KR20230106324A - Packaging method of cultural properties - Google Patents

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Abstract

본 발명은 도자기 등과 같이 충격에 의해 파손되기 쉬운 문화재를 손상 없이 그리고 충격 등에 대해 안전하게 문화재를 포장할 수 있는 문화재 포장 방법에 관한 것으로서, 문화재, 특히 도자기 문화재 등과 같이 외부 충격에 의해 파손되기 쉬운 문화재를 안전하게 포장하기 위한 것으로서, (1) 포장의 대상이 되는 문화재를 3차원적으로 스캐닝하여 폴리곤 데이터를 수득하는 3D 스캐닝 단계; (2) 3D 스캐닝 단계에서 수득된 폴리곤 데이터(문화재의 외형정보)에 기초하여 완충재를 3차원적으로 모델링하는 3D 모델링 단계; 및 (3) 3D 모델링 단계에서 수득된 데이터에 기반하여 문화재를 수용할 수 있는 공간을 포함하는 완충재를 3차원적으로 프린팅하는 3D 프린팅 단계;를 포함함을 특징으로 한다.The present invention relates to a method for packaging cultural properties, which can safely pack cultural properties, such as pottery, that are easily damaged by impact, without damaging them and safely against impact. As for safe packaging, (1) a 3D scanning step of three-dimensionally scanning the cultural property to be packaged to obtain polygon data; (2) a 3D modeling step of three-dimensionally modeling the cushioning material based on the polygon data (external information of cultural properties) obtained in the 3D scanning step; and (3) a 3D printing step of three-dimensionally printing a cushioning material including a space capable of accommodating a cultural property based on the data obtained in the 3D modeling step.

Description

문화재 포장 방법{Packaging method of cultural properties}Packaging method of cultural properties}

본 발명은 문화재 포장 방법에 관한 것으로 특히, 도자기 등과 같이 충격에 의해 파손되기 쉬운 문화재를 손상 없이 그리고 충격 등에 대해 안전하게 문화재를 포장할 수 있는 문화재 포장 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for packaging cultural properties, and more particularly, to a method for packaging cultural properties that can safely pack cultural properties that are easily damaged by impact, such as pottery, without damaging them and against impact.

문화재의 포장은 문화재의 보존과학적인 측면에서 본다면 예방의 차원에서 실시한다고 보는 것이 적절하다. 외부의 충격으로부터 문화재를 보호하며 문화재 파손의 원인인자를 미연에 방지하는 것은 포장에 있어서 가장 중요한 목적이며 그 자체만으로도 예방의 목적을 달성할 수 있다.From the viewpoint of conservation science of cultural properties, it is appropriate to regard packaging of cultural properties as a preventive measure. Protecting cultural properties from external shocks and preventing the cause of damage to cultural properties in advance is the most important purpose in packaging, and the purpose of prevention can be achieved by itself.

포장이란 일종의 문화재 보호 장치라고 할 수 있다. 유물과 직접 접촉하는 부분은 중성지, 천 등의 부드러운 재질로 포장해 긁힘을 방지하며 이것을 다시 여러 가지 완충재로 포장해 충격이 문화재에 직접적으로 전해지는 것을 막는다. 마지막으로 외피 상자에 포장하는데, 외피 상자는 외부의 물리적 충격과 습기의 침투를 막는 가장 바깥쪽의 보호 장치이다. 모든 문화재 포장은 위와 같은 기초에 입각해 실시한다. Packaging can be said to be a kind of cultural property protection device. The parts that come into direct contact with the relics are wrapped with soft materials such as neutral paper or cloth to prevent scratches, and these are wrapped with various cushioning materials to prevent direct impact from being transmitted to the cultural property. Finally, they are packaged in an outer box, which is the outermost protective device that prevents external physical shock and moisture penetration. All cultural property packaging is carried out on the basis of the above.

