3D 프린팅에 의한 파라메트릭 텍스타일 디자인 연구

Abstract

Developing creative materials is one of the key challenges facing today's textile design industry to meet consumer demand. In order to create a high value-added design, it is necessary to explore a solution that combines an artistic style with an expressive design and to conduct multi-layered research on new materials and designs. Among various production methods, 3D printing becomes more sophisticated as the core manufacturing technology of the fourth industrial revolution, and orders can be made to creative designs and creations, meeting consumer demand. 3D printing is not only a traditional fiber that actually achieves a form that is difficult to produce, but it is also very good at making open and creative fabrics. Anyone who understands the principles of digital processes through 3D printing can uniformly achieve this. The range of 3D printing is relatively narrow in the textile design industry compared to other industries, but the possibilities of its use are endless in the near future. For such 3D printing, 3D modeling is essential and important. At this point of time when many design works are performed in a digital system, the importance of effective methodological retrieval using a digital tool is increased. Therefore, it is necessary to calculate the rationalization of design, devise an efficient design development method, and derive a more optimized form than analog tools. The design of the parameter can rationally and efficiently generate various and complicated patterns by algorithm and parameter. The study aims to explore new expressiveness of fiber design by designing 3D modeling using a parametric design tool for 3D printing. To construct a process for generating effective design using a 3D printing technique and a parametric design tool. Geometry generated based on a series of mathematical rules is rational, accurate, and visually simple. The tessellation in which such geometric shapes are continuously arranged is my unique generation direction for each element and easily adjusted by the parameters of the algorithm. Accordingly, the pattern system of this research utilizes a parametric design tool to convert a two-dimensional pattern into a three-dimensional effect, and deforms the basic pattern of tessellation to enhance the three-dimensional effect and the spatial effect. The tessellation in this study is a source of inspiration for pattern formation, and it is a creative pattern that rents only external frames and increases intervals that do not exist in the tessellation in the opposite direction. The result of this research means texture pattern design, and a 3D print production method is designed and installed based on an understanding of structural characteristics of the texture design of a digital base. We look forward to studying fiber designs based on 3D prints and parametric designs.;점차 고도화되는 현대 소비자의 취향을 충족시키기 위해 독창적인 소재를 개발하는 것은 텍스타일 디자인 산업 분야의 주요 과제 중 하나이다. 디자인의 고부가가치를 창출하기 위해 텍스타일 디자인과 예술적 표현의 융합 방안을 모색하는 필요성이 대두되고 새로운 소재와 디자인의 다층적인 연구가 요구되고 있다. 