉각량과 지속시간이 제한될 수 있다.

액체순환형 냉각의류는 튜브를 따라 냉각수가 순환하면서 피부와 접촉하는 부위에서 전도성 열손실을 유도하는 방식으로 냉각수 온도와 유량을 조절하여 냉각량을 비교적 능동적으로 조절할 수 있고 보호복 내부에서도 적용 가능하다는 장점이 있다. Jung et al.(2020)은 액체 냉각복의 냉각수 온도와 냉각부위를 비교한 결과, 상대적으로 낮은 냉각수 온도와 구간부 중심의 냉각이 작업자의 열부담 완화에 효과적이라고 보고하였다. 또한, 손과 전완부 냉각은 냉각 부위의 피부온과 평균피부온을 낮추는데 기여하였으나, 직장온을 낮추는데는 효과가 없었다(Seol et al. 2021). 불투습성 보호복 내부에 액체순환형 냉각조끼를 착용했을 때에는 직장온, 평균피부온, 발한율 및 심박수 상승을 억제하는 효과가 보고되었다(Tokizawa et al. 2020). 그러나 액체순환형은 펌프, 배터리, 냉각수 저장 장치로 인해 구조가 복잡하고 무거워질 수 있으므로, 이동성과 민첩성이 중요한 작업에는 적용이 제한적일 수 있다.

냉각 의류는 냉각 원리 뿐 아니라 냉각 부위와 디자인에 따라서도 구분될 수 있다. 목 냉각 방식은 전경부 혹은 후경부 등 목 주변부를 냉각하는 방식으로, 머리, 얼굴, 목 냉각이 운동 및 작업 활동 시 지각적 열부담을 낮추고 수행능력을 개선할 수 있다고 보고되었다(Cao et al. 2022; Stevens et al. 2025). 조끼형 냉각은 구간부를 넓게 냉각할 수 있어서 평균피부온, 심박수 및 직장온 상승 완화 효과가 보고되어 왔다(Choi et al. 2005; House et al. 2013; Tokizawa et al. 2020). 그러나 조끼형 냉각의류는 냉각 방식에 따라 냉각재, 팬, 배터리 또는 물 순환 장치 등으로 인해 무게와 부피가 증가할 수 있고, 어깨와 몸통의 움직임을 방해할 가능성이 있다.

국내에서 수행된 냉각 의류 및 국부 냉각 연구는 냉각 조끼, 냉각 안전모, 스카프, 냉각모자류, 손/전완부 냉각, 액체 냉각복, 소방복 내 냉각복 등 다양한 형태로 이루어져 왔다. 구체적으로 고온 환경에서 냉각조끼의 온열 생리 효과를 평가한 연구(Kwon et al. 2000a; Kwon et al. 2000b; Choi & Hwang 2001), 여름철 노지 농작업자 또는 비닐 하우스 내 농작업자 대상 냉각조끼 착용 시 열부담 완화를 검증한 연구(Choi et al. 2005; Kim et al. 2020), 냉각되는 인체 부위별 열부담을 비교한 연구(Choi & Park 2007; Choi et al. 2008; Seol et al. 2021), 소방보호복 착용 시 냉각조끼와 차가운 음료 섭취의 효과를 평가한 연구(Kim et al. 2020), 소방복 또는 전신 보호복 안에 착용한 냉각의류의 효과를 검토한 연구(Kim et al. 2019; Park & Lee 2024; Park & Lee 2025), 액체 냉각복의 냉각온도와 적용 부위를 평가한 연구(Jung et al. 2020), 시판 냉각조끼의 냉각 성능을 비교한 연구(Kim et al. 2024) 등이 있다. 그러나 이러한 연구들은 주로 단일 냉각 방식을 대상으로 하여 다양한 방식의 냉각의류 효과를 비교한 연구는 거의 없다. 나아가, 생활 물류 및 배달서비스 종사자의 작업 특성을 고려하여 다양한 시판 냉각의류의 냉각방식, 냉각부위 및 착용성을 동시에 비교한 연구는 거의 없는 실정이다.

