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문제 정의
- 이에 본 연구에서는 현재 시판중인 3D 스페이서 패브릭의 특성을 분석하여 기능성 의복에 적용 가능성을 모색하고자 하였다. 구체적으로 시판 3D 스페이서 패브릭의 물성을 분석하고 3D 스페이서 패브릭의 구조와 관련지어 고찰해봄으로써, 쾌적성과 보온성 등 특정 목적에 적합한 의류용 3D 스페이서 패브릭의 구조적 특징을 파악하고자 하였다. 그리고 이를 기반으로 3D 프린팅용 모델링을 시도하여 추후 기능성 의복에 적용 가능한 신소재 개발의 기초 자료로 활용하고자 한다.
- 앞서 시판되고 있는 3D 스페이서 패브릭의 물성분석을 통해 직물의 두께와 표면의 구멍크기, 밀도가 기능성 의복에 적용 시 주요한 변인이 됨을 확인하였다. 따라서 모델링의 주요한 변인을 고려하면서 구조는 구입한 시판 제품의 형태를 재현하고자 하였다. 구체적으로 모델링 된 3D 스페이서 패브릭은 효율적인 보온성 및 통기성을 지니는 기능성 의복에 보조 재료로 사용하기 위해 구멍의 크기와 두께를 변인으로 하였다.
- 본 연구는 시판되고 있는 3D 스페이서 패브릭의 물성평가를 통해 기능성 의복에 적용가능성을 확인하고자 하였다. 즉, 의복에 요구되는 성질로서 인장강신도, 공기투과도, 접촉온냉감, 보온성을 평가하고 3D 스페이서 패브릭의 구조적인 특징과 관련지어 고찰해보았다.
- 더불어 차세대 생산 기술 중 하나인 3D 프린팅 기술의 도입을 고려하여 특수 기능복의 스마트화를 논의하고 있다[10]. 이에 본 연구에서는 현재 시판중인 3D 스페이서 패브릭의 특성을 분석하여 기능성 의복에 적용 가능성을 모색하고자 하였다. 구체적으로 시판 3D 스페이서 패브릭의 물성을 분석하고 3D 스페이서 패브릭의 구조와 관련지어 고찰해봄으로써, 쾌적성과 보온성 등 특정 목적에 적합한 의류용 3D 스페이서 패브릭의 구조적 특징을 파악하고자 하였다.
제안 방법
- 본 연구에서 모델링에 사용된 기본적인 수치는 Figure 1에 도시하였으며, 모델링 과정은 Figure 2에 나타내었다. Figure 2에서 보듯이 SolidWorks 프로그램상에서 먼저 육각 메쉬 표면을 모델링하기 위해 스케치(sketch) 기능을 이용하여 한 변의 길이와 두께를 설정한 후 직물표면을 솔리드(solid)로 구현하였다. 레그(leg)도 동일한 방법으로 스케치 기능을 이용하여 길이와 두께 및 기울기를 설정하여 선을 그리로 솔리드로 바꾼 후 생성하였다.
- 따라서 모델링의 주요한 변인을 고려하면서 구조는 구입한 시판 제품의 형태를 재현하고자 하였다. 구체적으로 모델링 된 3D 스페이서 패브릭은 효율적인 보온성 및 통기성을 지니는 기능성 의복에 보조 재료로 사용하기 위해 구멍의 크기와 두께를 변인으로 하였다. 형태는 단순화하여 표면과 이면 모두 정육각형으로 조합하여 동일한 구조로 설계하였다.
- 파지 거리는 100mm였고, 속도는 50 mm/min이었다. 그리고 인장강신도는 한 겹의 시험편만 실험이 가능하여 A1, B1, C1, D1의 시료에 대해 실험을 실시하였다.
- 기능성 의복에 쾌적성 향상을 위한 3D 스페이서 패브릭의 적용 가능성을 살펴보기 위해 인장강신도, 공기투과도, 접촉온냉감, 보온성 평가를 실시하였으며 구체적인 실험방법은 다음과 같다.