포장된 문화재는 여러 요인으로 인해 손상될 수 있다. 가령, 문화재가 움직이는 과정에서 이송 중 사고 등으로 물리적인 충격과 진동이 가해져 파손될 수 있으며 천재지변으로 인해 보관중인 문화재가 낙하하여 파손될 수 있다. 외부의 물리적 충격으로부터 손상을 예방하기 위해서는 적절한 방법으로 포장을 실시해 문화재 파손의 원인인자를 제거해야 한다.Packaged cultural properties can be damaged due to several factors. For example, in the process of moving cultural assets, they may be damaged due to physical shock and vibration due to an accident during transportation, and cultural assets stored in natural disasters may fall and be damaged. In order to prevent damage from external physical impact, it is necessary to remove the cause of damage to cultural properties by packaging them in an appropriate way.

현재 국내의 박물관에서 일반적으로 사용되는 문화재 포장 방법은 나무 상자 내부 에 한지와 솜포를 사용한 충전식 포장 방법을 사용한다. 상황에 따라서는 나무 상자의 외부에 알루미늄 상자를 덧씌워 중성지 → 솜포 → 오동나무 상자 → 알루미늄 상자의 4중 포장을 실시한다. 나무 상자는 습도 조절에 효과적이며 충격 완화가 가능한 오동나무 상자를 사용한다. Currently, the packaging method for cultural assets commonly used in domestic museums uses a rechargeable packaging method using Korean paper and cotton cloth inside a wooden box. Depending on the situation, an aluminum box is overlaid on the outside of the wooden box and the four-layer packaging is performed: neutral paper → cotton cloth → paulownia wood box → aluminum box. The wooden box uses a paulownia wood box that is effective in controlling humidity and is capable of mitigating shock.

솜포는 솜을 중성 한지 또는 타이벡으로 감싸 만든 포대로 솜이 완충 역할을 해 물리적인 충격에서 문화재를 보호할 수 있으며 사용이 편리해 여러 포장 과정에서 주로 사용되고 있다. 하지만 재질 자체의 복원력 및 회복력이 부족하며 솜포가 문화재에 밀착되지 않아 충격 및 진동에 의한 손상이 발생할 수 있다. 또한 해포 후 재포장 할 때 포장 성능이 일률적이지 않아 재사용성이 부족하다.Cotton cloth is a bag made by wrapping cotton with neutral Korean paper or Tyvek. The cotton acts as a buffer to protect cultural assets from physical impact and is convenient to use, so it is mainly used in various packaging processes. However, the material itself lacks resilience and resilience, and cotton cloth does not adhere to cultural properties, which can cause damage due to shock and vibration. In addition, when repackaging after release, the packaging performance is not uniform, resulting in poor reusability.

국외에서 일반적으로 사용하는 방법은 중성지와 플라스틱 폼을 사용한 주형 포장방식을 사용한다. 플라스틱 폼은 방수 능력이 뛰어나 수분으로부터 문화재를 보호할 수 있으며 중성에 가깝기 때문에 문화재에 대한 화학작용이 일어나지 않는다. 하지만 충격 흡수 능력 및 진동 보호 능력은 솜포에 비해 부족하며 통풍이 원활하게 이루어지지 않는 문제점이 존재한다. The method commonly used abroad uses a molded packaging method using neutral paper and plastic foam. Plastic foam has excellent waterproofing ability, so it can protect cultural properties from moisture, and because it is close to neutral, no chemical action on cultural properties occurs. However, there is a problem in that shock absorption ability and vibration protection ability are insufficient compared to cotton cloth, and ventilation is not performed smoothly.

