본 연구는 인테리어 표현 요소로서 활용된 플라스틱 재료의 특성을 분석하고 인테리어 환경에서 플라스틱 소재를 활용한 다양한 제품디자인 사례와 제품디자인의 콘텐츠 및 조형적 특성을 분석 고찰한다. 플라스틱을 이용한 디자인제품의 개발 가능성과 국내 디자인계에서의 플라스틱을 활용한 신소재 제품개발의 대안을 모색한다. 대체 재료로서의 플라스틱의 장점과 성형이 용이함으로 해서 도출되는 형태 표현력과 조형성, 투명성으로 인한 조명 및 채광효과의 극대화, 착색이 용이한 플라스틱의 색상 표현력을 중심으로 실내공간에서 활용되는 제품디자인의 특성을 살펴본다. 이러한 분석을 위하여 플라스틱 제품이 세계적으로 선호되어 진 이유를 살펴보고 시대적으로 변화된 사회 환경과 라이프스타일에 적합한 소재로 부각되어 진 플라스틱의 물성을 고찰하며 플라스틱 소재가 지닌 조형적 특성과 디자이너들이 소재를 활용하여 콘텐츠를 발전시킨 과정을 제품디자인 사례를 중심으로 고찰한다.
플라스틱 사출 제품은 다양한 가전제품과 하이테크 제품에 널리 사용되고 있다. 그러나 현재의 치열한 경쟁적 비즈니스 환경에서 플라스틱 사출 제품 제조업자들은 고객을 만족시키면서 경쟁력을 얻기 위하여 다른 경쟁자들보다 먼저 새로운 제품을 시장에 출시하고 신제품의 개발기간을 줄이기 위한 노력을 할 여유가 부족하다. 따라서 무한경쟁의 시장에서 살아남기 위해서는 제조업자들은 시장 마켓 점유를 빠르게 올리는 것과 동시에 제품의 가격 경쟁력을 가져야 한다. 특징기반 모델의 구조는 현재 연구에서 3D 제작 도구로서 일반적으로 적용되고 있으며 신제품 개발 엔지니어들이 새로운 제품의 개념을 개발하는 데에도 널리 사용되고 있다. 본 연구에서는 특징기반 플라스틱 사출제품을 위한 유전자 알고리즘과 Support Vector Regression (SVR) 기반의 새로운 하이브리드 비용 평가 모델을 제안한다. 제안하는 하이브리드 모델은 기존의 플라스틱 사출제품의 비용평가절차와 계산을 위해 필요로 하는 변수들을 극적으로 간단하게 하고 줄일 수 있다. 사례연구에서는 제안하는 하이브리드 모델과 기존의 multilayer perceptron networks (MLP) 및 pure SVR과의 비교분석을 통하여 제안모델이 플라스틱 사출 제품의 개발단계에서의 비용평가문제를 해결하는데 효율성과 효과성이 있음을 입증한다.
플라스틱 사출 제품은 다양한 가전제품과 하이테크 제품에 널리 사용되고 있다. 그러나 플라스틱 사출 제품 제조업자들은 고객을 만족시키면서 경쟁력을 얻기 위하여 다른 경쟁자들보다 먼저 새로운 제품을 시장에 출시하고 신제품의 개발기간을 줄이기 위한 노력을 할 여유가 부족하다. 따라서 무한 경쟁의 시장에서 살아남기 위해서는 제조업자들은 시장 마켓 점유를 빠르게 올리는 것과 동시에 제품의 가격 경쟁력을 가져야 한다. 본 연구에서는 하이브리드 인공신경망과 유전자 알고리즘을 이용한 특징기반 플라스틱 사출제품의 비용 평가 모델을 제안한다. 제안하는 방법은 기존의 플라스틱 사출제품의 비용평가절차와 계산을 위해 필요로 하는 변수들을 극적으로 간단하게 하고 줄일 수 있다. 사례연구는 제안하는 모델이 플라스틱 사출 제품의 개발단계에서의 비용평가문제를 해결하는데 효율성과 효과성이 있음을 입증한다.
