탄소섬유가 차세대 자전거 프레임의 소재로 자리잡아감에 따라 각 제조사별로 탄소섬유 프레임 개발을 위한 연구가 활발하게 진행되고 있으며, 현재도 탄소섬유의 강성, 내구성, 충격흡수, 경량화, 강도를 중시하며 개발되고 있다. 또한 탄소섬유 자전거모델은 고가 제품으로써, 이에 맞는 개성적이고 차별화된 디자인 컨셉의 제품이 필요하며, 기본적으로 요구되는 구조 역학적 프레임의 개발이 중요하고, 안전성과 조형성이 뛰어난 제품개발과 무엇보다도 자기만의 아이덴티티(Identity)가 필요하다. 본 연구에서는 소비자 요구의 조사연구와 이미지 분석의 과정을 통해 개성적이고 통일된 이미지를 도출하였고, 본 디자인 개발에서는 최근 수요가 급증하고 있는 로드형 자전거를 타켓으로 잡아 탄소섬유를 소재로 한 자전거 프레임 디자인을 개발하고 제안하였다.
탄소섬유가 차세대 자전거 프레임의 소재로 자리잡아감에 따라 각 제조사별로 탄소섬유 프레임 개발을 위한 연구가 활발하게 진행되고 있으며, 현재도 탄소섬유의 강성, 내구성, 충격흡수, 경량화, 강도를 중시하며 개발되고 있다. 또한 탄소섬유 자전거모델은 고가 제품으로써, 이에 맞는 개성적이고 차별화된 디자인 컨셉의 제품이 필요하며, 기본적으로 요구되는 구조 역학적 프레임의 개발이 중요하고, 안전성과 조형성이 뛰어난 제품개발과 무엇보다도 자기만의 아이덴티티(Identity)가 필요하다. 본 연구에서는 소비자 요구의 조사연구와 이미지 분석의 과정을 통해 개성적이고 통일된 이미지를 도출하였고, 본 디자인 개발에서는 최근 수요가 급증하고 있는 로드형 자전거를 타켓으로 잡아 탄소섬유를 소재로 한 자전거 프레임 디자인을 개발하고 제안하였다.
Carbon fiber frames are actively developed for developing carbon fiber frames as the material of the next generation of bicycle frames, and are currently being developed with carbon fiber frames, hardness, shock absorption, light intensity, and strength. The carbon fiber bike models require a premiu...
Carbon fiber frames are actively developed for developing carbon fiber frames as the material of the next generation of bicycle frames, and are currently being developed with carbon fiber frames, hardness, shock absorption, light intensity, and strength. The carbon fiber bike models require a premium, differentiated design concept, which is essential to the development of a conceptual and differentiated design, requiring the development of essential structural structures, safety and refinement, and more of their own identity. In this study, a personal and unified image was derived from the research of the needs of consumers and image analysis process and then in the practical design work, the road bike bicycle frame design was proposed targeting the frame on the basis of carbon fiber materials.
Carbon fiber frames are actively developed for developing carbon fiber frames as the material of the next generation of bicycle frames, and are currently being developed with carbon fiber frames, hardness, shock absorption, light intensity, and strength. The carbon fiber bike models require a premium, differentiated design concept, which is essential to the development of a conceptual and differentiated design, requiring the development of essential structural structures, safety and refinement, and more of their own identity. In this study, a personal and unified image was derived from the research of the needs of consumers and image analysis process and then in the practical design work, the road bike bicycle frame design was proposed targeting the frame on the basis of carbon fiber materials.
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문제 정의
본 연구에서는 나노탄소섬유 소재를 코어 형태로 제작하여 활용한, 로드형 자전거 프레임 디자인 발전방향을 모색하고, 로드형 자전거 프레임 디자인을 하는데 있어 기초 자료 및 형태를 제시하며, 사용자의 요구가 반영된 탄소섬유소재 자전거 프레임 디자인연구를 목적으로 하였다. 최근 경량화에 따른 사용자 요구사항을 반영한 탄소섬유 소재를 디자인 중심의 요소로 하였고, 자전거의 경량화 및 탄소섬유 소재에 대한 사용자의 요구사항 및 경향중심으로, 신공법을 통한 개선된 탄소섬유소재의 특성을 기초로하여 자전거 프레임의 소재, 사용자의 요구사항 조사 및 실 검증을 통한 프레임의 내구성 및 적용성 시험을 통하여 로드형 자전거 프레임에 대한 디자인 방향을 설정하 여 결과를 제안하였다.
제안 방법
측정 장치는 자체개발한 측정 장치(Fig. 5)를 사용하였으며, 진동감쇄실험기(SV analyzer, 시그널링크(주)(signallink)사, Korea)를 사용하여 충격 흡수 및 진동 감쇄 실험을 진행하였으며,자전거 프레임 소재로 적용하기 위하여 사용자 조사를 실시하였다.
나노탄소 카본소재를 적용하여 S-foam core 튜브를 제작하고 이 소재를 기반으로하여 로드형 자전거의 프레임을 제조하기 위한 디자인을 제안하였다. 소비자 요구의 조사연구, 이미지 분석의 과정을 통해 개성적이고 통일된 이미지를 도출하였고, 최근 수요가 급증하고 있는 로드형 자전거를 개발하고 제조할 수 있는 가능성을 제시하였다고 사료되며, 탄소섬유를 소재로 한 자전거 프레임 디자인을 개발하고 제안하는 의의가 있다고 사료된다.
