패션디자이너, 디자인학과 등 필수 디자인개론 요점 정리 77. 제품 디자인 2

77. 제품 디자인 2

 

라. 제품 디자인과 공학
1) 인간공학(Human Factor’s Engineering)
 개념
인간의 신체적 인지적 특성을 고려하여 인간을 위해 사용되는 물체, 시스템, 환경 디자
인을 과학적인 방법으로 기존보다 사용하기 편하게 만드는 응용 학문이다. 인간공학은
산업공학에 그 뿌리를 두며 신체운동학, 인지심리학 등과 깊은 연관을 맺고 있다. 또한
인간행동연구, 인간과 컴퓨터 상호작용, 인체역학, 제품디자인 공학 등과 함께 발전하
고 확장되어 왔으며. 특히 산업디자인 분야에 그 영향을 미치고 있다.
인간공학적으로 적절하게 만들어진 디자인은 단순히 효율이 높거나 편리하거나 편한
사용성의 문제 뿐 아니라 반복된 긴장으로 인한 상해나 오랜 기간 동안 사용함으로써
얻을 수 있는 장애 또한 고려해야 한다.
 인간공학의 목적
인간공학은 인간과 다른 시스템의 요소들 간에 일어나는 상호작용을 이해하고 연구하
는 과학 분야이며 이로부터 얻어진 이론, 원리, 데이터와 방법론을 통해 인간의 복지를
향상시키고 전체적 시스템 효율을 최적화 시키는 디자인이다. 인간공학의 목적은 피로
가 적고 사용하기 편리하며, 실수가 발생하지 않는 능률적인 제품과 제품시스템을 창출
하는데 있다. 제품디자인을 하는데 있어서 인간공학적인 사고를 통해 얻을 수 있는 이
점은 다음과 같다.
① 제품의 손쉬운 조작
② 제품자체의 성능 향상
③ 사고와 오용으로부터의 손실 방지
④ 생산과 제품 유지의 경제성 증대
⑤ 소비자 수용도 증가

2) 감성공학
 개념
인간의 감성을 제품설계에 최대한 반영시키는 기술로, 인간이 가지고 있는 욕구로서의
이미지나 감성을 구체적인 제품설계로 실현해내는 공학적인 접근방법이라고도 정의할
수 있다. 즉 사람의 감성을 정량적으로 측정하고 과학적으로 분석 평가하여 이를 제품
에 적극적으로 이용하여 보다 편리하고 안전한 제품을 디자인하고 생산하여 나아가 인
간의 삶을 쾌적하게 하는 기술이다.
 적용분야
감성공학기술은 크게 생체측정, 인간 및 인지(認知)공학을 포함하는 인간 감성특성 파
악기술, 산업디자인 및 인공현실감 등의 감성디자인 기술, 반도체센서·퍼지·신경망
기술 등 오감센서 및 감성처리기술, 마이크로 기구설계, 극소기계응용의 마이크로 가공
기술 등으로 나뉜다.

 

3) 인지공학
 개념
인간의 사고와 행동의 원리를 다양한 각도에서 분석하여 인간과 기계의 효과적인 상호
작용을 연구하는 것으로 인간의 인지적, 감성적 측면에 맞는 디자인 원리를 찾아내어
인간 중심적인 디자인의 원리를 발견하는 것이다.
이를 위해 인간의 인지 및 감성적 요인을 실험적 방법으로 연구하고 있으며, 인터넷과
관련된 컴퓨터 기술과 디자인 원리에 대한 공학적인 연구도 활발하게 진행되고 있다.
사람들은 제품에서 사용하는 즐거움을 누리길 원한다. 따라서 사용자의 편의와 즐거움
을 위해 사용하는 제품은 편리해야 하며 사용이 편리하려면 제품과 사용자가 상호 작용
하는 인터페이스(Interface)가 사용자 중심(User-Oriented)으로 디자인되어야한다.
오늘날 첨단을 달리는 신개발품은 신기술 못지않게 사용자의 감성과 정서를 파고들 수
있는 사용자 중심의 인터페이스 개발이 최우선 과제로 제기되고 있다.

마. 제품 3D모델링 시제품 제작
1) 개요
정교한 3D 프린터의 보급이 확산되면서, 제조 분야에서 응용기술은 확산되는 추세다.
변화의 엔진 중 하나는 바로 3D 프린터의 진화로써 아이디어만 있으면, 적은 비용으로
도 시제품과 제품 생산을 가능케 하는 3D 프린터 보급이 IT 제조업체들의 혁신으로 이
어지고 있으며, 새로운 제조업의 시대로 진입했다.

