[논문]고감성 인조피혁개발을 위한 제품중심 공정설계 시스템

김주용; 박백성; 이채정

doi:10.5764/tcf.2008.20.6.069

고감성 인조피혁개발을 위한 제품중심 공정설계 시스템
A Product-Focused Process Design System(PFPDS) for High Comforts Artificial Leather Fabrics 원문보기

韓國染色加工學會誌 = Textile coloration and finishing, v.20 no.6, 2008년, pp.69 - 74

김주용 (숭실대학교 유기신소재.파이버공학과) , 박백성 (숭실대학교 유기신소재.파이버공학과) , 이채정 (숭실대학교 유기신소재.파이버공학과)

Abstract ▼ AI-Helper

In this paper, a comfort evaluation system based on a product-focused process design (PFPD) has been proposed for high comforts interior seat covers. Correlations between comforts properties and physical/thermal properties of interior seat covers were examined by combining traditional regression analysis and data mining techniques. A skin sensorial comfort of leather samples was evaluated by only human tactile sensation. The adjectives of leather car seat covers are 'Soft', 'Sticky' and 'Elastic'. Thermo-physiological comfort properties of leather samples were evaluated by only human tactile sensation. The adjectives of leather car seat covers are 'Coolness to the touch' and 'Thermal and humid'. Skin sensorial comforts of cloth samples were evaluated by only human tactile sensation. The adjectives of cloth car seat covers are 'Soft', 'Smooth', 'Voluminous' and 'Elastic'. Thermo-physiological comforts of cloth samples were evaluated by only human tactile sensation. The adjectives of cloth car seat covers are 'Coolness to the touch' and 'Thermal and humid'.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

고감성 인테리어 시트직물의 제조를 위한 제품중심 (product-focused) 공정 설계 시스템의 개발을 위해 본 연구에서는 데이터 마이닝(data-mining) 기법을 도입하였다. Fig.
하지만 기존의 생산 효율성에 초점이 맞추어진 공정중심(process-focused) 의 개발 시스템으로는 소비자의 민감한 감성의 평가를 받아야하는 인테리어 시트 직물의 고감성화를 이룰 수 없다. 따라서 본 연구에서는 고객의 요구에 따라 제품의 감성품질을 제어 할 수 있는 제품중심(productfocused) 공정 설계 시스템을 구축하였다.
착좌시 쾌적성의 향상을 위해서는 무엇보다 각 소재별 특성을 고려하여 쾌적성에 영향을 미치는 관련인자를 검출하여 제어해야 한다. 따라서 본 연구에서는 선행연구를 통해 개발된 착좌중 직물과의 접촉을 통한 쾌적성을 평가할 수 있는 쾌적성 평가시스템을 이용하여 고감성 인테리어 시트 직물의 제조를 위한 제품중심(product-focused) 공정 설계 시스템을 구축하였다.
본 연구를 통해 개발된 제품중심 공정설계 시스템을 이용하여 인테리어 시트 직물 중 인조피혁을 대상으로 천연피혁과 유사한 역학적 쾌적성을 나타내는 인조피혁을 개발하기 위한 공정설계를 수행하였다.

