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문제 정의
- 그러나 동작 자세에서 3차원 데이터를 이용하여 직접 패턴을 추출하였을 때에는 어느 정도의 축소율이 쾌적 착용에 적합한지, 고른 신장률을 얻어내기 위한 직접적인 패턴 제작 방법 및 축소 패턴 제작 방법이 무엇인지는 밝혀지지 않았다. 따라서 본 연구에서는 소재의 신축성 정보를 고려한 사이클 팬츠의 제작을 위해 동적 자세시의 3차원 인체 데이터를 2차원 패턴 원형으로 전개 하는 세부 방법을 알아보고자 하였다. 또한 이렇게 획득한 2차원 전개 패턴을 소재의 신장특성에 따라 어떻게 축소해야 하는 가를 알아보고 사이클 팬츠에 부착되는 특수 패드의 특성을 고려한 패턴 축소 방법 및 제작방법을 알아보고자 하였다.
- 따라서 본 연구에서는 소재의 신축성 정보를 고려한 사이클 팬츠의 제작을 위해 동적 자세시의 3차원 인체 데이터를 2차원 패턴 원형으로 전개 하는 세부 방법을 알아보고자 하였다. 또한 이렇게 획득한 2차원 전개 패턴을 소재의 신장특성에 따라 어떻게 축소해야 하는 가를 알아보고 사이클 팬츠에 부착되는 특수 패드의 특성을 고려한 패턴 축소 방법 및 제작방법을 알아보고자 하였다.
- 본 논문의 의의는 3차원 인체 정보를 이용하여 정확도가 높은 2차원 패턴을 제작하는 기본 방법을 제안하고, 동작 시 3차원 정보를 활용한 패턴을 의복 소재의 특성에 알맞게 변형하는 과정을 보여준 것으로, 이러한 방법은 다른 형태의 의복 제작에도 유용하게 이용될 수 있을 것이다. 향후 주관적 착용 쾌적감 및 의복압 측정을 통한 주⋅객관적 평가가 이루어져야 할 것이다.
- 그러나 아직까지 3차원 인체 정보를 이용하여 2차원 패턴을 전개하는 연구(김소영, 2008; 윤미경 외, 2007;정연희, 홍경희, 2006; 최영림 외, 2006)는 모두 인체의 정자세를 2차원 패턴으로 전개한 것으로 인체의 동적 자세에서 획득한 3차원 계측 데이터에 대한 의복 패턴으로의 활용가능성은 아직까지 충분히 연구되지 않았다. 이에 본 연구에서는 사이클 동작시의 3차원 인체정보를 확보하여 기능성 사이클 팬츠 제작의 구체적인 방법을 연구하고자 하였다.
제안 방법
- 2 단계로, 3차원 스캔 데이터를 2차원 패턴으로 전개하여 얻는 원형 패턴(O-pattern: original pattern, [그림 4])을 사이클복의 경우, 소재의 신장률에 의해 얼마나 축소하여야 의복의 맞음새가 좋은가를 고찰하기 위하여 다음과 같이 다양한 축소량으로 실험하였다.
- 2/3T-pattern은 Tw´에 2/3양만큼의 축소량을 적용하고 패드길이에 의한 축소량 pTw를 더하여 세로 방향의 총 축소량을 정하였다.
- 그러나 본 실험은 동작을 취한 피험자의 3차원 정보를 2차원 패턴으로 전개하였으므로 이미 패턴 내에 신장과 축소가 포함되어 있어 선행연구에서와는 다른 패턴 축소량을 설정하였다. 패턴 축소는 가로, 세로의 소재 신장률에 의한 2/3 축소량(2/3T-pattern)과 전체 축소량(T-pattern)을 적용하였다.
- 3차원 스캔에 앞서 인체에 표시된 항목은 목둘레, 가슴둘레, 허리둘레, 배꼽수준허리둘레, 엉덩이둘레, 넙다리둘레, 넙다리중간둘레, 어깨선, 겨드랑둘레, 위팔둘레, 옆선, 앞⋅뒤 프린세스라인(어깨길이, 가슴둘레, 허리둘레의 2등분점을 지나는 세로선), 앞중심선, 뒤중심선 등이었다. 기준선은 정자세와 동작시의 체표 변화 측정, 각 신체 사이즈의 변화 비교 및 2차원 패턴전개를 위한 분할선으로 사용하였다.
