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디지털 의상 소프트웨어의 활용을 위한 패션소재의 기본물성/드레이프 및 동적 변위특성의 상관성에 대한 연구

Title
디지털 의상 소프트웨어의 활용을 위한 패션소재의 기본물성/드레이프 및 동적 변위특성의 상관성에 대한 연구
Other Titles
A Study on the Dynamic/Static Properties of Apparel Textile Fabrics for their Applications in 3-Dimensional Digital Clothing Software
Authors
이윤주
Issue Date
2011
Department/Major
대학원 의류학과
Publisher
이화여자대학교 대학원
Degree
Master
Advisors
김종준
Abstract
인터넷의 발달 및 최근 스마트폰의 보급으로 감성 산업과 IT분야는 긴밀하게 연계되고 있으며 향후 소비자의 감성을 자극하는 고감각의 감성 산업은 소프트웨어, 인터넷, 멀티미디어 등의 지대한 영향을 받을 것이다. 감성산업에 대표적인 하나인 패션산업은 하드웨어적 결합과 소프트웨어적 결합 두개의 IT 융합형 섬유패션사업을 통해 유비쿼터스 시대에 섬유산업의 경쟁력을 높이고 고부가가치를 창출하고 있다. 이러한 시도 중 중요한 변화의 하나는 3차원 가상의복시스템의 산업적 도입이라 할 수 있다. 가상의복 시스템은 수작업에 의존하는 기존 의류제작 시스템에 새로운 패러다임을 제시하여 고부가가치 창출을 가능케 한다. 3차원 가상의복 프로그램이 상용화, 보편화되기 위해서는 간편하고 합리적이며 직관적인 사용프로세스가 요구된다. 이러한 요구는 가상 시뮬레이션 시 가상의복이 실제와 얼마나 유사하게 표현될 수 있는지에 달려있다. 패션상품은 실루엣이나 디자인뿐만 아니라 소재가 지니고 있는 역학적 성질에 따라 소재 고유의 아름다움이 표현되며, 천의 드레이프성은 의복의 외관과 실루엣을 결정하는 주요 인자이다. 이와 같은 소재의 특성은 의복의 구성하는 중요한 요소이며 3D 가상의복 시스템 발전을 위해 가상소재와 실제소재의 물성에 관한 연구에 대한 필요성이 증대되고 있다. 실제이복을 묘사하기 위한 소재의 물성값을 가상의복 프로그램에서 적절히 사용할 수 있는 보완적 시스템이 필요한 것으로 생각된다. 따라서 섬유공학적 측면에서 실제소재의 물성연구와 가상 의상제작 시스템의 가상화 소재의 물성에 대한 연계된 연구가 절대적으로 필요하다. 현재 3D 가상착의 시스템은 의상디자인, 2D 패턴설계 및 입체 형상에 렌더링을 포함한 의복 모델링에서 나아가 입체 형상에 동작(motion)을 포함하는 시뮬레이션 범주로 확대되고 있다. 패션소재는 움직임과 그로 인해 생기는 주름의 변화를 관찰하면 옷의 재질에 따라 구김의 정도가 다르다. 또 착용자의 동작에 따라 소재의 고유한 드레이프 형태나 주름의 발생과 변화가 반복된다. 이러한 가상적으로 구현된 제품에서 정확한 소재의 감성적 표현을 위해 패션소재의 기본물성 외에 정적 및 동적 변위특성에 관한 자료가 필요하다. 이는 3D CAD 활용 시 사용자가 의도하는 형상으로 빠른 시간 안에 정확한 시뮬레이션을 가능하게 할 것이다. 본 연구에서는 다양한 직물에 대한 물성을 종합적으로 살펴보고자 총 20종류의 패션소재를 선정하였다. 패션소재의 기본물성인 인장특성, 강연도, 무게, 두께, 공기투과도를 측정하였다. 정적인 물성인 드레이프 계수 및 드레이프산 과 곡의 높이를 측정하였다. 동적 움직임에 대한 기본물성의 개연성을 확인하고, 이를 객관화, 정량화하였다. 이를 3차원 가상의상 제작 시 적용 및 활용될 수 있도록 하기 위해 소재의 변위측정 장치를 고안하였다. 이에 따라 최대진폭과 감쇠비, 동적인 물성을 측정하였고 착용자의 동작에 따른 소재의 움직임 중 가속-감속-정지 과정에서 발생하는 동작을 화상분석 하였다. 실제소재 고유의 기본물성, 정적 드레이프특성, 동적 변위특성을 분석하여 각각의 물성이 소재에 따라 특성치를 갖는 것을 확인하였다. 더불어 동적특성인 최대진폭과 감쇠비를 기본물성과 정적물성인 드레이프 계수와 상관분석을 실시하였다. 그 결과 단위면적당 중량, 두께는 소재의 움직임을 결정하는 주요 인자임이 확인되었다. 그리고 소재의 경·위 혹은 웨일·코스 등 방향에 따라 감쇠비나 움직임에 관한 특성이 변화하는 것이 확인되었다. 실제소재의 기본물성 및 정적 특성치가 가상소재에 적용 및 구현이 가능성에 대한 객관적인 검증을 위해, 3차원 의상제작 소프트웨어 CLO 3D CAD ((주)클로 버추얼패션, V.3.0.3)를 사용하여 실제 물성치의 경향을 반영한 가상소재 및 드레이프 형상을 제작하였다. 이 데이터를 바탕으로 가상 Swing machine에서 동적 특성치를 반영하여 동적움직임이 부여된 동영상을 획득하여 실제소재의 기본물성 및 정적, 동적 특성과 비교 분석하였다. 또한 가상의복을 제작하여 움직임을 살펴보았다. 그 결과 가상소재의 밀도와 실제소재의 중량, 가상 및 실제 소재의 두께, 플렉스 강연도와 굽힘강도 등 의상의 외관에 영향을 주는 인자들이 특히 높은 상관성을 보인다. 또한 실물시료와 3D 가상소재의 드레이프 계수 및 노드산과 곡의 높이 상관분석 한 결과 두 시료간의 정적상태는 매우 유사한 것으로 나타났다. 3D 가상소재 물성값과 실제 소재의 동적 변위특성치 비교결과 실제소재의 물성과 동적특성분석결과와 유사하게 최대진폭과 감쇠비는 두께와 무게와 높은 상관성을 보였다. 동적 변위측정 장치를 통해 가상소재와 실제소재의 움직임을 분석한 결과. 실제 시료의 경우 최대진폭이 나타난 이후에도 소재별로 고유의 진동패턴을 보이며 부족감쇠(under damped)의 패턴을 따르는 반면, 가상소재의 경우 일부시료들은 최대진폭을 보인 이후에 진동 없이 감쇠하는 임계감쇠(critical damped)에 가까운 패턴을 보였다. 가상의복의 움직임을 평가한 결과 실제 소재의 동적 물성과 유사한 경향으로 중량과 두께가 두껍게 표현된 직물의 동적 움직임이 크게 표현되었다. 이를 통해 가상의복이 실제의상의 동적움직임 구현이 가능함을 확인 할 수 있다. 