이미지 생성형 AI를 활용한 3D 프린팅 패션 주얼리 디자인 개발

Abstract

With the advent of the 4th industrial era and the development of digital technologies such as artificial intelligence (AI), metaverse, 3D printing, and 3D virtual wearing systems, the fashion industry continues to attempt to combine digital technology and introduce it in various areas. These digital technologies change the manufacturing paradigm, show creative applicability, and continue to grow. However, in a situation where artificial intelligence image generation programs and 3D printing technology development are accelerated and commercialized, there is a lack of research that combines digital technologies such as image generation AI and 3D printing with fashion design to lead to practical fashion production. Image Generative AI can be easily used by anyone from the general public to experts to generate results, so it is highly accessible and can be used in various ways by realizing the user's imagination more rich and concretely. In addition, it is necessary to study how to use it in fashion design because 3D printing can quickly respond to changes in product form and has the potential to create new synergies through the convergence of digital technology by integrating the entire production process from product design to the final finished product based on computers. Therefore, the purpose of this study is to derive creative inspiration images using image-generating AI in the early stages of the fashion design process, design based on them, and then introduce 3D printing techniques to conduct design research to confirm the possibility of producing works that combine fashion and digital technologies and propose ways to apply digital technologies in the fashion industry. As a result of this study, a total of 6 jewelry designs printed with a 3D printer were developed. The design Ⅰ was designed as a necklace with the image of a lotus leaf composed of five as a motif. Emphasizing the narrowing and widening of the lotus leaf curve, the shape was implemented through the difference in width and change in the curve. The design ⅱ was designed as a bracelet by selecting the shape in which the leaf vein was radially unfolded and wound as the motif image. A part of the curve appearing on the lotus leaf was drawn with a line to maximize it and adjust the height of the curve to implement the shape of a curve that spreads out radially. Design III designed earrings by selecting the shape of a lotus leaf connected by a thin stem as the motif. Two lotus leaves, large and small, on one stem were able to deliver a design of a new structure in which they were naturally connected. Design IV designed earrings by selecting an image in which a delicately extended leaf vein and two lotus leaves overlap each other as the motif. Two lotus leaves with detailed leaf veins were expressed as natural curves at various angles, and the design of a naturally overlapped structure was made possible through various overlapping attempts. In Design V, the leaf veins are freely spread on the upper part of the lotus leaf, and the earring is designed by selecting the image of the peaks gathered at the lower