3D 프린터로 제작한 두개골 임플란트를 환자에게 삽입하는 수술도 성공했고, 독일에서
는 비행기까지 제작할 수 있는 초대형 3D 프린터도 나왔다. 3D 프린팅은 제조 공정이
복잡한 디지털 기기 부문까지 진출하여 MP3 플레이어, 카메라뿐만 아니라 통신, 비행
기능 등을 갖춘 첨단기기도 3D 프린터를 통한 제작이 가능해졌다. 생필품이나 모바일
기기는 물론 의료, 건설 등 다양한 분야에서 3D 프린터를 활용한 사례가 쏟아진다. 요
즘에는 플라스틱 총까지 3D 프린터로 만들어진다.
나이키의 경우도 3D 프린터를 통해 신발 시제품을 저렴하게 제작한다. 예전에는 시제
품을 만드는데, 많은 비용과 기간이 소요되었지만 지금은 저렴한 비용으로 시제품 제
작이 가능해졌다. 특히 의학분야의 인공장기나 인체조직을 만드는데 3D 프린팅을 이용
하는 트렌드도 주목을 끈다. 독일의 연구기관인 프라운호퍼 연구소는 잉크 대신 고분
자 물질을 3D 프린터의 노즐로 한 방울씩 뿌린 뒤 굳게 해 층을 쌓는 방법으로 인조혈
관을 만드는데 성공했다. 최근 보도를 보면 3D 프린터로 인공 간까지 만들 수 있는 길
이 열렸다. 3D 프린터로 턱뼈를 만들어 이식한 사례도 있으며, 인공 귀, 고비용 의족도
3D 프린터로 찍을 수 있게 됐다.
3D 프린터의 도움으로 제조 여건이 크게 달라지면서 창업비용이 저렴해지는 등 3D
프린팅의 확대는 디자이너들이 생산 기술에 대한 제약없이 자신의 아이디어를 실현할
길이 열리게 되어 제품 디자인의 혁신으로 이어질 것이다.

2) 3D 프린터의 원리
2D 프린터에서 활자를 인쇄하는 것과 비슷하다. 2D 프린터는 컴퓨터에서 인쇄하기 버
튼을 누르면 디지털화된 파일이 잉크젯 프린터로 전송되고, 프린터는 잉크를 종이 표면에 분사해, 2D 이미지를 인쇄한다. 대신 3D 프린터는 입력된 설계도를 바탕으로, 잉
크젯 프린터에서 특수 고분자 물질이나 금속가루를 뿜어내, 그 자료를 층층이 쌓은 후,
자외선이나 레이저를 쏘아 재료를 굳혀 완제품을 만들어낸다.

3D 프린팅 레이어 적층 개념도

원료에는 플라스틱, 금속, 파우더와 같은 소재들이 있다. 3D 도면을 설계하는 작업도
갈수록 편리해지고 있다. 3D 프린터를 사용하려면 3D 모델링 소프트웨어 활용을 위한
이해가 선행되어야 한다.

3) 디자인 목업(Design Mock-Up)
설계, 디자인을 바탕으로 실물과 가까운 형태로 제작을 하는 것을 목업이라고 말하고
디자인, 기능, 색상, 형상, 재질감 등을 검토하기 위하여 제작한다.

목업 모델 제작과정

 목업의 용도
① 영업용, 전시용 샘플제작, 실용신안, 특허출원을 위한 제작
② 교육/훈련 샘플제작, 개발제품 문제점 체크 및 수정용
③ 신제품 개발 모델 제작, 양산을 위한 사전 검토용 제작
 목업의 종류
① 디자인 목업(Mock-up)이란 외형적인 모습을 확인할 때 사용
② 워킹 목업(Working Mock-Up)
제품의 기능, 구조 등을 확인하기 위하여 제작한다.
제품의 양산성, 가공성, 조립성, 동작 등을 테스트하여 금형제작·대량생산에 따른
문제점 등을 사전에 점검하여 수정하기 위하여 제작한다.
③ 의학
의학 분야에서 3D 프린트로 보청기, 치아교정기, 치아 및 골격 등을 출력해 사용하
고 있다.
④ 건축 / 모형분야
건축 / 모형 분야에서 다양한 디자인을 확인할 때 출력이 용이하여 사용되고 있다.
⑤ 캐릭터 / 피규어 분야
산업디자인회사와 많은 디자이너들로부터 쉽고 빠르게 제작 가능하여 다양한 형상
의 출력에 사용된다.
⑥ 발명 / 취미 분야
개인의 아이디어가 돋보이는 형상과 움직임이 가능하도록 출력이 가능하다.
⑦ 자동차 / 부품분야
자동차회사 및 연구소 등의 다양한 산업 분야에서 차체와 각각의 부품을 출력하여
테스트 할 때 사용하고 있다.

