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직물소재의 특성에 따른 Quilting효과 및 외관변화와 3D 디지털 클로딩 시스템의 활용

Title
직물소재의 특성에 따른 Quilting효과 및 외관변화와 3D 디지털 클로딩 시스템의 활용
Other Titles
Quilting Effect and Exterior Change according to Fabrics Properties and Usage of 3D Digital Clothing System
Authors
윤지해
Issue Date
2013
Department/Major
대학원 의류학과
Publisher
이화여자대학교 대학원
Degree
Master
Advisors
김종준
Abstract
최근 섬유·패션분야에서는 IT기술을 접목한 텍스타일 CAD의 발전이 활발히 이루어지고 있다. 소재에서 최종 제품까지의 전반적인 과정을 컴퓨터상에서 구현하고 가상공간에 제작한 가상의상을 3D 디지털 클로딩(Digital Clothing)이라고 한다. 실제의복과 차이가 없을 정도로 세밀하게 재현되어 3D 애니메이션, 영화, 게임 등의 분야에서 가상의 디지털 콘텐츠로 표현되는 의상을 만드는데 사용된다. 소재기획 전문가 등 섬유패션분야의 전문가들이 기존의 복잡했던 수작업 생산과정을 탈피해 3차원 시뮬레이션을 통한 개발이 가능하도록 3D 디지털 클로딩 시스템이 완성되어가고 있다. 제품을 미리 컴퓨터상에서 확인할 수 있게 하여 최종적인 디자인 샘플만을 제작해 효율적이고 빠른 시간 안에 큰 비용과 시간을 단축하고 작업에 효율성을 극대화 시켜 생산성을 높일 수 있다는 점에서 3차원 의상 CAD 개발이 적극적으로 이루어지고 있다. 따라서 관련 기업과 각 산업분야 및 학계에서도 3차원 CAD를 활용한 디지털 도입이 활발해지고 있다. 본 연구에서는 3차원 의상 캐드 프로그램인 CLO 3D (클로 버추얼패션) 프로그램을 이용해 패션 디자인 기법의 하나인 퀼팅(quilting)기법을 이용한 소재 외관 표현을 3D 디지털 클로딩으로 구현함으로써 실제와 아주 유사하게 표현하도록 하였다. 또한, 소재의 특성이 변화할 때 달라지는 퀼팅의 입체적인 효과를 평가하기 위하여 최근 도입되고 있는 3차원 스캐닝 기법을 적용하였다. 퀼팅에 사용할 소재로는 의복 심지에 주로 사용되는 소재를 의복 외피로서 전용하여 사용할 경우, 직물소재의 조성, 강연도, 두께, 무게, 밀도, 드레이프 등이 외관변화에 미치는 영향을 파악하고자 하였다. 또한, 심지와 비교하기 위한 직물로서 강경도가 높고 단위면적당 중량의 차이가 큰 소재인 데님과 오갠저를 선정하여 퀼팅기법을 사용하였을 때 본 연구에서 디자인한 의상의 실루엣을 가장 적합하게 표현할 수 있는 소재를 비교하여 연구하였다. 퀼팅기법을 활용하여 소재에 따라 변화하는 외관을 정량적으로 평가하기 위한 연구방법으로서 3차원 스캐닝에 의한 표면복원방법을 적용하였다. 본 연구에서 이루어진 직물소재의 물성을 기초로 하여 3D 디지털 클로딩 시스템에서 가상적인 퀼팅기법을 이용한 의복을 구현함으로써 가상적인 시뮬레이션을 통한 소재의 물성 재현성을 확인하는데 의의가 있다. 본 연구에서는 직물소재의 물성값을 기초로 하여 3D 디지털 의상 CAD 시스템을 사용하여 퀼팅기법을 이용한 가상의복을 구현해 다음과 같은 결론을 얻었다. 1. 플렉소미터법에 의한 강경도 측정에서 굽힘길이(bending length, L) 측정결과, 직물시료(A 타입시료) 중 1-2-2(심지위사)가 가장 높은 값을 나타내어 시료 중 가장 뻣뻣함을 알 수 있었다. 이는 인모의 비율이 가장 높기 때문으로 판단된다. I-2-1(심지경사)의 강경도는 가장 유연하다. 봉제한 시료(B 타입 시료)의 경우 D-s(데님)가 가장 뻣뻣하며 I-2s-1(심지경사)이 가장 유연함을 나타내었다. 또한, 봉제한 시료는 봉제하지 않은 직물시료에 비해 전반적으로 뻣뻣하게 나타나는 것을 알 수 있다. 이는 봉제부위에서 두 층의 직물시료의 변형이 구속되는 효과가 발생하기 때문이다. 패딩을 삽입하고 봉제한 시료(C 타입시료)의 경우에는 I-2sp-2(심지위사)가 가장 뻣뻣하였고 I-2sp-1(심지경사)가 가장 유연함을 나타내었다. 패딩을 삽입하고 봉제한 C타입의 시료들은 다른 타입의 시료(A, B 타입)보다 월등히 강경도가 높아지는 것을 볼 수 있었다. 이는 봉제 및 패딩에 의한 효과로 판단된다. 2. 시료의 인장 특성 중 EM1(경사방향 신도)은 I-2 > D > I-1 > O의 순이며, EM2(위사방향 신도)는 D > I-1 > O > I-2의 순이었으며 이는 최대하중을 부가할 때 시료의 신장률로서 높은 값은 신장이 용이함을 뜻한다. 굽힘특성 중 B1은 D > I-1 > O > I-2 이며, B2는 I-2 > I-1 > D > O의 순서이다. 인모는 일반 의류용 섬유에 비해 현저히 강성이 높다. 즉 심지의 빳빳한 효과를 극대화시키기 위해 인모와 일반섬유를 혼방하는 경우가 많다. 심지의 위사 구성을 보면 I-2는 인모비율 70%, I-1은 인모비율 35%인 것에 의해 위사의 굽힘강성에서 I-2가 높은 것으로 판단된다. 이러한 사실이 두 시료 간 굽힘강성 차이를 설명하는 요인이 될 수 있다. 전단강성 중 G1은 D > I-2 > I-1 > O의 순으로 낮아지고 있다. D(데님)는 전단강성이 높아서 인체의 곡면변화에 순응하여 변형하는 기능이 약간 낮을 것으로 판단할 수 있다. 직물의 두께 T(㎜)값은 D > I-1 > I-2 > O의 순서로 낮아지고 있다. 3. 플렉소미터법을 사용한 강경도 측정 장치와 3차원 스캐너를 사용하여 각 4종의 시료와 봉제된 시료의 처지는 형태를 입체적으로 분석한 결과에서 3차원 스캐닝에 의해 얻어진 입체적인 좌표로부터 직물시료의 처짐을 분석할 수 있음을 확인하였다. 