안전보호 기능의 산악복을 위한 유연 광섬유 직물 디스플레이의 발광특성 및 적용에 관한 탐색적 연구 An Exploratory Study on Luminescent Properties and the Relevant Applications of POF-based Flexible Textile Display for Mountaineer Wear with Safe-guard Function원문보기
최근 IT 융합 기술이 글로벌 시장의 핵심 화두로 떠오르면서, 스마트 의류 분야에서도 '의류+서비스 제공(service provider)' 기능을 갖는 PSS형 제품 디자인에 대한 수요가 크게 증가하고 있다. 본 연구에서는PSS형 제품 디자인의 일환으로서 안전보호 기능의 산악복 용도에 적합한 발광특성을 지닌 유연 광섬유 기반 직물 디스플레이의 제직구성을 모색하고, 이를 적용한 산악복 모형 디자인을 제시하였다. 이를 위하여 제직 구성, 즉 직물조직과 광섬유 밀도가 다른 총 15개 광섬유 직물 디스플레이 시료를 제직하여, 이를 대상으로 각각의 휘도를 측정함으로써 발광특성을 분석하였다. 그 결과, '주자직 2:1', '주자직 3:1' 및 '능직 2:1', '능직 3:1'인 경우가 안전보호 기능을 위한 산악복으로서 적용이 가장 적합한 발광효과를 보이는 것으로 나타났다. 발광특성에 관한 분석 결과 및 최근 스포츠 패션 트렌드를 기초로 하여, 유연 광섬유 직물 디스플레이 적용 산악복 모형 디자인을 전개하였다.
최근 IT 융합 기술이 글로벌 시장의 핵심 화두로 떠오르면서, 스마트 의류 분야에서도 '의류+서비스 제공(service provider)' 기능을 갖는 PSS형 제품 디자인에 대한 수요가 크게 증가하고 있다. 본 연구에서는PSS형 제품 디자인의 일환으로서 안전보호 기능의 산악복 용도에 적합한 발광특성을 지닌 유연 광섬유 기반 직물 디스플레이의 제직구성을 모색하고, 이를 적용한 산악복 모형 디자인을 제시하였다. 이를 위하여 제직 구성, 즉 직물조직과 광섬유 밀도가 다른 총 15개 광섬유 직물 디스플레이 시료를 제직하여, 이를 대상으로 각각의 휘도를 측정함으로써 발광특성을 분석하였다. 그 결과, '주자직 2:1', '주자직 3:1' 및 '능직 2:1', '능직 3:1'인 경우가 안전보호 기능을 위한 산악복으로서 적용이 가장 적합한 발광효과를 보이는 것으로 나타났다. 발광특성에 관한 분석 결과 및 최근 스포츠 패션 트렌드를 기초로 하여, 유연 광섬유 직물 디스플레이 적용 산악복 모형 디자인을 전개하였다.
Recent years have witnessed that IT-convergence technology has become the most important issue in the global market. Along with this trend, demand for PSS(i.e., Product-Service Systems) design has been rapidly increased in the smart clothing market. A case of the PSS design research, this study aime...
Recent years have witnessed that IT-convergence technology has become the most important issue in the global market. Along with this trend, demand for PSS(i.e., Product-Service Systems) design has been rapidly increased in the smart clothing market. A case of the PSS design research, this study aimed to identify optimum conditions for weaving of POF-based flexible textile display(abbreviated as "PFTD") for mountaineer wear with safe-guard function regarding luminescent properties. Based on the findings regarding the optimum weaving condition of PFTD, several designs of mountaineer wear were suggested in this study. A total of 15 PFTD samples were prepared under various weaving conditions of weave structures and density of POF, and the luminance values of each sample were measured. As the results, the types of PFTD with structures and density of 'satin 3:1', 'satin 2:1', 'twill 3:1' and 'twill 2:1' indicated relatively higher luminescence. And based on the results and recent sports fashion trends, two suited mountaineering wears applying PFTD were illustrated in this study.
