EN
산업 4.0을 위한 자동 절단 및 봉제 기술
2024년 2월 13일
ITMA 2023에서 소개된 기술들은 텍스타일 및 의류 산업이 산업 4.0으로 꾸준히 발전하고 있음을 분명히 보여줍니다.
박사 Minyoung Suh 작성
과거 수십 년간 다양한 제품을 인간의 노동에 크게 의존하지 않고 생산해온 다른 산업들과 달리, 의류 제조업에서는 자동화가 비교적 느린 속도로 진행되어 왔습니다. 플라스틱이나 금속 같은 단단한 재료와 달리, 직물은 이동할 때 매우 높은 자유도를 가지기로 악명이 높습니다. 직물은 사소한 하중, 예를 들어 자기 무게나 공기 저항 등에도 크게 변형됩니다. 이러한 특성은 유연한 섬유 소재를 처리하는 기계를 설계할 때 극도로 어려운 도전 과제를 만들어냅니다. 최신 기술들이 계속 발전하고 있지만, 완전히 자동화된 의류 제조는 아직까지 여전히 먼 미래의 이야기처럼 보입니다.
아마존은 2015년 온디맨드 의류 제조를 시작했으며, 2017년 자동화된 의류 공장을 특허 등록했습니다. 해당 시설에는 고객이 제공한 디자인을 텍스타일 표면에 인쇄하고, 천을 맞춤 크기와 핏으로 자르며, 인간의 노동 없이 의류를 조립하는 과정이 포함됩니다. 아마존의 서비스는 설계와 구조가 비교적 단순한 주문형 티셔츠 생산에 초점을 맞추고 있습니다. 일반적으로 주문에서 배송까지 몇 주가 소요됩니다. 그러나 전통적으로 의류 라인을 시장에 내놓기 위해 12~18개월이 걸리는 것을 고려하면, 리드 타임을 크게 단축한 것은 혁신적인 변화입니다.
주문형 또는 적기 생산은 패션 업계에서 새로운 개념이 아닙니다. 역사적으로 모든 의류는 주문 제작되었습니다. 그러나 숙련된 노동력과 접근 가능한 자원의 부족으로 인해 산업화 이전에는 단일 의류를 생산하는 데 많은 시간이 걸리고 매우 비쌌습니다. 19세기와 20세기에 들어서면서 레디 투 웨어 시장으로 전환되면서, 섬유 제품은 산업이 기계화되고 급속히 성장하면서 더 많이 생산되었고 가격도 저렴해졌습니다. 최근에는 합리적인 가격과 적절한 시간 내에 누군가 필요로 하는 의류만 제작하는 현대적 주문형 제조 개념이 레디 투 웨어 시장에서 큰 돌파구가 되었습니다. 기술 발전은 주문형 제조로의 전환을 이끌고 지원하는 핵심 요소입니다.
ITMA 2023에서 이스라엘 기반의 코르닛 디지털(Kornit Digital)은 “디지털 생산이 메인스트림으로 진입하다”라는 슬로건 아래 전시회를 열었습니다. 회사는 최신 제조 기술들이 티셔츠 생산 라인에 통합된 온디맨드 제조를 위한 종합적인 생산 시설을 강조했습니다. 이 과정은 사용자 친화적인 디자인 소프트웨어로 시작됩니다. 가상 의류의 3D 시뮬레이션을 통해 고객들은 자신의 디자인 결정을 평가하고 최종 확정할 수 있습니다. 독특하고 맞춤형 디자인은 직접 의류 인쇄기(direct-to-garment printer)를 사용해 디지털로 인쇄되며, 여기서 건조 과정도 원활하게 이루어집니다. 완성된 제품은 자동으로 포장되어 배송됩니다. 전체 과정 동안 모든 유형 및 무형의 자원은 바코드로 관리되며, 이는 인쇄 디자인, 직물 선택 결정, 사이즈와 핏(fit) 정보 등 기타 정보를 포함합니다. 코르닛은 티셔츠의 자세한 절단 및 봉제 과정을 부각시키지는 않았지만, 어느 정도 자동 절단과 조립이 포함될 수도 있습니다.
봉제 제품의 자동화된 제조는 주문형 생산을 가능하게 하는 필수 조건이다. 컴퓨터 보조 설계 도구와 네트워크 시스템 덕분에 제품 개발 과정은 계속해서 디지털화되고 원격으로 관리되고 있지만, 절단 및 봉제 작업은 여전히 숙련된 인력에 크게 의존하고 있다. 전기로 구동되는 봉제기는 100년 이상 패션 산업을 지원해 왔지만, 인간의 섬세함과 경험에 대한 의존도는 예상만큼 크게 줄어들지 않았다. 의미 있는 발전 중 하나는 시장에 출시된 반자동 봉제 시스템으로, 인간 작업자가 머신에 작업물을 로드하고 정렬하는 방식이다. 봉제 자동화는 패션의 미래에서 새로운 혁명적인 시대로의 전환을 마무리할 마지막 조각으로 간주된다.
