패션 프로토타입을 위한 젤라틴 기반 소재 개발 및 사용자 지속가능성 인식 탐색 연구

초록

패션 프로토타입을 위한 젤라틴 기반 소재 개발 및 사용자 지속가능성 인식 탐색 연구 장명디· 황단· 양은경† 연세대학교 통합디자인학과 패션디자인전공 석삭과정, 연세대학교 통합디자인학과 커뮤니케이션전공 석사과정, 연세대 통합디자인학과 패션디자인전공 부교수† I. 서 론 패션 섬유 산업은 전 세계에서 가장 오염이 심한 산업 중 하나이다(Singh & Bansal, 2024). 패션 산업의 이산화탄소 배출량은 전 세계 총배출량의 8~10%를 차지하며(United Nations Climate Change, 2018), 연간 약 79조 리터의 물을 소비하고(Global Fashion Agenda & Boston Consulting Group, 2017), 매년 약 19만 톤의 해양 일차 미세플라스틱을 발생시킨다. 특히 주목할 점은 매년 9,200만 톤이 넘는 섬유 폐기물 속에 포함된 다량의 플라스틱 섬유가 환경에서 분해되어 나노플라스틱이 되고(Quantis, 2018), 이 나노플라스틱이 해양, 생물 농축, 먹이사슬을 통해 최종적으로 인체에 유입되어 건강에 잠재적 위협이 된다는 사실이다. 기존의 매립 및 소각 방식은 이 문제를 해결하지 못할 뿐만 아니라 추가적인 탄소 배출과 유독성 오염물질 방출을 초래한다. 이러한 문제에 대응하기 위해 순환 경제 모델로의 전환이 패션 산업의 핵심 해결 방안으로 떠오르고 있다. 이러한 배경 속에서 바이오 디자인(Bio Design)과 바이오 제조(Bio Manufacturing)가 핵심 돌파구로 주목받고 있으며, 특히 바이오 기반 복합 재료는 재생 가능성, 낮은 탄소 발자국, 재활용 가능성으로 인해 큰 관심을 받고 있다. 그 중에서도 젤라틴(gelatine) 소재는 우수한 인성, 투광성, 용해성 및 비교적 낮은 녹는점 덕분에 점차 연구자들의 주목을 받고 있다. 더욱 중요한 것은, 분해되지 않는 플라스틱 섬유와 달리 젤라틴은 자연 환경에서 완전히 분해될 수 있으며 지속성 미세플라스틱을 발생시키지 않는다는 점이다. 그러나 현재까지 젤라틴을 의류의 주요 소재로 사용하는 것의 타당성, 특히 재료 배합비 및 공정 구조와 같은 핵심 문제를 체계적으로 탐구한 연구는 미흡하다. 따라서 본 연구는 젤라틴을 바이오 기반 소재의 핵심 재료로 활용하고, 이를 현대 레이저 커팅 기술과 결합하여 의류 디자인 분야에 적용 가능성을 탐색하는 것을 목적으로 한다. II. 연구방법 본 연구의 목적을 달성하기 위한 연구 방법으로 젤라틴 기반 소재의 재료 배합비, 가공 공정, 성형 구조의 특성을 분석하고, 각 요소가 의류 제작 및 디자인 표현에 미치는 영향을 검토하였다. 이를 통해 패션 디자인 분야에서 바이오 기반 소재의 실질적 활용 가능성을 탐색하고, 향후 지속가능한 소재 개발 및 적용을 위한 기초 참고 자료를 제공하고자 한다. 구체적으로, 본 연구는 소 젤라틴 기반 바이오 소재의 패션 디자인 적용 가능성을 탐색하기 위한 문헌연구 및 실천 기반 디자인 연구(Practice-based Design Research)를 수행하였다. 먼저 젤라틴 소재의 물성 특성과 패션 분야에서의 바이오 소재 활용 동향을 파악하기 위해 관련 사례에 관한 선행연구 및 사례를 고찰하였다. 이를 바탕으로 젤라틴 40g과 증류수 200ml를 기준으로 글리세린 함량을 각각 10g, 15g, 20g으로 달리하여 소재 실험을 진행하였으며, 모든 시편은 상온에서 48시간 자연 건조하였다. 또한 연결 기법 및 레이저 커팅 조건을 주요 실험 변수로 설정하여 각 조건에 따른 성형성 및 구조적 안정성을 비교·분석하였다.이를 바탕으로 젤라틴 농도, 가소제 비율, 건조 방식, 연결 기법 및 레이저 커팅 조건을 주요 실험 변수로 설정하여 소재 실험을 진행하였으며, 각 조건에 따른 성형성 및 구조적 안정성을 비교·분석하였다. 이후 실험 결과를 바탕으로 패션 제품 적용 가능성이 높은 소 젤라틴의 소재 조건을 도출하고, FEA(Functional, Expressive, Aesthetic) 프레임워크와 고마야시(Kobayashi, 1991)의 Color Image Scale을 활용하여 의류 및 가방의 디자인 방향성을 기획하고 프로토타입을 개발하였다. III. 