해외 연구들의 경우 다양한 냉각 의류와 국부 냉각 장치의 온열 생리적, 정신심리적 효과 및 냉각 성능에 대해 비교적 오랫동안 검토되어 왔다. 아이스팩 삽입형 냉각조끼(Kenny et al. 2011; Seeley and Sherman 2021), PCM형 냉각조끼(House et al. 2013), 기류형 냉각 재킷(Otani et al. 2021; Naito et al. 2023; Otani et al. 2024), 하이브리드형 냉각조끼(Chan et al. 2017), 화학적 활성 냉각조끼(Hosokawa et al. 2020), 액체순환형 냉각조끼(Tokizawa et al. 2020), 목 냉각 밴드나 스카프(Chicas et al. 2021a; Chicas et al. 2021b), 냉각/냉감 기술 적용 티셔츠(McQuerry & Grzywacz 2023)의 효과들이 평가되었다. 국내 선행연구들 뿐만 아니라 이들 연구에서도 냉각 방식에 따른 심부온 상승 억제, 평균 피부온 및 심박수 감소 등과 같은 온열생리적 열부담 완화 효과와 온열쾌적감 향상, 착용성 및 현장 적용 가능성 등이 보고되었다. 다양한 종류의 냉각조끼 성능과 지속 시간을 비교한 연구(Ciuha et al. 2021), 머리, 얼굴, 목 냉각과 같이 부위별 냉각 효과를 비교한 연구(Cao et al. 2022; Stevens et al. 2025)도 발견된다. 그러나 여전히 냉각 부위, 냉각 방식, 착용성 및 작업 특성 등을 동시에 고려하여 다양한 시판 냉각의류를 종합적으로 비교한 연구는 매우 제한적이다.

이처럼 다양한 종류의 냉각의류를 대상으로 냉각 부위와 냉각 방식에 따른 냉각 효과를 종합적으로 비교하기 어려운 이유는 냉각의류 유형과 실험 조건이 많아질수록 실험 규모가 급격히 증가하기 때문이다. 예를 들어, 피험자 내 비교 설계(반복측정 설계)를 적용할 경우, 냉각제 종류, 냉각 방식, 냉각 부위, 환경 조건, 작업 강도 및 피험자 수에 따라 총 실험 횟수가 크게 증가하여 현실적인 연구 수행에 제약이 발생한다. 그럼에도 실제 여름철 고온 환경에 노출되어 작업하는 개인들은 시판 냉각의류 중 어떤 종류의 냉각의류가 가장 효과적인지에 대한 정보를 필요로 한다. 이를 위해, 먼저 소수의 피험자를 대상으로 탐색적 실험을 수행하여 냉각 효과와 착용성 측면에서 우수한 냉각의류 제품을 선별한 다음, 통계적으로 유의미한 피험자 수를 확보하여 다음 단계의 실험을 진행하는 단계적 연구가 실용적 대안일 것이다.

따라서, 본 연구의 목적은 현재 시판 중인 다양한 냉각의류를 선정하여 고온다습 환경에서 운동 시 인체 냉각 효과를 비교하고, 냉각 방식과 디자인에 따른 장단점을 도출하는 것이다. 본 연구에서 탐색하고자 하는 연구문제는 다음과 같다: 첫째, 목 냉각 밴드보다 냉각조끼 형태 착용 시 인체 냉각 효과가 더 클 것인가. 둘째, 공기순환형 냉각의류보다 전도형 냉각의류의 인체 냉각효과가 더 클 것인가. 셋째, 전도형 냉각의류 중 고흡수 폴리머 냉매 또는 PCM 냉매를 사용한 냉각의류보다 액체순환형 냉각의류의 인체 냉각효과가 더 클 것인가. 본 연구에서 인체 냉각 효과는 피험자의 심부온, 피부온 및 정신심리반응을 통해 평가하였다. 본 연구 결과는 여름철 작업자가 노출되는 환경과 작업 방식에 적합한 냉각의류를 선정하기 위한 기초자료로 활용될 수 있다.