- 동작 시 인체의 3차원 스캔 정보는 2C-AN 프로그램, 개발된 블록조합 프로그램 등을 이용하여 2차원 패턴으로 전개하였다. 2차원 전개 패턴과 3차원 인체 정보와의 평균 길이 차는 0~0.
- 동적 자세는 사이클링 시의 동작을 가상하였으며, 허리굴곡각도, 무릎굴곡각도와 어깨 굴곡각도가 90°가 되게 하였으며, 발목 굴곡각도는 60°가 되게 하였다.
- 본 연구는 의복 구성을 위한 패턴 제작에 있어 3차원 정보 및 2C-AN 프로그램(삼각 메쉬 단순화와 RungeKutta 방법)을 이용하여 동작시의 3차원 인체를 2차원 전개 패턴으로 전개하는 세부 방법을 연구하였다. 또한 얻어진 패턴을 맞음새가 좋은 의복으로 구성하기 위하여 사이클 패드의 부착을 고려한 가로, 세로 양 방향의 패턴 축소방법을 제안하였다.
- 본 실험 의복은 내의를 착용하지 않는 전문 사이클 의복으로 구성하고자 패드를 실험의복에 부착하였으며, 패드 부착 방법 및 부착 시 원단의 탄성율에 의한 축소율이 어느 정도 적용되어야 하는가를 동시에 고려하였다. [그림 3]은 본 실험에 사용한 패드(pad)의 모양과 크기를 보여주는 것으로, [그림 3]의 (a)는 패드의 안쪽으로 사이클 팬츠와 접하는 면이며, (b)는 패드의 겉쪽으로 인체와 접촉하는 면이다.
- 본 실험에서는 2C-AN 프로그램을 이용하여 3차원 스캔 데이터를 4cm² 단위로 삼각화하여 2차원 평면패턴으로 전개하였다.
- 본 연구는 의복 구성을 위한 패턴 제작에 있어 3차원 정보 및 2C-AN 프로그램(삼각 메쉬 단순화와 RungeKutta 방법)을 이용하여 동작시의 3차원 인체를 2차원 전개 패턴으로 전개하는 세부 방법을 연구하였다. 또한 얻어진 패턴을 맞음새가 좋은 의복으로 구성하기 위하여 사이클 패드의 부착을 고려한 가로, 세로 양 방향의 패턴 축소방법을 제안하였다.
- T-pattern은 세로 방향에서 Tw´에 pTw 더한 값과 가로 방향에서 Tc 축소량을 그대로 사용하여 패턴을 축소하였다. 본 연구에서 맞음새, 적정 압박감 및 착용 쾌적감을 위한 패턴 축소량 선정에서 2/3T-pattern와 T-pattern의 방법을 적용하였는데, 그 이유로는 선행연구의 연구결과를 기초로 하였다.
- 사이클 팬츠는 내의 없이 착용하는 의복으로 인체의 회음부를 보호하기 위하여 패드를 의복 안쪽에 봉제하여 사용하였다. 본 연구에서 사용한 패드는 신장성이 전혀없는 것으로 패드 부위에 대한 축소율은 패드가 부착되지 않는 부위와 다르게 적용하였다. 연구 결과 패드가 봉제 되는 세로방향 축소는 사이클 패드 세로길이의 1/2신장률을 고려하고, 가로방향은 원단의 축소율을 그대로 따라 적용하는 것이 착용평가가 우수하였다.
- 3차원 형태인 패드는 부직포를 중첩하여 제작한 것으로 신축성이 거의 없었다. 본 연구에서 제작한 사이클 팬츠는 패드가 봉제되는 팬츠이므로 원단 신장률을 고려하여 가로방향과 세로방향을 따로 적용하였으며, 신축성이 없는 패드를 탄성이 매우 큰 사이클 팬츠 소재에 부착하여 밀착성이 우수한 사이클 팬츠를 구성하기 위해 예비실험을 수행하여 그 결과를 얻었다.