part as a motif. By connecting lotus leaves to the thin stem, the effect of spreading lotus leaves from the stem could be delivered. The design ⅵ designed the ring by selecting large and small lotus leaf-shaped images as a motif. A new three-dimensional structure could be delivered through the harmony of the elements of the large and small lotus leaves spreading in the center and natural curves. The conclusions obtained through this study are as follows. First, by inputting text that fits the concept using image generation AI, we were able to achieve the efficiency of deriving new and original natural object motif images based on existing natural object images in a relatively short time. Image generation AI analyzed the user's imagination and confirmed that it is worth being used as a tool to expand the inspiration of design creation in that it can quickly implement concepts of various styles into images. If AI image generators are used in the design process, inputting text that fits the concept is expected to help in efficient design development by richly depicting and visualizing appropriate images and implementing ideas. Furthermore, we were able to analyze the possibility of developing into creative and innovative collaboration tools that can interact with designers in the field of fashion design. In addition, the image Generative AI intuitively applies and combines prompt commands to generate the corresponding image, so users should be able to structure specific keywords into text based on a clear understanding of the concept to obtain the desired image result. Through this study, it was possible to find out the effect that the content of the prompt text could have on the image result, and the necessity of accurate and concrete commands was found. Second, based on motif images, jewelry works were designed using a 3D modeling program, and samples were printed to check the shape, size, and weight, and then quickly corrected to produce works through 3D printing. It was found that 3D printing technology can be usefully used as a design production method because it can implement complex and diverse designs without a separate mold process and can be customized to reflect individual needs. Third, by applying image Generative AI and 3D printing technology to the design process, it is thought that a new aspect of creative image that embodies the user's imagination can be created through image generation AI, and based on this, it is thought that the product can be quickly and elaborately implemented through 3D modeling and output without a separate mold process. This study identified the possibility of applying digital technology to real fashion design products by designing jewelry based on inspirational images derived from image generation AI and producing a total of six fashion jewelry with 3D modeling tasks and 3D printing outputs. It is meaningful to present the possibility of convergence of fashion and digital technologies and to expand the expression domain of fashion design.;4차 산업시대의 도래와 더불어 인공지능(Artificial Intelligence, 이하 AI), 메타버스, 3D 프린팅, 3D 가상착의 시스템 등 디지털 기술의 발전에 따라 패션산업에서도 디지털 기술을 결합하여 다양한 영역에 도입하려는 시도가 계속되고 있다. 