최근 플라스틱 제품의 사용후 폐기에서 발생 되는 환경적인 문제점들이 대두 되고 있는 가운데, 이러한 제품에 대한 친환경적인 재료 설계에 대한 요구가 거세지고 있는 실정으로 플라스틱 업계의 사활이 걸릴 정도의 중요한 문제로 부각되고 있다. 본 연구에서는 이러한 플라스틱 제품의 치명적인 환경적인 문제점을 극복하고자, Matrix 물질이 되는 플라스틱에서 부터 친 환경적인 생분해성 수지를 사용하면서, 물성의 강화제로써 천연물 유래의 여러 종류의 섬유를 사용하고자 하였다.가장 보편화된 생분해성 플라스틱인 지방족 폴리에스테르 계통의 생분해성 수지와 Polylactic acid에 대해 검토를 하였다. 지방족 폴리에스테르 의 경우는 기존 플라스틱 제품과 비교해서 유연하고, 신장율이 높고, PLA 대비 내열 사용한계 온도도 높아서 물성적인 측면에서 상당한 장점을 가지고는 있으나 가격이 매우 고가이므로, 기존 플라스틱을 대체하는 것에는 문제점이 있다. 반면 PLA의 경우 지방족 폴리에스테르 대비 절반 이하의 가격이고 기계적 강도 또한 매우 높기 때문에 기존의 플라스틱을 대체할 수 있는 가장 유력한 물질로 대두 되고 있으나, 사출물과 같은 충격이 요구되는 제품에 있어서는 PLA 고유의 약한 취성이 가장 큰 단점으로 지적되고 있다. 본 연구에서는 이러한 PLA를 기반으로 PLA의 장점이 기계적 강성을 유지하면서, 취성을 보완하기 위해 PBS를 혼합 할 수 있는 기술을 개발하였으며, 또한 원재료의 Cost를 줄이고, PBS 혼합에 따른 PLA의 기계적 강도 감소를 보완하기 위해 천연물 유래의 Wood fiber, Starch, Bamboo fiber, Cellulose fiber, Paper fiber 와 같은 각종 천연 Filler를 사용하여 기계적 기계적 강도 감소를 최소화 하였다.
국내 및 해외의 환경인식 변화, 환경 규제 등으로 인하여 바이오 폴리머 경쟁력 강화 요인이 증가되는 가운데, 석유계 플라스틱의 대체가 가능하게 되어 틈새시장을 중심으로 제품 적용이 확대되고 있는 추세이다. '저탄소 문제'가 21세기 들어 전세계적으로 환경문제의 핵심과제로 등장함에 따라 바이오매스(Biomass)를 원료로 하여 제조되는 바이오 플라스틱의 적용분야가 급속하게 확대되고 있다. 바이오매스를 이용해 만든 바이오 플라스틱은 최근 들어 대표적인 친환경 소재로 꼽히고 있다. 사용 후 폐기시 이산화탄소 및 인해 유해물질 발생가능성이 있는, PVC, 비닐, 스티로폼 등 화학플라스틱을 대체하여 제품화되고 있다.