- 예비 실험 결과, 패드의 가로방향은 [그림 3]의 (a)에서처럼 비교적 적은 길이(18.30cm)이며, 엉덩이둘레부위보다는 샅부위에서 인체에 오목하게 접촉되는 형상임으로 원단의 신장률을 그대로 반영하여 패턴 축소를 수행하였다(식 3-1). 즉 가로방향의 패턴축소는 1/2엉덩이둘레와 원단의 가로방향 신장률을 곱하여 패턴 축소량을 결정하였다.
- 이러한 선행 연구를 기반으로 3차원 동작시의 인체정보를 2차원 패턴으로 전개하였을 때 밀착패턴을 위한 패턴 축소 방법을 알아보았다. <표 5>는 <표 2>의 축소량 결정을 위한 식을 기본으로 축소율을 계산한 것이며, <표 6>은 <표 5>를 이용하여 피험자(S1)의 축소량 계산과정을 정리한 것이며, <표 7>은 S1 피험자에 대한 2D전개 패턴의 축소 %를 추출한 것이다.
- Ziegert와 Keil(1988)은 500g 추를 달아 원단이 늘어난 신장률을 얻어낸 값에 인체의 세로(식서, wale) 방향 길이와 가로(푸서, course) 방향 길이를 곱하여 원단 성질에 의한 총 신장량(세로: Tw, 가로: Tc)을 얻어내었다. 이렇게 얻어진 신장량을 2차원 정보인 둘레와 길이정보를 이용하여 제도한 패턴에 길이와 둘레 모두에서 1/2Tw, 1/2Tc의 축소량을 패턴의 배율에 맞게 적용하였다. 이때 1/2Tw, 1/2Tc씩 줄인 이유는 패턴 제도가 정자세 시 인체 상태를 고려하여 제도하는 제도방법이며, 정자세의 체촌 결과를 기본으로 하고 있기 때문에 동작을 위한 여유분의 의미에서 1/2Tw, 1/2Tc를 패턴 내에 남겨두었다.
- 그러나 본 실험은 동작을 취한 피험자의 3차원 정보를 2차원 패턴으로 전개하였으므로 이미 패턴 내에 신장과 축소가 포함되어 있어 선행연구에서와는 다른 패턴 축소량을 설정하였다. 패턴 축소는 가로, 세로의 소재 신장률에 의한 2/3 축소량(2/3T-pattern)과 전체 축소량(T-pattern)을 적용하였다. <표 2>를 살펴보면 T-pattern인 경우 세로방향은 패드에 의한 패턴 축소량 pTw와 패드길이를 제외한 패턴길이 축소량 Tw´를 더하여 총 축소량이 결정되었고, 가로방향은 Tc만큼의 패턴 축소량이 결정되었다.
- 피험자 4인의 3차원 측정은 Whole body scanner Model WB4 (Cyberware, Inc., USA)로 하였으며, 피험자는 밀착성이 우수한 삼각 수영복을 착용하고, [그림 1]과 같은 동적자세를 취하고 3차원 스캔을 수행하였다.
대상 데이터
- 본 실험에 참여한 피험자는 사이클 경력이 1년 이상되는 20대 남성 4인이었으며, 피험자의 자세한 정보는 과 같다.
- 본 실험에 참여한 피험자는, 제5차 한국인 인체치수조사 자료의 직접측정에 의한 인체치수 통계자료를 기준으로 살펴보면, 키는 평균 169.8cm로 자료의 173.8cm에 비해 신장은 작으나 표준편차 5.8cm 범위 내에 있었다. 몸무게는 피험자 평균이 58.
- 동적 자세는 사이클링 시의 동작을 가상하였으며, 허리굴곡각도, 무릎굴곡각도와 어깨 굴곡각도가 90°가 되게 하였으며, 발목 굴곡각도는 60°가 되게 하였다. 본 연구에서 피험자가 취한 자세는 다양한 사이클링(도로, MTB, BMX) 운동에서 많이 사용되는 자세였다.