제안 방법

피험자는 전문가를 대상으로 하였으며 눈을 가리고 촉감만으로 평가하게 하였다. 8종의 인조피혁을 랜덤하게 만지게 하고 천연피혁과 쾌적성이 가장 유사한 순서대로 순위를 평가하게 하였다.
1. Construction of interior seat covers comfort evaluation system(ISC-CES).
L_S (피혁의 Soft)에 영향을 미치는 역학적 특성으로 Softness (㎜)값이 증가 할수록 ‘Soft(유연한)'한 감성을 더 느끼는 것을 알 수 있었다. L_E(피혁의 Elastic)에 영향을 미치는 역학적 특성은 RB(%)와 RT(%)임이 밝혀졌으며, 예측 모델의 개발단계에서는 RB(%)와 RT(%) 의 상호작용을 고려하여 # 라는 인자를 개발 하여 이용하였다.
LK(피혁의 Sticky)에 영향을 미치는 역학적 특성은 미끌림 저항계 수(μ)를 측정하여 예측모델의 개발이 이용하였다.
쾌적성의 등급은 정신물리학적 평가를 통한 자극의 최소차이(PSE : Point of Subjective Equality)를 기준으로 등간격으로 분할한 선행연구의 결과를 이용하였다 . Soft (L_S), Sticky (L_K), Elastic (L_E)은 1~6등급을 1~6으로 표시하였고, Coolness to the touch (L_C), Thermal and humid (L_H)의 양호 및 불량 등급은 양호는 1, 불량은 2로 표시하였다. Fig.
따라서 일반적인 천연피혁의 등급인 4등급을 목표구간으로 정하였다. Sticky (L_K)의경우 대부분의 천연피혁이 6등급에 위치하므로 현재보다 높은 등급인 6등급으로 목표구간을 설정하였다. Elastic (LE)과 Coolness to the touch (L_C)의 경우 양호 등급으로 동일하게 유지하였다.
2는 본 연구의 데이터 마이닝 모델의 개념도이다. 데이터 마이닝 기법을 이용한 인테리어 내장 직물 쾌적성 평가 시스템(ISC-CES)에 의해 인테리어 시트 직물의 쾌적성이 평가 되어 각각의 공정 정보와 함께 데이터 베이스화 되며, 사례 적응형 지식(case adaptation knowledge)을 구성한다. 이러한 정보와 새로운 패턴, 소비자의 요구 등이 다시 공정설계에 반영된다.
Soft (L_S)의 경우 현재의 최고치인 5등급 이상이 될 경우 너무 뻣뻣해 져서 전체적인 고급감에 좋지 않은 영향을 미친다. 따라서 일반적인 천연피혁의 등급인 4등급을 목표구간으로 정하였다. Sticky (L_K)의경우 대부분의 천연피혁이 6등급에 위치하므로 현재보다 높은 등급인 6등급으로 목표구간을 설정하였다.
또한 Elastic은 탱글탱글함으로써 탱글탱글하다는 것은 굽히거나 인장했을 때 처음의 형태로 돌아가는 정도가 큰 것을 말하므로 굽힘회복도(RB%)와인장회복도(%)를 측정하여 #과 같은 단일 인자를 개발하였다. q_max (J/cm² sec)는 초기 열유속 최대량으로 qmax가 크다는 것은 열의 전달이 빨라져 서늘감(Coolness to the touch)을 느끼게 되는 것이 므로 초기 열유속 최대량을 사용하였다.
데이터 마이닝 모형을 구축하기 위해서는 정확하고 적절한 입력변수의 결정이 매우 중요하다. 본 연구에서는 선행연구를 통해 검출된 인테리어 시트 직물의 쾌적성에 영향을 미치는 특성인자를 입력변수로 사용하였다. Fig.
본 연구에서는 인테리어 내장 직물 쾌적성 평가 시스템(ISC-CES)을 이용하여 고객의 요구에 따라 제품의 감성품질을 제어 할 수 있는 제품중심(productfocused) 공정 설계 시스템(PFPDS)을 구축하였다. 즉, 본 연구를 통해 개발된 쾌적성 평가 시스템에 의해 인테리어 내장 시트의 쾌적성이 평가 되어 각각의 공정 정보와 함께 데이터베이스화 되고, 사례 적응형 지식 (case adaptation knowledge)을 구성할 수 있다.
이후 예측 모델의 개발에는 로그 변환된 투습도(P)값을 특성 인자로 사용하였다. 이 결과 값을 토대로 정신물리학적 평가법을 실시하여 등급화 하였다. L_E(피혁의 Elastic)과 L_C(피혁의 Coolness to touch), L_H(피혁의 Thermal and humid)의 경우 변별 최소자극의 구간이 매우 큰 것을 알 수 있었다.
인조피혁(1~4)과 천연피혁(5~8)의 쾌적성에 대한 유사성 평가를 실시하였다. Table 1과 2는 각각 천연피혁과의 유사성 평가에 사용된 인조피혁의 역학적 및 열․생리적 특성과 Soft (L_S), Sticky (L_K), Elastic (L_E), Coolness to the touch (L_C), Thermal and humid (L_H)의 쾌적성 수치 및 등급을 나타낸 것이다.
본 연구에서는 인테리어 내장 직물 쾌적성 평가 시스템(ISC-CES)을 이용하여 고객의 요구에 따라 제품의 감성품질을 제어 할 수 있는 제품중심(productfocused) 공정 설계 시스템(PFPDS)을 구축하였다. 즉, 본 연구를 통해 개발된 쾌적성 평가 시스템에 의해 인테리어 내장 시트의 쾌적성이 평가 되어 각각의 공정 정보와 함께 데이터베이스화 되고, 사례 적응형 지식 (case adaptation knowledge)을 구성할 수 있다. 이를 기반으로 한 새로운 패턴, 소비자의 요구 등이 다시 공정설계에 반영될 수 있을 것이라 사료된다.
Elastic (LE)과 Coolness to the touch (L_C)의 경우 양호 등급으로 동일하게 유지하였다. 하지만 Thermal and humid (L_H)의 경우는 대부분의 인조피혁이 불량의 등급에 위치하기 때문에 천연피혁과의 유사도 평가에서는 그 영향이 밝혀 지지 않았으나 천연피혁과의 유사도 향상을 위한 목표 구간의 설정에 있어서는 천연피혁의 Thermal and humid (L_H)이 대부분 양호 등급에 위치하므로 양호 등급을 목표구간으로 설정하였다. 각 Soft (L_S), Sticky (L_K), Elastic (L_E), Coolness to the touch (L_C), Thermal and humid (L_H) 에 영향을 미치는 특성 인자는 각각 Softness (㎜), μ,# , qmax (J/cm² sec), log p (mg/cm²/h)이 다.

