선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 본 연구는 고가의 산업용 3D 프린터가 아닌 보급형 3D 프린터를 사용한 인대 제작 방법을 모색함으로써, 소규모 패션업체 및 스타트업 기업에게 3D 프린터의 진입장벽을 낮추는데 기여하고자 하였다. 본 연구에서 사용한 3D 테크놀로지를 사용한 인대 제작과정은 3D CAD program에서 3D 솔리드 모델의 부위별 치수 수정이 가능하여 특정 사이즈를 변형한 맞춤형 인대로 리모델링할 수 있다는 장점을 가지고 있다.
- 본 연구에서는 3D 테크놀로지를 활용하여 한국 성인여성의 체형에 맞는 여성용 인대를 개발하고자 하였다. 이를 위해 제6차 한국인 인체치수 조사사업(SizeKorea, 2010)에서 수집한 3D 인체 스캔 데이터를 활용하여 성인여성의 신체 치수를 파악하고, 3D CAD 프로그램을 사용하여 한국인의 체형에 맞는 여성용 인대를 3D 모델링하고, 3D 프린터로 출력하여 최종 인대를 제작하였다.
- 본 연구에서는 PLA 소재로 출력된 인대의 치수안정성을 검토하기 위해, Solidworks® 2012 소프트웨어에서 작업한 여성용 인대의 3D 모델링 형상의 치수와 Bonbot3-H4와 Bonbot1200 3D 프린터로 출력한 인대의 실측 치수를 비교하였다(Table 4).
- 20대를 타켓으로 표방하는 영캐릭터 브랜드들의 주고객층은 30대 미시족으로, 이들의 구매율이 전체 매출의 40%가 넘는다(Kim, 2007). 본 연구에서는 여성복 시장에서 인구 비율과 의복구매력이 높은 연령층인 만 25세 이상 만 34세 이하의 성인여성을 대상으로, 이들의 체형 특성을 반영한 여성용 인대를 개발하고자 하였다. 이를 위해 제6차 한국인 인체 치수 조사 사업(SizeKorea, 2010)에서 수집한 만 25세 이상 만 34세 이하 성인 여성의 3차원 인체 형상 데이터(n=201개) 중에서, 동일한 기성복 사이즈를 입는 보통체형 피험자 10명을 선정하고, 이들의 3차원 인체 형상을 분석하였다.
제안 방법
- 1. 피험자 선정; 제6차 한국인 인체 치수 조사 사업에서 수집한 만 25~34세 성인 여성의 3차원 인체 스캔 데이터에서 85-91-160 사이즈의 보통체형(N체형) 피험자 10명을 선정하고, 이들의 3차원 인체 형상을 분석하였다.
- 수평단면도 추출을 위한 기준점과 항목은 국가기술표준원의 표준인체측정법 정의를 따랐다(KATS, 2005b). 15개의 수평단면도는 목뒤점(Slicing Line 1, SL1), 목옆점(Slicing Line 2, SL2), 어깨점(Slicing Line 3, SL3), 견갑골(Slicing Line 4, SL4), 겨드랑앞접힘점(Slicing Line 5, SL5), 겨드랑점(Slicing Line 6, SL6), 가슴둘레선(Slicing Line 7, SL7), 젖가슴둘레선(Slicing Line 8, SL8), 밑가슴둘레선(Slicing Line 9, SL9), 허리둘레선(Slicing Line 10, SL10), 배꼽둘레선(Slicing Line 11, SL11), 배둘레선(Slicing Line 12, SL12), 아랫배둘레선(Slicing Line 13, SL13), 엉덩이돌출점(Slicing Line 14, SL14), 볼기고랑점(Slicing Line 15, SL15)을 지나는 수평면을 기준으로 [Fig. 1]과 같이 추출하였다.
- 3. 수평단면도 분석; 부위별 수평단면도의 내부에 15도 간격의 직선을 그린 후 길이를 측정하였다. 측 정결과, 겨드랑이부터 엉덩이사이의 수평단면도의 경우 앞중심쪽 내부선길이가 뒤중심쪽 내부선 길이보다 길게 나타나, 보통체형 여성의 측면 체형은 허리와 배를 앞으로 내민 경향임을 알 수 있었다.
- 11]과 같다. 3D 프린터에서 발생하는 진동에 의한 출력 오차를 방지하고, 안정적인 출력물을 얻기 위해 출력물의 기저부에 바닥면(Raft)을 출력한 후, 3D 모델의 단면을 한 겹씩 적층하여 모형을 출력하였다. 출력이 완료되면 불필요한 바닥면을 제거하고, 분할 출력된 각 부분의 조각들을 하나로 연결하였다.
- 3D 프린팅 인대에 2mm 패드 커버를 씌워 입체패턴설계가 가능하도록 제작한 연구용 인대와 국내 브랜드 D사, 미국 브랜드 W사의 인대 치수를 비교하였다. 본 연구에서 제작한 연구용 인대의 젖가슴둘레 치수는 85.