- 시접이 겉으로 형성되어 모든 시접을 위에서 눌러 봉제하고자 [그림 6]의 (c)인 Yamato VG2740 재봉틀을 이용하였다.
- 실험 직물은 Nylon(81%)과 Polyurethane(19%)이 혼용된 신축성 직물로 현재 업체에서 기능성 의복 제작에 많이 사용되고 있는 소재를 사용하였다. 패턴 축소율 결정을 위한 직물의 신장률 측정 실험 장치는 [그림 2]와 같이 구성하였으며, 실험 방법은 ASTM D2594를 따랐다.
데이터처리
- 먼저 3차원 인체 데이터를 2차원 평면으로 전개하기 위하여 각각의 3차원 정보는 X, Y, Z 축 방향을 RapidForm 2004의 Track ball tool을 이용하여 단일한 방향에 있도록 정리하였다. 분할된 shell은 2C-AN프로그램(Jeong. et al, 2006)을 이용하여 2차원 패턴으로 전개하였다. 즉, Triangle Simplification에 의해 평면화된 패턴은 Yuka apparel CAD(Youthhitech, Co, Ltd.
- 획득된 3차원 영상으로부터 기본 라인을 형성하고 데이터를 구획화 및 분리하는 작업은 상용 프로그램인 RapidForm 2004(INUS Technology, Inc., Korea)를 사용하였다. 먼저 3차원 인체 데이터를 2차원 평면으로 전개하기 위하여 각각의 3차원 정보는 X, Y, Z 축 방향을 RapidForm 2004의 Track ball tool을 이용하여 단일한 방향에 있도록 정리하였다.
이론/모형
- )를 사용하여 2차원 패턴으로 결합되었다. 각 분할된 영역의 면적 및 길이는, 3차원 스캔 상에서는 RapidForm 2004의 측정 도구를 사용하였으며, 2차원 전개 패턴에서는 Yuka CAD를 이용하여 길이 및 면적을 측정하였다.
- , Korea)를 사용하였다. 먼저 3차원 인체 데이터를 2차원 평면으로 전개하기 위하여 각각의 3차원 정보는 X, Y, Z 축 방향을 RapidForm 2004의 Track ball tool을 이용하여 단일한 방향에 있도록 정리하였다. 분할된 shell은 2C-AN프로그램(Jeong.
- et al, 2006)을 이용하여 2차원 패턴으로 전개하였다. 즉, Triangle Simplification에 의해 평면화된 패턴은 Yuka apparel CAD(Youthhitech, Co, Ltd.)를 사용하여 2차원 패턴으로 결합되었다. 각 분할된 영역의 면적 및 길이는, 3차원 스캔 상에서는 RapidForm 2004의 측정 도구를 사용하였으며, 2차원 전개 패턴에서는 Yuka CAD를 이용하여 길이 및 면적을 측정하였다.
- 실험 직물은 Nylon(81%)과 Polyurethane(19%)이 혼용된 신축성 직물로 현재 업체에서 기능성 의복 제작에 많이 사용되고 있는 소재를 사용하였다. 패턴 축소율 결정을 위한 직물의 신장률 측정 실험 장치는 [그림 2]와 같이 구성하였으며, 실험 방법은 ASTM D2594를 따랐다. 그 결과, 본 실험에 사용된 원단 신장률(% fabric stretch)은 세로방향에서 17.
성능/효과
- 패턴의 가로, 세로의 축소율에 의한 각 패턴의 면적변화는 다음과 같았다. 2/3T-pattern은 약 28%의 면적 축소율을 보였으며, T-pattern은 약 40%의 축소율을 보였다.
- 패턴 축소율 결정을 위한 직물의 신장률 측정 실험 장치는 [그림 2]와 같이 구성하였으며, 실험 방법은 ASTM D2594를 따랐다. 그 결과, 본 실험에 사용된 원단 신장률(% fabric stretch)은 세로방향에서 17.5%, 가로방향에서 29.0%였다.
- 8cm 범위 내에 있었다. 몸무게는 피험자 평균이 58.5kg로 인체치수조사의 통계치의 69.5kg보다 작았으며, 통계치의 표준편차 10.2kg을 벗어나 본 실험에 참여한 피험자가 마른 체형임을 알 수 있었다.