문화재 포장에 사용되는 재료는 화학적으로 안정되며 물리적 충격을 효과적으로 흡수 가능한 재료를 사용해야 하며 재질적 조건을 고려하는 것 이외에도 기술적인 조건을 고려해야한다. 같은 포장재를 사용해 문화재 포장을 실시하였으나, 작업자의 포장 숙련도에 따라 포장 성능의 차이가 발생할 수 있다. 문화재 포장 작업자는 숙련된 기술을 통해 포장을 실시하여야 하지만 인력 문제로 인해 포장 진행에 어려움이 따른다. Materials used for packaging of cultural heritage should be chemically stable and capable of effectively absorbing physical impact, and technical conditions should be considered in addition to material conditions. Although the same packaging material was used to wrap cultural properties, differences in packaging performance may occur depending on the packaging skill of the worker. Cultural heritage pavement workers should perform paving through skilled technology, but difficulties in paving are due to manpower problems.

이외에도 포장재의 선정 조건에는 작업성, 내후성, 화학적 안정성 등 여러 요인을 고려하여 선정해야 한다. 현재 문화재의 포장 시 손상 위험을 예방하기 위해 포장 재료에 대한 기본적인 물성 실험 및 신뢰성 평가와 포장 과정의 간소화 및 새로운 포장재의 개발 연구가 일부 시행되고 있으나 정형화된 방법이나 연구는 미비한 실정이다. In addition, the selection conditions for packaging materials should be selected in consideration of various factors such as workability, weather resistance, and chemical stability. Currently, in order to prevent the risk of damage during packaging of cultural assets, basic physical property tests and reliability evaluations of packaging materials, simplification of packaging processes, and research on the development of new packaging materials are being partially conducted, but standardized methods or studies are insufficient.

따라서 본 발명자는 3차원 디지털 프린팅 기술을 적용한 문화재, 특히 도자기 문화재의 새로운 포장 방법을 연구하였으며, 3차원 스캐닝(3D Scanning)을 통해 도자기의 3차원 형상정보를 취득하여 도자기에 완전히 밀착되는 포장 상자를 모델링(Modeling)하고, 탄성이 있고 휘어지는 물성을 가진 열가소성 폴리우레탄 필라멘트(Thermoplastic Polyurethane Filament ; 이하 “TPU Filament”라 함)를 3D 프린터로 프린팅하여 도자기 포장 완충재를 제작하고, 이후, 물성 실험 및 신뢰성 평가를 통해 TPU Filament의 적절한 출력 옵션 등을 확정하고, 기존에 사용되던 솜포를 대체할 수 있음을 확인하여 본 발명을 완성하기에 이르렀다.Therefore, the present inventors studied a new packaging method for cultural properties, especially ceramic cultural properties, to which 3D digital printing technology was applied, and obtained 3D shape information of ceramics through 3D scanning to produce a packaging box that completely adheres to ceramics. After modeling, a thermoplastic polyurethane filament (hereinafter referred to as “TPU Filament”) with elasticity and bendability is printed with a 3D printer to produce a ceramic packaging cushioning material, and then, physical properties are tested and reliability evaluated. Through this, the appropriate output options of the TPU Filament were confirmed, and the present invention was completed by confirming that it could replace the previously used cotton cloth.

본 발명에 따른 문화재 포장 방법은, (1) 포장의 대상이 되는 문화재를 3차원적으로 스캐닝하여 폴리곤 데이터를 수득하는 3D 스캐닝 단계; (2) 3D 스캐닝 단계에서 수득된 폴리곤 데이터(문화재의 외형정보)에 기초하여 완충재를 3차원적으로 모델링하는 3D 모델링 단계; 및 (3) 3D 모델링 단계에서 수득된 데이터에 기반하여 문화재를 수용할 수 있는 공간을 포함하는 완충재를 3차원적으로 프린팅하는 3D 프린팅 단계;를 포함함을 특징으로 한다.A cultural heritage packaging method according to the present invention includes: (1) a 3D scanning step of obtaining polygon data by three-dimensionally scanning a cultural property to be packaged; (2) a 3D modeling step of three-dimensionally modeling the cushioning material based on the polygon data (external information of cultural properties) obtained in the 3D scanning step; and (3) a 3D printing step of three-dimensionally printing a cushioning material including a space capable of accommodating a cultural property based on the data obtained in the 3D modeling step.