>> 목업(Mock-Up)제작의 순서
설계 → 3D모델링 → CNC가공/RP/3D프린터 → 조립 및 검토 → 조립/출하 →
Mold/진공주형 → 제품 후가공

3) 시제품 제작 프로세스
 컨셉 디자인 (스케치)

 3D 모델링 설계
3D 프린팅을 하기 위해서는 3D 설계 SW로 제작한 STL, STEP, IGS 등의 3D 데이터
파일이 필요하며, 제작된 3D 데이터 파일이 없고 실제 제품이 있는 경우 3D 스캐너를
활용하여 3D 데이터를 제작한다. 3D 스캐닝한 데이터를 기반으로 역설계를 통해 원하
는 3D 데이터를 제작할 수 있다.

 

<디자인개발>

3D스캐너	•스캐닝을 이용한 역설계 제품 디자인에 활용
비전 측정기	•양산 제품의 역설계, 제품 디자인 수정 및 제품 품질 검사용
3D 설계 소프트웨어	•3차원 도면 설계
3D프린팅지원 소프트웨어	•STL 파일 편집 소프트웨어
3D해석 소프트웨어	•검증, 진단 및 설계 시뮬레이션용 소프트웨어
3D콘텐츠 제작툴	•전자 매뉴얼 제작 지원

 3D 모델링 데이터 치유
3D 프린팅을 위한 3D 데이터는 오류없는 완벽한 데이터를 위해 3D 프린팅 지원 소프
트웨어를 통해 데이터의 수정, 치유 기능과 함께 효율적인 3D 프린팅을 위한 서포트
생성 등 다양한 기능이 지원된다.
 3D 프린팅 출력
오류 없는 3D 데이터는 3D 프린터로 전송되어 출력이 진행된다.

시제품제작 산업용 쾌속조형기 - FFF 방식 산업용 쾌속조형기 - Polyjet 방식 산업용 쾌속조형기 - SLA 방식 산업용 쾌속조형기 - SLS(플라스틱) 방식 산업용 쾌속조형기 - SLS(금속) 방식 산업용 쾌속조형기 - SLS(모래) 방식 산업용 쾌속조형기 - DLP 방식 산업용 쾌속조형기 - Inkjet 방식	•열가소성 수지를 용융, 압출, 적층하는 방식 3D프린터 •내구성 및 치수 안정성이 뛰어나며, 재료비 저렴
	•최종 제품의 사실적인 구현을 위한 정밀형 3D 프린터 •디자인 목업 등 정밀한 형상의 부품 제작용
•광경화성 수지에 UV 레이저를 주사하는 방식 3D프린터 •고해상도 디자인 목업, 진공주형의 마스터로 활용 •수십~수백개 소량 제품 생산 지원
•플라스틱 분말에 레이저를 주사하여 소결시키는 방식 3D프린터 •Assembly, Snap-fit, Working mock-up, Functional Test, e-Manufacturing 최종파트 등
•금속 분말에 레이저를 주사하여 소결시키는 방식 3D프린터 •Tooling, Conformal cooling, Prototype, 최종파트로 활용
•모래 분말에 레이저를 주사하여 소결시키는 방식3D프린터 •정밀한 표면의 주물파트 제작을 위한 사형 제작 가능
•광경화성 수지에 DLP광을 주사하는 방식 3D프린터 •고급 표면조도를 요구하는 주얼리, 치과분야 등에서 사용
•분말상태의 재료에 액체 결합제를 분사하는 방식의 단색 및 컬러(color) 시제품 제작이 가능한 3D 프린터 •빠른 제작 속도와 컬러파트의 제작이 가능하여, 다양한 분야에 서 디자인 컨셉모델 제작의 최적 솔루션

 3D 프린팅 시제품 완성
3D 프린팅이 완료된 파트는 서포트 제거 등의 후처리 과정을 거쳐 최종 완성이 완료된
다.

 시제품 테스트
제작이 완료된 시제품은 조립테스트와 워킹테스트 등을 위한 목업 파트로 활용할 수
있다.

바. 제품 디자인의 신경향
1) 에코(Eco) 디자인
 개념
1980년대에 환경운동이 가속화되면서 폐기물을 줄이고, 지구의 자원을 아껴 쓰자는 근
원적인 실천을 수반하는 운동으로 변화하기 시작하였다. 환경운동으로 탄생한 제품들
이 나타났고 이후 좋은 디자인이 우리의 삶을 바꿀 수 있다는 인식이 뿌리 내릴 수 있
도록 노력해왔다. 그래서 환경을 생각하며 기능성, 경제성, 아름다움, 건강, 안전성 등
을 고려하는 에코(Eco) 디자인이 이 시대의 트렌드가 되고 있다. 오늘날 제품의 환경문
제와 기업 경영의 경제성으로 볼 때 제품의 생산과 사용, 폐기라는 공정 단계별 친환경
성을 고려하는 것이 중요한 과제로 떠오르고 있다. 에코 디자인은 제품시스템의 전 과
정 동안에 환경적인 측면과 경제적인 측면 및 안전의 측면을 체계적으로 고려하여 통합
한 디자인을 말한다.