- 물성평가를 기반으로 추후 기능성 의복에 적용 가능한 신소재 개발의 기초 자료로 사용하고자 3D 스페이서 패브릭의 구멍 크기와 두께 등 구조적인 형태를 단순화하여 3D프린팅용 모델링을 시도하였다. 모델링은 SolidWorks 2016(Dassault systems, Korea) 프로그램을 이용하였다.
- 인장강신도: KS K 0520(2015, Grab method)으로 시험편의 중앙 부위만 조(jaw)에 파지하여 실시하는 인장 시험법을 사용하였다. 인장강도는 시험편이 파단 될 때까지 규정된 조건 하에서 인장시켜 시험편에 가해진 최대 하중을 측정하였으며, 신도는 시험편의 초기 길이에 대해 최대 하중까지 늘어난 길이의 비(%)를 측정하였다. 파지 거리는 100mm였고, 속도는 50 mm/min이었다.
- 접촉온냉감: 실험기기 KES-F7(Thermo Labo II)을 사용하여 온도: 20±2 °C, 습도: 65±2% R.H.의 환경에서 측정하였다.
- 본 연구는 시판되고 있는 3D 스페이서 패브릭의 물성평가를 통해 기능성 의복에 적용가능성을 확인하고자 하였다. 즉, 의복에 요구되는 성질로서 인장강신도, 공기투과도, 접촉온냉감, 보온성을 평가하고 3D 스페이서 패브릭의 구조적인 특징과 관련지어 고찰해보았다.
- 레그(leg)도 동일한 방법으로 스케치 기능을 이용하여 길이와 두께 및 기울기를 설정하여 선을 그리로 솔리드로 바꾼 후 생성하였다. 최종적으로 육각형 표면과 이면 모델링과 레그 모델링을결합하여 3D 스페이서 패브릭의 구조를 실현하였다
- 모델링은 시판되는 3D 스페이서 패브릭과 같이 직물의 표면과 이면 그리고 스페이서 얀으로 구성하였다. 표면과 이면은 육각형 원기둥으로 모델링 하였으며, 이때 육각형의 크기와 원기둥의 굵기에 따라 중앙의 구멍크기가 달라지도록 하였다. 그리고 스페이서 얀이 들어가는 부분은 레그(leg)로 명명하고 시판 제품이 휘어지는 것을 고려하여 62 °의 경사가 생기도록 모델링 한 후 표면과 이면의 육각형 메쉬에 연결하였다.
- 구체적으로 모델링 된 3D 스페이서 패브릭은 효율적인 보온성 및 통기성을 지니는 기능성 의복에 보조 재료로 사용하기 위해 구멍의 크기와 두께를 변인으로 하였다. 형태는 단순화하여 표면과 이면 모두 정육각형으로 조합하여 동일한 구조로 설계하였다. 표면과 이면 사이에 스페이서 얀으로 두께를 형성하는 부분은 공간을 지지할 수 있는 레그를 세워 모델링을 완성하였다.
대상 데이터
- 3D 스페이서 패브릭은 폴리에스터와 나일론으로 편직 된 소재 A1, B1, C1, D1 4종을 수집하였으며 각 시료 표면과 이면 각각의 섬유조성과 밀도를 Table 1에 나타내었다. 각 시료는 두께와 니트 사이의 구멍 크기가 다른 것을 구매하였고, Table 2에 그 이미지를 제시하였다.
- 3D 스페이서 패브릭의 모델링은 Figure 1과 같이 육각 메쉬(hexagonal mesh) 형태로 표면과 이면이 같도록 하였고 스페이스 패브릭의 두께를 결정하는 레그(leg)를 생성하였다. 모델링은 시판되는 3D 스페이서 패브릭과 같이 직물의 표면과 이면 그리고 스페이서 얀으로 구성하였다. 표면과 이면은 육각형 원기둥으로 모델링 하였으며, 이때 육각형의 크기와 원기둥의 굵기에 따라 중앙의 구멍크기가 달라지도록 하였다.