도 1은 문화재의 포장재 중 내장재로서 사용되는 중성한지 솜포의 일례를 나타내는 사진이다.
도 2는 문화재의 포장재 중 내장재로서 사용되는 타이벡 솜포의 일례를 나타내는 사진이다.
도 3은 문화재, 특히 도자기의 포장재 중 외장재로서 사용되는 오동나무 상자의 일례를 나타내는 사진이다.
도 4는 문화재, 특히 도자기의 포장재 중 외장재로서 사용되는 오동나무 상자의 다른 일례를 나타내는 사진이다.
도 5a 내지 도 5j들은 종래의 문화재 포장 방법 중 예시적인 솜포 충전식 포장 방법을 순서대로 촬영한 사진들이다.
도 6a 내지 도 6f들은 종래의 문화재 포장 방법 중 예시적인 주형 포장 방법을 순서대로 촬영한 사진들이다.
도 7a 내지 도 7j들은 본 발명에 따른 문화재 포장 방법의 일례를 순서대로 나타낸 그림들이다.
도 8은 본 발명에서 사용되는 TPU Filament를 사용하여 3D 프린팅할 때 내부를 채우는 패턴 중 옥텟 패턴의 가로 압축강도 그래프이다.
도 9는 본 발명에서 사용되는 TPU Filament를 사용하여 3D 프린팅할 때 내부를 채우는 패턴 중 옥텟 패턴의 세로 압축강도 그래프이다.
1 is a photograph showing an example of neutral Hanji cotton cloth used as an interior material among packaging materials for cultural assets.
2 is a photograph showing an example of Tyvek cotton fabric used as an interior material among packaging materials for cultural assets.
3 is a photograph showing an example of a paulownia wood box used as an exterior material among packaging materials for cultural properties, particularly ceramics.
4 is a photograph showing another example of a paulownia box used as an exterior material among packaging materials for cultural assets, particularly ceramics.
5A to 5J are photographs sequentially taken of an exemplary cotton-filled packaging method among conventional cultural property packaging methods.
6a to 6f are photographs sequentially taken of an exemplary mold packaging method among conventional cultural property packaging methods.
7a to 7j are pictures sequentially showing an example of a method for packaging cultural assets according to the present invention.
8 is a graph of the transverse compressive strength of the octet pattern among the patterns filling the inside when 3D printing using the TPU filament used in the present invention.
9 is a graph of the vertical compressive strength of an octet pattern among patterns filling the inside when 3D printing using a TPU filament used in the present invention.

이하, 본 발명의 구체적인 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명에서는 문화재 포장에 일반적으로 사용되는 솜포와 TPU Filament를 이용하여 프린팅한 완충재로 포장을 실시하여 각각 포장 방법에 따른 물성 및 신뢰성 평가를 진행하여, TPU Filament를 이용해 제작 및 프린팅한 포장 완충제가 솜포와의 대체 가능성을 확인하였다. In the present invention, packaging is performed with a cushioning material printed using cotton cloth and TPU Filament, which are generally used for packaging cultural assets, and evaluation of physical properties and reliability according to each packaging method is performed, and the packaging buffer produced and printed using TPU Filament is cotton. Powa replacement possibility was confirmed.

첫째, 현재 연구되어 있는 문화재 포장 연구 사례를 찾아 기존에 사용되는 도자기 포장 방법 및 재료에 대해 조사하여 본 발명에서 진행할 포장 재료를 선정하였다. 기존에 연구되어 있는 논문 및 보고서의 사례를 바탕으로 조사하였다. 포장 방법은 솜포 충전식 포장 방법, 그 중에서 완충재 → 외피 상자의 2중 포장을 실시하며 포장 완충재로는 타이벡 솜포, 외피 상자는 오동나무 상자를 선정하였다. First, the packaging materials to be carried out in the present invention were selected by finding the currently researched cultural heritage packaging research cases and investigating the existing ceramic packaging methods and materials. It was investigated based on the cases of the papers and reports that have been studied in the past. For the packaging method, a cotton-filled packaging method, among which, a double packaging of a cushioning material → outer box was carried out, and Tyvek cotton cloth was selected as the packaging buffer material and a paulownia wood box was selected as the outer box.