- 5. 인대의 3D 모델링; 평균 토르소 바디의 굴곡 부위를 완만한 곡선으로 수정하여 인대용 수평단면도를 제작하였다. 암플레이트 평면을 경계로 윗팔이 지나는 형상을 제거하였으며, 네크밴드를 추가하고 토르소의 길이를 연장하였다.
- L0°부터 L180°까지의 13개 내부선 길이를 각각 측정한 후 평균값을 구하였으며, 평균 내부선을 그리고, 스플라인 곡선으로 연결하여 피험자들의 평균 수평단면도를 부위별로 완성하였다.
- Rapidform 2004 프로그램을 사용하여, 만 25~34세의 보통체형 피험자(n=10)의 3차원 인체 스캔 형상에서 XY 평면방향의 15개 수평단면을 추출하였다. 수평단면도 추출을 위한 기준점과 항목은 국가기술표준원의 표준인체측정법 정의를 따랐다(KATS, 2005b).
- 3]에서 제도한 평균 수평단면도 곡선들을 15개의 부위별 참조평면 위에 그린 후(Fig. 4의 a), 각각의 수평단면도들에서 동일한 각도에 해당하는 끝점들을 스플라인 곡선으로 연결하여 세로방향의 와이어프레임을 제도하였다(Fig. 4의 b).
- 겨드랑점(SL6), 가슴둘레선(SL7)을 지나는 수평단면선들은 가슴골의 굴곡부위(L0°~L30°)를, 허리둘레선(SL10)을 지나는 수평단면선은 척추뼈의 굴곡부위(L150°~L180°)를 각각 완만한 곡선으로 수정하였다.
- 3의 a). 그 다음, 토르소를 감싸는 직육면체의 윗면(SL1)에 그려진 중심점(O1)과 직육면체의 밑면(SL15)에 그려진 중심점(O15)을 연결하였다. 두 중심점을 연결한 직선(O1O15)은 토로스 내부의 수직중심선에 해당하며, 이 직선은 직육면체의 모서리(C)와 평행을 이루었다(Fig.
- 5cm의 원형을 제도하여 네크밴드 수평단면도(SL0)를 만들었으며, 인대의 로프트피처 형성 후 목앞점 쪽으로 2cm 내린 사선 평면을 따라 경사를 만들어 인대의 네크밴드 모델링을 최종 완성하였다. 또한 골반을 덮는 상의 및 스커트의 작업을 위해 볼기고랑점(SL15) 아래쪽으로 17cm 내려간 곳에 참조평면을 만들고, 인대의 밑단선을 지나는 수평단면도(SL16)를 제도하였다. 엉덩이 아래에서 부터 완만하게 좁아지는 형태를 만들기 위해, 볼기고랑점(SL15) 수평단면도에서 안쪽으로 1.
- 4]의 c의 평균 토르소 바디에서 드러난 인체의 굴곡을 단순화시켰으며, 암플레이트를 만들고, 이를 경계로 윗팔 형상을 제거하였다. 또한 칼라가 있는 상의 작업이 가능하도록 평균 토르소 바디의 목뒤점(SL1) 위쪽으로 네크밴드(SL0)를 추가하였으며, 샅 아래로 내려가는 상의 및 스커트의 작업을 위해 볼기고랑점(SL15) 아래쪽으로 인대밑단선(SL16)을 추가하였다(Fig. 4의 d).
- 목뒤점을 지나는 수평단면도의 중심점(O1)과 샅끝점을 지나는 수평단면도의 중심점(O15)을 연결한 직선을 따라 인대의 지지대가 통과할 수 있는 밑판과 지지대 홀(Support Hole)을 3D 인대의 내부에 만들었다(Fig. 10의 a).
- 배꼽둘레선(SL11)을 지나는 수평단면선은 배꼽의 함몰부위(L0°~L15°)를, 아랫배둘레선(SL13)과 엉덩이돌출점(SL14)을 지나는 수평단면선들은 엉덩이골(L165°~L180°)과 치골의 굴곡(L15°~L60°)을, 볼기고랑점(SL15)을 지나는 수평단면선은 두덩뼈 앞면굴곡(L0°~L60°)과 뒷면굴곡(L160°~L180°)을 완만한 곡선으로 수정하였다.
- 보통체형 여성 10명의 3차원 인체 스캔 데이터로부터 추출한 15개 부위의 수평단면 사이의 높이를 측정하고 평균을 구하였다(Table 3). 측정한 수평단면사이의 평균 높이를 사용하여, Solidworks® 2012 소프트웨어에서 부위별 참조평면을 만들었다.
- 보통체형 여성 10명의 3차원 인체 스캔 데이터로부터 추출한 15개 부위의 수평단면도에서 중심점(O)을 기준으로 15°로 나눈 내부선의 길이를 측정하고, 평균을 구하였다(Table 2, Fig. 5).
- 본 연구는 3D 인체 스캐닝, 3D 솔리드 모델링, 3D 프린팅 시스템의 3D 테크놀로지를 사용하여 한국 성인 여성의 체형에 맞는 여성용 인대를 제작하였다. 3D 프린팅 여성용 인대의 제작과정과 결과는 다음과 같다.
