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3D 프린팅을 활용한 바이오플라스틱 핸드백 디자인 연구

Title
3D 프린팅을 활용한 바이오플라스틱 핸드백 디자인 연구
Other Titles
Study of bio plastic handbag design using 3D printing : Focusing on the application of surface shape inside the Antelope Canyon
Authors
최지현
Issue Date
2018
Department/Major
디자인대학원 패션디자인전공
Publisher
이화여자대학교 디자인대학원
Degree
Master
Advisors
김정혜
Abstract
Plastic has contributed to the development of modern design and industry due to its easy processing and economic feasibility. But the problem of air pollution generated from the waste process and mass production of plastic waste has been emerged as a serious social problem. Accordingly, Bioplastic has been developed as an alternative which is not harmful to the human body, allows the natural decomposition possible with the feasibility of recycling. Bioplastics, which is used in various fields, is still in its early stages in the field of fashion. Accordingly, this study intends to suggest the possibility of design beyond the limitation of past by utilizing 3D printing technique based on bio plastic material. 3D printing technology is simpler and higher intuitiveness of production than any other existing manufacturing method with wide realization scope. Therefore, it is meaningful to express creative design by introducing 3D printing technique to the manufacturing method. Among 3D printing method, we selected and applied FDM method which melts thermoplastic resin inside the nozzle with high heat, laminates thin plastic on the bed to create the product. Especially, this study attempted the study on plastic handbag design based on the history in which plastic materials have contributed to the fashion in the past. While Plastic handbag is an item which has made a big impact on the fashion market due to the passion on fashion and consumption and the lack of resource which have been suppressed since the 2nd world war, it has been emerged again as a popular item of various fashion brand collections recently, also mentioned as environmental issue at the same time. Antelope Canyon, a motif, is a canyon located in Page, United States, is famous for its unique shape and internal curve. As a place where the elements such as land, water, wind and times created from natural formative principle are harmonized exquisitely and revealed, the shape of the curved surface can be divided into mild slope and rapid slope to extract motifs with various physical beauties. The theoretical study of this study and contents and method of the work production are as follows. First, we researched the concept, backgrounds, types and representative materials of bioplastics, and examined and analyzed design cases utilizing bioplastics. In addition, we examined the concept and characteristics of 3D printing as a technique, examined the types and characteristics of printing methods, and researched the details and materials of printing to seek effective ways which can realize handbags. We surveyed the entire 3D printing process, reviewed the production process, and analyzed design cases. We investigated the concept and the origin of plastic handbag which will be the result of research, divided the type and materials, search the case of plastic handbag design shown in the