연구결과 및 논의 본 연구에서는 소 젤라틴 기반 바이오 소재의 패션 디자인 적용 가능성을 탐색하기 위하여 소재 가공 실험과 프로토타입 제작을 수행하였다. 연구 결과, 소 젤라틴 40g, 증류수 200ml와 글리세린 10g(젤라틴 중량 대비 25%)을 첨가하고 상온에서 48시간 자연 건조한 조건에서 가장 안정적인 성형성과 구조적 안정성을 확인하였다. 소 젤라틴은 연결 방식과 가공 조건에 따라 활용 가능성에 차이를 보였으며, 특히 레이저 커팅과 손바느질에서 안정적인 가공 특성을 나타냈다. 레이저 커팅 실험에서는 파워 20%, 속도 500mm/s, 1회 가공 조건에서 가장 안정적인 절단 품질을 확보할 수 있었으며, 복잡한 패턴 또한 탄화 없이 정밀하게 구현할 수 있었다. 반면 손바느질은 소재 손상 없이 안정적인 결합 강도를 확보할 수 있어 적합한 연결 방식으로 평가되었다. 또한 실험 결과를 바탕으로 조끼와 가방 프로토타입을 개발하여 소 젤라틴 소재가 의류 및 패션 액세서리 프로토타입을 위해 다양한 형태적·구조적 표현이 가능함을 보여주었다. 특히 기하학적 모듈 구조와 버블 구조를 적용함으로써 구조적 안정성과 충격 완화 기능을 향상시킬 수 있었다. 특히 기능적으로 기하학적 모듈 구조와 버블 구조의 개발 구조적 안정성과 충격 완화 기능 향상에 보였다. 표현성과 심미성 관점에서는 Color Image Scale을 활용하여 조끼 프로토타입에는 Green과 Red 계열을, 가방 프로토타입에는 Blue와 Pink 계열을 적용하였다. 이러한 색상 조합은 생명력, 창의성, 감성적 친근감을 표현하며 바이오 기반 소재의 디자인적 가치를 효과적으로 전달하고자 하였다. 활용한 X색, Y색의 활용 계획은 지속가능성에 대한 상징적 메시지를 효과적으로 전달하였다. 이러한 결과는 소 젤라틴 기반 바이오 소재가 생분해성과 가공성을 갖춘 지속가능 패션 소재로 활용될 가능성을 보여준다. 또한 소재 실험과 디자인 개발을 연계한 실천 기반 디자인 연구의 가능성을 제시하였다. 향후 연구에서는 인장강도, 내구성, 내수성 등 물성 평가와 사용자 수용성 검증을 통해 실용성과 적용 가능성을 더욱 체계적으로 검토할 필요가 있다. IV. 결 론 본 연구는 소 젤라틴 기반 바이오 소재의 패션 디자인 맥락에 적용하여, 소재 실험과 프로토타입 개발을 수행함으로써 바이오 소재의 활용 가능성을 탐색하였다. 연구 결과, 소 젤라틴은 적절한 가공 및 연결 공정을 통해 의류와 패션 소품 제작에 적용될 수 있는 잠재력을 보였으며, 특히 레이저 커팅과 손바느질 공정과의 높은 적합성을 확인할 수 있었다. 또한 FEA 프레임워크 및 Color Image Scale을 활용한 디자인 접근은 소재의 기능적 요구와 심미적 표현을 통합적으로 반영하는 과정에 활용될 수 있음을 보여주었다. 이러한 결과는 젤라틴 기반 바이오 소재가 지속 가능 패션 디자인을 위한 대안적 소재로 발전할 가능성을 시사한다. 참고문헌 Singh, J., & Bansal, S. (2024). The impact of the fashion industry on the climate and ecology. World Journal of Advanced Research and Reviews, 21(1), 210-215. United Nations Climate Change. UN helps fashion industry shift to low carbon. unfccc.int https://unfccc. int/news/un-helps-fashion-industry-shift-to-low-carbon (2018). Quantis. Measuring fashion: insights from the environmental impact of the global apparel and footwear industries. Full report and methodological considerations. quanti