[논문]제품의 신장특성을 고려한 네오프렌 소재의 3D 라이프자켓 설계

이희란; 김소영; 홍경희

doi:10.12772/tse.2016.53.189

제품의 신장특성을 고려한 네오프렌 소재의 3D 라이프자켓 설계
Development of 3D Life Jackets Made of Neoprene Considering Extension Properties of the Product

한국섬유공학회지 = Textile science and engineering, v.53 no.3, 2016년, pp.189 - 198

이희란 (충남대학교 의류학과) , 김소영 (충남대학교 생활과학연구소) , 홍경희 (충남대학교 의류학과)

Abstract ▼ AI-Helper

As people spend more time on water leisure activities, the importance of safe and comfortable life jackets that fit the wearer is being emphasized. If a life jacket is designed using neoprene, which lacks elasticity, the coverage ratio may be low considering consumer size; therefore, various sizes of life jackets should be produced to fit the human body to maintain comfort and function. In this research, the method of designing a comfortable life jacket with an extended extension ratio and optimal grading rule was investigated to minimize the size category. In addition, Ziegert and Keil's method was modified and applied to investigate the stretch characteristics of thick neoprene and double jersey materials and those of the end product. According to the observed extension value of neoprene and double jersey, they were allocated the patterns of a life jacket to cover wider ranges of human body sizes. The results showed that extension properties of materials and products measured using Ziegert and Keil's experimental condition matched satisfactorily to the actual wear condition of the product made of stretch fabric. Grading rules were suggested according to the extension properties of the life jacket and clothing pressure as well as the Size Korea database.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

본 연구에서는 신축성이 적은 네오프렌을 사용하는 라이프자켓 개발을 위해 3차원을 활용하여 밀착성이 우수한 여성용 라이프자켓 패턴을 설계하였으며, 착용 및 동작시 편안함을 위해 의복압을 적절하게 조정하는 방안으로 소재자체의 신축특성과 제품 개발 단계에서의 신축 특성을 현실에 맞게 측정하고 이를 그레이딩 룰에 적용하는 방법을 연구하였다. 이를 통하여 착용자의 쾌적성을 높여 수상 스포츠시 라이프자켓을 지속적으로 착용할 수 있도록 유도하고 제품 개발자에게는 소비자 치수 커버율을 높여 생산품목의 세분화를 최소화할 수 있는데 기여하고자 하였다.
사이드 패널에 신축성이 우수한 소재를 배치함으로써 제품의 치수규격 세분화를 최소화 하면서도 착용 쾌적성을 유지하고자 하였다. 이에 따라, 라이프자켓 개발시에 신축성이 적은 네오프렌은 앞뒤판 패널에 배치하였고 더블저지는 사이드 패널에 배치하였는데 여성용은 26.
본 연구에서는 신축성이 적은 네오프렌을 사용하는 라이프자켓 개발을 위해 3차원을 활용하여 밀착성이 우수한 여성용 라이프자켓 패턴을 설계하였으며, 착용 및 동작시 편안함을 위해 의복압을 적절하게 조정하는 방안으로 소재자체의 신축특성과 제품 개발 단계에서의 신축 특성을 현실에 맞게 측정하고 이를 그레이딩 룰에 적용하는 방법을 연구하였다. 이를 통하여 착용자의 쾌적성을 높여 수상 스포츠시 라이프자켓을 지속적으로 착용할 수 있도록 유도하고 제품 개발자에게는 소비자 치수 커버율을 높여 생산품목의 세분화를 최소화할 수 있는데 기여하고자 하였다.
이에, 본 연구에서는 일정한 부력이 나오기만 한다면, 디자인을 바꿀 수 있는 레저용 비규격 네오프렌 라이프자켓을 대상으로 신장특성을 증가시키는 설계방법을 고안하는 동시에 실용적인 신장 측정 방법을 고안하고 이에 따른 그레이딩 룰값을 제안하여 네오프렌 소재로 된 라이프자켓의 착용감과 생산 설계 방법을 개선하는데 기여하고자 한다.