modern fashion for analysis. In order to apply the shape of internal curve of Antelope canyon as motif, we figured out the origin and formation process of Antelope canyon, analyzed the shape of internal curve and extracted various design motives. Based on the theatrical research as above, the handbag design utilizing FDM method, one of 3D printing to PLA material, bio plastic material, intends to express the shape of internal curve of Antelope canyon. The final handbag design works were 8 works in total which include 1 second bag, 1 clutch & shoulder bag, 1 tote & shoulder bag and 5 tote bags. We obtained following conclusions trough this study. First, it was found that PLA selected one of bio plastic materials is a sustainable material with high potential of future development, and suitable to the stable production of handbag through FDM method. But since the kinds of color currently developed are limited, the necessity on the realization of various colors can be raised. For the development of various colors, the sustainability based values such as biodegradability should be maintained. Second, it was confirmed that FDM method of works among 3D printing technique is suitable to the realization of handbag design. The method in which the filament passing through the nozzle, melted and formed the lamination, allows the stable manufacturing possible, its unique laminating expression became the elements stimulating idea. Various lamination structures and surface textures can be created depending on the change of material of filament, extrusion temperature and nozzle size, especially in this study, the application by each work was possible in realizing the unique layer of internal curve of Antelope canyon. Third, when looking back whole the process of plastic handbag manufacture, if the existing plastic material has the limitation in which the realization of complex shaped design was hard, and the mold manufacturing should be advanced and it can create harmful waste in its nature, it is considered that 3D printing technique which use bio plastic will be an attempt which can reflect the expansion and advance in various aspects such as the realization of artistic emotion, economic aspect and environmental aspect. Fourth, Antelope canyon, a motif of work, is divided in its shape according to the principle of natural formation, it can be roughly divided according to the level of angle. The shape of curve can be classified into the simple and slow slope and free and complex curve within slow and steep slow. Various shapes formed from erosional process of nature show the repeated pattern, making the connection with lamination possible, not same in overall but suitable in drawing the beauty of harmony which form unity and balance. The collection of handbags completed using a future-oriented material and technique based on motifs of natural beauty extracted from a canyon called Antelope Canyon is composed of 8 works in total. The beauty of curves from nature emphasizes the feminine image as the principles of rhythm, repetition and unification are emphasized. Bioplastics materials and 3D printing techniques, which are eco-friendly materials that we should pursue in the future, seem to be a clue of direction which can be future design for handbag.    