전 세계 의류 시장이 약 1조 5,200억 달러 규모인 만큼, 수요에 따른 제조 방식이 전 세계 경제를 활성화하고 삶의 질을 향상시키는 데 있어 게임 체인저로 부각되고 있습니다. 이 혜택은 적절한 가격에 만족스러운 제품을 적기에 구매하는 패션 소비자들에게만 그치지 않습니다. 이는 또한 제품 개발자들에게 더 윤리적인 작업 환경을 제공하며, 계절적 마감 기한과 재고 관리에서 오는 압박을 줄여줍니다. 모든 생산이 실제 판매를 보장하므로 발생하는 폐기물이 줄어듭니다. 개인화는 고객들이 자신이 만들고 구매한 제품에 감정적으로 연결되게 하며, 이를 통해 제품 수명이 연장되어 패션 시장이 지속 가능한 발전을 이루도록 변화됩니다.
2023년 ITMA에서의 관찰과 기계 제조업체들과의 논의를 바탕으로, 본 문서에서는 자동 의류 제조의 최근 기술 발전을 소개합니다. ITMA는 4년마다 열리는 최대 규모의 국제 섬유 및 의류 기술 전시회입니다. 2023년 행사에는 스핀닝, 직조, 뜨개질 및 인쇄 등 다양한 제조 부문에 걸쳐 18개의 부문이 포함되었습니다. 본 문서에서는 깊이 탐구한 두 부문인 자동 절단 시스템과 자동봉제 유닛이 의류 제작 부문에 속해 있습니다. 여러 사례의 자동화 장비를 통해 새로운 특징과 주요 트렌드가 강조됩니다. 이는 의류 절단 및 봉제 기술과 관련된 것입니다. 2019년 ITMA 보고서(“ 자동 절단 및 봉제 기술의 발전 ”, Textile World, 2020년 3/4월호)를 검토하면 독자들은 섬유 및 의류 기술이 어디에서 왔으며 현재 어디에 있으며 앞으로 어디로 가고 있는지에 대해 더 많은 통찰을 얻을 수 있습니다.
자르기 작업의 자동화
의류 제조 시설의 절단실은 Gerber Technology가 1960년대에 첫 번째 자동 절단 시스템을 도입한 이후로 지난 60년 동안 꾸준히 기계화되고 디지털화되었습니다. 현재, 컴퓨터 수치 제어(CNC) 절단기는 대량 생산을 처리하는 많은 의류 제조업체에서 널리 사용되고 있습니다. 다양한 절단 기술이 블레이드, 레이저, 수중 젯, 플라즈마 및 초음파 기술 등을 포함하여 다양한 응용 분야를 위해 개발되었습니다. 자동 절단 기술이 성숙 단계에 도달함에 따라 절단기 제조업체들은 절단 효율성을 극대화하는 보조 시스템의 개발에 중점을 두고 있습니다.
여러 주요 CNC 커터 제조업체들이 2023년 ITMA에 참가했습니다. 이탈리아 소재 Morgan Tecnica S.p.A.는 커팅 혁신 분야에서 눈에 띄는 리더 중 하나입니다. 스위스 소재 Zünd Systemtechnik AG와 독일 소재 Kuris Spezialmaschinen GmbH도 꾸준한 주요 업체들입니다. 터키의 Serkon Tekstil Makina는 계속해서 성장하고 있습니다. ITMA 2023에서 전시된 자동화 커팅 시스템들을 관찰한 결과, 주요 기술적 특징은 다음과 같은 세 가지로 요약할 수 있습니다: 커팅 전후의 장비 간 원활한 통합; 광학 패턴 매칭 시스템의 보편화; 강화된 중량급 커팅 능력.
최신 절단 장비에서 눈에 띄는 특징 중 하나는 시스템 통합이 이전보다 더욱 일치하게 되었다는 것이다. 여러 제조업체들은 실제 생산 라인을 모방하여 직물 검사기, 스프레더, 패턴 라벨러와 같은 다른 장비들과 함께 커터를 선보였다. 예를 들어, 이탈리아 기반 IMA S.p.A.는 "Syncro Cutting Room"을 선보였는데, 여기에는 직물 롤 로더, 스프레더, 자동 커터, 라벨러 등이 포함된 장비들이 혼합 및 매칭될 수 있다. 스프레더와 라벨러는 새로운 기술은 아니지만, ITMA 동안 기계 시연에서 장비 간의 원활한 통합이 강조되었다.