다양한 제작 방식 가운데 3D 프린팅은 4차 산업혁명의 핵심적인 제조 기술로서, 점차 고도화되고 있는 소비자의 요구 충족을 위한 독창적인 디자인 제작과 맞춤 생산을 가능하게 한다. 또한 자원 낭비가 절감되고 다방면에서 활용 가능성이 높아 텍스타일 산업의 재고 보관 및 폐기 압박을 해소시킬 수 있다. 3D 프린팅은 기존 섬유로 제작하기 어려운 형태를 실제로 구현하는 것에 그치지 않고, 새로운 디자인의 지평을 여는 창의적인 텍스타일을 제작하기에 이상적이다. 과거 아날로그 시대에 작업자의 숙련도에 의해 좌지우지되던 제품디자인 제작의 완성도가 이제는 3D 프린팅 기술로 인해 디지털 프로세스의 원리를 이해하는 누구나 균일하게 성취할 수 있게 된 것이다. 텍스타일 디자인 산업 분야에서 3D 프린팅의 적용 범위는 타 산업에 비해 상대적으로 좁은 편이지만, 근미래의 기술과 소재의 발전 가능성을 염두하면 그 활용가능성은 무궁무진하다. 이러한 3D 프린팅에서 3차원 모델링은 필수적인 핵심 과정이다. 대다수 디자인 작업이 디지털로 이루어지는 현시점에서 디지털 툴을 이용한 효과적인 방법론 탐색의 중요성이 대두되고 있다. 따라서 단순히 아날로그 도구의 대체로 그치는 것이 아니라 디자인의 합리성을 계산하여 최적화된 형태를 도출시키는 효율적인 디자인 전개 방식에 대한 연구가 요구된다. 파라메트릭 디자인은 알고리즘과 파라미터에 의해 다양하고 복잡한 패턴을 합리적이고 효율적으로 생성시킬 수 있다. 이에 본 연구는 3D 프린팅을 위해 파라메트릭 디자인 툴을 활용하여 3차원 모델링을 설계함으로써 텍스타일 디자인의 새로운 표현 가능성을 모색하는 것을 목표로 한다. 3D 프린팅 기술과 파라메트릭 디자인 툴을 통해 효과적인 디자인 제작을 위한 프로세스를 구축하는 데 목적이 있다. 일련의 수학적 규칙을 기반으로 생성된 기하학의 형태는 합리적이고 정확하며, 시각적으로는 간결한 조형미를 느끼게 한다. 이러한 기하도형을 연속적으로 분할하고 배열한 테셀레이션은 각 요소마다 고유한 생성 방향성을 내제하고 있어, 알고리즘의 파라미터로 조절하기 용이하다. 따라서 본 연구의 패턴 구성은 파라메트릭 디자인 툴을 활용하여 테셀레이션의 기본형을 변형시키고, 2차원 패턴을 3차원으로 전환시킴으로써 입체감과 공간감을 더한다. 본 연구에서의 테셀레이션은 패턴 구성을 위한 영감의 발원지이며, 그 원리를 있는 그대로 적용한 것이 아니라 외곽선만 차용함으로써 테셀레이션에 부재하는 틈새를 역으로 부각시킨 창의적인 패턴이다. 연구의 내용과 방법을 요약하면 다음과 같다. 첫째, 3D 프린팅의 개념 및 작동 원리, 출력방식, 산업동향을 선행연구와 문헌에 국한하지 않고 온라인 자료를 추가로 참고한다. 3D 프린팅 텍스타일 디자인의 사례를 형태의 표현 방식에 따라 기존 섬유를 기반으로 한 방식, 타 섬유와 결합한 방식, 개체들을 조합한 방식, 자유로운 형태를 표현한 방식으로 분류하여 분석한다. 둘째, 3D 프린팅에 의한 디지털 제작을 위해 파라메트릭 디자인의 이론을 각종 문헌과 선행연구와 온라인 자료를 기반으로 고찰한다. 파라메트릭 디자인의 알고리즘을 활용하여 효과적으로 텍스타일 패턴을 생성하고 변형하는 방법을 모색하기 위함이다. 텍스타일에 적용된 파라메트릭 디자인의 원리를 살펴보고 패션, 인테리어, 제품에 적용된 파라메트릭 디자인의 사례의 분석을 통해 패턴 구성에서의 활용 가능성을 탐구하여 디자인을 전개한다. 셋째, 개체들을 조합한 방식(modular combining)을 참고하여 패턴을 구성한다. 아르키메데스의 준정규 테셀레이션의 외곽선을 차용하여 변형 패턴을 구성하고 3차원 모델링을 설계한다. 각 기하 도형의 개체 연결을 위해 결합 구조를 모색한다. 최종적으로 제작된 디자인은 2차원 패턴 16개, 3차원 패턴 8개와 3D 프린팅 출력물인 디자인Ⅰ의 개체 160개, 디자인Ⅱ의 개체 114개, 디자인Ⅲ의 개체 38개이다. 이를 통해 파라메트릭 디자인 툴을 활용한 3D 프린팅 텍스타일 디자인의 프로세스를 구축한 것이다. 연구를 통해 얻은 결론은 다음과 같다. 첫째, 효과적인 텍스타일 패턴 제작 방식을 통해 3D 모델링을 설계하여 프로토타입의 3D 프린팅 텍스타일을 제안했다. 파라메트릭 디자인 프로세스와 기존 디자인 프로세스의 차이점을 확인하고 효율적인 패턴 제작 프로세스를 구축하였다. 둘째, 파라메트릭 적용을 위한 라이노의 그래스하퍼 프로그램은 전문적인 전산 지식이 없더라도 알고리즘의 흐름과 적절한 파라미터 사용으로 패턴을 제작할 수 있다. 또한, 수학적 규칙으로 구성된 테셀레이션의 무한 확장 가능한 구조적 특징은 파라미터의 값을 조절하여 구성하고 싶은 모티프의 수를 조절할 수 있어 패턴을 확장시킬 수 있다. 따라서 그래스하퍼를 통해 수학적 규칙에 따라 배열되는 기하학 패턴을 생성하기 용이하다. 셋째, 변형된 테셀레이션의 기하 도형을 개별적으로 분할시킨 3차원 모델링을 연결 구조와 결합하여 출력하면 각 도형의 배열 구조를 자유자재로 구성하는 것이 가능하다. 배열을 통해 전체 구성 패턴에 의도적인 틈새를 부여하여 다각형이 빼곡히 배열된 변형 테셀레이션에 시각적인 휴식을 제안할 수 있다. 넷째, 평면 패턴을 입체로 전환시킴으로써 공간감과 부피감을 부여할 수 있었다. 다각형 내부에 파생된 선들의 높이를 조절하거나, 선 따라 구를 반복적으로 배열시켜 디자인 요소를 추가했다. 이러한 3차원 텍스타일 패턴은 평면에서 전개되는 패턴보다 공간적으로 구성되는 요소들이 많아져 시각적인 흥미를 유발시킬 수 있었다. 다섯째, 기존 원단을 덧대어 추가적인 디자인 요소를 기대할 수 있다. 메탈릭 원단에 출력물의 상부 구조물이 반사되어 시각적 흥미를 유발한다. 원단 위치에 따라 제 2의 패턴을 자유롭게 구성할 수 있다. 본 연구는 파라메트릭 디자인 기법에 따른 텍스타일 패턴 설계에 의미가 있으며, 디지털 기반 텍스타일 디자인의 구조적 특성과 3D 프린팅 조형 제작 방식의 이해를 토대로 디자인하여 실물로 제작하고 방법을 구축한 것에 그 의의가 있다. 본 연구를 통해 3D 프린팅과 파라메트릭 디자인에 기반한 텍스타일 디자인에 대한 다양한 연구가 이루어지길 기대한다.