- 본 연구에서 사용한 3D 프린터의 빌트 플랫폼 사이즈는 300×300×400mm(Bonbot3-H4), 200×200×300mm(Bonbot1200)이었기 때문에, 완성된 3D 인대 모델링 데이터는 300×300×400mm보다 작은 조각들로 분할한 후 출력하였다.
- 5cm를 넘지 않는 것으로 나타났다. 본 연구에서 측정한 3D 모델링 데이터의 치수는 3D CAD 프로그램인 Solidworks에서 3차원 측정한 것이었으며, 3D 프린터로 출력한 인대의 부위별 치수는 줄자를 사용하여 직접 계측한 것이었다. 이러한 측정방법의 차이는 3D 프린팅 출력물의 치수 안정성 검증에 한계점으로 작용한다.
- 부위별 평균 수평단면 길이를 사용하여 표준체형 여성의 평균 토르소 바디와 인대를 3D 모델링하고, 3D 프린터로 출력하였다(Fig. 4). 평균 토르소 바디와 인대의 3D 솔리드 모델링에는 Dassault Systemes사의 3D CAD인 Solidworks® 2012 소프트웨어가 사용되었다.
- 본 연구에서 사용한 3D 프린터의 빌트 플랫폼 사이즈는 300×300×400mm(Bonbot3-H4), 200×200×300mm(Bonbot1200)이었기 때문에, 완성된 3D 인대 모델링 데이터는 300×300×400mm보다 작은 조각들로 분할한 후 출력하였다. 분할 경계선은 출력조각의 수를 최소로 만들면서 젖가슴둘레선, 허리둘레선, 엉덩이둘레선과 같은 의복제작의 기준선은 피하여 설정하였으며, 총 15개의 조각으로 분리되었다(Fig. 10의 b).
- 빌트 플랫폼 사이즈에 맞춰 15개의 조각으로 분할된 3D 인대를 3D 프린팅하였다. 인대의 3D 프린팅 과정은 [Fig.
- 이를 위해 제5차 Size Korea에서 수집한 60~79세 여성의 3차원 인체 형상 데이터를 분석하여 실버여성의 체형유형을 2개로 분류한 후, 각 체형별 대표 체형을 3명씩 선정하였다. 선정된 3명의 대표 체형 모델의 3차원 인체 형상 데이터들은 Rapidform 2006 프로그램의 폴리곤 몰핑(Polygon Morphing) 기능을 사용하여 평균 3D 형상으로 모델링되었으며, FDM Maxum 3D 프린터를 사용하여 ABS 소재의 인대를 제작하였다.
- 인대의 3D 모델링; 평균 토르소 바디의 굴곡 부위를 완만한 곡선으로 수정하여 인대용 수평단면도를 제작하였다. 암플레이트 평면을 경계로 윗팔이 지나는 형상을 제거하였으며, 네크밴드를 추가하고 토르소의 길이를 연장하였다.
- 이들의 3차원 인체 스캔 데이터에서 19개의 수평단면과 2개의 수직단면을 부위별로 추출한 후, 수평단면도를 5~10° 간격으로 나누어 부위별 길이의 평균을 구한 다음, 이를 spline 곡선으로 연결하여 평균 단면도와 평균 와이어 프레임을 제작하였다. 앞서 선정된 5명의 피험자들 중에서 가장 자세가 좋은 체형을 가진 최종 1명을 인대 제작을 위한 대표체형 가상모델로 최종 선정하고, 선정된 가상모델의 3D 인체 스캔 형상을 평균 와이어 프레임에 맞춰 변형하여 중년여성용 인대를 3D 모델링하였다. 완성된 3D 모델은 Stratasys사의 3D 프린터인 FDM Titan System을 이용하여 ABS 소재로 최종 출력되었다.
- 또한 골반을 덮는 상의 및 스커트의 작업을 위해 볼기고랑점(SL15) 아래쪽으로 17cm 내려간 곳에 참조평면을 만들고, 인대의 밑단선을 지나는 수평단면도(SL16)를 제도하였다. 엉덩이 아래에서 부터 완만하게 좁아지는 형태를 만들기 위해, 볼기고랑점(SL15) 수평단면도에서 안쪽으로 1.5cm 들어간 오프셋 곡선으로 인대 밑단선 수평단면도(SL16)를 제도하였다.
- 형성된 인대 모델은 3D 프린팅 시스템을 사용하여 프로토 타입 형태로 출력한 후, 몰딩방법을 사용하여 강화플라스틱 소재로 대량생산용 플라스틱 인대의 기본틀을 제작하였다. 완성된 대량생산용 플라스틱 인대 틀 위에 충전재를 붙이고, 리넨 소재의 커버로 감싸 입체재단의 핀 작업이 가능하도록 하였다.