 

 공정단계별 에코 디자인
① 생산 단계 : 제품 생산을 위한 원재료 구매 단계에서부터 생산과정까지 재생자원을
활용하는 친환경 소재를 고려한다.
② 사용 단계 : 제품의 내구성은 경제적 이익뿐만 아니라 궁극적으로 자원낭비를 줄이
는 친환경적인 효과를 가져 온다. 또한 제품의 내구성이 좋고 유지보수가 쉬운 디자
인은 제품의 수명을 늘이며, 경제적인 이익뿐만 아니라 자원소모를 감소시키는 효과
를 가져 온다.
③ 폐기 단계 : 폐기 단계에서는 제품의 재활용성이 얼마나 잘 되는가가 중요하다. 기
획 단계에서부터 폐기물 발생에 따른 문제점을 파악하고 소재별 분리와 수거가 용이
하도록 설계하여야 한다.
 에코디자인 효과
재활용 가능성 향상, 유해물질 감소, 에너지 절감 등이 있다.
① 재활용 가능성 향상
일반 재료들로 만들어진 물품이 폐기되고 나서 다시 가공하여 용도를 바꾼 소재를
이용하여 에코 디자인 제품에 쓰임으로 재활용가능성 향상 효과가 있다.
② 유해물질 감소
환경을 생각하는 디자인이기에 오염물질이나 소재를 사용하지 않기에 유해물질 감
소 효과가 있다.
③ 에너지 절약
에코 디자인으로 에너지의 효율적 사용 또는 소비의 절감으로 에너지를 줄일 수
있다.

 

2) 유니버설(Universal) 디자인
 개념
유니버설(Universal)디자인이란 어떤 특정 사용자 집단에 제약받지 않고 다양한 계층
의 사람을 대상으로 모든 구성원들이 편리하게 사용할 수 있는 제품, 환경을 말한다.
유니버설 디자인은 노스캐롤라이나 주립대학의 로널드 메이스(Ronald L. Mace)의해
처음 사용 되었다. 유니버설디자인은 초기 장애인들의 상실된 능력을 보완하거나 장애
물을 제거해 보다 접근이 용이하도록 하는 것이었다. 제품이나 환경을 보다 많은 사람
들이 편리하게 사용하도록 함으로써 모든 사람들을 위한 생활을 쾌적하게 하는 것으로
정의된다. 무장애 디자인(Barrier Free Design)에서 출발한 유니버설 디자인은 현재
장애인, 노인을 위한 디자인이라는 개념을 넘어 다양한 능력과 인간의 전체생애주기를
수용하는 디자인이라는 개념으로까지 발전되었다.

 

•지원성이 있는 디자인(Supportive Design)
•수용성이 있는 디자인(Adaptable Design)
•접근성이 있는 디자인(Accessible Design)
•안전 지향적인 디자인(Safety-Oriented Design)
 유니버설 디자인의 원칙
① 공평한 사용(Equitable Use)
② 사용의 융통성(Flexibility in Use)
③ 인지할 수 있는 정보(Perceptible Information)

④ 오류에 대한 포용력 (Tolerance for Error)
⑤ 작은 물리적 노력(Low Physical Effort)
⑥ 접근과 사용을 위한 크기와 공간(Size and Space for Approach and Use)
⑦ 간단하고 직관적인 사용(Simple and Intuitive Use)

3) 인포그래픽 디자인
인간의 커뮤니케이션 활동과 함께 발전해온 인포그래픽은 ICT(Information
Communication Technology) 기술의 발달과 함께 빅데이터로 다양한 매체에 융합
되어 발전된 인포메이션 그래픽(Information Graphics)의 줄인 말이다. 즉 인포메이
션(Information)과 그래픽(Graphic)의 합성어로 정보, 자료, 또는 지식을 시각화하여
표현한 것을 말한다. 데이터나 정보를 시각적으로 표현한 것으로 복잡한 정보들도 단순
한 디자인으로 표현하면 훨씬 빠르게 이해할 수 있다. 따라서 인포그래픽은 기술적인
정보들을 포함한 다양한 분야에서 유용하게 사용되고 있다.