Recent years have witnessed that IT-convergence technology has become the most important issue in the global market. Along with this trend, demand for PSS(i.e., Product-Service Systems) design has been rapidly increased in the smart clothing market. A case of the PSS design research, this study aimed to identify optimum conditions for weaving of POF-based flexible textile display(abbreviated as "PFTD") for mountaineer wear with safe-guard function regarding luminescent properties. Based on the findings regarding the optimum weaving condition of PFTD, several designs of mountaineer wear were suggested in this study. A total of 15 PFTD samples were prepared under various weaving conditions of weave structures and density of POF, and the luminance values of each sample were measured. As the results, the types of PFTD with structures and density of 'satin 3:1', 'satin 2:1', 'twill 3:1' and 'twill 2:1' indicated relatively higher luminescence. And based on the results and recent sports fashion trends, two suited mountaineering wears applying PFTD were illustrated in this study.
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문제 정의
이 자켓은 앞면의 양쪽 상완 부위에 광섬유 직물 디스플레이를 배치시키되, 스텐슬 방식을 적용하여 작은 삼각형 무늬 부분의 광섬유만 외부로 보이도록 함으로써 측광면적을 넓혀 가시성을 높이고자 한 디자인이다. 또한, 양쪽 하완 부분에 광섬유 직물 디스플레이를 라인 형태로 끼워 박아 안전보호 기능과 패션이 조합된 미니멀리즘을 표현하고자 하였다(그림 12).
본 연구는 안전보호 기능의 산악복 용도에 적합한 발광특성을 지닌 광섬유 직물 디스플레이의 두 가지 제직구성 조건으로서 직물조직과 밀도를 선정하여 연구하고, 이에 기초하여 광섬유 직물 디스플레이를 적용한 산악복 모형 디자인을 제시하였다.
본 연구는 안전보호 기능의 산악복 용도에 적합한 발광효과를 나타내는 광섬유 직물 디스플레이의 제직구성을 도출하고, 이를 적용한 산악복 모형 디자인을 전개하였다. 이를 통해 광섬유 내수사 가공 기술의 범위를 넓히고, 스마트 포토닉 의류 분야에 있어 PSS 디자인의 구체적 사례를 제안하였다는데 그 의의가 있다.
본 연구에서 광섬유 직물 디스플레이를 적용한 산악복 디자인의 컨셉은 ‘Illusion - Illuminate itself’이며, 이는 인체의 기류와 에너지를 시각적으로 표현하기 위해 하이테크 기술들이 새로운 빛의 환영을 만들어 내는 것에서 모티브를 얻은 것이다.
앞서 선정한 컨셉과 광섬유 직물 디스플레이의 의류 적용 구조 요건을 고려하여, 안전보호 기능과 인체공학적·구조적인 디자인 요소들이 조화를 이루도록 하는 산악복 스타일을 제안하고자 하였다.
본 연구는 안전보호 기능의 산악복 용도에 적합한 발광효과를 나타내는 광섬유 직물 디스플레이의 제직구성을 도출하고, 이를 적용한 산악복 모형 디자인을 전개하였다. 이를 통해 광섬유 내수사 가공 기술의 범위를 넓히고, 스마트 포토닉 의류 분야에 있어 PSS 디자인의 구체적 사례를 제안하였다는데 그 의의가 있다. 또한, 본 연구에서 개발된 유연 광섬유 직물 디 스 플레이는 상황에 따라 제직조건을 다르게 구성함으로써, 나아가 소방복, 경찰복 등의 특수 유니폼이나 파티복, 일반 캐주얼 의류 등으로 다양하게 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
이에 본 연구에서는 야간 등반이라는 특정 상황을 한정하여, 안전보호 기능의 산악복에 적합한 광섬유 기반 직물 디스플레이의 제직구성을 모색하고, 이를 적용한 산악복 모형 디자인을 제시함으로써 향후 광섬유 기반 직물 디스플레이 기반 스마트 포토닉 의류의 디자인 연구에 기여하고자 하였다.
본 연구에서 광섬유 직물 디스플레이를 적용한 산악복 디자인의 컨셉은 ‘Illusion - Illuminate itself’이며, 이는 인체의 기류와 에너지를 시각적으로 표현하기 위해 하이테크 기술들이 새로운 빛의 환영을 만들어 내는 것에서 모티브를 얻은 것이다. 특히, 빛의 반사를 통해서가 아닌 소재 자체에서의 발광을 통한 가시성을 강조하여, 광섬유를 활용함으로써 인체공학적이고 미래적인 이미지를 표현하고자 하였다. 이러한 컨셉의 특징에 초점을 맞추어 구성한 컨셉 맵(concept map)은 다음의 그림 9와 같다.