- 7]과 같다. 완성된 평균 토르소 바디에는 어깨끝점(SL3)에서 겨드랑점(SL6) 사이에 윗팔 부위의 3D 형상이 모델링되었는데, 인대의 경우 암플레이트(Arm Plate)를 경계로 팔 부분이 제거되어 있기 때문에 본 연구에서는 평균 토르소 바디에 [Fig. 7]의 (d)와 같이 인대용 암플레이트가 들어갈 참조평면을 추가하였다. 앞플레이트 참조평면은 평균 토르소 바디의 어깨끝점, 겨드랑앞접힘점, 겨드랑점을 연결한 평면으로 정의하였다.
- 의류제품의 피팅과 입체패턴의 설계가 가능한 인대를 개발하기 위해 평균 토르소 바디에서 만들어진 인체 굴곡 부위를 완만한 곡선으로 수정하여 인대용 수평단면도를 제작하였다. 평균 토르소 바디의 수평단면도 곡선(Fig.
- 이들의 3차원 인체 스캔 데이터에서 19개의 수평단면과 2개의 수직단면을 부위별로 추출한 후, 수평단면도를 5~10° 간격으로 나누어 부위별 길이의 평균을 구한 다음, 이를 spline 곡선으로 연결하여 평균 단면도와 평균 와이어 프레임을 제작하였다.
- Park(2015)은 패션모델의 3차원 인체 형상을 반영한 토르소인대를 RP 시스템으로 개발하였다. 이를 위해 여성 패션모델 5명을 3차원 인체 스캐너로 촬영한 후 Rapidform XOS로 3D 스캔 형상에서 부위별 단면을 채취하였으며, AutoCAD 프로그램으로 이를 중합하여 평균단면을 형성한 후 패션모델의 가상인체 형상을 3D 모델링하였다. 형성된 인대 모델은 3D 프린팅 시스템을 사용하여 프로토 타입 형태로 출력한 후, 몰딩방법을 사용하여 강화플라스틱 소재로 대량생산용 플라스틱 인대의 기본틀을 제작하였다.
- Kim and Choi(2010)는 실버여성의 3차원 인체 스캔 형상을 3D 몰핑(Morphing)하여 평균모델을 생성한 후, RP(Rapid Prototyping) 시스템을 사용하여 체형별 인대를 제작하였다. 이를 위해 제5차 Size Korea에서 수집한 60~79세 여성의 3차원 인체 형상 데이터를 분석하여 실버여성의 체형유형을 2개로 분류한 후, 각 체형별 대표 체형을 3명씩 선정하였다. 선정된 3명의 대표 체형 모델의 3차원 인체 형상 데이터들은 Rapidform 2006 프로그램의 폴리곤 몰핑(Polygon Morphing) 기능을 사용하여 평균 3D 형상으로 모델링되었으며, FDM Maxum 3D 프린터를 사용하여 ABS 소재의 인대를 제작하였다.
- 본 연구에서는 3D 테크놀로지를 활용하여 한국 성인여성의 체형에 맞는 여성용 인대를 개발하고자 하였다. 이를 위해 제6차 한국인 인체치수 조사사업(SizeKorea, 2010)에서 수집한 3D 인체 스캔 데이터를 활용하여 성인여성의 신체 치수를 파악하고, 3D CAD 프로그램을 사용하여 한국인의 체형에 맞는 여성용 인대를 3D 모델링하고, 3D 프린터로 출력하여 최종 인대를 제작하였다. 3D 프린터를 사용하면 최소 주문량의 제한이 없고 금형 제작 없이 바로 제품 생산이 가능하기 때문에, 주문자의 목적에 맞춘 다양한 맞춤형 인대를 저렴하게 공급하여 보다 많은 소비자들에게 더 나은 의복 맞음새를 제공할 수 있다.
- 인대의 3D 모델링에는 평균 토르소 바디에는 없던 네크밴드(Neck band)를 지나는 수평단면도(SL0)와 인대 밑단선을 지나는 수평단면도(SL16)를 추가하였다. 칼라가 있는 상의의 피팅이 가능하도록 토르소 바디의 목뒤점(SL1)에서 위쪽으로 5cm 올라간 곳에 참조 평면을 새로 만든 후, 반지름 4.
- 수평단면의 중심점(O) 위치는 다음과 같이 설정하였다. 제일 먼저 토르소의 부피에 맞춰 직육면체(ABC)를 그리고, 직육면체 ABC의 가로(A)와 세로(B)를 각각 이등분한 직선들의 교점을 수평단면평면의 중심점(O)으로 정하였다(Fig. 3의 a).
- 출력이 완료되면 불필요한 바닥면을 제거하고, 분할 출력된 각 부분의 조각들을 하나로 연결하였다. 조각의 연결을 위해 표면의 거친 부분을 연마하여 매끄럽게 정리하였으며, 분할된 조각들이 연결되는 경계선에 일반 목공용 접착제를 사용하여 하나씩 연결하였다.