그림 1 (왼쪽에서 오른쪽): Kuris A23 스프레더의 에어 블로어와 Orox VRun 스프레더
쿠리스는 자사의 커터와 연계된 에어 블로워가 장착된 스프레더를 선보였다 (그림 1 참조). 에어 블로우 기술은 탄성 직물의 정밀하고 정확한 제어를 가능하게 한다. 최대 6바의 압축 공기 공급은 직물의 절단 가장자리를 평평하게 유지하며, 말려오르는 것을 방지한다. 또한 이 기술은 각 층에서 직물의 주름을 펴내는데 도움을 주어 스프레이딩 과정에서의 인적 개입을 최소화한다. 불필요한 직물 긴장을 완화하기 위해 진동 플레이트가 장착되어 있다. 이탈리아의 오록스 그룹 S.r.l.도 분당 100리터(7바)의 압축 공기를 사용하는 스프레더를 소개했다. 그들의 스프레이딩 스틱에는 운영자의 생산성을 극대화하기 위한 원격 조작 버튼이 장착되어 있다 (그림 1 참조).
1900년대 후반부터 재단 과정은 상당히 자동화되었지만, 여전히 재단된 조각들을 정리하고 묶는 작업에는 많은 인력이 필요했습니다. 기술이 발전하면서 라벨링 장치가 재단기와 통합되어 수작업으로 이루어지던 하역 과정을 보조하게 되었습니다. 라벨러의 기능은 다양한 방식으로 확장되었습니다. 모건 테크니카(Morgan Tecnica)는 추가적인 크로스바를 설치하여 열인쇄된 라벨을 재단된 조각에 직접 부착하는 방법을 계속 사용했습니다(그림 2 참조). 다른 접근 방식은 세르콘 텍스타일 마키나(Serkon Tekstil Makina)에서 시연한 것으로, 프로젝터를 이용해 패턴 레이아웃과 관련 정보를 재단 테이블 위에 투영하는 방식입니다(그림 2 참조). 레이저 투영 기술은 이전에 비정형이고 복잡한 형태의 가죽 재단에 적용되었으며, 이를테면 사각형이 아닌 물체를 감지하고 테이블 위에서 위치를 확인해야 할 때 사용됩니다. 이제 이 기술은 널리 채택되어 재단된 조각들의 분류와 하역 작업을 돕고 있습니다. 중국의 TPET사는 하역 이후 각 재단된 조각에 정보를 직접 찍어내는 스탬핑 머신을 선보였습니다(그림 2 참조).
그림 2 (왼쪽에서 오른쪽): 다양한 라벨링 장치 — 모건 테크니카의 인쇄 스티커, 세르콘 마키나의 레이저 투사, 그리고 TPET의 스탬핑 머신과 스탬핑된 직물 샘플
패턴 정렬을 위한 비전 기술이 이전보다 더욱 메인스트림화되었습니다. 머신 비전 기술은 시각 자원에서 정보를 수집하고, 표면의 광학적 특성을 감지하며, 이를 상호작용적으로 위치시키고 관리합니다4. 광학 장치를 사용한 패턴 매칭 보조는 2010년대 초반에 시작되었으며, 해당 기술은 이후 수십 년 동안 계속 발전해왔습니다. 그 결과, ITMA 2023에서 대부분의 커터는 절단 침대의 표면 특성을 실시간으로 촬영하는 고소도 카메라가 장착되어 있었습니다(그림 3 참조). 이 카메라는 천 surface 위의 디자인 패턴을 인식하여 절단 테이블과 마커 화면 간의 천 표면 정보를 동기화합니다. 이를 통해 줄무늬나 체크 무늬, 엔지니어드 프린트로 만든 의류의 패턴 정렬을 시각적으로 관리할 수 있습니다. 가능한 기술적 한계점으로는 빈약한 이미지 품질, 낮은 정확도, 낮은 효율성 및 수작업의 높은 노동 강도 등이 알려져 있습니다4.
그림 3 (왼쪽에서 오른쪽): Zünd, Lakeview Technology 및 Bullmer가 제공하는 고위치 카메라로 직물 패턴을 맞춥니다.