대상 데이터

천연피혁과 유사한 역학적 쾌적성을 갖는 인조피혁은 상술한 특성치의 목표 구간을 만족해야 한다. 본 연구에서는 지금까지 평가 모델 및 천연피혁과의 유사성 평가에 사용되지 않은 인조피혁 중 해당 목표 구간을 만족하는 인조피혁(a)를 선정하였다.
Table 1과 2는 각각 천연피혁과의 유사성 평가에 사용된 인조피혁의 역학적 및 열․생리적 특성과 Soft (L_S), Sticky (L_K), Elastic (L_E), Coolness to the touch (L_C), Thermal and humid (L_H)의 쾌적성 수치 및 등급을 나타낸 것이다. 피험자는 전문가를 대상으로 하였으며 눈을 가리고 촉감만으로 평가하게 하였다. 8종의 인조피혁을 랜덤하게 만지게 하고 천연피혁과 쾌적성이 가장 유사한 순서대로 순위를 평가하게 하였다.

이론/모형

6은 천연피혁과의 역학적 쾌적성과의 유사도 평가 결과를 나타낸 것으로 유사도 순위에 대한 각 시료의 쾌적성 등급을 플롯한 것이다. 쾌적성의 등급은 정신물리학적 평가를 통한 자극의 최소차이(PSE : Point of Subjective Equality)를 기준으로 등간격으로 분할한 선행연구의 결과를 이용하였다 . Soft (L_S), Sticky (L_K), Elastic (L_E)은 1~6등급을 1~6으로 표시하였고, Coolness to the touch (L_C), Thermal and humid (L_H)의 양호 및 불량 등급은 양호는 1, 불량은 2로 표시하였다.
쾌적성의 평가 모델의 개발을 위해 역전파(backpropagation) 알고리즘을 이용한 MLP신경망(multi layer perceptron neural network)기법을 이용하였다. 역전파 알고리즘은 신경망의 계수추정을 위해 개발된 기울기 하강 (gradient descent)알고리즘으로 가중치 및 임계값들에 관한 해를 반복적으로 구하는 방법이다.

성능/효과

LS (피혁의 Soft)에 영향을 미치는 역학적 특성으로 Softness (㎜)값이 증가 할수록 ‘Soft(유연한)'한 감성을 더 느끼는 것을 알 수 있었다.
인테리어 내장 시트 중 피혁의 역학적 쾌적성을 L_S (피혁의 Soft), L_K(피혁의 Sticky), L_E(피혁의 Elastic)의 3가지로 설명할 수 있음을 알 수 있었다. L_K(피혁의 Sticky)에 영향을 미치는 역학적 특성은 미끌림 저항계 수(μ)를 측정하여 예측모델의 개발이 이용하였다.
인테리어 내장 시트 중 피혁의 열․생리적 쾌적성은 L_C(피혁의 Coolness to touch), L_H(피혁의 Thermal and humid)의 두 가지로 설명할 수 있음을 알 수 있었다. L_C(피혁의 Coolness to touch)에 영향을 미치는 열적 특성은 q_max(J/㎠‧sec)임을 알 수 있었으며, 이후 예측 모델의 개발에 특성 인자로 사용하였다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	제조업에서 제품마다의 특성에 따른 공정의 설계가 중요한 이유는 무엇인가?	공정 설계란(Process Design), 설계된 제품의 사양을 구현하기 위한 가공 및 조립 방법과 순서 그리고 그에 따른 여러 제약들을 고안하여, 최적의 계획을 수립하는 제조 단계로 정의할 수 있다. 특히 제조업에서는 제품마다의 특성에 따른 공정의 설계는 그 자체로 공정 생산성에 영향을 미칠 뿐만 아니라 제조 시스템 설계의 기초 자료가 되기 때문에 매우 중요하다. 하지만 기존의 생산 효율성에 초점이 맞추어진 공정중심(process-focused) 의 개발 시스템으로는 소비자의 민감한 감성의 평가를 받아야하는 인테리어 시트 직물의 고감성화를 이룰 수 없다.
	인테리어 시트의 내구성능 발전은 소비자에게 어떤 감각적 욕구를 가지게 했는가?	현대인의 생활에 필수요소가 된 인테리어 시트는 내구 성능 측면에서 비약적인 발전을 거듭해 왔다. 이러한 성능의 발전은 소비자에게 쾌적성이라는 감각적 욕구를 갖게 했다. 특히 시트는 착좌 중 쾌적성을 결정하는 매우 중요한 요소로 인식되고 있으며, 착좌 중에는 인체와 시트 직물이 오랜 시간 접촉해 있기 때문에 촉감에 의해 좌우되는 직물의 역학적 및 열, 생리적 쾌적성은 중요하다.
	공정 설계란 무엇인가?	이러한 제품 생산과정에서 설계와 생산사이의 교량역할을 공정설계가 수행하고 있다. 공정 설계란(Process Design), 설계된 제품의 사양을 구현하기 위한 가공 및 조립 방법과 순서 그리고 그에 따른 여러 제약들을 고안하여, 최적의 계획을 수립하는 제조 단계로 정의할 수 있다. 특히 제조업에서는 제품마다의 특성에 따른 공정의 설계는 그 자체로 공정 생산성에 영향을 미칠 뿐만 아니라 제조 시스템 설계의 기초 자료가 되기 때문에 매우 중요하다.

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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