플라스틱 제품은 열가소성과 열경화성 플라스틱으로 나눌 수 있으며 이들은 일상생활용기를 비롯해 농, 수산업, 전기전자, 정보, 의료, 스포츠, 건설 및 항공산업에까지 광범위하게 사용되고 있어 폐기물의 발생원도 매우 다양하다. 플라스틱 제품의 원자재인 합성수지의 1995년도 생산량은 627만톤에 이르고 필름류, 파이프류, 용기류, 건축자재류, 잡화류 등 다양한 용도에 사용되고 있는 플라스틱 제품의 국내 수요량은 347만톤(1994년)으로 1인당 사용량은 약 78kg에 달하고 있다. 이들 플라스틱 제품의 수명은 비닐봉투와 같은 1회용품에서부터 선풍기, 전화기, 가전제품과 같이 3~7년 정도인 것들까지 다양하며 95년에는 약 2,832천톤이 발생하였으며 재활용율은 약 16% 정도에 불과하다. 폐플라스틱의 재활용은 한국자원재생공사를 비롯하여 여러단체에서 제품별로 재활용하고 있으며 재생원료로 사용하는 방법이 주로 이용되고 있으나 소각에 의한 에너지 회수방법이 주목을 받고 있다. 폐플라스틱 처리는 1993년 "자원의 절약과 재활용촉진에 관한 법률"에 의거하여 이루어지고 있으며 96년에 고시된 "합성수지 재질 포장재의 감량화 지침"에 따라 폐플라스틱의 재활용이 촉진될 것으로 기대되고 있다.활용이 촉진될 것으로 기대되고 있다.
본 연구에서는 현재 자동차의 좌, 우측 Back Mirror의 부품중의 하나인 Frame을 현재 Zinc Diecasting 제품을 플라스틱으로 대체하는데 따른 여러가지 문제점을 플라스틱으로 대체하는데 따른 여러가지 문제점을 플라스틱 사출성형 CAE 해석을 이용하여 검증한 뒤 그 결과를 토대로 실제 제품개발 및 금형개발 등에 응용하기 위하여 연구를 행하는데 그 목적이 있다.
폐플라스틱으로 인한 지구환경 오염 문제의 해결책으로 분해성 플라스틱 개발이 유력한 대안으로 제시돼, 지난 1980년대 중반 이후 이러한 분해성 플라스틱 개발이 활발히 진행되어 왔다. 그 결과 현재 많은 제품이 개발되어 이용되고 있지만, 그러나 아직까지 분해성 플라스틱에 대한 정의가 명확하지 않고 평가방법도 정립되어 있지 않은 실정이다. 그밖에 경제성이라든가 물성, 분해속도 등 여러 조건을 충족시켜 범용화 할 수 있는 분해성 플라스틱을 보기까지는 앞으로도
환경을 고려하는 제품개발에 대한 시대적 요구는 자연스럽게 그린 디자인 개념을 형성하게 되었고, 이러한 그린 디자인에 대한 관심이 디자인의 가치기준을 근본적으로 변화시켜 나갔다. 또한 소비촉진을 부추겨 환경파괴에 일익을 담당했던 디자인은 환경문제를 고려한 새로운 디자인철학을 바탕으로 환경을 위한 실천노력이 요구되는 시점이다. 이에 본 논문에서는 환경문제를 고려한 실천노력의 하나로 플라스틱을 주요 소재로 사용하는 제품 디자인의 제품설계단계에서 폐기물을 사전에 줄이고, 발생된 폐기물 중 재생 및 재활용이 가능한 재료를 최대한 회수하여 효율적으로 자원화 할 수 있도록 구체적인 재활용 설계방법을 모색해 보았다. 연구의 진행은 재활용 설계 시 고려해야 할 요소를 재료에 관한 문제, 구조에 관한 문제, 2차 가공에 관한 문제로 나누어 진행하였다. 재료의 문제는 플라스틱 재료의 재활용 범위를 검토해보고 재활용을 가능하게 하는 재료의 선택 및 활용방법을 제시해 보았으며, 재활용 재료의 분류를 돕는 재료표시방법에 대하여 살펴보았다. 이어서 구조의 문제를 생산 및 재활용 시 조립과 분해를 용이하게 하기 위한 임시고정구조와 영구 조임 구조의 디테일 설계방법을 정리하였고, 제품완성단계에서 필요한 2차 가공방법이 재활용에 미치는 영향을 검토해 보았다. 이상과 같이 세 가지 연구방향을 토대로 재할용 설계를 위한 종합적 가이드라인을 추출하여 제시하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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