둘째, 기존에 사용되던 솜포의 단점을 보완하기 위해 탄성이 있고 재료 회복력과 내진동성을 확보할 수 있는 재료인 TPU Filament를 비교 재료로 선정하였다. TPU Filament는 폴리우레탄 합성고무 수지로 이루어져 있으며 탄성 및 쉽게 휘어지는 특성을 가지고 있어 신축성 및 탄력성 있는 출력물을 제작 가능한 장점이 있다. Second, TPU filament, a material that has elasticity and can secure material resilience and vibration resistance, was selected as a comparative material to compensate for the disadvantages of the cotton fabric used previously. TPU Filament is made of polyurethane synthetic rubber resin and has elasticity and easily bendable properties, so it has the advantage of being able to produce flexible and elastic outputs.

셋째, 솜포의 문제점인 밀착성과 부족한 재활용성을 해소하기 위해 3차원 디지털 기술을 활용한 포장 완충재를 제작하였다. 3D 스캐너로 대상의 외형정보를 스캔해 포장 완충재를 모델링하여 포장 상자를 제작하여 3D 프린터를 활용해 프린팅하였다. 3D 프린터는 3D 모델 데이터의 프린팅이 가능하며 기기의 보급 및 접근성이 우수하고 3차원 모델을 쉽게 제작 가능하다는 장점이 있다. Third, in order to solve the problems of cotton cloth, such as adhesion and insufficient recyclability, a packaging cushioning material was produced using 3D digital technology. The external information of the object was scanned with a 3D scanner, and the packaging buffer was modeled to create a packaging box, which was then printed using a 3D printer. 3D printers can print 3D model data, have excellent dissemination and accessibility of the device, and have the advantage of being able to easily produce 3D models.

넷째, TPU Filament 출력물의 내부 그리드 및 채움율에 따른 완충성과 물리적 물성을 확인하기 위해 물성실험을 진행하였다. 물성 실험은 압축강도 실험, 영구 압축 줄음률 시험, 천공 충격 거동 측성 실험을 실시하였다. 시편의 제작은 예비 실험을 통해 쿼터 큐빅, 십자형 3D, 옥텟 3 종을 선정했으며 프린팅 방향은 가로, 세로로 선정하며 내부 채움율은 20%, 30%, 40%로 설정했다. 물성 실험의 결과에 따라서 실제 포장에 적용할 옵션을 설정하여 TPU Filament 포장 완충재의 프린팅을 진행하였다.Fourth, a physical property test was conducted to confirm the buffering and physical properties according to the inner grid and filling rate of the TPU Filament output. As for physical property tests, compressive strength test, permanent compression set test, and puncture impact behavior measurement test were conducted. For the production of the specimen, three types were selected through preliminary experiments: quarter cubic, cross-shaped 3D, and octet. The printing direction was selected horizontally and vertically, and the internal filling rate was set at 20%, 30%, and 40%. According to the results of the physical property test, the printing of the TPU filament packaging cushioning material was carried out by setting the options to be applied to the actual packaging.

다섯째, 프린팅한 TPU Filament 완충재의 완충 성능을 평가하기 위해 신뢰성 평가를 진행하였다. 낙하 충격 실험, 진동 실험, 상자 압축 실험을 통해 솜포와 TPU Filament 완충재를 비교하여 대체 가능성을 확인하였다. Fifth, a reliability evaluation was conducted to evaluate the buffer performance of the printed TPU filament buffer material. Through a drop impact test, a vibration test, and a box compression test, the possibility of substitution was confirmed by comparing cotton and TPU filament cushioning materials.