모건 테크니카는 다른 제조업체들과 달리 비전 시스템을 다르게 구성했습니다. 다른 제조업체들은 단일 상용 카메라를 채택했지만(그림 3 참조), 모건 테크니카는 시스템에 특화된 여러 개의 카메라를 개발했습니다. 카메라는 절단 테이블에서 약 50~60센티미터 떨어진 곳에 설치되며, 충분한 조명과 함께 배치됩니다(그림 4 참조). 더 넓은 시야각을 확보하기 위해 네 개의 카메라가 데이터를 연동하여 처리합니다. 비교적 짧은 거리에서 강력한 조명을 사용하면 더 선명한 영상을 제공할 수 있어 전체 시스템의 정확도와 완성도를 향상시킬 수 있습니다. 또한 물리적인 조정이 필요한 경우 카메라와 조명을 관리하는 것이 더 쉬울 것입니다. 더불어 직물 표면을 '촬영'하는 광학 시스템 덕분에 별도의 마커를 만들지 않고서도 서브리메이션 인쇄 직물을 절단할 수 있으며, 이는 그림 4에서 보듯 인쇄 윤곽선이 절단 경로로 감지되기 때문입니다.
그림 4: 모건 테크니카 비전 시스템(왼쪽)과 다수의 저위치 카메라를 장착한 버전(오른쪽).
강화된 중장비 기능을 갖춘 절단 장비도 전시되었다. 이탈리아에 본사를 둔 FK 그룹 S.p.A와 IMA는 각각 Iron Heavy와 Typhoon이라는 이름의 절단기 모델을 선보였으며, 두 제품은 두께 60밀리미터의 청바지 원단을 절단할 수 있다(그림 5 참조). 또한 IMA는 5mm 두께의 경질 보드를 자를 수 있는 슬로퍼 커터인 Maxima SP를 선보여 평면 패턴 관리를 정확하고 정밀하게 수행할 수 있도록 했다. 독일에 본사를 둔 자동화 절단기 제조업체인 Bullmer GmbH는 다양한 복합 소재(직물, 고무, 금속 등)를 처리할 수 있는 Premiumcut ELC 절단기에 모듈식 절단 도구를 사용해 다양한 산업 분야에 적용 가능하도록 했다. 여기서 최대 절단 깊이는 재료에 따라 달라진다.
그림 5 (왼쪽에서 오른쪽): FK 그룹과 IMA가 시연한 중장비 절단기
봉제의 자동화
자르기 기술에서의 유능한 발전과는 대조적으로, 자동화된 봉제는 아직 핵심 기술을 개발하는 중간 단계에 있습니다. 의류 조립을 자동화하는 것은 매우 어려운 것으로 잘 알려져 있습니다. 현재 시장에 나와 있는 대부분의 상업용 시스템은 베개 커버, 시트, 타월 및 매트와 같은 간단한 텍스타일 제품에 한정된 자동 봉제 능력을 가지고 있습니다. 이러한 제품들은 직선적이고 간단한 구조로, 주로 직물 자르기와 가장 처리만으로 완성되며, 이는 봉제 자동화의 첫 번째 세대 제품들입니다. ITMA 2023 동안 여러 회사들이 이러한 제품들의 자동 생산이 이전보다 더 전문화되고 다양해졌음을 보여주었습니다. 침구, 타월 및 매트의 완전 자동화된 생산을 위한 다수의 기술이 전시되었습니다. 이러한 제품들의 평평하고 단층 구조는 단순히 직물을 자르고 가장을 마무리하면 쉽게 완성될 수 있지만, 생산 요구사항에 따라 봉제 기술은 다양합니다. 독일에 본사를 두고 있는 Texpa GmbH와 Carl Schmale GmbH & Co. KG (Schmale Durate)가 시연한 침구 및 타월 시스템에는 직물이 운반되는 경로에 위치한 접어서 봉제하는 장치가 장착되어 있었습니다. 다양한 트림 옵션 덕분에 장식 효과를 추가할 수 있습니다 (그림 6 참조). TPET는 가장 대신 오버록 스티치를 사용하여 타월을 마무리했으며, 이탈리아에 본사를 두고 있는 Rimac S.r.l.은 자동차 매트 주변에 바인딩을 봉제하는 방식을 선택했습니다 (그림 6 참조).
그림 6 (왼쪽 위부터 시계 방향): Schmale Durate의 타월 자동 봉제, Texpa의 침대 시트, Rimac의 매트, 그리고 TPET의 타월
각 시스템에서 다양한 취급 기술의 등장이 눈에 띄었다. 그림 6에서 볼 수 있듯이, TPET는 금속 판을 사용하여 직물 조각을 작업대에 대고 누르며 이를 회전시켜 네 변을 봉제한다. 또 다른 종류의 취급 기술인 네 개의 클램프는 완성된 타월을 집어서 하역하고 쌓는 역할을 한다. Rimac은 전방위로 회전하는 구형 롤러를 채택하여 봉제 테이블 위에서 작업물을 이동시킨다. Schmale Durate와 Texpa는 직물을 전진시키기 위해 몇 세트의 실린더 롤을 사용한다. 전방위 회전이 이 구성에서는 불가능하지만, 작업물을 수직으로 돌리는 것은 여전히 가능하다.
