패션 소재의 정적 특성 및 Dynamic Bending Force 특성과 디지털 클로딩 프로그램의 활용 연구

Abstract

디지털 시대에 들어서면서 패션분야에서도 디자인 개발에서 생산 즉, 최종제품이 나오기까지의 전 과정을 컴퓨터상에서 한 번에 작업하는 것이 가능해지고 있다. 특히 컴퓨터 그래픽을 사용하여 3차원 의상을 재현하는 기술이 개발되고 있는데 이를 디지털 클로딩(Digital Clothing)이라고 한다. 의상은 인체를 보호하며, 활동을 함으로써 소재의 기능성이 부가되기 때문에 패션소재의 활동성이 매우 중요시 되고 있다. 이에 따라 패션제품의 감성충족에 대한 요구도가 높아지고 있다. 최근 고도의 이론적 기반을 갖춘 물리적 엔진을 적용한 첨단 3차원 디지털 클로딩 프로그램의 산업체 및 학계 도입 증가가 예상되고 있다. 이들 프로그램은 패션소재의 고유한 물성을 반영하여 사실적 표현을 극대화한 3차원 디지털 클로딩의 구현이 가능하게 하고 있다. 본 연구에서는 정적인 표현력 뿐만 아니라 동적인 표현력이 제고될 수 있도록 소재의 동적 변형에 따른 변형력(Dynamic Bending Force)을 정밀하게 분석할 수 있는 방법을 제시하였다. 기본적인 물성과 소재의 점탄성적인 성질과 관련된 데이터를 향후 디지털 클로딩 프로그램에 반영할 수 있도록 정밀 분석 장치를 제안하였다. 이와 같은 방법에 기초하여 가상적인 의상을 착용한 착용자가 움직일 때 의상의 움직임과 관련된 제반 특성 및 미적 감각을 보다 사실적으로 효율성 있게 반영하기 위한 데이터베이스를 구축하고 활용하고자 한다. 이러한 3차원적 디지털 클로딩 시스템의 활용에 의해 다양한 패션 소재를 기획하고 패션 트렌드를 적절히 반영하는 것이 가능할 것으로 판단된다. 패션소재의 동적인 변형력과 정적인 특성을 모색해 본 연구에서는 다음과 같은 결론을 얻었다. 1. 1% 신장 시 응력과 Sd(Drape Stiffness)와 Sf(Flex Stiffness)의 상관계수 분석의 결과 Sd는 0.423, Sf는 0.230으로, Sd의 상관계수가 더 좋았다. 2. 시료가 가속-감속 운동을 마친 정지 후의 10초 동안 측정한 힘(gf)의 변화를 시간에 따라 나타내었다. 시료가 자유 진동 할 때 측정센서에 전달되는 힘은 시료 내부(섬유, 실, 조직 등)의 저항과 공기에 대한 저항 등의 요인으로 인해 시간에 따라 감쇠되는 것을 알 수 있다. F1(Felt 1T)의 첫 번째 감쇠비는 0.583이며, F2(Felt 1.2T)의 감쇠비는 0.739로 감쇠가 많이 되었음을 알 수 있었다. 3. 시료가 Swing Motion 중 시료 클램프가 ±52°에서 10초간 정지하여 있을 때 시료를 파지하고 있는 Toque Sensor에 걸리는 힘을 각기 Bf, Bb로 표시하여 분석해 본 결과, Bf 및 Bb와 강연도(L, Stiffness)와의 상관계수는 0.829, Bf, Bb와 플렉스 강연도(Sf, Flex Stiffness)와의 상관계수는 0.893으로 Sf의 상관계수가 더 좋았다. 시료 ㎝ 당 걸리는 첫 번째 진폭과 Sf의 상관계수는 0.782의 상관계수를 보였다. 4. KES의 물성값과 시료의 최대진폭, 감쇠비의 상관계수를 비교해 본 결과에서는 최대진폭과 감쇠비 모두 G와 2HG에 대한 상관계수가 가장 높았으며 B, 2HB의 상관계수가 높았다. 5. 의상재현 프로그램(서울대학교 그래픽스 미디어랩)을 사용하여 드레이프 된 형태를 재현해 본 결과, 전체적으로는 실제와 가상 시료의 드레이프 형태가 상당히 유사함을 볼 수 있지만, 가상 시료의 경우 노드(Node)의 구부러진 형상을 보다 세밀하게 재현해 내기에는 약간 어려움이 따랐다. 6. 드레이프 계수의 비교에서는 실제 시료의 드레이프 계수와 가상 시료의 드레이프 계수 사이에서 0.946의 높은 상관계수를 보였다. 이는 의상 재현 프로그램의 발전 가능성을 보여주며, 강연도와 시료의 드레이프성에는 상관성이 있음을 보여주었다. 7. 드레이프 형상에서 노드 수와 노드의 분포, 노드 형상 등으로 각 시료간의 차이를 분석하여 각 시료별 실제-가상 시료 노드의 비교 결과, 대부분 시료의 상관계수가 꽤 높음을 볼 수 있다. 반면, C2(Canvas)와 RS(EPDM Rubber)의 상관계수가 다른 시료에 비해 낮은 편인데 이는 일정한 노드가 형성되지 않은 채 방향성 없이 드레이프된 형태를 재현하는 것에 대한 한계점으로 드러난다. 시료가 뻣뻣하고 드레이프가 잘 되지 않아 드레이프 계수가 큰 시료는 상관계수가 비교적 낮게 측정되었으며, 드레이프 계수가 큰 시료는 상관계수가 비교적 높게 측정되었다. 이는 뻣뻣한 시료보다 드레이프성이 좋은 유연한 시료에서 비교적 재현이 잘 되었음을 나타내기도 한다. 8. 가장 대중적이면서도 가볍고 드레이프성이 좋은 C1(Cotton 40's), 뻣뻣하지만 다양하게 연출 가능한 패션소재인 D1(Denim), Felt와 촉감은 비슷하며 부드럽지만 중량이 많이 들어가는 W1(Wool), 같은 Felt의 물성이지만 두께에 따라 드레이프성에 차이가 나는 F1(Felt 1T), F2(Felt 1.2T) 5가지 시료를 시뮬레이션 해 본 결과는 다음과 같았다. ① C1은 정지 상태일 때 소재가 인체를 감싸주는 느낌이 나타나며 동작 상태일 때는 소재가 가볍게 출렁거려 스커트 헴라인에 드레이프가 많이 되었다. ② D1은 소재의 질감이 잘 나타나며 정지 상태에서나 동작 상태일 때 시료에 구김이 별로 잘 나타나지 않음을 볼 수 있다. ③ W1은 중량이 많이 나가며 정지 상태와 동작 상태에서 모두 뻣뻣한 느낌이다. 모델이 워킹을 할 때 옷이 비교적 큰 단위로 흔들리는 것을 볼 수 있었다. ④ F1은 정지 상태에서는 부직포의 질감이 나타나 두껍고 뻣뻣해 보이지만 동작 상태에서는 일정한 형태감 없이 구김이 많이 간 모습이다. ⑤ F2는 동작 상태에서 시료가 좌측으로 당겨지는 모습을 볼 수 있다. 시료 자체가 뻣뻣하고 두꺼워 어딘가 무거워 보이는 모습이다. 이러한 동적인 변형력에 대한 기초 데이터를 구축함으로써 향후 디지털 클로딩프로그램을 활용하여 가상적인 패션 제품을 구현할 때 보다 사실성이 높은 움직임을 얻을 수 있을 것으로 기대한다.;The last decade has seen tremendous developments and diversities in the area of computer graphics and computer hardwares. The look and feel of the plastic-like characters or garments of human figures in the animated movies of the quickening period have transformed to the elegant, fluidic, and realistic look of the main characters, which is gracefully demonstrated by the Korean movie, "Joong-Cheon(Restless, 2006)". The movie employed then-newly developed 3-dimensional virtual clothing animation software, called "Qualoth", the brain-child of the FX gear led by Prof. H. S. Ko, the Seoul National University. The software system has enabled the enchanting look of the multi-layered