이러한 입체적인 정밀분석은 플렉소미터를 사용한 강경도 측정에 있어서 평면적인 시료뿐만 아니라 봉제가 복잡한 형태를 띠거나, 가공의 형태가 평면에서 벗어나는 경우, 혹은 시료의 축 방향 뒤틀림이 발생하여 일반적인 측정이 곤란한 경우라고 할지라도 보다 정밀한 정보의 입수가 가능함을 제시하고 있다. 4. 바디에 착장시킨 sleeve 시료의 드레이프 입체 형상분석결과 Meshlab을 이용하여 화면을 정리한 후 퀼팅된 슬리브 시료는 각기 상이한 입체적 처짐을 나타내고 있다. 즉 퀼팅된 슬리브 시료의 경사방향과 위사방향의 처짐은 시료자체의 경∙위사 방향에 따른 굽힘과 전단특성의 변화, 두께, 봉제방법, 사용한 패딩, 퀼팅형상 등에 의해 복잡하게 변화하게 되는 걸 알 수 있다. 이를 입체표면에서 입체좌표를 추출한 후 차트로 재구성한 결과 처짐의 형상을 전체적으로 보면 I-2 > I-1 > O > D의 순서로 변화하고 있음을 알 수 있다. 시료 O의 경우 시료 아래쪽의 처짐이 다른 시료에 비해서 좀 더 평면적으로 펼쳐진 독특한 형상을 하고 있다. 5. 3차원 의상제작 프로그램인 CLO 3D CAD ((주)클로 버추얼패션, V.3.0.3)를 사용하여 드레이프를 재현해 본 결과, 전체적으로는 실제와 가상 시료의 드레이프 형태가 유사함을 볼 수 있다. 하지만 일부 가상 시료의 노드(Node)의 구부러진 형상을 보다 세밀하게 재현해내기에는 어려움이 따랐다. 6. KS0815 법에 의거하여 드레이프된 형태를 3차원 스캐너를 사용하여 각 4종의 경사, 위사 시료의 처지는 형태를 입체적으로 분석한 결과에서 3차원 스캐닝에 의해 얻어진 입체적인 좌표로부터 직물시료의 처짐을 분석할 수 있음을 확인하였다. 그 결과 경사방향의 직물시료 드레이프는 D > O > I-1 > I-2의 순서로 처지게 된 것을 알 수 있다. 위사방향에 경우 O > I-2 > I-1 > D의 순서로 처지는 순서가 달라졌다. 7. 본 연구에서 실험에 의해 획득한 물성값을 기준으로 CLO 3D 프로그램에 대입하여 시뮬레이션을 실시한 의상을 표현한 결과 1-2(심지2)의 의상이 가장 빳빳하게 표현되고 퀼팅의 효과도 가장 뚜렷한 것을 볼 수 있으며 D(데님)가 가장 많이 아래로 처지며 퀼팅의 효과도 가장 낮은 것을 확인할 수 있다.; Along with the recent development of 3D CAD technologies, the application scope of 3-dimensional CAD is becoming greater in the textile and fashion industries. The fashion material design CAD and 3D digital clothing CAD systems are excellent tools in reducing working hours with easier adjustment and stream-lined producing procedures as well as maximizing efficiency, consequently being able to elevate overall productivity. For these reasons, these systems are getting popular in related companies and industrial sections. As researches in textile and fashion industries and technologies of IT field tend to get combined these days, the textile and fashion industries and academic fields are also actively adopting the 3D digital clothing CAD system. Interlining, a very important part of a garment, is a fabric inserted into clothing in order to form and maintain silhouette of the outfit. Various materials such as hemp cloth, wool, cotton and felt can be used as interlining. Characterized with thickness, the interlining keeps the outline of garment with its stiffness and elasticity. Since the interlining is a functional material used inside of garment, it is hard to find various colors and patterns in interlining fabrics. Due to the limited colors and patterns, it is generally not desirable to use it for exterior layer of apparel. Notwithstanding such general circumstances, this study aims to increase dimensional and aesthetic effect of interlining fabrics, as exterior material, using the quilting method that adds decorative effect to it. The quilting is the highlight texture of fabric surface with its dimensional effect of stitch lines composed