- 그리고 시판 제품은 대부분 10 mm 이내의 두께를 가지고 있었고, 10 mm 이상 두께의 제품은 일반적으로 2개의 직물이 본딩되어 있었다. 최종적으로 본 연구의 물성평가에 이용한 시료는 A1, B1, C1, D1과 A1을 두 겹으로 한 A2, B1을 두 겹으로 한 B2 총 6종의 시료를 물성평가에 사용하였다. C1과 D1은 기본 두께가 두꺼워 두 겹으로 평가가 불가능하여 실험에서 배제하였다.
데이터처리
- C1과 D1은 기본 두께가 두꺼워 두 겹으로 평가가 불가능하여 실험에서 배제하였다. 실험 결과 데이터에 대해서는 기초통계와 상관관계 분석을 SPSS 22.0(IBM software)을 이용해 실시하였다.
이론/모형
- 공기투과도: KS K ISO 9237(2011)으로 측정하였고, 이때 시험편의 면적은 20 cm2 으로 압력차는 100 Pa로 설정하였다. 공기투과도 R은 아래의 식으로 계산되었다.
- 각 시료는 두께와 니트 사이의 구멍 크기가 다른 것을 구매하였고, Table 2에 그 이미지를 제시하였다. 니트 사이의 구멍 크기는 가로 너비와 세로 높이로 나누어 랜덤하게 5곳의 위치를 선정하고 자연스럽게 놓인 상태에서 줄자로 측정한 후 평균값으로 나타내었으며, 두께 측정은 KS K ISO 5084(2011)법을 이용하였다. 각 시료의 두께는 Table 3에 정리하였다.
- 물성평가를 기반으로 추후 기능성 의복에 적용 가능한 신소재 개발의 기초 자료로 사용하고자 3D 스페이서 패브릭의 구멍 크기와 두께 등 구조적인 형태를 단순화하여 3D프린팅용 모델링을 시도하였다. 모델링은 SolidWorks 2016(Dassault systems, Korea) 프로그램을 이용하였다. 3D 스페이서 패브릭의 모델링은 Figure 1과 같이 육각 메쉬(hexagonal mesh) 형태로 표면과 이면이 같도록 하였고 스페이스 패브릭의 두께를 결정하는 레그(leg)를 생성하였다.
- 보온성: KS K 0560(2011)의 항온법을 이용하여 측정하였다. 이때 시료는 50 cm×50 cm로 아래의 식으로 보온성(%)이 계산되었다.
- 인장강신도: KS K 0520(2015, Grab method)으로 시험편의 중앙 부위만 조(jaw)에 파지하여 실시하는 인장 시험법을 사용하였다. 인장강도는 시험편이 파단 될 때까지 규정된 조건 하에서 인장시켜 시험편에 가해진 최대 하중을 측정하였으며, 신도는 시험편의 초기 길이에 대해 최대 하중까지 늘어난 길이의 비(%)를 측정하였다.
성능/효과
- 신도는 직물의 유연성을 확인할 수 있는 항목으로 C1은 A1이나 B1보다 두꺼우나 이면과 표면의 구멍이 커서 신도가 높은 것으로 사료된다. D1은 본딩으로 두 개의 패브릭이 부착되어 있어 신도에 영향을 많이 줄 것으로 예상되었는데 A1이나 B1보다 높은 것으로 보아 표면의 구멍크기가 더 중요한 요인임을 알 수 있었다. 또한 일반적인 직물과 같이, 위사방향이 경사방향보다 더 유연한 것으로 나타났다.
- 신도는 표면의 구멍이 크고 밀도가 낮은 C1이 가장 유연한 것으로 나타났으며 일반적인 직물과 같이 위사방향이 더 유연하였다. 공기투과도는 표면의 구멍이 크거나(C1), 두께가 얇은 A1이 우수한 것으로 나타났다. 그런데 A1과 B1의 공기투과도는 두 겹으로 사용하면 현저히 감소하는 것을 관찰하였다.
- 그 결과, 인장강도는 경사방향이 위사방향보다 강도가 높으며, 두께가 두꺼울수록 높은 것으로 나타났다. 신도는 표면의 구멍이 크고 밀도가 낮은 C1이 가장 유연한 것으로 나타났으며 일반적인 직물과 같이 위사방향이 더 유연하였다.