단일 직물층 이상이 베개 커버 생산에 통합되어야 합니다. 완전히 자동화된 베개 커버 생산은 직물 롤에서 직접 시스템으로 피더를 통해 두 개의 직물 층이 통과함으로써 시작됩니다 (그림 7 참조). 그들은 경로 상에 위치한 두 대의 봉제기가 각 측면을 봉제하고 베개 크기에 따라 특정 길이로 절단합니다. 컨베이어를 통해 이동하면서 작업물은 90도로 회전하며 세 번째 봉제가 완료되며 동시에 제품 라벨이 삽입됩니다. 열 처리는 풀리지 않도록 하기 위해 봉제되지 않은 측면에서 이루어집니다.
그림 7: Automatex의 완전 자동 베개 커버 제작기로, 피딩 및 봉제(왼쪽)와 라벨링(오른쪽) 과정을 보여줍니다.
베개 제조기 — 베개 커버 제조 시스템과는 별도의 시스템으로, 스웨덴에 본사를 둔 ACG Kinna Automatic 회사가 이를 시연했다 (그림 8 참조). 이 시스템은事전에 봉제된 베개 커버가 있어야 하며, 이는 위에서 설명한 시스템을 사용하여 얻을 수 있다. 사전 봉제된 베개 커버는 인간 작업자가 시스템에 로드하고 채우는 재료로 채운다. 이는 컨베이어를 따라 이동하며 열린 seems이 닫힌다 (그림 8 참조). 베개 제조기는 채우기와 닫기라는 두 가지 간단한 작업을 포함하지만, 3D 제품이 자동화된 시스템을 통해 처리될 수 있다는 점은 놀랍다. 초기 로딩 단계가 기계화되어 전체 시스템이 완전히 자동화될 날이 머지않아 보인다.
그림 8: ACG Kinna Automatic의 자동화된 베개 제조기로, 채우기(왼쪽)와 닫기(오른쪽) 과정을 보여줌
Texpa가 선보인 티셔츠 봉제기에서 새로운 발명품이 등장했다. 이 기계는 자동 봉제 기능을 통해 스트림라인 형태의 바늘땀을 봉제할 수 있었으며, 다른 회사들은 여전히 직선형 바늘땀에 머물러 있었다. Texpa의 기계는 두 개의 오버록 스티처가 서로 변동 가능한 거리에 배치된 구조로 설계되었다(그림 9 참조). 티셔츠 천의 앞면과 뒷면 두 층이 인간 작업자에 의해 겹쳐져 장착되면, 봉제기는 동시에 양쪽에서 옆부분 바늘땀을 만든다. 천이 앞으로 움직이면서 바늘이 떠지는 동안, 기계는 사전 설정된 거리와 속도로 좌우로 이동한다. 이러한 움직임은 곡선 형태의 옆부분 바늘땀을 만들어내며, 이는 티셔츠의 형태를 형성하게 된다.
그림 9: 곡선 봉제 기능을 가진 Texpa 티셔츠 기계 (왼쪽) 및 완성된 바늘땀 (오른쪽)
이 티셔츠 제작 방식은 독일에 본사를 둔 Nähmaschinenfabrik Emil Stutznaecker GmbH & Co. KG (Mammut)가 매트리스 제작에서 사용하는 방식과 다소 유사합니다. 이는 작업물과 미싱기가 모두 움직인다는 점에서 비슷합니다. Mammut 자동 쿼ilter에서는 큰 프레임이 직사각형 작업물을 여러 층으로 단단히 고정한 상태에서, 미싱 헤드가 모든 방향으로 이동하며 패턴을 따라 바늘 자국을 남깁니다. 상부 미싱 헤드와 동기화된 움직임으로 작업물 아래쪽에는 보밥이 장착된 대응 미싱 헤드가 존재합니다. 이러한 방식으로 Mammut은 다양한 쿼ilt 패턴의 더블 록스티치를 생성합니다. 공 프레임 덕분에 바늘 실과 보밥 실이 작업물의 어느 지점에서도 교차될 수 있습니다. 자동 쿼ilt 기계의 전체 구성은 작업물 위를 이동하는 크로스바에 커팅 헤드가 부착된 자동 커팅 머신의 구조와 유사합니다.
