솔리드 니팅: 새로운 직조 기술

히로세 유이치(Yuichi Hirose)는 언젠가 모든 사람이 가구를 뜰 수 있는 기계를 갖게 되는 꿈을 가지고 있습니다. 이 기계는 가구의 외피만 뜨개질하는 것이 아니라, 뜨개질을 사용하여 견고한 3차원 의자, 테이블 및 기타 물건을 만들 것입니다. 사랑스러운 2인용 소파가 지겹다고요? 그냥 풀어서 실을 재활용하여 자신만의 발받침 의자를 뜨개질하면 됩니다.

카네기 멜론 대학교 컴퓨터 공학부 로봇공학 박사 과정 학생인 히로세가 처음 구상한 이 새로운 제작 기술은 솔리드 니팅(solid knitting)이라고 불립니다. 이 아이디어는 10여 년 전부터 그의 상상력을 사로잡았고, 이제 그는 로봇 공학 연구소의 제임스 맥칸(James McCann) 부교수가 이끄는 연구팀과 함께 이를 현실로 만들었습니다.

히로세는 “제 꿈은 이 솔리드 니팅 기계를 전 세계 모든 곳에 보급하는 것입니다.”라고 말했습니다.

연구원들에 따르면, 솔리드 니팅은 3D 프린팅과 유사하다고 생각할 수 있습니다. 3D 프린터가 층별로 모양을 만드는 것처럼, 솔리드 니팅은 겹겹이 뜨개질된 층을 추가하여 모양을 만듭니다. 하지만 접착제나 녹은 플라스틱으로 고정되는 대신, 각 새 층은 이전 층에 꿰매어집니다.

기계가 아닌 손으로 솔리드 니팅을 제작하여 더 깊은 이해를 얻는 것이 가능하며, 연구원들은 더 많은 것을 알고 싶어 하는 뜨개질하는 사람들을 위해 손 뜨개질 지침과 비디오를 공개했습니다.

카네기 멜론 섬유 연구소 소장인 맥칸은 “이 개념을 이해하는 데 어려움을 겪을 수 있습니다.”라고 말했습니다. “하지만 이것은 매우 멋진 아이디어이며, 많은 가능성을 가지고 있습니다.”

히로세는 2012년 일본 게이오 대학교에서 디지털 제작 석사 과정을 밟던 중 이 아이디어를 얻었습니다. 그는 SCS 컴퓨터 과학부의 클레이트로닉스(Claytronics) 프로젝트에 부분적으로 자극받아 재구성 가능한 물체에 관심을 가졌습니다. 그 프로젝트는 다양한 모양을 만들기 위해 스스로 조립되는 작은 모듈식 로봇을 만드는 것을 목표로 했습니다.

그는 “그 로봇들은 매우 멋졌지만, 그다지 다재다능하지 않았습니다.”라고 말했습니다.

모듈식 로봇은 일반적으로 자석이나 마찰(레고 블록과 유사하게)과 같은 수단으로 서로 연결되어 쉽게 분리될 수 있었습니다. 히로세는 더 내구성이 있지만 여전히 재구성 가능한 것을 찾고 있었습니다. 그때 그는 솔리드 니팅에 대한 아이디어를 얻었습니다.

그는 석사 과정을 마치고 직장 생활을 시작했지만, 솔리드 니팅 아이디어를 포기하지 않았습니다. 결국 그는 일부 보조금을 확보하고 직장을 그만둔 후 2018년에 솔리드 니팅 기계를 만들기 시작했습니다. 상업용 뜨개질 기계와 마찬가지로 그의 기계도 래치 바늘(닫히거나 열릴 수 있는 래치가 있는 갈고리 모양의 바늘) 행을 사용하여 실을 조작하고 다음 스티칭 행을 위해 고리를 열어두었습니다.