- 또한 A1과 A2, B1과 B2를 통해 겹 수 변화에 따른 결과를 살펴보아도 두께가 증가함에 따라 보온성이 증가함을 알 수 있었다. 그러나 중요한 점은 B2의 두께는 7.8 mm이고 C1의 두께는 6.8 mm로 1 mm 차이밖에 나지 않지만, 보온성은 상대적으로 구멍이 작고, 두 겹으로 이루어진 B2가 우수하게 나타났음을 확인하였다. 이를 통해 두께가 기본적으로 보온성과 밀접한 관계가 있고, 두께가 비슷할 경우 구멍의 크기가 보온성에 큰 영향을 주는 인자임을 알 수 있었다.
- A1도 상대적으로 공기투과도가 좋은 것으로 나타났는데 이는 구멍의 크기는 작으나 두께가 얇았기 때문인 것으로 생각된다. 또한 A1, B1의 결과와 같은소재이나 겹 수를 늘린 A2, B2와 비교해 보니 두 겹으로 직물을 사용할 경우에는 통기성이 30% 가량 감소하는 것을 확인하였다. 본 연구 결과와 같이 Zhang 등[13]은 공기투과도는 직물의 구조, 두께, 표면 특성 등에 의해 영향을 받는다고 하였으며 특히 3D 스페이서 패브릭의 경우 밀도가 더욱 유의미한 인자라고 하였다[4].
- 한 겹의 직물만으로 비교해보면 보온성은 두께가 증가함에 따라 증가하는 경향을 보였다. 또한 A1과 A2, B1과 B2를 통해 겹 수 변화에 따른 결과를 살펴보아도 두께가 증가함에 따라 보온성이 증가함을 알 수 있었다. 그러나 중요한 점은 B2의 두께는 7.
- 그 결과, 인장강도는 경사방향이 위사방향보다 강도가 높으며, 두께가 두꺼울수록 높은 것으로 나타났다. 신도는 표면의 구멍이 크고 밀도가 낮은 C1이 가장 유연한 것으로 나타났으며 일반적인 직물과 같이 위사방향이 더 유연하였다. 공기투과도는 표면의 구멍이 크거나(C1), 두께가 얇은 A1이 우수한 것으로 나타났다.
- 본 연구 결과를 근거로 3D 프린팅으로 3D 스페이서 패브릭을 제작한 후 실제 의복에 적용하여 피험자 피드백을 통해 최적화된 3D 프린팅 스페이서 패브릭을 개발하고자 모델링한 프로토타입 결과는 Figure 8과 같다. 앞서 시판되고 있는 3D 스페이서 패브릭의 물성분석을 통해 직물의 두께와 표면의 구멍크기, 밀도가 기능성 의복에 적용 시 주요한 변인이 됨을 확인하였다. 따라서 모델링의 주요한 변인을 고려하면서 구조는 구입한 시판 제품의 형태를 재현하고자 하였다.
- 선행 연구들을 살펴보면, Liu 등[8]은 충격 흡수용 소재로 3D 스페이서 패브릭을 개발하기 위해 경편의 섬도, 두께, 표면의 구조 등 다양한 구조적 파라미터를 변인으로 사용하였다. 연구 결과, 구조적 파라미터 중 두께가 가장 복합적으로 영향을 미치는 인자였으며, 스페이서 얀의 기울기와 표면의 구멍크기, 섬도도 충격흡수에 영향을 미치는 것을 확인하였다. Park 등[7]은 낙상 보호 팬츠 개발을 위한 충격흡수 소재로서 고분자 재료와 3D 스페이서 패브릭 2종의 소재 특성을 분석한 결과, 폼과 폴리머젤에 비해서 3D 스페이서 패브릭의 충격흡수성능은 우수하였지만 에너지 압축/회복 곡선에서 급격한 변형이 일어나는 단점이 있다고 하였다.