II. 연구방법

2. 실험 의복 특성

국내 시판 냉각의류 중 냉각의류의 형태(목냉각형, 냉각조끼형)를 1차 선정 기준으로, 냉각 방식(기류식, 냉매식, 액체순환식)을 2차 선정 기준으로 적용하여 총 8종의 냉각의류를 선정하였다. 다만, 각 범주 내에서도 다수의 제품이 판매되고 있었으므로, 국내에서 손쉽게 구매가 가능하고 구매한 소비자들의 평가가 우수한 제품들 위주로 최종 실험 대상으로 선정하였다. 본 연구에서 선정한 8종의 냉각의류 형태(디자인)는 목을 냉각하는 밴드 형태와 몸통을 냉각하는 조끼 형식으로 구분되며, 냉각 방식은 대류에 의한 냉각, PCM을 사용한 전도 냉각, 액체순환방식에 기반한 전도 냉각으로 구분되었다(Table 1, Fig. 1). 목을 냉각하는 방식의 냉각의류는 대류식과 접촉 냉각식 밴드 2종으로 구성하였다. 대류에 의한 냉각 방식의 목 밴드(WINNICOOL Neck Fan, Shenzhen Kaisirui Technology Co., Ltd, China, 충전식, 5200 mAh 배터리 삽입)는 목 밴드의 양 옆 목 부분에 팬 1개씩 총 2개 삽입, 후면부 뒷목 중앙 부위에 1개의 금속 냉각면이 부착된 플라스틱 소재의 밴드이다(Neck band air type in Table 1). 접촉식 목 냉각 밴드(B.FLO ICY 18°C)는 18°C에서 녹는 10개의 PCM 셀(각 셀의 폭 4.5 ~ 6.5 cm)로 구성되며 각 PCM 셀은 TPU 소재로 둘러싼 형태이다(펼친 수평 길이 44 cm, 72시간 냉동한 후 딱딱한 상태에서 사용함. 본 실험 환경에 60분 노출되는 동안 서서히 녹음). 실험에 사용된 시판 냉각조끼는 총 6종으로 대류식 냉각조끼 3종, 냉매 접촉식 냉각조끼 2종, 액체순환형 냉각조끼 1종이었다. 대류식 냉각조끼는 조끼에 삽입된 팬을 이용한 바람을 통해 냉각 효과를 발휘하는 유형으로, 팬이 하부에 부착되어 밑단 부분에서 생성된 바람이 안감과 겉감 사이에 상승 기류를 형성하고 생성된 상승기류가 안감을 통해 인체 피부 면으로 퍼지는 하부생성형 냉각조끼(TEIJIN Cooling Vest, Table 1에서 Upward Air vest), 4개의 소형 팬으로 생성된 바람이 밑단과 겨드랑이로 새어 나가지 않고 몸통에서 순환 후 목 칼라를 통해 배출되도록 설계된 ‘선풍기형’ 냉각조끼(ZHINUO Fan Vest, Table 1에서 Fan Air vest), 냉각 모듈을 탑재하여 차가운 바람을 공급하는 냉각 기류형 조끼(LeaM Air Conditioning Vest, Table 1에서 Cold Air vest)를 선정하였다. 냉매 접촉식 냉각조끼는 사용 전 냉동한 후 피부에 밀착하여 착용하는 조끼로, 가슴과 등 부위에 각각 세로로 두 개의 냉매팩(고흡습성 폴리머 냉매 총 4개, 냉매 1개 사이즈 13 × 16 cm, 냉매 1개 중량 175 g)을 삽입한 냉각조끼(The Makers Ice Vest, Table 1에서 Big 4PCMs vest)와 등과 가슴 부위에 전체적으로 작은 PCM셀이 부착되어 있는 냉각조끼(NANOGUARD Ice Cooling Vest, PCM 28^oC 이상에서 녹음, 총 57개의 소형 다각형 PCM 셀로 구성, Table 1에서 Small 57PCMs vest)가 선정되었다(PCM 냉각조끼의 냉각력은 본 실험 환경에 60분 노출되는 동안 서서히 녹았으나 노출 마지막 시점에서도 냉각력은 어느 정도 유지됨). 액체순환형 냉각조끼(COMPCOOLER Mesh Cooling Vest, 72시간 냉동실에서 얼린 후 사용, Table 1에서 Liquid Cooling vest)는 3L 용량의 냉각수 주머니와 펌프, 배터리로 구성되어 있는 작은 배낭과 몸통 전반에 걸쳐 물이 흐르는 튜브가 삽입된 조끼로 구성되며, 냉각수는 조끼 전체에 규칙적 패턴으로 삽입된 튜브를 통해 순환한 후 다시 냉각수 주머니로 들어간다. 냉각수의 50%에 해당하는 물 1.5 L를 냉각수 주머니에 넣은 채 얼린 후, 주머니에 나머지 50% (1.5 L)의 물을 부어 준비하였다.