by sewing machine or handmade. For various and decorative effect, the quilting method has been consistently used in the fashion industry. As decorated pattern in material surface with quilting stitches highlights the garment fabric, the quilting method is used as a significant decorative element in fashion industry to maximize splendidness and aesthetic effect of outfit. Furthermore, inserting cotton or felt between the layers of fabrics can bring in additional dimensional and thermal effects. Insulating layer formed by in-between cotton or felt provides thermal effect. This study aims to interpret how exterior is affected by fabric's composition, structure, stiffness, thickness, and weight by applying the quilting method to the interlining and comparison materials. The surface reconstruction method with 3D scanning is employed as a research method to evaluate the changing exterior depending on the materials quantitatively. Considering the property of the fabric, an apparel is realized using a virtual quilting method in 3D digital clothing system. It aims to provide data about fashion materials so that the textile and fashion industries can develop various high-value products by using the 3D virtual apparel realization method of CAD software system. virtual clothing is realized through a virtual quilting method in 3D digital clothing system based on the properties of fabrics. The results are describe as follows: 1. From the Flexometer stiffness test result, the interlining specimen I-2-2 shows the highest bending length(L) value. This is due to the fact that the I-2-2 has the highest percentage of hair in the filling yarn. Stitched specimens(Type B) show higher bending length(L) values than their corresponding fabric specimens due to the stitches between the layers. Pad-inserted stitched specimens(Type C) show the highest L values than other two types of specimen types. 2. The values of bending rigidity(B1) of the fabric specimens are in the order of D > I-1 > O > I-2, and those of B2 are in the order of I-2 > I-1 > D > O. Hair fibers generally show higher bending rigidity than other textile fibers. In order to maximize the stiffness effect, hair fibers and textile fibers are generally spun together for the woven type interlining. Filling yarn of I-2 contains 70% hair, while that of I-1 specimen contains 35%. This fact explains the bending rigidity difference of the two specimens. Denim(D) specimen shows highest shear rigidity value. 3. 3D scanning of the testing by Flexometer shows that three-dimensional coordinate values of the fabric specimen describe the overall shape of the bent fabric over the inclined plane of the Flexometer, suggesting the possible use even for the deformed fabric specimen characterization, which is not possible in the conventional testing scheme. 