소재에 대한 실험과 검증을 통하여 실제 적용 가능성을 도출하여 보았다. 디자인개발 프로세스 진행과정은1) 로드형 자전거프레임 디자인에 대한 컨셉리서치와 방향설정을 진행하였고,2) 디자인 컨셉리서치와 사용자조사를 바탕으로 하여 아이디어 스케치를 진행하였으며,3) 아이디어 스케치를 바탕으로 하여 2D 렌더링 디자인 시안을 제작하여, 4) 2D 렌더링시안 중에서 최종 도출된 디자인 이미지를 기본으로 하고, 사용자의 행태 및 신체적인 사이즈를 고려하여, 인간공학적 중심의 구조와 프레임의 공학 설계를 바탕으로 3D 형상을 구현하는 과정까지 총 4단계로 진행하였다.
본 연구에서 나노탄소섬유를 코어 형태로 제작하였다. 섬유 조직의 제조 방법으로는 Fig.
본 연구에서는 섬유로 제작된 탄소 섬유를 S-foam core 방식으로 제조된 튜브를 사용하여 디자인을 구상하였으며(Fig. 3의 우측 사진 참조), 카본 파이버를 사용하여 제작한 판상형의 시편과 S-foam laminate를 사용하여 제작한 판상형 시편을 동일 무게가 되도록 하여 이를 시편으로 사용하였다.
본 연구에서는 나노탄소섬유 소재를 코어 형태로 제작하여 활용한, 로드형 자전거 프레임 디자인 발전방향을 모색하고, 로드형 자전거 프레임 디자인을 하는데 있어 기초 자료 및 형태를 제시하며, 사용자의 요구가 반영된 탄소섬유소재 자전거 프레임 디자인연구를 목적으로 하였다. 최근 경량화에 따른 사용자 요구사항을 반영한 탄소섬유 소재를 디자인 중심의 요소로 하였고, 자전거의 경량화 및 탄소섬유 소재에 대한 사용자의 요구사항 및 경향중심으로, 신공법을 통한 개선된 탄소섬유소재의 특성을 기초로하여 자전거 프레임의 소재, 사용자의 요구사항 조사 및 실 검증을 통한 프레임의 내구성 및 적용성 시험을 통하여 로드형 자전거 프레임에 대한 디자인 방향을 설정하 여 결과를 제안하였다.
이론/모형
본 연구에서는 S-foam core 방식으로 제조된 탄소섬유 튜브[5](특허출원번호: 1020130163924 등록번호:1015646600000 탄소나노튜브를 이용한 자전거 프레임의 제조방법)를 사용하였다(Fig. 3 참조).
성능/효과
나노탄소 카본소재를 적용하여 S-foam core 튜브를 제작하고 이 소재를 기반으로하여 로드형 자전거의 프레임을 제조하기 위한 디자인을 제안하였다. 소비자 요구의 조사연구, 이미지 분석의 과정을 통해 개성적이고 통일된 이미지를 도출하였고, 최근 수요가 급증하고 있는 로드형 자전거를 개발하고 제조할 수 있는 가능성을 제시하였다고 사료되며, 탄소섬유를 소재로 한 자전거 프레임 디자인을 개발하고 제안하는 의의가 있다고 사료된다.
후속연구
이에 사용자의 요구사항 및 경향에 따라 온로드(onroad) 자전거의 선호, 경량화 자전거의 인기 등 시장 경향을 감안해 제품을 출시하여 사용자를 공략함이 중요시됨에 따라 전반적인 자전거 디자인 개선을 위한 연구가 필요하다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
탄소섬유 소재의 특징은 무엇인가
이와 맞춰 탄소섬유라는 소재가 대두되고 있으며 현재 모든 분야에 적용될 만큼 탄소섬유 소재를 이용한 경량화 산업의 비중이 확대됨에 따라 급부상하고 있다[1]. 기존 강철 같은 소재보다 무게가 1/5분이 가볍고 내구성이 10배의 강도가 있어 첨단소재로 각광 받고 있어 자전거 프레임의 변화와 경량화 추세가 한층 더 가속화 될 것으로 보인다.
자전거에 대한 관심이 높아진 배경은 무엇인가
21세기 사회 변화는 친환경, 녹색성장이 미래 성장 동력의 중요한 축으로 인식됨에 따라 자전거에 대한 관심이 높아지고 있다. 지속적으로 자전거 시장은 레저 산업의 발전으로 탄소섬유자전거를 중심으로 한 고급형 시장이 성장하면서 국산 탄소섬유 자전거의 기술 개발의 확대가 중요시 되어가고 있다.
본 연구에서 2점 압축 휨강도와 비틀림 강도를 측정한 이유는 무엇인가
카본 sample의 강도를 알아보기 위하여 2점 압축 휨강도와 비틀림 강도를 측정하였다. 측정 장치는 자체개발한 측정 장치(Fig.
참고문헌 (6)
S.S. Kim, "A study of data base for the MTB (mountain bike) design", M.S. Thesis (Myongji Univ., 2005) p. 27.
H.J. Choi, "Study of form in the changes of bicyle design", M.S. Thesis (Kookmin Univ. 2002) p. 77.
S.J. Yu, "A study on design of a short-distance foldable bicycle for working women", M.S. Thesis (Hongik Univ., 2009) p. 65.
M.K. Seo and S.J. Park, "Manufacturing method of carbon fibers and their application fields", Polymer Sci. Tech. 21 (2010) 130.
Win&Win Co., "Method of manufacturing a bicycle frame using a carbon nanotube", Pat. reg. 10-2015-0075707 (1997).
M.Y. Ha, "A study on the color of and preference for each use of domestic bicycles-focusing on the bicycles of samchuly-major in color", M.S. Thesis (Hongik Univ., 2011) p. 65.
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