- 3D 프린터에서 발생하는 진동에 의한 출력 오차를 방지하고, 안정적인 출력물을 얻기 위해 출력물의 기저부에 바닥면(Raft)을 출력한 후, 3D 모델의 단면을 한 겹씩 적층하여 모형을 출력하였다. 출력이 완료되면 불필요한 바닥면을 제거하고, 분할 출력된 각 부분의 조각들을 하나로 연결하였다. 조각의 연결을 위해 표면의 거친 부분을 연마하여 매끄럽게 정리하였으며, 분할된 조각들이 연결되는 경계선에 일반 목공용 접착제를 사용하여 하나씩 연결하였다.
- 측정한 수평단면사이의 평균 높이를 사용하여, Solidworks® 2012 소프트웨어에서 부위별 참조평면을 만들었다.
- )를 추가하였다. 칼라가 있는 상의의 피팅이 가능하도록 토르소 바디의 목뒤점(SL1)에서 위쪽으로 5cm 올라간 곳에 참조 평면을 새로 만든 후, 반지름 4.5cm의 원형을 제도하여 네크밴드 수평단면도(SL0)를 만들었으며, 인대의 로프트피처 형성 후 목앞점 쪽으로 2cm 내린 사선 평면을 따라 경사를 만들어 인대의 네크밴드 모델링을 최종 완성하였다. 또한 골반을 덮는 상의 및 스커트의 작업을 위해 볼기고랑점(SL15) 아래쪽으로 17cm 내려간 곳에 참조평면을 만들고, 인대의 밑단선을 지나는 수평단면도(SL16)를 제도하였다.
- 평균 토르소 바디의 견갑골(SL4), 겨드랑앞접힘점(SL5), 겨드랑점(SL6) 부위의 단면곡선은 암플레이트 평면을 경계로 윗팔이 지나는 부분(L°~ L120°)의 3D 솔리드 모델을 제거하였으며, 잘려나간 암플레이트의 모서리는 부드러운 곡선으로 수정하였다.
- 피험자들의 평균 수평단면도를 구하기 위해, [Fig. 3]의 c와 같이 중심점(O)에서 수평단면도의 외곽선을 향해 15° 각도의 내부선 L0°, L15°, L30°, L45°, L60°, L75°, L90°, L105°, L120°, L135°, L150°, L165°, L180°를 만들었다.
- 이를 위해 여성 패션모델 5명을 3차원 인체 스캐너로 촬영한 후 Rapidform XOS로 3D 스캔 형상에서 부위별 단면을 채취하였으며, AutoCAD 프로그램으로 이를 중합하여 평균단면을 형성한 후 패션모델의 가상인체 형상을 3D 모델링하였다. 형성된 인대 모델은 3D 프린팅 시스템을 사용하여 프로토 타입 형태로 출력한 후, 몰딩방법을 사용하여 강화플라스틱 소재로 대량생산용 플라스틱 인대의 기본틀을 제작하였다. 완성된 대량생산용 플라스틱 인대 틀 위에 충전재를 붙이고, 리넨 소재의 커버로 감싸 입체재단의 핀 작업이 가능하도록 하였다.
대상 데이터
- 3D 프린팅은 FDM 출력방식의 보급형 3D 프린터인 Bonbot3-H4와 Bonbot1200을 사용하여 PLA 소재로 진행되었다. 본 연구에서 사용한 FDM 방식의 보급형 3D 프린터는 적은 비용으로 개인이 직접 제품을 설계하고 생산할 수 있는 기반을 제공하여 맞춤형 제품이나 시제품의 제작에 유용하다.
- 5cm로 확대하였다. 그 결과, 선정된 사이즈 구간에 속하는 피험자는 총 13명이었으며, 이중 3차원 인체 스캔 형상이 좌우 대칭을 이루는 10명의 피험자를 최종 연구대상으로 선정하였다.
- 3D 프린팅 인대에 2mm 패드 커버를 씌워 입체패턴설계가 가능하도록 제작한 연구용 인대와 국내 브랜드 D사, 미국 브랜드 W사의 인대 치수를 비교하였다. 본 연구에서 제작한 연구용 인대의 젖가슴둘레 치수는 85.3cm로, 이에 대응되는 시판 인대의 사이즈는 국내 D사의 경우 젖가슴둘레 치수가 86cm인 8호였으며, 미국 W사의 경우 젖가슴둘레 치수가 87.5cm 인 Missy-8호였다. 연구용 인대와 시판 인대의 부위별 치수를 비교한 결과, 앞중심길이, 뒤중심길이, 엉덩이길이는 연구용 인대가 시판 인대에 비해 짧았으며, 목둘레, 허리둘레, 엉덩이둘레는 연구용 인대가 시판 인대보다 길었다.
- 8cm이며, 성인여성의 피트성이 있는 상의 중에서 보통체형 사용자 분포율은 82-88-155, 85-91-155, 82-88-160, 85-91-160의 4개 사이즈 구간이 가장 높다. 본 연구에서는 사용자 분포율이 높은 4개의 사이즈 중, KS K 0051에서 제시한 보통체형 성인 여성의 평균 신체 치수를 포함하고 있는 85-91-160 사이즈를 피험자 수집 구간으로 선정하였다. 이 사이즈 구간은 제6차 SizeKorea에서 수집한 만 25세 이상만 34세 이하 성인 여성(n=201명)의 3차원 인체 측정 평균인 젖가슴둘레 86.