Through this research, we checked the potentiality of future development of bio-plastic material utilization and 3D printing technique in the field of fashion, and we expect that the creative design research related to this should be continued. ;플라스틱은 가공의 용이성과 저비용의 경제성으로 현대의 산업과 디자인의 발전에 큰 기여를 하였다. 그러나 최근 플라스틱 폐기물의 다량 발생 및 폐기 과정을 통해 발생되는 대기오염의 문제 등은 심각한 사회문제로 부각되었다. 이에 인체에 무해하고 자연분해가 가능하며 재활용이 용이한 대안으로 바이오플라스틱(bioplastic)이 개발되고 있다. 다양한 분야에서 활용되고 있는 바이오플라스틱은 아직 패션 분야에서의 활용은 초기 단계라 할 수 있다. 이에 본 연구는 바이오플라스틱 소재를 바탕으로 3D 프린팅 기법을 활용함으로써 과거의 한계를 넘어선 디자인의 가능성을 제시하고자 한다. 3D 프린팅 기술은 기존의 어떠한 제조 방식보다도 간결하고 제작의 직관성이 높으며 구현 범위가 넓다. 이에 3D 프린팅 기법을 제작 방식에 도입하여 독창적인 디자인으로 표현하는데 의의를 두고 있다. 3D 프린팅의 출력 방식 중 열가소성 플라스틱을 노즐 안에서 강한 열로 녹여 베드 위에 가는 플라스틱을 적층하면서 제품을 만들어내는 FDM 방식을 선택하여 디자인에 적용하였다. 특히 이 연구는 과거 플라스틱 소재가 패션에 기여했던 역사에 근거하여 플라스틱 핸드백 디자인에 대한 연구를 시도하였다. 플라스틱 핸드백은 2차 세계대전 이후 전쟁 기간 동안 억눌렸던 패션과 소비에 대한 열망 및 자원 부족이라는 계기로 패션 시장에 큰 반향을 일으켰던 아이템이면서, 최근 각종 패션 브랜드 컬렉션의 인기 아이템으로 다시 부각되는 한편 동시에 환경적 이슈로 거론되는 아이템이기도 하다. 모티프로 응용한 앤텔로프 캐년은 미국 페이지 지역에 위치한 협곡으로서 내부 곡면의 독특한 형태미가 유명한 곳이다. 자연의 조형원리로부터 이루어진 대지와 물과 바람 그리고 세월이라는 요소들의 절묘한 조화의 결과가 드러난 곳으로서, 곡면의 형태는 완경사와 급한 경사로 나뉘어 다양한 형태미를 가진 모티프들을 추출할 수 있다. 본 연구의 이론적 연구 및 작품 제작의 내용과 방법은 다음과 같다. 먼저 바이오플라스틱 소재의 개념과 등장배경, 소재별 종류와 대표 소재에 대해 알아보았고 바이오플라스틱을 활용한 디자인 사례를 살펴보고 분석하였다. 또한 기법으로서 3D 프린팅의 개념과 특성을 살펴보고 출력 방식의 종류와 특징을 알아보았으며 프린팅의 세부 방식과 재료를 조사하여 핸드백을 구현할 수 있는 효과적인 방법을 모색하였다. 3D 프린팅 프로세스 전체를 조망하며 제작과정을 살펴보고 디자인 사례를 분석하였다. 연구의 결과물이 될 플라스틱 핸드백의 개념과 유래에 대해서도 살펴보았으며, 종류와 소재를 분류하고 현대 패션에 나타난 플라스틱 핸드백 디자인 사례를 찾아 분석하였다. 앤텔로프 캐년의 내부 곡면 형태를 모티프로 응용하기 위해 앤텔로프 캐년의 유래와 생성과정에 대하여 파악한 후 내부 곡면의 형태를 분석하고 다양한 디자인 모티프들을 추출하였다. 이상의 이론적 연구들을 토대로 바이오플라스틱 소재인 PLA 소재에 3D 프린팅의 출력 방식 중 하나인 FDM 방식을 활용한 핸드백 디자인은 앤텔로프 캐년이 가진 내부 곡면의 형태를 효과적인 디자인으로 표현하고자 하였다. 최종 핸드백 디자인으로 제작된 작품은 총 8점으로 세컨드백 1점, 클러치 & 숄더백 1점, 토트 & 숄더백 1점, 토트백 5점에 해당한다. 본 연구를 통해 얻은 결론은 다음과 같다. 첫째, 바이오플라스틱 소재 중 한 가지로서 선정한 PLA 소재는 지속가능한 소재로서 향후 발전가능성을 지니고 있으면서 3D 프린팅의 FDM 방식으로 핸드백을 안정적으로 제작하기에 적합한 소재임을 확인할 수 있었다. 다만 현재 개발된 색채의 종류가 한정적이어 다양한 색채 구현에 대한 필요성을 제기할 수 있다. 다채로운 색채 개발에 있어서도 생분해성을 비롯한 지속가능성 기반의 가치가 유지되어야 할 것이다. 둘째, 작품의 표현기법으로 사용된 3D 프린팅 기법 중 FDM 방식은 핸드백 디자인 구현에 상당히 적합한 방식임을 확인할 수 있었다. 고온으로 가열된 노즐을 통과한 필라멘트가 녹으면서 적층을 이루는 방식으로 안정적 제작이 가능하였으며 특유의 적층 표면이 디자인에 있어 아이디어를 자극하는 요소가 되었다. 필라멘트의 재료 성분과 압출온도, 노즐 사이즈의 변화에 따라 다양한 적층 구조와 표면감을 만들 수 있었는데, 특히 본 연구에는 각 작품별로 앤텔로프 캐년이 가지고 있는 내부 곡면의 독특한 층을 구현하는데 응용이 가능하였다. 셋째, 플라스틱 핸드백 제작의 전 과정을 돌이켜 볼 때, 기존의 플라스틱 소재가 복잡한 형태의 디자인을 구현하기 어려웠고 금형 제작이 선행되어야 하며 공정상 유해한 폐기물들을 발생시킬 수 있다는 한계점을 가지고 있었다면, 바이오플라스틱을 원료로 한 3D 프린팅 기법은 예술적 감성 구현의 측면, 경제적 측면, 환경의 측면 등 다양한 측면에서 확장과 진보를 반영할 수 있는 시도가 될 것으로 사료된다. 넷째, 작품의 모티프로서 앤텔로프 캐년은 협곡의 자연적 형성 원리와 더불어 형태가 구분되며 이는 경사의 정도로 크게 구분할 수 있었다. 완경사와 급한 경사 안에서도 단순하고 완만한 곡선의 형태와 자유롭고 복잡한 곡선의 형태 등으로 분류가 가능하였다. 자연의 침식과정으로부터 형성된 다양한 형태들은 반복된 선형을 보이며 적층의 방식과 연결이 가능하였고 전체적으로 동일하지 않으면서도 통일감과 균형을 이루는 조화의 아름다움을 도출하기에 적합하였다. 앤텔로프 캐년이라고 불리는 협곡에서 추출한 자연의 조형미를 모티프 삼아 미래지향적인 소재와 기법을 활용하여 완성한 핸드백 컬렉션은 총 8점으로 구성되었다. 자연에서 오는 곡선형의 형태미는 율동과 반복, 통일의 원리가 부각되면서 여성스러운 이미지를 강조하였고 앞으로 추구해야 할 친환경소재인 바이오플라스틱 소재와 3D 프린팅 기법의 방식은 앞으로 핸드백 제품 디자인으로 나아갈 수 있는 방향의 실마리가 된 것으로 보인다. 본 연구를 통해 패션 분야에 대한 바이오플라스틱 소재의 활용과 3D 프린팅 기법의 향후 발전 가능성을 확인하였으며 앞으로 이와 관련된 독창적인 디자인 연구가 계속되기를 기대한다.
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