제안 방법

3차원 라이프자켓의 디자인라인은 곡률변화와 디자인적 측면을 모두 고려하여 3차원 body 위에 도시하였으며, 동작성과 쾌적성, 부력을 모두 고려하여 앞 허리는 허리선으로, 뒤허리는 허리선보다 2 cm 더 길게 설계하였다. 부력재 설계시 동작과 외관을 고려하여 어깨부분과 사이드패널 부분에는 충전재를 넣지 않고 설계하였다.
또한 남성 라이프자켓의 경우 Figure 10에서 보는 바와 같이 그레이딩을 실시하였다. 남성의 패턴 역시 절개될 양은 패턴의 가로 너비를 비례식으로 계산하여 결정하였으며, 그레이딩을 실시한 후 M-L-XL의 패턴을 살펴보았다.
의복압 측정은 Figure 3에서와 같이 인체에 밀착되고 호흡시 둘레길이 변화가 큰 늑골 하단에서 선 자세와 앉은 자세에서 실시하였다. 늑골하단은 라이프자켓의 둘레방향의 폐곡선을 이루어 압력이 컸으나, 견갑은 암홀라인이 크기 때문에 압력이 약해서 늑골하단에서만 압력을 측정하였다. 어깨부위는 세로방향의 하단이 열려 있는 구조로 폐곡선이 아니기 때문에 노젖는 자세에서 의복압이 작아 압력측정을 배제하였다.
이는 부력을 키워줄 뿐 아니라 인체 뒤판의 밀착되는 면적을 키워 동작시 라이프자켓이 딸려 올라가는 것을 줄이기 위해 디자인되었다. 디자인라인을 절개선으로 3D 데이터를 레플리카로 전개하여 인체에 밀착하는 라이프자켓 내피 패턴을 설계하였다. 남성 라이프자켓은 이와 같은 방법으로 연구한 선행연구 패턴을 이용하여 실험하였다[11].
Ziegert와 Keil의 실험방법은 한겹 원단에 하중 500 g과 샘플 폭을 200 mm으로 하여 측정하는데, 실제 제품화 과정에서 사이드패널은 두겹의 더블저지로 제작되며, 네오프렌은 안감과 함께 봉제되기 때문에 소재별 신장특성 변형이 발생하게 된다. 따라서 본 연구에서는 제품의 단면적과 하중부가방법을 고려하여 샘플폭 40 mm에 대한 하중을 2100 g으로 설정하여 라이프자켓 상태에서의 신장특성을 측정하였다.
그 결과 사이드 패널 폭은 전체패턴 폭의 약 1/3이었다. 또한 카약 동작을 고려하여 앉아있는 자세일 때 불편함을 해소하기 위해 앞 허리는 허리선을 기준으로 짧게 디자인 하였으며, 뒤허리는 허리선보다 2 cm 길게 내려오도록 디자인하였다. 이는 부력을 키워줄 뿐 아니라 인체 뒤판의 밀착되는 면적을 키워 동작시 라이프자켓이 딸려 올라가는 것을 줄이기 위해 디자인되었다.
레저용 라이프자켓으로서 부력을 만족하면서 동작이 용이한 3차원 남성 라이프자켓의 안감, 부력재, 겉감 패턴은 3차원을 활용하여 선행연구에서 개발되었으며[11], 동일한 원리를 활용하여 여성용 라이프자켓 패턴을 설계하였다. 여성 라이프자켓 디자인 라인은 Figure 1의 좌측에서 보이는 바와 같이 곡률변화가 심한 곳을 기준으로 미적 측면을 고려하여 3차원 인대에 도시하였다.
3차원 라이프자켓의 디자인라인은 곡률변화와 디자인적 측면을 모두 고려하여 3차원 body 위에 도시하였으며, 동작성과 쾌적성, 부력을 모두 고려하여 앞 허리는 허리선으로, 뒤허리는 허리선보다 2 cm 더 길게 설계하였다. 부력재 설계시 동작과 외관을 고려하여 어깨부분과 사이드패널 부분에는 충전재를 넣지 않고 설계하였다. 이때 사이드패널 부분은 신축성이 우수한 네오플렌 겹 소재를 사용하여 동작성과 쾌적성을 좋게 하였다.
이때 사이드패널 부분은 신축성이 우수한 네오플렌 겹 소재를 사용하여 동작성과 쾌적성을 좋게 하였다. 이때 사용된 소재의 적합성과 사이즈의 커버율은 원단신장특성의 측정을 통해 확인하였다.
그 결과, 제품화 상태의 신장 특성과 의복압 및 주관적 착용감을 기반으로 설정한 그레이딩 룰 값은 사이즈 코리아 인체 치수의 20−80 %ile를 커버하는 데 무리가 없었다. 이에 따라 사이즈 코리아 20 %ile 데이터와 50 %ile 데이터의 차이를 하한 그레이딩 룰값으로 정하였고, 50 %ile와 80 %ile 차이를 상한 그레이딩 룰 값으로 정하였다. 여성의 경우에는 라이프자켓의 기본사이즈를 한 단계 키울 때 밑가슴 둘레를 기준으로 4.
제품의 신장률 측정은 지퍼를 오픈한 후 위의 외피둘레가 수직방향을 유지하도록 하면서 하중 시의 신장 길이를 측정하였다. 남성용 라이프 자켓은 2.
주관적 착용감은 카약 동작을 하면서 라이프자켓의 착용감이 종합적으로 쾌적한가를 리커트 7점 척도로 조사하였다. 7점은 매우 쾌적함을 나타낸다.
피험자 28명을 대상으로 의복압은 공기주입식 센서를 (AMI-3037-2; AMI Techno. Co., Ltd., Japan) 사용하여 측정하였다. 의복압 측정은 Figure 3에서와 같이 인체에 밀착되고 호흡시 둘레길이 변화가 큰 늑골 하단에서 선 자세와 앉은 자세에서 실시하였다.