- 3D 테크놀로지를 활용한 여성용 인대 개발에 대한 선행연구를 살펴보면 다음과 같다. 산업자원부(Korean Agency for Technology and Standards [KATS], 2005a)에서는 Adult용 여성복 인대를 개발하기 위해 제5차 Size Korea에서 수집한 35~49세 여성의 3차원 인체 스캔데이터 중 66 사이즈에 속하며, 바른 자세를 가진 피험자 5명을 선정하였다. 이들의 3차원 인체 스캔 데이터에서 19개의 수평단면과 2개의 수직단면을 부위별로 추출한 후, 수평단면도를 5~10° 간격으로 나누어 부위별 길이의 평균을 구한 다음, 이를 spline 곡선으로 연결하여 평균 단면도와 평균 와이어 프레임을 제작하였다.
- Choi and Nam(2008)은 제5차 Size Korea에서 수집한 25~34세 여성의 3차원 인체 형상 데이터를 분석하여 성인여성을 4개의 체형유형으로 분류하고, 체형별 대표체형을 1명씩 선정하였다. 선정된 대표체형 모델의 3차원 인체 스캔 형상에서 10mm 간격으로 수평단면 곡선들을 채취하였으며, 10mm 두께의 스티로폼 보드를 수평단면 곡선을 따라 HCM-2S 열선커터기로 재단한 후, 이를 조합하여 25~34세 성인 여성의 체형별 인대를 제작하였다.
- 앞서 선정된 5명의 피험자들 중에서 가장 자세가 좋은 체형을 가진 최종 1명을 인대 제작을 위한 대표체형 가상모델로 최종 선정하고, 선정된 가상모델의 3D 인체 스캔 형상을 평균 와이어 프레임에 맞춰 변형하여 중년여성용 인대를 3D 모델링하였다. 완성된 3D 모델은 Stratasys사의 3D 프린터인 FDM Titan System을 이용하여 ABS 소재로 최종 출력되었다.
- 10의 a). 완성된 3D 인대 모델링은 FDM 출력 방식의 보급형 3D 프린터인 Bonbot3-H4와 Bonbot1200 기종을 사용하여 PLA 소재로 출력하였다. 산업용 3D 프린터가 아닌 보급형 프린터의 경우, 빌트 플랫폼의 크기에 제한이 있기 때문에, 출력할 모델의 크기가 큰 경우 여러 조각으로 분할하여 출력하게 된다.
- 본 연구에서는 여성복 시장에서 인구 비율과 의복구매력이 높은 연령층인 만 25세 이상 만 34세 이하의 성인여성을 대상으로, 이들의 체형 특성을 반영한 여성용 인대를 개발하고자 하였다. 이를 위해 제6차 한국인 인체 치수 조사 사업(SizeKorea, 2010)에서 수집한 만 25세 이상 만 34세 이하 성인 여성의 3차원 인체 형상 데이터(n=201개) 중에서, 동일한 기성복 사이즈를 입는 보통체형 피험자 10명을 선정하고, 이들의 3차원 인체 형상을 분석하였다.
데이터처리
- 측정된 평면의 평균 높이는 Solidworks® 2012 소프트웨어에서 로프트피처의 스케치를 제도하기 위한 참조평면들 사이의 거리 값으로 사용되었다.
이론/모형
- Rapidform 2004 프로그램을 사용하여, 만 25~34세의 보통체형 피험자(n=10)의 3차원 인체 스캔 형상에서 XY 평면방향의 15개 수평단면을 추출하였다. 수평단면도 추출을 위한 기준점과 항목은 국가기술표준원의 표준인체측정법 정의를 따랐다(KATS, 2005b). 15개의 수평단면도는 목뒤점(Slicing Line 1, SL1), 목옆점(Slicing Line 2, SL2), 어깨점(Slicing Line 3, SL3), 견갑골(Slicing Line 4, SL4), 겨드랑앞접힘점(Slicing Line 5, SL5), 겨드랑점(Slicing Line 6, SL6), 가슴둘레선(Slicing Line 7, SL7), 젖가슴둘레선(Slicing Line 8, SL8), 밑가슴둘레선(Slicing Line 9, SL9), 허리둘레선(Slicing Line 10, SL10), 배꼽둘레선(Slicing Line 11, SL11), 배둘레선(Slicing Line 12, SL12), 아랫배둘레선(Slicing Line 13, SL13), 엉덩이돌출점(Slicing Line 14, SL14), 볼기고랑점(Slicing Line 15, SL15)을 지나는 수평면을 기준으로 [Fig.
- 평균 토르소 바디와 인대의 3D 솔리드 모델링에는 Dassault Systemes사의 3D CAD인 Solidworks® 2012 소프트웨어가 사용되었다.
