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  • 기사등록 2022-07-04 09:16:27
  • 수정 2022-07-04 09:17:59
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3D프린팅과 섬유패션 융합, 디지털 전환 이끈다




3D프린팅 기술은 CAD로 디자인된 3차원 디지털 설계 데이터를 입력받아 입체적인 형태로 연속적으로 적층하면서 출력되는 삼차원 생산제조방식을 말한다. 개인 맞춤형 소량생산과 디지털 데이터에 의한 다양한 3차원 변형이 용이하기 때문에 3D프린팅은 디자인을 지향하는 기업의 미래라고도 불린다.

3D프린팅은 맞춤 제작에 있어 제조원가 절감 효과가 뛰어나기 때문에 의료, 자동차, 기계, 건설, 생활용품, 패션, 쥬얼리 등 다양한 생산제조 산업분야에 활용돼 산업을 고도화시키며 향후 시장을 점차적으로 크게 성장시킬 것으로 기대되고 있다.


디지털 테크놀로지와 섬유패션산업이 융합된 제품제조 분야에도 3D프린팅 기술을 적용하여 소비자의 니즈를 반영한 다양한 디자인 제품들을 손쉽게 제작할 수 있으며 개인 맞춤형 상품개발을 상용화 할 수 있다는 관점에서 향후 발전 가능성이 클 것으로 전망되고 있다.


섬유패션산업 분야에서도 2000년대 초반부터 지속적으로 3D프린팅 기술을 활용하여 다양한 소비자 니즈가 반영된 개인맞춤형 생산제조방식이 제시되고 있었다. 그러나 3D프린팅 기술 특성상 텍스타일 소재의 표면조도, 압축강도, 인장강도 등 모든 면에서 제품생산에 필요한 품질을 만족할 수 없고 의료제작에 필요한 착용감, 내마모성, 세탁성 등의 기준을 충족시킬만한 텍스타일 원단과 같은 드레이프성을 발현하는 소재 특성에는 아직 이르지 못하고 있는 실정이다.


3D프린팅 기술을 이용한 텍스타일 기본조직인 니트와 위브 구조의 직물을 대체·재현하기에는 실의 규칙적인 구조로 이루어진 직물과 3D프린팅은 생산제조 방식에서부터 본질적으로 다르기 때문이다. 3D프린팅 기술의 기술적 제한 성능과 일반 의류용 소재만큼 유연하지 못한 단점으로 인해 의료, 항공, 자동차, 제품, 가구 디자인 등의 다른 분야보다 개발이 제한된 상황이다. 주요 한계점으로는 △3D프린팅 활용 패션에 필요한 부드럽고 신축성 있는 원단을 대체할 수 있는 소재의 문제 △의상을 한 번에 출력 가능한 대형 3D프린터의 부재 △느린 3D프린팅 속도에 따른 대량생산의 어려움 등이다.


이 때문에 아직까지는 인체 착용 형식의 의류원단 대체 적용 보다는 3차원 디지털 CAD를 활용한 인테리어, 패션 부자재 및 패션잡화 분야에서 개인맞춤형 다품종 소량 생산제조방식의 디자인 프로세스로 다양한 상용화가 진행 중이다. 더불어 국내외적으로 연구개발 되고 있는 패션, 인테리어, 패션 부자재 및 패션잡화 등의 다양한 상품 분야에서 3D프린팅 기술 방식과 이에 적용되는 다양한 소재를 활용한 텍스타일의 직물특성 및 구조형상을 발현할 수 있는 디자인 개발에 관한 지속적인 연구가 필요하다.


특히 현재 세계 섬유패션산업은 디지털 전환에 박차를 가하고 있어 우리 기업의 경쟁력 강화가 시급한 상황이다. 전자섬유, 센서 등이 들어간 스마트 섬유와 의류가 상품화되고 이를 플랫폼으로 삼아 헬스케어 등 다양한 서비스를 제공하고 있으며 생산에 있어서는 봉제의 로봇이나 3D프린팅 등을 통해 신속 유연한 생산시스템을 구현 중이다. 3D 인체 스캐너와 가상 피팅 등 최신 SW를 활용해 모바일로 인체를 스캔해 1주일 만에 맞춤 여성복이 제작되고 있는 시대가 됐다.