가설 설정
첫째, 광섬유 밀도가 동일할 때, 위사의 플로팅(floating) 길이가 긴 직물조직일수록 휘도가 우수할 것이다. 둘째, 직물 조직이 동일할 때, 광섬유 밀도가 높을수록 휘도가 우수할 것이다.
첫째, 광섬유 밀도가 동일할 때, 위사의 플로팅(floating) 길이가 긴 직물조직일수록 휘도가 우수할 것이다. 둘째, 직물 조직이 동일할 때, 광섬유 밀도가 높을수록 휘도가 우수할 것이다.
제안 방법
휘도 측정점의 위치는 3개의 광섬유 다발 묶음에 따라 시료를 좌, 중, 우 3개의 구역으로 나눈 후, 수직 방향으로 중상, 중중, 중하 3개 부분으로 나누어 시료당 총 3개의 측정점을 설정하였다. 각 측정점에서 5회 연속으로 반복 측정한 후, 15개 측정값들의 산술평균을 계산하여 최종적인 휘도값으로 도출하였다.
앞서 선정한 컨셉과 광섬유 직물 디스플레이의 의류 적용 구조 요건을 고려하여, 안전보호 기능과 인체공학적·구조적인 디자인 요소들이 조화를 이루도록 하는 산악복 스타일을 제안하고자 하였다. 광섬유 발광 부분을 라인(lines) 형태로 적용하여 기능과 패션이 조합된 미니멀리즘 스타일을 추구하는 것을 기본으로 하여, 다음의 그림 10과 같은 스타일 맵(style map)을 구성하였다.
광섬유 직물 디스플레이의 산악복 적용 시 요구되는 의류 구조요건 및 발광특성에 관한 본 실험 결과를 토대로 하여, 11/12FW 스포츠 트렌드를 반영한 안전보호 기능의 광섬유 직물 디스플레이 적용 산악복 자켓 모형을 디자인하였다.
광섬유 직물 디스플레이의 의류 적용 시, 직선형 부자재의 개념으로서 이를 산악복 원단에 끼워 박는 방식과 스텐슬(stencil) 효과를 통해 원단의 빛이 안에서 바깥으로 새어 나오도록 표현하는 방식을 사용하였다.
본 실험에 앞서, 실험용 시료의 직물조직 및 광섬유 밀도 범위 선정을 위한 예비실험을 실시하였다.
본 실험에서는 ‘(광섬유 밀도 5가지)×(직물조직 3가지) = (총 15가지)’의 다른 제직구성을 갖춘 실험용 시료를 대상으로 하여 발광효과를 측정하였다.
시료 ∶ 시료에 사용될 광섬유 밀도 범위 선정을 위해 평직이면서 위사에 광섬유 대 폴리에스터의 비 율을 1:1, 1:2, 1:3, 1:5로 변화를 주면서 4개의 시료를 제직하였으며, 직물조직에 따른 휘도 차이 고찰을 위해 능직 1:1, 주자직 1:1인 시료도 각각 1개씩 제직하여 총 6가지의 시료를 완성하였다. 광섬유 밀도에서 ‘광섬유 1’이란 직경 0.
시료의 준비 ∶ 대면적(17㎝×17㎝)의 광섬유 직물 디스플레이 시료의 광섬유 다발 부분을 효율적으로 컨트롤하기 위하여, 15개 시료의 광섬유 다발 부분을 각각 3개의 묶음으로 균등하게 나누고 커넥터를 연결하였다.
앞서 제시한 디자인 컨셉과 광섬유 직물 디스플레이의 의류 적용 구조 요건을 고려하여, 안전보호 기능의 광섬유 직물 디스플레이를 적용한 산악복 자켓 모형 디자인을 다음과 같이 전개하였다.