대상 데이터

네오프렌으로 제작한 라이프자켓은 Figure 2 우측에서 보는 바와 같다. 외피와 내피사이에 들어갈 충전재(PE foam)는 유연한 판상구조로 0.5 mm 두께를 원하는 부력만큼 여러겹 적재하였으며, 본 연구에서는 레저용으로 EN 393에 의거하여 부력이 40 N 이상 나오도록 하기 위해 Figure 2에서와 같이 충전재를 적재하였다. 사이드 부분에는 남성용 여성용 모두 충전재를 적재하지 않고, 두 겹의 저지만을 봉제하여 앞뒤 네오프렌 패널의 부족한 신장률을 보완하였으며 팔운동을 용이하게 하였다.
피험자는 20대를 대상으로 선정하였으며, 각 사이즈별로 피실험자(남자: 9명, 여자: 19명) 총 28명을 대상으로 라이프자켓 착용평가를 실시하였다(Table 1). 남자 피험자의 경우 M 사이즈 2명(가슴둘레 평균: 86.
0 cm))의 라이프자켓의 커버율 범위를 확인하여 그레이딩 편차에 적용하기 위함이다. 피험자수가 가장 많은 제5차 사이즈코리아 자료의 20대 평균으로 제작된 인대를 활용하였으며 사용된 인대 치수는 Table 1에서 보는 바와 같다.

데이터처리

결정된 위치별 그레이딩 룰 값을 이용하여 YUKA CAD프로그램을 활용하여 Figure 9에서 보는 바와 같이 그레이딩을 실시하였다. 각각의 패턴 그레이딩 양은 패턴의 가로 너비를 비례식으로 계산하여 절개할 양을 결정하였으며, 여성 라이프자켓의 절개양과 절개 위치는 Figure 9에서 보는 바와 같다.

이론/모형

디자인라인을 절개선으로 3D 데이터를 레플리카로 전개하여 인체에 밀착하는 라이프자켓 내피 패턴을 설계하였다. 남성 라이프자켓은 이와 같은 방법으로 연구한 선행연구 패턴을 이용하여 실험하였다[11].

성능/효과

여성 라이프자켓 디자인 라인은 Figure 1의 좌측에서 보이는 바와 같이 곡률변화가 심한 곳을 기준으로 미적 측면을 고려하여 3차원 인대에 도시하였다. 그 결과 사이드 패널 폭은 전체패턴 폭의 약 1/3이었다. 또한 카약 동작을 고려하여 앉아있는 자세일 때 불편함을 해소하기 위해 앞 허리는 허리선을 기준으로 짧게 디자인 하였으며, 뒤허리는 허리선보다 2 cm 길게 내려오도록 디자인하였다.
그 결과 여성의 경우 전체 피험자를 대상으로 평가한 쾌적감 점수는 3.7−4.2로 보통수준으로 나타났으나, 80 %ile 이하에 해당하는 사람을 대상으로 평가한 쾌적감 점수는 4.2−5.5로 우수하게 평가되었다.
그 결과, 제품화 상태의 신장 특성과 의복압 및 주관적 착용감을 기반으로 설정한 그레이딩 룰 값은 사이즈 코리아 인체 치수의 20−80 %ile를 커버하는 데 무리가 없었다.
따라서 제품으로 측정된 신장량 4−5 cm가 라이프자켓의 그레이딩 편차로 적절함을 알 수 있었다.
연구 라이프자켓에 삽입한 더블저지 사이드 패널은 신체사이즈가 L에 해당하는 사람들도 M 사이즈의 착용이 가능하게 하였다. 또한 사이즈코리아 80 %ile 이하에 포함되는 피실험자들의 압력값을 확인해 본 결과 약 1.0 kPa로 낮은 압력을 보였다.
실험에 참여한 피험자의 밑가슴둘레 범위는 약 68.0−85.0 cm로 넓은 범위의 피험자에 대해서 M 사이즈를 착용가능 여부를 검토한 결과 압력값이 조금 높게 나타났지만 실제착용은 가능했다.
원단신장특성 측정방법으로 Ziegert와 Keil의 방법을 이용하였는데 이 방법은 혼합소재의 신장 특성 뿐 아니라 단면적을 고려하여 실험 조건을 조절할 경우 안감과 봉제된 제품화 상태에서의 신장 특성변화도 효율적으로 측정할 수 있었다. 그 결과, 제품화 상태의 신장 특성과 의복압 및 주관적 착용감을 기반으로 설정한 그레이딩 룰 값은 사이즈 코리아 인체 치수의 20−80 %ile를 커버하는 데 무리가 없었다.
의복압의 쾌적범위를 찾기 위해 가슴부분의 쾌적감과 의복압의 상관그래프를 살펴보았으며, 이 결과를 통해 쾌적감이 보통(4)일 때 의복압이 약 1 kPa임을 알 수 있었다(Figure 5).
이와 같이 소재 및 제품의 신장특성과 인체의 특성을 연계하여 제작된 3차원 라이프자켓은 밀착성, 의복압, 착용감이 우수함을 알 수 있었다. 특히 제품의 그레이딩룰 선정시에도 Ziegert와 Keil의 신장률 측정방법을 응용하는 것이 유용함을 알 수 있었으며 추후 이 방법을 이용한 제품 설계와 착용감 DB를 구축한다면 신축성 소재로 된 고급형 3D 스포츠웨어 설계에 도움이 클 것으로 사료된다.
한편 사이즈코리아 인체치수를 살펴보면 80 %ile에 해당하는 여성의 밑가슴둘레는 평균보다 4.5 cm 크고, 남성의 가슴둘레는 평균보다 5.4 cm 크게 나타나 제품의 신장범위 안에 있음을 알 수 있었다. 이에 표준사이즈는 50−80 %ile을 커버할 수 있으며, 80 %ile 이상 사람들을 위한 상위 치수 제작용 그레이딩 편차를 80 %ile을 기준으로 설정하였다.