Table 1.

Photos and specifications of the eight cooling garments in the present study

Fig. 1.

Experimental conditions and a subject who wore cooling garments during exercise in the present study.

냉각의류 이외 기본 착용 의복은, 여름철 택배 물류 배송 작업자의 의복을 고려하여 팬티, 반팔 상의 (폴리에스테르), 반 바지(폴리에스테르), 작업용 조끼(폴리에스테르, 메쉬), 작업용 장갑, 양말, 운동화이다. 냉각조끼 착용 조건에서는 작업용 조끼 대신 냉각조끼를 착용하였고, 목 냉각 조건에서는 작업용 조끼를 착용하였다.

3. 실험프로토콜 및 실험과정

모든 실험은 기온 36°C, 습도 65%RH(WBGT 32^oC)로 설정된 인공기후실에서 총 70분 동안 진행되었으며, 1회 실험은 안정기(10분), 트레드밀에서 3단계의 점진적 운동기(50분), 회복기(10분)으로 구성되었다(Fig. 2). 피험자는 실험 준비실에 도착한 후, 탈수 방지를 위해 생수 330 ml를 마신 다음에 직장온 센서를 삽입하고 본인 속옷만 착용한 상태에서 체중 측정을 위해 실험용 가운을 착용하였다. 체중과 신장, 인체 체성분을 측정한 이후, 실험 준비실에서 귀내온, 여덟 부위 피부온도 센서, 의복내 온습도(등 최내층), 심박수 측정용 벨트 및 심박수 센서 등을 부착하였다. 기본 의복(반팔 상의, 반바지, 작업용 조끼, 작업용 장갑, 양말, 운동화)을 착용한 다음 인공 기후실로 이동하였다. 인공 기후실에 입실한 다음 피험자는 안정기(10분)동안 의자에 앉은 자세를 유지하였고, 이 때 혈압을 측정하였다. 안정기 마지막 시점(운동 시작 30초 전)에 냉각 의류를 착용· 작동하였다. 냉각조끼는 허리 혹은 옆구리 부분 사이즈 조정 벨트를 이용해 피험자의 몸에 잘 밀착되도록 조정하였으며, 각 냉각조끼의 냉각 단계는 최대 단계로 설정하였다. 운동기(총 50분)는 속도 4 km/h (경사 0도, 20분; 저강도), 속도 5 km/h (경사 5도, 20분; 중등강도), 그리고 속도 6 km/h (경사 10도, 10분; 고-중등강도)로 단계적으로 실시하였다(Fig. 1). 운동기(50분)직후 회복기(10분) 동안 의자에 앉은 자세를 유지하였으며, 운동 직후 바로 혈압을 측정하였다. 냉각의류는 안정기(10분)를 제외한 운동기(50분)와 회복기(10분) 동안 지속적으로 착용하였다. 피험자는 총 8종의 냉각의류를 임의의 순서로 착용하였으며 (실험 조건 순서: Air Neck Band → 4PCMs vest → Fan air vest → PCM neck band → 57PCMs vest → Cold air vest → Liquid cooling vest → Teijin air vest), 각 실험 간에는 최소한 48 ~ 120 시간의 실험 간격을 두었고, 체온의 일주기 리듬을 고려하여 모든 실험은 오전 8시 30분 ~ 9시 사이에 시작하였다.