앞서 제시한 직물조직과 밀도에 따른 광섬유 직물 디스플레이의 휘도 측정 결과를 토대로 하여, 같은 배경휘도 조건(0.02cd/m²) 하에서 15개 광섬유 직물 디스플레이의 상대적인 발광효과 차이를 비교하기 위해 휘도 대비값을 각각 산출하였다(그림 8).
휘도계의 측정각은 1°로 설정하였으며, 휘도계 렌즈와 시료 사이의 거리가 수평으로 2m인 지점에서 측정하였다(그림 3). 예비실험과 동일하게 주변 환경의 밝기에 따른 영향을 통제하기 위해 실험실 환경에서 휘도를 측정하였으며, 실험실 내 휘도는 0.02cd/㎡인 암실상태를 유지하였다.
이러한 예비 실험 결과에 기초하여, 광섬유 밀도 1:1, 1:2, 1:3에 2:1, 3:1인 경우를 추가로 포함시켜 총 5가지를 본 실험의 광섬유 밀도 범위로 선정하였으며, 직물조직은 평직, 능직, 주자직 3가지로 선정하였다.
측정기기 ∶ 측정 기기로서 휘도계(Minolta CS-20 0)와 Data Management Software로서 CS-S10w Professional Ver.1.5(Konica Minolta)를 사용하여 휘도 값(단위: cd/㎡)을 측정하였다.
측정방법 ∶ 우선, KS C 7613 기준에 의거하여 바닥면에서 1.5m인 높이에 측정 기준점을 설정하고, 자체 제작한 시료 고정대에 시료를 바닥 면과 수직 방향으로 배치하여 고정하였다. 휘도계의 측정각은 1°로 설정하였으며, 휘도계 렌즈와 시료 사이의 거리가 수평으로 2m인 지점에서 측정하였다(그림 3).
휘도 측정점의 위치는 3개의 광섬유 다발 묶음에 따라 시료를 좌, 중, 우 3개의 구역으로 나눈 후, 수직 방향으로 중상, 중중, 중하 3개 부분으로 나누어 시료당 총 3개의 측정점을 설정하였다. 각 측정점에서 5회 연속으로 반복 측정한 후, 15개 측정값들의 산술평균을 계산하여 최종적인 휘도값으로 도출하였다.
휘도계의 측정각은 1°로 설정하였으며, 휘도계 렌즈와 시료 사이의 거리가 수평으로 2m인 지점에서 측정하였다(그림 3).
대상 데이터
광섬유 직물 디스플레이 발광특성의 측정 파라미터로서 휘도를 선정하였으며, 그 이유는 휘도가 단위면적당 광원으로부터 방출되는 광도로서 주변 환경의 밝기에 영향을 받지 않는 개념이기 때문이다.
광섬유 직물 디스플레이의 광섬유 다발 부분은 한 묶음으로 하여 커넥터로 연결하였고, 광원으로는 녹색의 LED(모델명 KSI, 소비전력 0.24W, LED사이즈 5050칩)를 사용하였다. 광원으로서 녹색을 선정한 이유는 녹색이 사람의 시각적인 특성상 야간 환경에서 시감도가 가장 높은 파장을 지녔기 때문에, 야간 산악 등반 환경에 적용될 광섬유 직물 디스플레이의 발광 효과를 보다 효율적으로 할 수 있을 것으로 판단했기 때문이다.
시료 ∶ 광섬유 직물 디스플레이 시료를 제직하기 위해 경사는 폴리에스터사(96D), 위사는 직경 0.25㎜인 내수성 광섬유사와 경사에서 사용한 것과 동일한 폴리에스터사(96D)를 사용하였다.
시료는 컴퓨터 도비직기인 16종광 AVL Computer Dobby Loom과 CAD-CAW(computer-aided weav ing) 소프트웨어 프로그램인 Weave Point 6.4를 사용하여 제직되었다.
4) 유연 광섬유 직물 디스플레이의 제직 특성 및 적용 방안
안전보호 기능의 산악복 모형에 적용될 유연 광섬유 직물 디스플레이의 제직구성은 본 실험의 결과를 토대로 하여 가장 우수한 휘도를 나타낸 주자직 3:1로 선정하였다.