- Lee와 Park[9]은 몰드 브래지어 컵 제작을 위해 3D 스페이서 패브릭과 폴리우레탄폼 조합에 따른 쾌적성을 분석하기 위해 브래지어 제작 후 주관적 착용감과 의복내 온·습도를 측정하였다. 연구 결과, 보온성은 PU폼의 비중이 높은 소재 조합이 더 높았고, 투습성은 18 mm 이상의 두께가 되면 3D 스페이서 패브릭의 비중이 높은 제품이 더 우수한 것으로 나타났으나, 그 차이가 크지 않았다고 하였다. 주관적 평가에서는 부드럽고 유연한 PU폼이 선호되었다고 하였다.
- 인장강도 측정결과는 Figure 3에 나타낸 바와 같이, 경사와 위사방향 모두 D1, C1, B1, A1 순으로 나타났다. 이러한 결과는 3D 스페이서 패브릭의 밀도보다 두께의 영향을 받는 것으로 사료되며, 두께가 두꺼울수록 강한 것으로 나타났다. 그리고 대체로 경사방향의 강도가 위사방향보다 높은 경향을 보였으며, 이는 선행연구와 유사한 결과이다[4,11,12].
- 8 mm로 1 mm 차이밖에 나지 않지만, 보온성은 상대적으로 구멍이 작고, 두 겹으로 이루어진 B2가 우수하게 나타났음을 확인하였다. 이를 통해 두께가 기본적으로 보온성과 밀접한 관계가 있고, 두께가 비슷할 경우 구멍의 크기가 보온성에 큰 영향을 주는 인자임을 알 수 있었다. 실제로 직물이 정기 공기를 함유한 체적 비율(volumetric proportion)은 열 이동에 근원적으로 영향을 미치는 인자라고 알려져 있는데[14−16], 3D 스페이스 패브릭도 이와 같은 경향임을 확인하였다.
- 이상에서 언급한 내용에 대해 통계적으로 분석해본 결과(Table 4), 두께는 인장강도 및 보온성과 양의 상관관계가 있었고, 밀도와 신도는 통계적으로 유의미한 차이는 없었으나 음의 상관 경향이 있었다. 한편, 통기성은 두께나 밀도와 상관관계가 나타나지 않았으며, 접촉냉온감과 역시 상관관계가 나타내지는 않는 것을 알 수 있었다.
- 이상의 결과를 통해, 본 연구에서는 각각의 시료의 긍정적인 물리적 특성과 기능성 의복에서 요구되는 특정한 성능과 관련지어 고찰해보았으며 3D 스페이서 패브릭이 기능성 의복에 적용 가능성을 확인하였다. 또한 3D 스페이서 패브릭의 3차원 모델링 구현을 통해 3D 스페이서 패브릭 유사 재료 개발을 위한 후속연구의 초석을 다졌다.
- 경사 방향의 강도가 위사방향보다 높으며, 따라서 의복에 적용을 제안해보면, 두께가 두꺼운 3D 스페이서 패브릭은 강도가 높으므로 충격으로 부터 인체를 보호하기 위한 부위에 적합할 것으로 사료되나 동시에 동작에 대응할 수 있는 유연성도 고려해야 하므로 적정한 수준에서 조화를 이룰 수 있는 소재를 선택하여 적용하는 것이 바람직할 것이다. 즉, 인체의 움직임이 많은 부위인 무릎이나 팔꿈치의 보호를 위해 3D 스페이서 패브릭 사용 시 동작가동성을 고려해 강도만 좋은 D1보다는 강도와 신도가 모두 좋은 C1 소재를 적용하는 것이 적절할 것으로 생각된다.
- 구체적으로 분석해보면, 먼저 D1은 두꺼운 두께와 중간에 본딩이 보온성에 큰 영향을 준 것으로 생각된다. 한 겹의 직물만으로 비교해보면 보온성은 두께가 증가함에 따라 증가하는 경향을 보였다. 또한 A1과 A2, B1과 B2를 통해 겹 수 변화에 따른 결과를 살펴보아도 두께가 증가함에 따라 보온성이 증가함을 알 수 있었다.