성능/효과
- 2. 수평단면도 추출; 표준체형 피험자들의 3D 인체 스캔 데이터에서 목뒤점, 목옆점, 어깨점, 견갑골, 겨드랑앞접힘점, 겨드랑점, 가슴둘레선, 젖가슴둘레선, 밑가슴둘레선, 허리둘레선, 배꼽둘레선, 배둘레선, 아랫배둘레선, 엉덩이돌출점, 볼기고랑점을 지나는 15개 주요부위의 수평단면도를 추출하였다.
- 4. 토르소의 3D 모델링; 수평단면도의 각도별 평균 값들을 스플라인 곡선으로 연결하여 부위별 평균단면도를 제도하고, 이를 3D CAD의 스케치 곡선으로 사용하여, 평균 토르소 바디의 3D 솔리드 모델을 완성하였다. 완성된 평균 토르소 바디의 3D 형상은 기존의 인대들과 차이를 보였다.
- 겨드랑점 수평단면선(SL6)과 엉덩이돌출점 수평단면선(SL14)은 앞중심(L0°)과 뒤중심(L180°) 길이가 거의 같게 나타나, 중심점들(O6, O13)이 각각 토르소의 가운데에 위치하고 있음을 확인할 수 있었다.
- 결과적으로 3D CAD로 설계한 3D 모델링 데이터와 3D 프린팅된 출력물 사이의 치수 오차가 ±0.5cm를 넘지 않는 것으로 나타났다.
- 그러나 본 연구에서는 미적인 요소보다 한국 여성의 실제 체형 특징을 우선으로 고려하였다. 그 결과, 3D 인체 스캔 데이터에서 직접 추출한 평균 수평단면선을 이용하여 제작한 한국 여성의 평균 토르소 모델은 어깨가 뒤로 젖혀졌으며, 허리와 배를 앞으로 나온 반신 체형으로 3D 모델링되었다.
- 따라서 본 연구에서는 피험자 선정을 위한 사이즈 구간을 기존의 KS 의류 사이즈 편차보다 ±1cm 넓힌 젖가슴둘레 82.5~87.5cm, 허리둘레 67.5~72.5cm, 엉덩이둘레 88.5~93.5cm, 키 156.5~163.5cm로 확대하였다.
- 본 연구는 고가의 산업용 3D 프린터가 아닌 보급형 3D 프린터를 사용한 인대 제작 방법을 모색함으로써, 소규모 패션업체 및 스타트업 기업에게 3D 프린터의 진입장벽을 낮추는데 기여하고자 하였다. 본 연구에서 사용한 3D 테크놀로지를 사용한 인대 제작과정은 3D CAD program에서 3D 솔리드 모델의 부위별 치수 수정이 가능하여 특정 사이즈를 변형한 맞춤형 인대로 리모델링할 수 있다는 장점을 가지고 있다. 이러한 3D 프린팅 인대 제작 방법은 고객의 수요를 반영한 개인 맞춤형 인대 제작에 적용가능하다.
- 이를 종합하면, 보통체형 여성의 측면 체형은 부위별 수평단면선의 중심점이 몸체의 가운데에 위치한 곧은 자세가 아니라, 겨드랑이부터 엉덩이까지의 토르소 중간 부분이 몸판 앞으로 쏠려있는, 허리와 배를 앞으로 내민 체형임을 알 수 있다. 본 연구에서 파악한 성인 여성의 측면자세는, 판매되고 있는 여성용 인대의 측면 실루엣과 차이가 있었다. 시판용 인대의 경우, 부위별 수평단면도의 중심이 몸판의 가운데에 놓여있기 때문에, 어깨, 허리, 배, 엉덩이가 모두 곧게 서 있는 미적으로 보기 좋은 바른 자세의 형태로 제작된다.
- 수평단면도 내부선의 평균값으로 피험자들의 3차원 체형특징을 살펴본 결과, 어깨점(SL3)에서 겨드랑점(SL6)에 이르는 어깨부위의 수평단면도는 토르소의 측면부위인 L75°, L90°, L105°가 긴 경향을 보였으며, 가슴둘레선(SL7)에서 젖가슴둘레선(SL8)에 이르는 부위의 수평단면도에서는 유방돌출부인 L30°, L45°, L60°가 긴 경향을 보였다.
- 5cm 인 Missy-8호였다. 연구용 인대와 시판 인대의 부위별 치수를 비교한 결과, 앞중심길이, 뒤중심길이, 엉덩이길이는 연구용 인대가 시판 인대에 비해 짧았으며, 목둘레, 허리둘레, 엉덩이둘레는 연구용 인대가 시판 인대보다 길었다. 특히 허리둘레 항목에서 연구용 인대와 시판 인대간의 차이가 두드러졌다.
- 이를 종합하면, 보통체형 여성의 측면 체형은 부위별 수평단면선의 중심점이 몸체의 가운데에 위치한 곧은 자세가 아니라, 겨드랑이부터 엉덩이까지의 토르소 중간 부분이 몸판 앞으로 쏠려있는, 허리와 배를 앞으로 내민 체형임을 알 수 있다. 본 연구에서 파악한 성인 여성의 측면자세는, 판매되고 있는 여성용 인대의 측면 실루엣과 차이가 있었다.