먼저, 기존 연구 사례를 살펴본다.First, we look at existing research cases.

우리나라에서 주로 쓰이는 솜포를 사용한 충전식 포장 방법과 외국에서 주로 사용하는 플라스틱 EVA 폼을 사용한 주형 포장 방법의 신뢰성 평가 연구를 진행하였다. 연구 내용은 각 포장 방법대로 포장을 진행한 후 온·습도 실험과 낙하 충격 및 진동 실험을 통해 포장재의 온·습도 변화에 대한 완화 능력과 충격 및 진동의 흡수 능력을 확인하는 연구를 진행하였다. A study was conducted to evaluate the reliability of the filling packaging method using cotton fabric, which is mainly used in Korea, and the mold packaging method using plastic EVA foam, which is mainly used in foreign countries. As for the contents of the study, after packaging was carried out according to each packaging method, a study was conducted to confirm the ability to mitigate temperature and humidity changes and the ability to absorb shock and vibration of the packaging material through temperature and humidity experiments and drop impact and vibration tests.

실험 결과 온도 단열 능력은 비슷하나 흡·방습 능력은 솜포가 더 뛰어난 결과를 나타냈다. 낙하 충격 실험은 두 방법 모두 우수하나 솜포 충전식 포장 방법이 좀 더 우수한 결과를 나타냈으며 진동 흡수 능력은 거의 비슷한 결과를 나타냈다. 이를 통해 솜포를 활용한 포장 방법이 EVA 폼을 활용한 주형 포장 방법보다 포장 성능이 우수하다는 것을 확인하였다.As a result of the experiment, the temperature insulation ability was similar, but the moisture absorption and desorption ability of the cotton fabric was superior. Both methods were excellent in the drop impact test, but the cotton-filled packaging method showed better results, and the vibration absorption ability showed almost similar results. Through this, it was confirmed that the packaging method using cotton fabric has better packaging performance than the mold packaging method using EVA foam.

3D 스캐닝 및 다구찌 기법을 통해 문화재의 형상에 맞는 포장 지지틀을 제작하였다. 다구찌 기법은 제어 가능한 인자를 통해 제어 불가능한 인자의 영향을 최소화 시키는 실험 기법이다. 이 기법을 적용하여 폴리우레탄 폼의 문화재 포장을 위한 최적의 가공조건을 연구하였으며 실제 포장 상자를 제작하였다.Through 3D scanning and the Taguchi technique, a pavement support frame that fits the shape of the cultural property was produced. The Taguchi method is an experimental technique that minimizes the influence of uncontrollable factors through controllable factors. By applying this technique, the optimal processing conditions for packaging cultural properties of polyurethane foam were studied and actual packaging boxes were fabricated.

앞서 제작한 폴리우레탄폼 포장 지지틀과 기존에 사용된 포장 방법과의 신뢰성 평가 비교 실험을 진행하였으며, 이를 통해 폴리우레탄 포장 지지틀의 포장성을 확인하고자 하였다. 비교군으로는 수작업으로 조각한 폴리우레탄폼 및 솜포를 사용한 충전식 포장 방법, 에어캡을 사용한 포장 방법으로 설정하였으며 연구 내용은 가속도계를 부착하여 진행한 낙하 충격 실험과 문화재 운송 시 발생할 수 있는 진동파인 10 내지 40 ㎐를 적용한 진동 실험을 진행하였다.A reliability evaluation comparison experiment was conducted between the previously manufactured polyurethane foam pavement support frame and the previously used pavement method, and through this, the paveability of the polyurethane foam support frame was confirmed. As a comparison group, the rechargeable packaging method using hand-carved polyurethane foam and cotton cloth and the packaging method using air caps were set. The contents of the study were a drop impact experiment with an accelerometer attached and vibration waves that may occur during transportation of cultural assets 10 Vibration experiments were conducted using a frequency of 40 Hz to 40 Hz.