Fig. 2.

Experimental protocol and measurement intervals of the present study.

III. 연구결과

1. 직장온 및 귀내온

모든 조건에서 직장온과 귀내온은 냉각의류를 착용했음에도 불구하고 운동과 함께 점진적으로 상승하였다. 운동 종료 직후 회복기 동안 직장온은 유지 혹은 증가한 반면, 귀내온은 유지 혹은 감소하였다(Fig. 3). 운동 종료 시점에서 직장온은 37.1 ~ 37.5°C, 귀내온은 36.8 ~ 37.3°C로 여덟 가지 냉각의류 조건 간 눈에 띄는 차이는 발견되지 않았다. 운동 중 직장온 증가량은 여덟 가지 냉각의류 조건 간 큰 차이 없이 0.6 ~ 0.7°C였으나, 귀내온 증가량은 목 냉각 밴드 조건에서 0.5 ~ 0.6^oC 로 냉각조끼 조건들에 비해 낮았으며, 냉각조끼 착용조건에서 귀내온 증가량은 0.7 ~ 1.2°C로 나타났다(Table 2).

Fig. 3.

Time courses of rectal temperature and auditory canal temperature for 70 min (One male subject: 176.5 cm in height and 76.6 kg in body weight)

Table 2.

Rectal and ear canal temperatures during rest, exercise, and recovery for the 8 cooling conditions

2. 평균피부온도와 부위별 피부온도

두 종류의 목 냉각 밴드 조건 모두에서 평균피부온도는 점진적으로 상승한 반면, 냉각조끼 중 57PCMs 조건 및 액체순환형 냉각조끼가 착용과 동시에 평균피부온도는 하강하였으며, 특히 액체순환형 냉각조끼 착용 조건에서 평균피부온도는 급격히 하락하여 다른 조건들에 비해 현저하게 낮은 평균피부온도가 관찰되었다(Fig. 4, Table 2). 57PCMs 냉각조끼에 비해 액체순환형 조끼 착용 시에 냉각은 더 오랫동안 지속되어 운동 약 24분까지 평균피부온 하강이 지속되었다(Fig. 4). 운동 종료 직후 회복기에서 평균피부온도는 대부분의 냉각 조건에서 약 0.1 ~ 0.4°C 상승하였다가 다시 하강하는 현상이 발견되었다(Fig. 4). 대부분의 조건에서 운동 중 상승한 평균피부온도는 약 1.5 ~ 1.9^oC였으나 액체순환형 냉각조끼 착용 조건에서만 평균피부온도는 1.8^oC 하강하였다(Table 2).

Fig. 4.

Time courses of mean skin temperature for 70 min at 36oC and 65% relative humidity(RH)(One male subject: 176.5 cm in height and 76.6 kg in body weight.