필자는 3D프린팅 디자인설계 전문가(모리아디자인 김현욱 이사)와의 협업으로 그동안 이 분야에 지속적인 연구를 해오고 있었으며, 2020년부터는 3D프린팅 전문기업인 진에이엠(대표 박노진)과 함께 직물구조적인 디자인 설계를 적용한 SLS 3D프린팅 기반의 패션제품 디자인 개발을 추진 중이다.


3D프린팅을 활용한 텍스타일의 구조적인 디자인 설계에 있어서 소재 유연성은 필수적으로 갖추어야 할 물성특성 중의 하나이지만 현재 3D프린팅을 활용한 텍스타일 소재 구현에는 아직 이르지 못하고 있다. 현재 대부분 3D프린팅 패션제품 관련 선행연구는 FDM의 하드한 소재가 적용된 니트 구조의 연결식 구조가 중심이 되고 있다.


우리는 분말을 정밀하게 소결하여 세밀한 입체적인 구조 표현이 가능한 SLS 출력 방식으로 PA(폴리아미드, 나일론)12 재료를 이용하여 직물원단에서 발현되는 텍스타일의 유연적인 특성을 나타내면서도 강도를 유사하게 유지할 수 있는 적정 디자인 설계를 진행하여 3D디지털 모델링을 통한 다양한 직물 구조적인 디자인설계를 직접 3D프린팅을 통해 구현해 보았으며(사진 1 참조) 이를 가방이나 넥타이(사진 2 참조)및 의류 제품에 적용을 해보았다.(사진 3 참조)


▲ <사진 1>3D디지털 모델링을 통한 다양한 직물 구조적인 디자인설계



▲ <사진 2>SLS 방식 3D프린팅으로 제작한 가방과 넥타이



▲ <사진 3>SLS 방식 3D프린팅으로 제작한 의류 제품


최근에는 3D프린팅 기술에 ICT 기술을 추가로 적용하는 시도를 해보고 있는데 날로 심각해지고 있는 미세먼지 오염에 대응해 미세먼지 신호감지 기능이 있는 스마트 3D프린팅 가방 디자인(사진 4 참조)을 고안했다. 가방에는 착용자 건강에 좋지 않은 연기나 미세먼지를 감지 할 수 있는 센싱 기능이 장착돼 경고신호를 알림으로써 오염 환경을 사전에 인식하고 예방할 수 있도록 하는 소비자 중심의 디자인 차별화 사례라고 할 수 있다.


▲ <사진 4>미세먼지 신호감지 기능이 있는 스마트 3D프린팅 가방 디자인


이는 스마트폰과 연결하여 전화가 오면 가방 외부의 LED 장식 버튼이 알려주는 블루투스 방식의 쿠론 가방이나 스마트폰 연동 기능을 구현한 쌤소나이트의 커넥트 아이 스마트 백팩처럼 패션 액세서리에 ICT 기술을 접목시킨 사례에 3D프린팅 기술을 추가로 적용해 본 연구이다.


더불어 그 동안의 연구개발 시도의 범위를 한층 더 확장하여 코로나 팬데믹 상황에서 산업경제적으로도 의미가 있을 것으로 판단이 되는 ‘3D프린팅 및 ICT 기술을 적용한 온도센싱 기능의 패브릭 스타일의 마스크’도 현재 연구 개발 중이다.


우리는 앞으로도 3D프린팅 기술이 패션산업 내에서 디지털 전환에 필요한 강력한 기술이자 트렌드임을 확인시켜주는 시도를 지속적으로 추진할 예정이다. 기존의 멀티젯 퓨전(MJF) 방식 뿐만 아니라 폴리젯(Polyjet) 방식 등의 3D프린팅 기술도 활용하여 패션산업에서 더욱 다양하고 실용적이고 의미 있는 연구를 지속할 계획이다.

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