이러한 디지털 기술은 제조 패러다임을 변화시키고 창의적인 활용 가능성을 보여주며 지속해서 성장하고 있다. 연구 동향을 살펴보면, 이미지 생성형 AI는 활용방법 및 사례 연구와 그 활용 가능성을 분석한 연구가 주를 이루고 있으며 3D 프린팅은 3D 프린팅 산업의 응용 분야 확산과 3D 프린팅을 활용한 패션디자인 연구가 진행되고 있다. 이미지 생성형 AI와 3D 프린팅 기술 개발이 가속화되고 상용화되고 있는 현시점에서 이미지 생성형 AI와 3D 프린팅과 같은 디지털 기술을 패션디자인과 함께 접목하여 실질적인 패션 제품 제작까지 연결되는 연구는 미비한 상황이다. 이미지 생성형 AI는 일반인부터 전문가까지 누구나 쉽게 활용하여 결과물을 생성해 낼 수 있어 접근성이 높고 사용자의 상상력을 보다 풍부하고 구체적으로 구현하여 다양하게 활용될 수 있다. 또한 3D 프린팅은 제품 형태의 변화에 빠르게 대처할 수 있고 컴퓨터를 기반으로 제품 설계부터 최종 완제품에 이르는 전 생산 과정을 통합하여 디지털 기술의 융합을 통한 새로운 시너지 효과를 낼 수 있는 가능성을 가지고 있기에 패션디자인에서의 활용 방안에 대해 연구할 필요성이 있다. 따라서 본 연구의 목적은 디자인 프로세스 중 초기 발상 단계에서 이미지 생성형 AI를 활용하여 창의적인 영감 이미지를 도출하고 이를 바탕으로 디자인을 한 후, 3D 프린팅 기법을 제작 방식으로 도입하여 디자인 연구를 진행함으로써 패션과 디지털 기술을 결합한 작품제작 가능성을 확인하고 패션산업에서의 디지털 기술 적용 방안을 제안하는 데 있다. 본 연구의 방법으로 인터넷 자료와 선행연구를 통해 이미지 생성형 AI와 3D 프린팅의 개념 및 특성을 살펴보았다. 다음으로 미드저니(Midjourney)를 디자인 초기 발상 단계에 적용하여 연구의 디자인에 적합한 모티프 이미지를 도출한 후, 연잎의 형태를 적용한 주얼리 디자인을 라이노(Rhino) 모델링 프로그램을 활용하여 작업한 후 3D 프린팅 출력하였다. 에폭시 계열의 광경화성 수지 소재인 ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene) like resin을 사용하였고 출력물의 매끄러운 표면 마감과 정밀도가 높은 SLA(Stereo Lithography Apparatus)로 출력함으로써 연잎이 가진 곡면의 형태를 효과적으로 표현하였다. 최종적으로 제작된 작품은 총 6점으로 목걸이 1점, 팔찌 1점, 귀걸이 3점, 반지 1점을 개발하였다. 본 연구의 결과, 디자인 Ⅰ은 다섯 개의 조각으로 구성된 연잎 형태의 이미지를 모티프로 선정하여 목걸이를 디자인하였다. 각각의 연잎 조각에서 나타나는 굴곡이 좁아지고 넓어지는 현상을 강조하여 잎맥과 굴곡의 폭 차이와 곡선의 변화를 통해 형태를 구현할 수 있었다. 디자인 Ⅱ는 방사형으로 펼쳐지며 잔잔하게 구불거리는 잎맥의 형태 이미지를 모티프로 선정하여 팔찌를 디자인하였다. 연잎에서 나타나는 굴곡의 일부분을 라인으로 그려내어 극대화하였고 굴곡의 높낮이를 조절하여 연잎의 독특한 곡선 형태를 지닌 디자인을 가능하게 하였다. 디자인 Ⅲ은 가느다란 줄기로 연결된 연잎의 형태를 모티프로 선정하여 귀걸이를 디자인하였다. 크고 작은 두 개의 연잎이 하나의 줄기로 자연스럽게 연결되는 새로운 구조의 디자인을 전달할 수 있었다. 디자인 Ⅳ는 섬세하게 뻗어있는 잎맥과 두 개의 연잎이 서로 겹쳐있는 형태의 이미지를 모티프로 선정하여 귀걸이를 디자인하였다. 디테일한 잎맥을 표현한 두 개의 연잎은 여러 각도에서 굴곡을 주고 다양하게 겹치는 시도를 통해 자연스러운 겹침 구조의 디자인을 가능하게 하였다. 디자인 Ⅴ는 연잎의 윗부분은 잎맥이 자유롭게 펴져 있고 아랫부분 모여있는 봉우리 형태의 이미지를 모티프로 선정하여 귀걸이를 디자인하였다. 가느다란 줄기에 연잎을 연결하여 줄기에서 이어지는 연잎이 펼쳐지는 듯한 효과를 전달할 수 있었다. 디자인 Ⅵ은 크고 작은 연잎들로 구성된 형태의 이미지를 모티프로 선정하여 반지를 디자인하였다. 중심부에서 펼쳐지는 크고 작은 연잎들의 요소와 자연스러운 굴곡의 조화를 통해 새로운 입체적 구조의 형태를 전달할 수 있었다. 본 연구를 통해 얻은 결론은 다음과 같다. 첫째, 이미지 생성형 AI를 활용하여 콘셉트에 적합한 텍스트를 입력함으로써 비교적 짧은 시간 내에 기존의 자연물 이미지를 바탕으로 새롭고 독창적인 자연물 모티프 이미지를 도출해내는 효율성을 가져왔다. 이미지 생성형 AI를 디자인 프로세스에 활용하는 경우 콘셉트에 부합하는 텍스트를 입력하면 그에 맞는 이미지를 풍부하게 묘사하고 시각화하여 아이디어를 구체화함으로써 디자인 창작의 영감을 확대하는 도구로 활용될 가치가 있으며 나아가 패션디자인 분야에서 디자이너와 상호작용이 가능한 창의적이고 혁신적인 협업 도구로의 발전 가능성을 확인할 수 있었다. 또한 이미지 생성형 AI는 프롬프트 명령어를 직관적으로 적용하고 조합하여 해당하는 이미지를 생성하므로 사용자는 원하는 이미지 결과물을 얻기 위해 콘셉트에 대한 명확한 이해를 바탕으로 구체적인 키워드를 텍스트로 구조화할 수 있어야 한다. 본 연구를 통해 프롬프트의 내용이 이미지 결과물에 미칠 수 있는 영향과 정확하고 구체화된 명령어의 필요성을 알 수 있었다. 둘째, 모티프 이미지를 활용한 디자인을 3D 모델링 작업 및 샘플 출력을 진행하면서 형태, 크기 등을 살펴보고 신속한 디자인 수정 작업을 거쳐 본 제품을 3D 프린팅으로 출력 제작함으로써 3D 프린팅 기술은 별도의 금형 과정 없이 복잡하고 다양한 디자인을 구현할 수 있고 개인의 요구를 반영한 맞춤 제작이 가능하기에 디자인 제작 방식으로 유용하게 활용될 수 있음을 알 수 있었다. 셋째, 디자인 프로세스에 이미지 생성형 AI와 3D 프린팅 기술을 적용하면 이미지 생성형 AI를 통해 사용자의 상상력을 구체화한 새로운 측면의 창조적인 이미지를 만들어낼 수 있고 이를 바탕으로 사용자의 감각을 더한 제품을 디자인하여 별도의 금형 공정 없이 3D 모델링 작업과 3D 프린팅 출력을 통해 빠르고 정교하게 제품을 구현할 수 있을 것으로 생각된다. 본 연구는 이미지 생성형 AI를 통해 도출한 영감 이미지를 바탕으로 주얼리 디자인을 하고 3D 모델링을 거쳐 3D 프린팅으로 작품을 출력하여 총 6점의 패션 주얼리를 제작함으로써 디지털 기술을 실질적인 패션디자인 제품에 적용하여 그 실현 가능성을 확인하였고 패션과 디지털 기술 간의 융합 가능성을 제시하고 패션디자인의 표현 영역을 확장하는 데 의의가 있다.