- 세로방향은 패드가 봉제되는 부분과 봉제되지 않는 부분을 나누어서 수행하였는데, 그 방법은 다음과 같다. 세로방향 중 패드가 부착하는 부분의 패턴 축소량은 패드길이에 원단의 신장률을 곱하여 2등분한 값을 적용하여 주었으며(식 3-2), 패드 길이를 제외한 샅의 앞뒤 길이부분에 대한 패턴 축소량은 식 3-3과 같이 샅부위 앞 뒤 길이에서 패드 길이를 뺀 길이에 세로 방향의 신장률을 곱한 값을 이용하는 것이 맞음성이 좋았다.
- 에서 보는 바와 같이 3차원 표면 면적과 삼각 메쉬 단순화 이후 Yuka CAD로 형성된 패턴의 면적 오차(총면적오차율)를 검토해 보면 피험자에 따라 -0.08%에서 0.31%사이의 오차(4.58cm², 0.19%)가 발생됨을 알 수 있었다.
- 본 연구에서 사용한 패드는 신장성이 전혀없는 것으로 패드 부위에 대한 축소율은 패드가 부착되지 않는 부위와 다르게 적용하였다. 연구 결과 패드가 봉제 되는 세로방향 축소는 사이클 패드 세로길이의 1/2신장률을 고려하고, 가로방향은 원단의 축소율을 그대로 따라 적용하는 것이 착용평가가 우수하였다.
- [그림 9]에서 보는 바와 같이 정자세에서 형성되었던 약간의 주름은 동작에 의해 없어졌으며 정면, 측면, 뒷면 모두에서 의복이 인체를 매끄럽게 감싸고 있음을 알 수 있다. 이러한 결과를 바탕으로 3차원 동작 시의 인체 스캔 데이터를 2차원으로 전개한 패턴은 이미 동작에 의해 피부의 신장과 축소가 발생하였으므로 소재신장률을 반영한 밀착패턴을 구성하기 위해서 소재 신장률 만큼의 축소량을 패턴(T-pattern)에 적용해 주는 것이 적절하다고 판단된다. 기존의 Ziegert와 Keil(1988), 정연희(2006a)의 연구에서는 가로⋅세로 방향의 축소율 산정에서 목옆점에서 엉덩이 둘레 위치까지의 길이를 기준으로 축소율 값을 산정하였다.
- 이상의 고찰을 통해 3차원 인체 스캔 데이터는 2C-AN 프로그램에 의해 2차원 패턴으로 정확하게 전개되고 있음을 알 수 있었다. 이때 3차원 표면 면적 정보와 2차원 패턴 정보 간의 비교 결과 면적(4.
- 동작시의 3차원 인체는 이미 동작에 의한 피부 신장과 수축이 발생한 데이터이므로 2차원으로 전개된 패턴은 그 자체로 신장과 축소를 내포하고 있다. 이에 기존에 적용되었던 동작에 의한 여유분(2/3T-pattern의 경우)은 필요치 않았으며, 착용 쾌적감이 좋은 패턴 축소율은 소재자체의 신장률을 적용한 패턴(T-pattern)이 우수하였다.
후속연구
- 다른 한 방향은 2차원 패턴을 3차원 상에서 시뮬레이션하는 가상 착의 및 가상 패션쇼이다. 이러한 연구는 가까운 미래에 쌍방향 프로세스로 통합되어 3차원 인체 정보에서 3차원 가상착의를 통한 1대 1일 맞춤의복 제작으로 실현될 것으로 기대된다.
- 본 논문의 의의는 3차원 인체 정보를 이용하여 정확도가 높은 2차원 패턴을 제작하는 기본 방법을 제안하고, 동작 시 3차원 정보를 활용한 패턴을 의복 소재의 특성에 알맞게 변형하는 과정을 보여준 것으로, 이러한 방법은 다른 형태의 의복 제작에도 유용하게 이용될 수 있을 것이다. 향후 주관적 착용 쾌적감 및 의복압 측정을 통한 주⋅객관적 평가가 이루어져야 할 것이다.
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