silk-like garment worn by the character falling from above, at the height of tens of yards, down to the ground, with the trailing yardages of beautiful and artistic fabrics. Simulating good quality virtually animated garments on characters requires top-of-the line software system for the plausible and realistic movement. Most of the textile fabrics are highly complex viscoelastic materials. They are composed of yarns or fibers, either natural or synthetic, very flexible yet strong enough to withstand the everyday use of the wearer and the complex processes of weaving, or knitting. They are also anisotropic and viscoelastic. The comprising warp and filling yarns often exhibit different properties. Highly twisted yarns give the fabric crisp feel, harsh and less lustrous look. Filamentous yarns often give the fabric more lustrous look and pliable touch. The modern finishing methods employed by the leading textile manufacturers have tremendously diversified the textile fabrics. The needs of the leading fashion sectors have also urged the textile manufacturers to specially develop trendy textile materials for the haute couture in limited quantities. Therefore, the simulation of these extremely diverse and flexible textile fabrics is difficult since the prediction of the behavior, either in static or dynamic moving garment, is highly complex and unstable. Therefore, precise input parameters are necessary for the implementation of the garment simulation along with the state-of-the art computational models. In this study, static and dynamic parameters describing some selected fabric properties are measured. Static measurements include the weight per unit area, thickness, stiffness(Sd and Sf), air permeability, tensile stress at 1% strain, and drape profiles together with node descriptions. In order to describe the anisotropy of the fabric specimens, woven, knitted, nonwoven, or other expanded material, directional readings are taken, for example, warp/filling direction, wale/course direction, and machine direction/cross-machine direction. Dynamic measurement focuses on the bending moment measurement at the clamping section of the specimen. Swing motions mostly occur during the movement of the wearer. In the simulation of swing motion, a series of acceleration-deceleration-stop steps is simulated using a motor-aided motion system, controlled by a motion controller unit. The bending moment at the specimen clamp is measured with a sensitive torque sensor coupled to an analog-to-digital converter, which is then connected to a data acquisition software package on a PC. The damping of the oscillation of the fabric specimens using the measurement system belongs to the under-damping mode. Therefore, the damping ratio, ζ, can be calculated from the logarithmic decrement, δ, ln(x0/x1) for the two adjacent peaks. The maximum peak value of the bending moment immediately after the stop motion of the swing motion series is recorded and calculated. The maximum bending moment and the flex stiffness show good correlation coefficient(0.84). The measurement results of the coefficient of virtual drape simulated by using the Clothing Reproduction System(Graphics Lab, SNU, Seoul, Korea) and those of the actual fabric drape coefficient show very high correlation coefficient of 0.95. The future database of measured dynamic and static parameters may provide a good foundation for the precise reproduction of the realistic movement of the virtual 3-dimensional digital clothing even for the specific textile materials subjected to the complex modification textile process or finishing process aiming at the haute couture specialty fabrics and for the everyday textile materials.