부위별 피부온도 중 이마, 아래팔, 손등, 넓적다리, 종아리, 발등 부위 온도는 여덟 가지 냉각 조건별로 회복기, 운동기, 휴식기에서 큰 차이를 보이지 않았다(Fig. 5). 그러나 가슴 부위 피부온도는 액체순환형 조끼와 57PCMs 삽입형 조끼 조건에서 다른 조건과 달리 착용 이후 온도가 하락하였다. 특히 액체순환형 조끼 착용 시 운동 시작 후 47분경까지 온도가 하락하여 운동 종료 시점에서 가슴 온도는 휴식기에 비해 15.4°C 감소하였다. 등 부위 온도는 57PCMs 삽입형 조끼와 액체순환형 조끼에서 착용 직후 가장 크게 하락하였으며, 다른 냉각의류 조건의 경우 감소폭이 0.1 ~ 0.3°C로 낮았다(Fig. 5, Table 2).

Fig. 5.

Time courses of body regional skin temperature for 70 min at 36oC and 65% relative humidity (One male subject: 176.5 cm in height and 76.6 kg in body weight).

3. 의복내온습도

등 부위 의복 내 온도의 경우 목 밴드형이나 공기순환형 냉각조끼 착용 조건에서 온도 감소는 발견되지 않았다. 반면, PCM형 냉각조끼와 액체순환형 냉각조끼를 착용한 경우 등 부위 의복 내 온도는 운동 중 감소하였으며, 특히 액체순환형 조끼와 4PCMs형 냉각조끼 착용 시 25~26^oC까지 감소하였다(Fig. 6). 등 부위 의복 내 습도는 목 냉각 밴드 착용 조건에서 큰 변화없이 90%RH 이상을 유지하였으나, 여섯 가지 냉각조끼 착용 조건에서는 착용 초기에 감소하는 경향이 발견되었다(Fig. 6). 특히, 액체순환형 냉각조끼와 PCMs형 냉각조끼 착용 시 크게 감소하였으며. 특히 57PCMs 조끼 착용과 동시에 등 부위 의복 내 습도의 큰 감소가 발견되었다(Fig. 6).

Fig. 6.

Time courses of clothing microclimate temperature (left) and humidity (right) for 70 min at 36oC and 65% Relative humidity (One male subject: 176.5 cm in height and 76.6 kg in body weight).

4. 심박수, 혈압, 총발한량

심박수는 여덟 조건 간 큰 차이 없이 안정 시 평균 70 ~ 76 bpm에서 시작하여, 운동 종료 시점 130 ~ 150 bpm, 회복기 마지막 시점에서는 80 ~ 95 bpm 수준을 보였다(Fig. 7).

Fig. 7.

Time courses of heart rate and ratings for 70 min at 36oC and 65% Relative humidity(One male subject: 176.5 cm in height and 76.6 kg in body weight).

안정기 수축기/이완기 혈압은 여덟 조건 간 큰 차이없이 110 ~ 117 mmHg/62 ~ 76 mmHg였으며, 운동 종료 직후 수축기/이완기 혈압은 120 ~ 141 mmHg/69 ~ 81 mmHg였다. 운동에 의한 수축기 혈압은 9 ~ 38 mmHg 증가한 반면 이완기 혈압은 -7 ~ 8 mmHg 변화하였다. 총발한량은 공기 순환형 목 밴드, PCM 목밴드, TeijinAir 냉각조끼, FanAir 냉각조끼, ColdAir 냉각조끼, 4PCMs형 냉각조끼, 57PCMs형 냉각조끼, 액체순환형 냉각조끼 조건에서 각각 726, 606, 588, 540, 601, 650, 470, 496 g/trial로 두 가지 목밴드 조건(평균 666 g)보다 여섯 가지 냉각조끼 조건(평균 558 g)에서 109 g 더 적은 값이 발견되었다. 특히 57PCMs조끼와 액체순환형 냉각조끼 조건에서 가장 적어 목 냉각 밴드 조건에 비해 27% 더 적은 발한량이 발견되었다(57PCMs와 액체순환형 조끼 평균 483 g/trial vs. 목냉각 밴드 조건 평균 666 g/trial).