- 이상에서 언급한 내용에 대해 통계적으로 분석해본 결과(Table 4), 두께는 인장강도 및 보온성과 양의 상관관계가 있었고, 밀도와 신도는 통계적으로 유의미한 차이는 없었으나 음의 상관 경향이 있었다. 한편, 통기성은 두께나 밀도와 상관관계가 나타나지 않았으며, 접촉냉온감과 역시 상관관계가 나타내지는 않는 것을 알 수 있었다. 이는 두께와 밀도 뿐만 아니라 표면의 구멍 및 스페이서 얀의 구조 등에 의해 물성이 복합적으로 영향을 받기 때문으로 보여진다.
후속연구
- 또한 일반적인 직물과 같이, 위사방향이 경사방향보다 더 유연한 것으로 나타났다. 경사 방향의 강도가 위사방향보다 높으며, 따라서 의복에 적용을 제안해보면, 두께가 두꺼운 3D 스페이서 패브릭은 강도가 높으므로 충격으로 부터 인체를 보호하기 위한 부위에 적합할 것으로 사료되나 동시에 동작에 대응할 수 있는 유연성도 고려해야 하므로 적정한 수준에서 조화를 이룰 수 있는 소재를 선택하여 적용하는 것이 바람직할 것이다. 즉, 인체의 움직임이 많은 부위인 무릎이나 팔꿈치의 보호를 위해 3D 스페이서 패브릭 사용 시 동작가동성을 고려해 강도만 좋은 D1보다는 강도와 신도가 모두 좋은 C1 소재를 적용하는 것이 적절할 것으로 생각된다.
- 다만 본 연구에 이용된 시료는 현재 시판되고 있는 소재를 수집하여 연구를 진행하였으며, 이로 인해 분석에 한계가 있어 패브릭에 이용된 실의 구조 및 특성까지 고려하여 분석하지 못하였다. 그러나 본 연구 결과는 추후에 3D 스페이서 패브릭이 적용된 기능성 의복 개발에 관한 연구 및 3D 모델링과 프린팅을 이용한 3D 스페이서 패브릭 개발에 관한 연구로 이어질 수 있을 것이다. 후속연구로 압축회복률, 충격흡수율 등을 측정하여 인체보호를 위한 3D 스페이서 패브릭의 적용 가능성에 대한 시도를 심도 있게 고찰한다면 더욱 의미 있을 것으로 사료된다.
- 구체적으로 시판 3D 스페이서 패브릭의 물성을 분석하고 3D 스페이서 패브릭의 구조와 관련지어 고찰해봄으로써, 쾌적성과 보온성 등 특정 목적에 적합한 의류용 3D 스페이서 패브릭의 구조적 특징을 파악하고자 하였다. 그리고 이를 기반으로 3D 프린팅용 모델링을 시도하여 추후 기능성 의복에 적용 가능한 신소재 개발의 기초 자료로 활용하고자 한다.
- 본 연구결과에 의하면 D1이나 B1을 두 겹으로 사용한 B2의 보온성은 매우 높아 동계용 작업복의 보온성 향상을 위해 3D 스페이서 패브릭을 보온재로서 활용할 수 있을 것으로 사료된다. 다만 3D 스페이서 패브릭과 작업복 외피 소재와의 역학관계 분석을 통해 적정한 위치에 배치하거나, 다운이나 필러 등 기존의 충전재와 믹스매치(mix match) 하는 것도 고려해볼 수 있을 것이다.
- 또한 3D 스페이서 패브릭의 3차원 모델링 구현을 통해 3D 스페이서 패브릭 유사 재료 개발을 위한 후속연구의 초석을 다졌다. 다만 본 연구에 이용된 시료는 현재 시판되고 있는 소재를 수집하여 연구를 진행하였으며, 이로 인해 분석에 한계가 있어 패브릭에 이용된 실의 구조 및 특성까지 고려하여 분석하지 못하였다. 그러나 본 연구 결과는 추후에 3D 스페이서 패브릭이 적용된 기능성 의복 개발에 관한 연구 및 3D 모델링과 프린팅을 이용한 3D 스페이서 패브릭 개발에 관한 연구로 이어질 수 있을 것이다.