그림 10: Fast Sewn의 모바일 캐비티 기술
공간 프레임의 사용은 그러나 다양한 형태와 크기의 직물 조각을 봉제하는 경우 항상 가능하지 않을 수 있습니다, 예를 들어 의류 생산 중입니다. 덴마크 기반 회사인 Fast Sewn (Mikkelsen Innovation ApS)에서는 자동화된 의류 조립을 위한 혁신적인 방법으로 “이동식 공간 기술”을 제안했습니다 (그림 10 참조). 봉제 테이블은 작업물을 운반하는 다수의 컨베이어 벨트로 구성되어 있지만, 바늘과 실밥의 교차가 이루어지는 위치에서 이동식 공간을 만들어 벨트가 실밥 주위를 우회하게 됩니다. 이러한 구조에서는 유연한 작업물이 여전히 과정 전반에 걸쳐 지지되고 구동되지만, 바늘과 실밥 실의 교차는 작업물의 어느 곳에서든 이루어질 수 있습니다. 이 비교적 새로운 회사는 궁극적으로 상업용 기계를 시장에 출시할 것으로 예상됩니다.
자동화된 봉제 분야의 선두 기업 중 하나인 애틀랜타 소재 Softwear Automation Inc.는 2023년 ITMA에 참가하지 않았다. 이 회사의 Sewbot®은 2012년 의류 제조 방식을 혁신하며, 전통적인 의류 작업자 없이 옷을 생산하는 비전을 제시했다. 그들의 시스템은 특허받은 고속 비전 기술과 경량 로봇을 결합하여 직물 조각들을 모니터링하고 이를 일반적인 봉제기계를 통해 안내한다. Sewbot은 티셔츠 생산에 특화되어 있으며, 월 $5,000부터 시작하는 서비스 계약으로 출시되었다. 섬유 세계에서 이전에 보도된 바와 같이, 자동화된 티셔츠 작업라인은 콜라르가 달린 셔츠를 162초 만에 생산할 수 있었다.
대안적 봉제 기술
다른 한편으로, ITMA에서 대체 봉제 기술들은 이전보다 더 두드러지게 나타났습니다. 이러한 기술들은 초음파 용접, 접착 결합 및 인쇄 자수와 같은 바늘 봉제 작업을 대체할 수 있습니다. 이러한 작업들은 전통적인 봉제에 비해 인간 작업자 없이 관리하기가 더 쉬울 것으로 간주될 수 있습니다. 초음파 용접과 접착 결합은 새로운 기술은 아니지만, ITMA에서는 그 응용 범위가 확장된 사례들이 소개되었습니다.
스페인의 Optron Textile Machinery는 담요나 매트리스 위에 쿼일링 스티치 용접선을 만들 수 있는 캘린더 롤을 선보였습니다 (그림 11 참조). 일본 본사의 주키 회사(Juki Corp.)와 형제 산업(Brother Industries Ltd.) 같은 주요 봉제기 제조사들도 열가소성 직물을 연결할 수 있는 여러 용접기를 전시했습니다. 헤이즈와 맥라우크린7의 보고서에 따르면 용접된 seems은 내구성이 덜하지만, 봉제하거나 접착한 seems보다 부드럽고 매끄러운 결을 만듭니다.
그림 11 (왼쪽에서 오른쪽): 대체 봉제 기술로는 Optron의 용접 쿼일링과 Brother의 결합된 봉제 및 그에 따른 봉제선이 포함됩니다.
접착 결합은 용접과 유사하지만 다릅니다. 이는 작업물의 층 사이에 배치된 접착 재료를 고정하여 연결을 달성하기 때문입니다. 일반적인 접착 재료는 테이프 형태로, 열과 압력 아래에서 활성화되어 직물 구조를 통해 녹아서 봉제선을 결합합니다. 접합은 일부 제한 사항(예: 다공성 재료8)이 있음에도 불구하고 거의 모든 플리스가 아닌 직물에서 가능합니다. Brother는 ITMA에서 액체 접착제 공급 장치가 장착된 접합기를 선보이며 많은 주목을 받았습니다(그림 11 참조). 의류용 접합 봉제선은 봉제된 봉제선보다 더 매끄럽고 덜 눈에 띄다고 보고되었습니다.
그림 12: Kornit Digital의 인쇄된 자수 봉제 대안
다른 봉제 없는 기술 사례는 Kornit Digital에 의해 시연되었다. 인쇄된 자수 기법이 T셔츠의 디지털 생산 라인의 일부로 강조되었다. 그들의 직물직접프린터(direct-to-garment printers)는 자수와 같은 3D 표면 장식을 모방할 만큼 품질 면에서 개선되었다. Figure 12에서 보듯이, 가까이서도 실과 프린트를 구분하기 어려웠다. 인쇄된 자수를 사용하는 주요 이점은 제조 과정을 디지털로 제어할 수 있다는 것이다. 직물의 반대쪽에 아무것도 남기지 않으면서도, 강한 자수 실을 추가하지 않고 원단의 가벼운 느낌과 부드러움을 유지시킨다.