5. 정신 · 심리적 반응

전신 및 부위별 한서감은 초기 안정 시 2.0 ~ 3.0점 (약간 덥다 ~ 덥다) 사이였다. 냉각의류를 착용하고 운동을 시작하면서 전신 한서감은 FanAir 냉각조끼와 액체순환형 냉각조끼 착용 시 가장 덜 덥게 느낀 반면 ColdAir 냉각조끼 착용 조건에서 가장 덥게 느꼈다(Table 3, Fig. 8). 운동 종료 시점에서 전신 한서감은 액체순환형 조끼에서 0.5점으로 가장 낮았고, FanAir 조건에서도 1.5점으로 낮았던 반면, 목 냉각 밴드와 나머지 냉각조끼 착용조건에서는 3.5점 ~ 4.0점으로 매우 덥다고 응답하였다(Table 3, Fig. 8). 목 부위의 한서감은 공기순환형보다 PCM 목 냉각 밴드에서 더 차갑게 느꼈으며 이는 운동 종료시까지 유효했다(Table 3, Fig. 8). 운동 종료 시 목 부위 한서감은 액체순환형 조끼 및 FanAir 냉각조끼 착용 시에도 낮은 값이 발견되었다. 몸통 부위의 한서감은 운동 초기, 운동 종료 시, 회복기 모두 FanAir 조끼에서 가장 낮은 값이 발견되었다(Table 4, Fig. 8). 전신 온열쾌적감은 액체순환형 냉각조끼 착용 시 가장 우수했으며 이는 운동 종료 시 및 회복기까지 유지되었다(Table 3, Fig. 8). 전신 습윤감은 FanAir 냉각조끼 착용 시 가장 낮아 덜 습하다고 응답하였다(Table 3, Fig. 8).

Table 3.

Thermal sensation, thermal comfort, and humidity sensation during rest, exercise, and recovery for the eight cooling conditions

IV. 고 찰

V. 결론

본 연구에서 제시한 세 가지 연구문제는 모두 확인되었다. 목 냉각 밴드보다 냉각조끼 형태 착용 시 인체 냉각 효과는 더 컸으며, 공기순환형 냉각의류보다 전도형 냉각의류의 인체 냉각의 생리적 효과가 더 컸고, 다양한 전도형 냉각조끼 중 액체순환형 냉각조끼의 인체 냉각효과가 가장 컸다. 본 실험에서 비교된 8종의 냉각의류 모두 고온다습 환경 하 운동 시 착용자의 심부온 상승 완화 효과는 제한적이었으나, 8종 중 액체순환형 냉각조끼와 57PCMs형 냉각조끼는 피부온 저하 및 의복 내 온습도 개선, 총발한량 감소에 효과적이었다. 특히 액체순환형 냉각조끼는 평균피부온도와 주관적 열쾌적성 개선에서 가장 우수한 성능을 보였으며, FanAir 냉각조끼는 온열생리적 장점이 발견되지 않았음에도 전신 습윤감 저감 측면에서 장점이 확인되었다. 단, 액체순환형 냉각조끼는 다른 냉각의류에 비해 부피와 무게가 상대적으로 크므로, 장시간 작업 시 이러한 특성이 작업피로 및 착용성에 미치는 영향도 함께 고려되어야 할 것이다. 탐색적 예비연구로서의 본 연구 결과를 바탕으로, 후속연구에서는 FanAir 냉각조끼와 작은 사이즈의 PCM이 몸통에 골고루 배치된 냉각조끼, 액체순환형 냉각조끼의 냉각 효과를 다양한 수준의 열 스트레스 환경 및 운동 강도 조건에서 충분한 수의 피험자를 대상으로 평가해 볼 필요가 있다.

Acknowledgments

본 연구는 환경부 한국환경산업기술원 신기후 체제 대응 환경 기술개발사업(RS-2025-02263293) 과제의 지원으로 이루어졌습니다. 행정적 지원을 해 준 허윤정, 정호연에게 감사를 드립니다.

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