후속연구

이와 같이 소재 및 제품의 신장특성과 인체의 특성을 연계하여 제작된 3차원 라이프자켓은 밀착성, 의복압, 착용감이 우수함을 알 수 있었다. 특히 제품의 그레이딩룰 선정시에도 Ziegert와 Keil의 신장률 측정방법을 응용하는 것이 유용함을 알 수 있었으며 추후 이 방법을 이용한 제품 설계와 착용감 DB를 구축한다면 신축성 소재로 된 고급형 3D 스포츠웨어 설계에 도움이 클 것으로 사료된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	라이프자켓의 착용 목적은?	최근 수상레저 활동이 증가하면서 안전하고 쾌적한 라이프자켓의 중요성이 부각되고 있다. 라이프자켓을 적절히 착용하면 익사율이 유의하게 줄어든다는 것이 보고되고 있음에도[1−4], 실제 착용률은 높지 않다고 보고된 바 있다[5,6]. 2010년 US Coast Guard[7]에서 레저용 보트 실태 조사에 의하면 보트사고의 75%는 물에 빠지면서 발생하는데 그 중 88%의 사고는 라이프자켓을 입지 않은 상태였다.
	네오프렌으로 제작한 라이프자켓은 어떻게 제작되었나?	네오프렌으로 제작한 라이프자켓은 Figure 2 우측에서 보는 바와 같다. 외피와 내피사이에 들어갈 충전재(PE foam)는 유연한 판상구조로 0.5 mm 두께를 원하는 부력만큼 여러겹 적재하였으며, 본 연구에서는 레저용으로 EN 393에 의거하여 부력이 40 N 이상 나오도록 하기 위해 Figure 2에서와 같이 충전재를 적재하였다. 사이드 부분에는 남성용 여성용 모두 충전재를 적재하지 않고, 두 겹의 저지만을 봉제하여 앞뒤 네오프렌 패널의 부족한 신장률을 보완하였으며 팔운동을 용이하게 하였다. 또한 여성 라이프자켓의 경우 동작시 불편함과 외관을 고려하여 어깨부분에는 충전재를 넣지 않았다. 남성용 외피는 선행연구[11]에서 상세히 기술되었으며, 동일한 방법으로 여성용 외피를 제작하였다.
	라이프자켓 착용을 꺼리는 이유는?	라이프자켓의 착용이 의무화되어 있음에도 불구하고 레져 활동 중 라이프자켓의 착용을 꺼리는 이유는 기존 라이프자켓이 딱딱한 판상형의 부력재를 사용하고 있거나 부피가 크고 사이즈가 맞지 않으며 복곡면의 인체의 형태와는 거리가 멀고, 남녀 구분이 없으며 제품 치수도 제한적이기 때문에 착용 쾌적성이 매우 열악하기 때문이다[9,10].

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저자의 다른 논문 :

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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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