기계를 아직 만들고 있을 때, 히로세는 맥칸이 상업용 뜨개질 기계를 더 쉽게 재프로그래밍할 수 있도록 하는 소프트웨어 프로젝트에 대한 보고서를 인터넷에서 보았습니다. 이 방법은 맞춤형 3D 니트 조각을 만드는 데 기계를 사용하는 실용적인 방법을 제공했습니다. 이것들은 속이 채워질 수 있는 토끼와 같은 속이 빈 모양이었지, 견고한 니트 조각은 아니었지만, 히로세와 맥칸은 가능한 협력에 대해 논의하기 시작했습니다.

히로세의 뜨개질 기계는 2020년까지 어느 정도 완성되었지만, 팬데믹으로 인해 협력이 연기되었습니다. 2021년, 히로세는 마침내 섬유 연구소에 연구 조교로 합류했고, 나중에 로봇 공학 박사 과정에 합류했습니다.

CMU 팀은 SIGGRAPH 2024(컴퓨터 그래픽 및 대화형 기술 연례 회의)에서 솔리드 니팅 연구와 프로토타입 기계를 발표했으며, 최우수 논문 경쟁에서 명예로운 언급을 받았습니다. SIGGRAPH는 이 프로젝트에 대한 블로그 게시물을 올렸습니다.

옷 건조기 크기 정도 되는 프로토타입은 아직 제작할 수 있는 모양과 크기가 제한적입니다. 다양한 길이의 삼각 또는 사각 기둥을 만들 수 있습니다. 목표는 견고한 물체를 자동으로 생산할 수 있는 기계를 만드는 것이지만, 작동을 개선하기 위해 더 많은 작업이 필요합니다.

이 기계는 실 고리를 상당히 늘리기 때문에 연구원들은 탄성 코드를 실로 사용했습니다. 그럼에도 불구하고 결과로 나온 솔리드 니트는 “유연한 코드임에도 불구하고 놀랍도록 견고합니다.”라고 맥칸은 말했습니다.

“펠트 더미나 신발 밑창 같은 느낌입니다.”라고 그는 말했습니다.

기계가 현재 생산할 수 있는 것에 제한이 있지만, 이 기술을 사용하여 샌들 한 켤레와 같이 더 크고 복잡한 모양을 손으로 뜨개질하는 것이 가능합니다.

히로세는 미래 연구를 두 가지 다른 방향으로 진행할 계획이라고 말했습니다. 가구 생산을 위한 훨씬 더 큰 기계를 만들고, 정밀한 물체를 위한 더 작은 기계를 만드는 것입니다.

맥칸은 “우리는 다른 사람들이 자신만의 솔리드 니팅 기계를 만들고 우리가 아직 탐구하지 않은 아이디어를 내놓기를 바랍니다.”라고 말했습니다.

이 놀라운 솔리드 니팅 비디오는 솔리드 니팅 기술을 매우 명확하게 설명하고 뜨개질 기계가 어떻게 작동하는지 원리적으로 보여줍니다...

히로세와 맥칸 외에도 연구팀에는 전 예술 및 컴퓨터 과학 학생이자 현재 구글 소프트웨어 엔지니어인 안젤리카 보니야 포미나야(Angelica Bonilla Fominaya)가 포함되어 있었는데, 그녀는 이 기술을 사용하여 예술 작품을 제작했습니다. 최근 컴퓨터 과학 박사 학위를 받은 마크 길레스피(Mark Gillespie)는 복잡한 디자인 과정을 이해하는 데 큰 도움이 된 프로젝트의 3D 시각화 소프트웨어를 개발했습니다.

이 연구는 일본 내무성, 파나소닉 홀딩스, 일본 정보처리추진기구 및 국립 과학 재단의 지원을 받았습니다.

특히 다른 연구원들을 위한 더 자세한 정보는 프로젝트 웹사이트에서 확인할 수 있습니다.

위 내용은 “Knitting Industry”에서 발췌했습니다.

https://www.knittingindustry.com/