- 또한 3D 스페이서 패브릭의 장점을 여러 제품에서 적용하고자 할 때는 최종 제품 용도에 따라 요구되는 물성이 각각 다르므로 각 분야에서 이의 사용이 적절한지에 대한 검증이 필요함을 알 수 있었다. 더 나아가 개발된 혁신적인 새로운 소재의 직접적인 적용까지는 여러 번의 피드백이 필요하고 비용과 관련된 경제성 측면도 고려되어야 할 것으로 생각된다.
- 반면에 D1과 C1이 상대적으로 온감이 강한 것으로 나타났다. 따라서 의복 설계에 있어 3D 스페이서 패브릭의 접촉온냉감의 활용 방안을 제안해보면, 더위 및 추위에 노출 가능성이 높은 손, 발, 목 등에 사용하는 장갑이나 양말 내측, 또는 의복의 칼라 부위 등 감각적으로 민감한 인체 부위에 목적에 맞추어 적용가능성이 있을 것으로 보여진다.
- 이상의 결과를 통해, 본 연구에서는 각각의 시료의 긍정적인 물리적 특성과 기능성 의복에서 요구되는 특정한 성능과 관련지어 고찰해보았으며 3D 스페이서 패브릭이 기능성 의복에 적용 가능성을 확인하였다. 또한 3D 스페이서 패브릭의 3차원 모델링 구현을 통해 3D 스페이서 패브릭 유사 재료 개발을 위한 후속연구의 초석을 다졌다. 다만 본 연구에 이용된 시료는 현재 시판되고 있는 소재를 수집하여 연구를 진행하였으며, 이로 인해 분석에 한계가 있어 패브릭에 이용된 실의 구조 및 특성까지 고려하여 분석하지 못하였다.
- 앞서 언급한 바와 같이, 선행연구들의 대부분이 3D 스페이서 패브릭 개발에 초점이 맞추어져 있었고, 개발된 소재를 적용한 제품 측면의 연구는 비교적 적은 편이었다. 또한 3D 스페이서 패브릭의 장점을 여러 제품에서 적용하고자 할 때는 최종 제품 용도에 따라 요구되는 물성이 각각 다르므로 각 분야에서 이의 사용이 적절한지에 대한 검증이 필요함을 알 수 있었다. 더 나아가 개발된 혁신적인 새로운 소재의 직접적인 적용까지는 여러 번의 피드백이 필요하고 비용과 관련된 경제성 측면도 고려되어야 할 것으로 생각된다.
- 최근 다운점퍼 등 초경량으로 보온성을 향상시킨 제품들이 성행하고 있으나, 작업복 착용 환경에서는 심한 인체의 움직임으로 부상의 위험이 뒤따르므로 오히려 얇은 소재 특성이 작업복으로서는 부적합한 경향이 있다. 본 연구결과에 의하면 D1이나 B1을 두 겹으로 사용한 B2의 보온성은 매우 높아 동계용 작업복의 보온성 향상을 위해 3D 스페이서 패브릭을 보온재로서 활용할 수 있을 것으로 사료된다. 다만 3D 스페이서 패브릭과 작업복 외피 소재와의 역학관계 분석을 통해 적정한 위치에 배치하거나, 다운이나 필러 등 기존의 충전재와 믹스매치(mix match) 하는 것도 고려해볼 수 있을 것이다.
- 이러한 모델링 결과물은 정육각형의 크기 및 직경, 레그의 직경 및 높이 등을 쉽게 변화시켜 새로운 모델링 데이터를 획득할 수 장점이 있으며, 추후에 열역학·충격흡수 시뮬레이션 분석 및 3D 프린팅을 통해 다양한 실험연구에 활용할 수 있을 것으로 사료된다.
- 그러나 본 연구 결과는 추후에 3D 스페이서 패브릭이 적용된 기능성 의복 개발에 관한 연구 및 3D 모델링과 프린팅을 이용한 3D 스페이서 패브릭 개발에 관한 연구로 이어질 수 있을 것이다. 후속연구로 압축회복률, 충격흡수율 등을 측정하여 인체보호를 위한 3D 스페이서 패브릭의 적용 가능성에 대한 시도를 심도 있게 고찰한다면 더욱 의미 있을 것으로 사료된다.
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