섬유 산업 4.0
섬유 산업은 이전의 세 차례 산업 혁명에서 선두에 있었으며 현재 진행 중인 네 번째 혁명에도 적극적으로 적응하고 있습니다. 정보 기술의 발전에 의해 촉발되고 추진되는 산업 4.0의 주요 혁신은 디지털 전환에 기반을 두고 있습니다. 이는 사이버 물리 시스템을 통해 실제 세계와 가상 세계를 통합하고 사물 인터넷(IoT)을 통해 인간과 기계를 연결하는 것을 목표로 하며, 이를 통해 의류 제조업체들은 생산 문제를 실시간으로 모니터링하고 원격으로 생산 진행 상황을 관리할 수 있어 스마트 의류 공장을 구현할 수 있습니다. 이 기술의 핵심 요소는 사물 인터넷(IoT)과 상호 운용 가능한 네트워크입니다. 최종 목표는 생산 효율성과 생산성을 극대화하는 것입니다. ITMA 2023에서 입증된 바와 같이, 산업 4.0은 많은 섬유 회사들에게 여전히 활발하게 진행 중인 용어이며 다수의 기술적 혁신이 예상됩니다. 산업 4.0을 염두에 두고 다수의 자르기 및 봉제 기계가 개발되고 있습니다.
제조사들은 하드웨어의 기능을 확장하기 위해 소프트웨어 개발에 적극적으로 참여하고 있습니다. ITMA에서 여러 사례가 발견되었습니다. Zünd Systemtechnik은 사용자 인터페이스를 강화하기 위해 포르투갈 기반 Mind Technology와 파트너십을 체결했습니다. Juki는 자사 하드웨어 장치를 JaNets1이라는 네트워크 시스템에 계속 연결하고 있습니다. Mammut은 기계 작동 상태를 읽고 생산성 문제에 대한 분석 보고서를 작성하며 예측적 유지보수를 제안하는 자체 소프트웨어 제품 시리즈를 출시했습니다. ACG Kinna Automatic은 패턴 매칭의 정확성을 향상시키는 것뿐만 아니라 직물 결함을 검사하고 관리하기 위해 자사 기술을 강화할 수 있는 소프트웨어 개발에 착수했습니다.
품질 관리와 관련하여 보다 적극적으로 고급 기술들이 도입되고 있습니다. 예를 들어 머신 러닝과 인공 지능이 그것입니다. 오랫동안 품질 관리 시스템들은 자율적이지 않았으며, 기계 운영자들에게 경각심을 유지하고 제품 결함을 탐지하도록 요구했습니다. 인간 중심의 노동에 의존했기 때문에 일부 결함들은 완제품이 최종 사용자에게 도달할 때까지 발견되지 않는 경우가 종종 있었습니다. 최근 비전 기술의 발전 덕분에 인공 지능은 이제 인간 검사원을 대체하고 데이터 기반 의사 결정을 제안하여 생산 최적화를 지원합니다. ITMA에서 Serkon Tekstil Makina는 딥 비전 기술과 인공 지능으로 작동되는 새로운 직물 검사 시스템을 선보였습니다. 이 시스템은 표면 결함뿐만 아니라 색상 전이도 관리하도록 설계되었습니다.
인공지능이 개척한 또 다른 눈에 보이는 분야는 창의적 디자인입니다. 인공지능을 컴퓨터 지원 설계(CAD) 도구에 통합하면, 지능형 CAD 시스템은 다양한 자원에서 수집된 데이터베이스를 기반으로 디지털 디자인을 자동으로 생성하고 새로운 디자인에 대한 전문적인 제안을 제공합니다. 이는 디자인에 대한 제한된 전문 지식만 있어도 자신만의 제품을 커스터마이즈할 수 있게 해주며, 이는 주문형 제조의 초기 단계를 지원합니다. 스타트업 회사인 Myth.AI는 ITMA에서 다수의 클릭으로 새로운 디자인에 대한 독창적이고 무한한 옵션을 시각화하는 AI 기반 패턴 디자인 도구를 선보였습니다.