이러한 연구는 미래형 의류산업의 중심에 있을 3차원 가상의복에 사용되는 패션소재의 고유한 정적, 동적 변위특성을 반영하여 3차원 디지털 클로딩 프로그램설계에 사용할 수 있을 것으로 보이며, 향후 가상적인 3차원 의상소재의 동적 사실적 표현력을 향상시키기 위한 기초자료로 사용될 수 있을 것으로 생각된다.;With the advancements in the area of computer graphics, the visual quality of virtual clothing implemented by using the 3-dimensional digital clothing software system has been much improved during the last decade. However, cloth simulation procedures are still difficult to be streamlined due to the multitude of parameters involved in order to achieve the appearance of the actual textile fabrics or the movement of the clothing. The textile fabric properties, including tensile, shear, bending, shear, compression, surface, weight per unit area, thickness, and air resistance, are important in determining the static or dynamic appearance of the clothing. The behavior of elastic recovery of a fabric on removal of stress involves heat generation due to internal friction at the molecular scales. Non-recoverable deformations and hystereses result from the bond-breakage of the molecules and the slippage and deformation between comprising yarns/fibers. During a sinusoidal loading on the fabric, loss factor(tan δ) may be measured for the viscoelastic material. The complex parameters and behaviors described above complicate the issue of 3-dimensional cloth simulation process. On top of this, the structures and appearances of the apparel fabrics become highly diversified in order to meet the trends and needs of the textile and fashion industries. In this study, dynamic and static physical/mechanical properties of textile fabrics were measured and analyzed. During a wearer's movement, the apparel fabric layers collide each other. The collision involves cloth-cloth collision, and cloth-body collision. The diversity of the textile fabrics, including silk, wool, cotton, and synthetisc, and apparel details make the calculation based on the 3-dimensional clothing software system much more complicated. Therefore, the need to measure the dynamic behavior of the fabrics during the fabric collision cycle. The method of the displacement measurement of the fabric during an acceleration-deceleration-stop cycle is proposed. The measurement system comprises an acceleration controller and a movement capture system. The swinging movement of the fabric end is analyzed through the image processing and analysis process in order to calculate the x-y position and displacement with time from the origin of the fabric specimen. The drape profile, stiffness(Sd and Sf), tensile properties, thickness, and the air permeability are measured. From the displacement measurement, the maximum displacement and damping ratio are calculated. The correlation between the parameters are calculated and reviewed. Weight per unit area and Sd/W show good correlation with the displacement parameters. The results from the dynamic and static measurements will serve as a database for the 3-dimensional clothing simulation software system in order to refine the appearance of the virtual clothing prepared with the simulation system.
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