4. The drape’s three dimensional shape of the sleeve specimen fitted on the body were arranged in a screen with Meshlab and it was found that the angles of the quilted sleeve specimens had different dimensional deflections. In other words, the deflects on the warp and fill directions of the quilted sleeve specimens showed that the warp and fill directions on the specimen itself are changing complicatedly according to bendings, shear rigidity, thickness, sewing method, used padding, and quilted shape. After the coordinates were extracted on the dimensional surface, and the chart was redesigned, it could be seen that the shape’s deflects were changing as a whole in the order of I-2 > I-1 > O > D. In case of O specimen, drapes in bottom part of the specimen have unique form that spread more flat compared to other specimens. 5. From the results of the reconstructed drape using the 3D clothing design program CLO 3D CAD (CLO Virtual Fashion Corporation, V.3.0.3), it was seen that the real and intended drape forms of the specimens had a resemblance in total. However, there was difficulty in reconstructing the warped from into more detail of part of the intended specimen Node. 6. In accordance to the KS0815 method, four types of warp and fill specimens were used to analyze the drapes deflects dimensionally by using the 3D scanner, structured light. According to the results from the analyzed dimensional coordinates to the fabric specimens’ deflects through 3D scanning, it could be seen that the drapes of the warp fabric specimens changed in the order of D > O > I-1 > I-2. In the case of the warp directions, it changed in the order of O > I-2 > I-1 > D. 7. To compare the fabric and seam used in the interlining, denim and organza with high stiffness and big different in weight per unit area were chosen. The surface pattern of the fabrics was used and a preferred pattern was designed by the use of the CLO 3D program’s quilting method. The value of property of matter obtained from this research was used as a standard substituted into the CLO 3D program to perform a simulation to express clothing. From the results, the clothing of 1-2(interlinging2) was expressed with the most stiffness and distinct quilting effects while D(denim) was identified as the one that deflects downwards the most with the least quilting effects. We have employed a 3D surface scanning and reconstruction methods in order to express the actual properties and textures of textile materials in the virtual fabric property and appearances depicted in the outcome of the three-dimensional digital clothing CAD system. It is expected the employed methods will further be efficiently developed to be utilized in the preparation of 3D digital clothing.
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