이론/모형
측정방법 ∶ 휘도 측정은 KS C 7613 방법으로 실시하였으며, 측정점은 시료의 정중앙 지점 1개로 설정하였다. 실험실 내 휘도는 0.
성능/효과
광섬유 직물에 있어 광섬유의 밀도가 동일할 때, 주자직, 능직, 평직의 순으로 휘도가 높게 나타났다(그림 4). 이는 위사의 플로팅 길이가 긴 직물조직일수록 측광면적이 넓어짐으로써 나타나는 결과라고 사료된다.
그 결과, 광섬유 밀도가 동일할 때, 주자직, 능직, 평직의 순으로 휘도 대비가 높게 나타났다. 그리고 직물조직이 동일한 경우에는 광섬유 밀도가 높을수록 높은 휘도 대비값을 나타냈다.
또한, 광섬유 밀도가 1:1로 동일할 때에 평직, 능직, 주자직의 순으로 휘도가 높아지는 것으로 나타났다(표 2). 이는 직물조직의 특성상 평직, 능직, 주자직의 순서로 위사의 플로팅 길이가 점점 길어지기 때문에 이 역시 측광면적을 크게 하는 작용을 하여 나타난 결과로 사료된다.
예비 실험 결과, 직물조직이 평직일 경우, 광섬유 밀도가 높아질수록 휘도가 비교적 일정한 비율로 증가하는 것으로 나타났다(표 1).
이와 같이 배경 휘도가 0.02cd/m²일 경우 직물조직과 밀도에 따른 광섬유 직물 디스플레이의 휘도 대비 도출 결과, 제직구성이 주자직 2:1, 3:1 및 능직 2:1, 3:1인 경우가 다른 시료들에 비해 상대적으로 높은 휘도 대비값을 나타내 산악복 안전보호 기능의 광섬유 직물 디스플레이에 적합한 발광효과를 보이는 것으로 분석되었다.
후속연구
그러나 본 연구는 유연 광섬유 직물 디스플레이의 발광특성과 상충관계에 놓인 강도에 관한 평가는 이루어지지 못하였으므로, 후속 연구에서는 발광특성과 강도를 모두 만족시키는 최적의 광섬유 직물 디스플레이 제직구성에 관한 연구가 이루어져야 할 것이다.
이를 통해 광섬유 내수사 가공 기술의 범위를 넓히고, 스마트 포토닉 의류 분야에 있어 PSS 디자인의 구체적 사례를 제안하였다는데 그 의의가 있다. 또한, 본 연구에서 개발된 유연 광섬유 직물 디 스 플레이는 상황에 따라 제직조건을 다르게 구성함으로써, 나아가 소방복, 경찰복 등의 특수 유니폼이나 파티복, 일반 캐주얼 의류 등으로 다양하게 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
광섬유 직물 디스플레이란?
광섬유 직물 디스플레이(PFTD: POF-based flexible textile display)는 유연 디스플레이(flexible display)의 일종으로서 텍스타일 디스플레이(textile display)에 속하며, 그 중에서도 직조 기반의 텍스타일 디스플레이라고 할 수 있다. Koncar(2005)은 광섬유를 직조 과정을 거쳐 직물로 제직하여, 직물 자체에 스크린 매트릭스(screen matrix)를 구현한 것을 광섬유 직물 디스플레이로 정의하였다.
광섬유란?
광섬유(optical fiber)란 석영 유리나 플라스틱 등의 투명한 유전체(誘電體)를 가늘고 길게 뽑아서 만든 섬유로서, 내원인 코어(core)와 외원인 클래드(clad)의 굴절률 차이를 통해 빛을 전달하는 원리로 작용한다(조길수, 2004). 최근 스마트 의류 분야에서는 이러한 광섬유를 통해 직물에 발광효과를 부여하기 위한 기술개발이 이루어지고 있다.
제직구성에 따른 광섬유 직물 디스플레이의 발광특성 파악을 위한 실험 가설은 무엇인가?
첫째, 광섬유 밀도가 동일할 때, 위사의 플로팅(floating) 길이가 긴 직물조직일수록 휘도가 우수할 것이다. 둘째, 직물 조직이 동일할 때, 광섬유 밀도가 높을수록 휘도가 우수할 것이다.
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