한편, 많은 산업이 아직 4차 산업혁명의 중반에 있을 때 텍스타일 산업에서는 이미 5차 산업혁명(Industry 5.0)이 시작되었습니다. 유럽 연합에 따르면, Industry 5.0은 제조 효율성과 생산성 이상의 가치를 논의합니다. 경제적 초점에서 사회적 가치로 전환하며, Industry 4.0에 지속 가능한 발전과 인간 중심의 해결책을 추가합니다. 그러나 이 개념은 새로운 것이 아닙니다. 환경, 사회 및 거버넌스(ESG) 또는 트리플 바텀 라인 접근 방식은 지난 수십 년 동안 세계 각지의 다양한 단체들에서 강조되어 왔습니다. Industry 5.0은 텍스타일과 의류 산업에 있어 인간, 환경 및 사회적 측면이 기업의 사회적 책임임을 상기시켜줍니다. Industry 5.0을 지원하기 위해 구체적이고 비구체적인 형태의 기계 예시들이 미래의 ITMA를 주도할 것으로 예상됩니다.
발전의 여정
ITMA 2023에서 제시된 기술적 혁신들은 의류 절단 및 봉제 공정의 자동화 수준을 강조하기 위해 요약되었습니다. 발전은 품질과 양 모두에서 명확히 나타났습니다. ITMA 2019와 비교했을 때 더 다양한 자동 절단 및 봉제 기술의 응용 사례가 보였습니다. 절단 분야의 주요 트렌드는 절단 전후 단계의 장비 간 원활한 통합, 광학 패턴 매칭 시스템의 인기, 그리고 강화된 중량급 절단 능력이었습니다. 절단에 비해 봉제 자동화는 핵심 기술들의 활발한 개발 단계에 있었으며, 이로 인해 자동화 구성에서 제한된 유형의 제품들만 생산 가능했습니다. 이러한 개발 과정의 방향성은 섬유 및 의류 산업이 매일 꾸준히 4차 산업혁명과 업계 4.0으로 나아가고 있음을 분명히 보여줍니다.
참고문헌
1. 서, 문희 (2019). ITMA 2019에서의 산업 4.0 자동 절단 및 봉제 기술. 섬유 및 의류, 기술 및 관리 저널. 특별호, 1-13.
2. Aeppel, T. (2022). 로봇이 새로운 작업에 도전하다: 청바지 봉제, 레이터, 2023년 7월 확인, https://www.reuters.com/technology/robots-set-their-sights-new-job-sewing-blue-jeans-2022-12-12/.
3. 데이비스, G. (2021). 패션 브랜드를 위한 주문형 제조는 어떻게 작동하는가? 테크패커, 2023년 7월 확인, https://techpacker.com/blog/design/fashion-on-demand-manufacturing/.
4. 리, R., 조, S., 양, B. (2023). 가구 제조 공정에서 머신 비전 기술의 적용 현황 연구. 응용 과학, 13(4), 1-14.
5. Francis, S. (2019), SoftWear Automation이 Sewbots를 서비스로 출시하다, Robotics and Automation News, 2023년 7월 검색: https://roboticsand automationnews.com/2019/02/05/softwear-automa-tion-launches-sewbots-as-a-service/20847/#:~:text=For%20a%20monthly%20fee%20starting,and%20three%20shifts%20a%20day.
6. Textile World (2019). Sewbots®가 봉제 제품 산업을 변화시키다, Textile World, 2023년 7월 검색: https://www.textileworld.com/textile-world/2019/07/sewbots-transforming-the-sewn-products-industry/
7. Hayes, S.와 McLoughlin, J. (2015). 섬유의 봉제, J. Jones와 G.K. Stylios (편집) Joining Textiles (pp. 66-122). 영국 Sawston: Woodhead Publishing.
8. Sarkar, J., Rifat, N. M., Sakib-Uz-Zaman, M., Al Faruque, M. A., & Prottoy, Z. H. (2023). 의류 제조에서의 고급 기술. M. Rahman, M. Mashud, 그리고 M. Rahman (편집) Advanced Technology in Textiles: Fibre to Apparel (pp. 177-231). 싱가포르: Springer Nature.
9. Muller, J. (2021). 업계 5.0을 위한 가능 기술, 유럽 위원회, 2023년 7월에 검색함 https://op.europa.eu/en/publication-detail/-/publication/8e5de100-2a1c-11eb-9d7e-01aa75ed71a1/language-en.
편집자 주: 수민영 박사는 노스캐롤라이나 주립대학 윌슨 텍스타일 칼리지의 조교수로, 텍스타일 및 의류, 기술 및 관리 부서에 소속되어 있습니다. 본 글은 수 박사가 NC State Wilson College of Textiles의 Journal of Textile and Apparel, Technology and Management (JTATM)에 게재한 논문에서 적응되었습니다.
2024년 1월/2월