- 수평단면도 분석; 부위별 수평단면도의 내부에 15도 간격의 직선을 그린 후 길이를 측정하였다. 측 정결과, 겨드랑이부터 엉덩이사이의 수평단면도의 경우 앞중심쪽 내부선길이가 뒤중심쪽 내부선 길이보다 길게 나타나, 보통체형 여성의 측면 체형은 허리와 배를 앞으로 내민 경향임을 알 수 있었다.
- 본 연구에서는 PLA 소재로 출력된 인대의 치수안정성을 검토하기 위해, Solidworks® 2012 소프트웨어에서 작업한 여성용 인대의 3D 모델링 형상의 치수와 Bonbot3-H4와 Bonbot1200 3D 프린터로 출력한 인대의 실측 치수를 비교하였다(Table 4). 측정결과, 3D 모델링 형상의 치수와 FDM 방식의 보급형 프린터로 출력한 PLA 인대의 실측 치수는 부위별로 0~0.4cm 범위내의 차이를 보였다. 결과적으로 3D CAD로 설계한 3D 모델링 데이터와 3D 프린팅된 출력물 사이의 치수 오차가 ±0.
- 4의 b). 평균 수평단면도 곡선은 Solidworks 프로그램에서 3D 모델링을 위한 스케치로, 수평단면도들을 연결한 와이어프레임은 로프트 피처의 안내곡선으로 사용하여, 평균 토르소 바디의 3D 솔리드 모델을 완성하였다(Fig. 4의 c).
후속연구
- 3D 프린터를 사용하면 최소 주문량의 제한이 없고 금형 제작 없이 바로 제품 생산이 가능하기 때문에, 주문자의 목적에 맞춘 다양한 맞춤형 인대를 저렴하게 공급하여 보다 많은 소비자들에게 더 나은 의복 맞음새를 제공할 수 있다. 3D 인체 스캔 데이터 가공, 3D 솔리드 모델링, 3D 프린팅의 단계로 진행된 본 연구의 인대 제작 방법은 표준사이즈의 기성복 인대뿐만 아니라, 동적 자세를 반영한 특수복 인대, 플러스 사이즈나 쁘띠 사이즈와 같은 다양한 체형을 위한 체형별 인대 제작에도 활용 가능할 것이다.
- 이러한 측정방법의 차이는 3D 프린팅 출력물의 치수 안정성 검증에 한계점으로 작용한다. 3D 프린터를 사용한 인대 제작의 상용화를 위해서는 보다 정밀한 치수 안정성의 검증이 필요하며, 후속연구에서는 완성된 3D 프린팅 결과물을 3D 스캐너로 촬영하여 3D 형상 데이터로 변환한 후, 3D CAD 프로그램에서 데이터의 부위별 치수를 측정하여 검증할 필요가 있다.
- 기존의 인대 제작 방식에서는 형태를 한번 결정하면 수정 작업이 어렵고, 목업(Mokeup)과 금형 제작에 많은 시간과 비용을 지불해야 하기 때문에 맞춤 사이즈의 인대나 특수 용도의 인대 제작이 어려웠다. 그러나 주문자 맞춤형 생산에 적합한 3D 프린팅 시스템을 활용하면, 소규모 인대 제조업체에서도 다양한 맞춤형 인대를 제작할 수 있게 되어 국내 인대 제조 산업이 활발하게 성장할 수 있을 것으로 기대된다.
- 덧붙인 패드 두께에 의한 치수증가는 길이 방향보다는 둘레 방향에서 주로 발생하였다. 본 연구에서는 2mm의 패드를 사용하여 커버를 제작하였으나, 쿠션감을 위해 이보다 더 두꺼운 충전재를 인대 커버로 사용하게 된다면 본 연구에서 나타난 것보다 더 큰 둘레치수의 증가가 발생할 것으로 예상된다. 따라서 인대에 충전재나 쿠션커버를 두껍게 덧씌울 경우, 3D 모델링 단계에서 둘레 치수를 미리 줄일 필요가 있을 것으로 생각된다.
- 이러한 3D 프린팅 인대 제작 방법은 고객의 수요를 반영한 개인 맞춤형 인대 제작에 적용가능하다. 특정 자세를 취하고 있는 자세별 인대, 아동 및 청소년용 바디, 실버용 바디와 같은 연령별 인대, 플러스 사이즈나 쁘띠 사이즈와 같은 체형별 인대와 같이 다양한 맞춤형 인대 분야에서 향후 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
- 샘플 수가 적을수록 피험자 고유의 체형특성이 인대의 형상에 반영될 가능성이 높다. 피험자 특성이 표준 인대의 제작에 미치는 영향을 줄이기 위해서는, 3D 인체 스캔 형상 수집의 피험자수를 좀 더 확대할 필요가 있을 것으로 생각된다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.