실험 결과, 낙하 충격 실험에서 3D 폴리우레탄폼 포장 방법이 받는 충격력은 에어캡 포장 방법 충격력의 약 71%, 솜포 충전 포장 방법 충격력의 약 68% 정도의 결과값을 나타냈으며 수작업 폴리우레탄 포장 방법은 비슷한 결과를 나타냈다.As a result of the experiment, the impact force received by the 3D polyurethane foam packaging method in the drop impact test was about 71% of the impact force of the air cap packaging method and about 68% of the impact force of the cotton filling packaging method. showed results.

진동 실험에서 3D 폴리우레탄폼의 지지틀은 10 내지 15 ㎐사이에서 큰 진동 레벨을 보였지만 이후 주파수 영역에서는 굉장히 안정된 지지성능을 보여준 반면 에어캡 포장 방식은 10 내지 20 ㎐구간에서 큰 진폭 범위를 가지고 있으며, 이후 진동이 안정되지만 30 ㎐구간 내외에서 진동 레벨이 일시적으로 상승하였다. 또한 솜포 충전 포장 방법은 전 주파수 구간에 걸쳐 큰 진동레벨범위를 보이는 것을 확인할 수 있었다. In the vibration test, the 3D polyurethane foam support frame showed a large vibration level between 10 and 15 Hz, but then showed very stable support performance in the frequency range, while the air cap packaging method has a large amplitude range in the 10 to 20 Hz section, After , the vibration stabilized, but the vibration level rose temporarily within the 30 Hz section. In addition, it was confirmed that the cotton filling packaging method showed a large vibration level range over the entire frequency range.

특히, 기존 제품 내장재의 금형 제조기술이 아닌 본 발명에 따른 3D 프린터 출력 시스템을 통해 제작 가능한 프리미엄 제품 포장재를 디자인 연구하였다. 기존 내장재에 비해 효율적인 디자인을 설계 및 분석하기 위해서 디자인 설계프로그램과 3D 프린터를 활용하여 맞춤형 내장재를 디자인하였다. 본 발명에서는 완충성과 탄성이 뛰어난 TPU Filament를 기준 소재로 정하여 격자 형식과 다공성 폼 형태를 가진 디자인으로 프린팅하였다. In particular, the design of premium product packaging that can be produced through the 3D printer output system according to the present invention, rather than the mold manufacturing technology of existing product interior materials, was studied. In order to design and analyze a design that is more efficient than existing interior materials, customized interior materials were designed using a design design program and 3D printer. In the present invention, TPU Filament, which has excellent cushioning and elasticity, was selected as a standard material and printed in a grid-type and porous foam-type design.

연구 결과, 첫째, 기존 재료 대비 출력 내장재의 완성 시간과 후공정을 단축할 수 있었다. 기존 내장재는 형태가 복잡할수록 단가와 제작방식도 까다로웠지만 3D 프린터는 복잡한 형태의 부품 제조가 쉽게 가능하며 제조 시간을 단축할 수 있었다. As a result of the study, first, it was possible to shorten the completion time and post-process of the output interior material compared to the existing materials. The more complex the shape of the existing interior materials, the more difficult the unit price and production method are, but 3D printers can easily manufacture complex-shaped parts and shorten the manufacturing time.

둘째, 격자 형식 및 다공성의 폼 형태의 포장재를 제작하여 형태에 맞는 포장재를 프린팅할 수 있었으며 출력 내장재의 재활용 가능성을 확인하였다. 이를 통해 포장재의 효율성이 증대되었다고 판단하였다. Second, it was possible to print packaging materials suitable for the shape by manufacturing grid-type and porous foam-type packaging materials, and the recyclability of the printed interior materials was confirmed. Through this, it was judged that the efficiency of the packaging material was increased.

셋째, 완충성이 강화되었다는 결론을 도출할 수 있었다.Third, it was possible to draw the conclusion that the buffering property was strengthened.

이하에서는 문화재, 특히 도자기 문화재의 포장을 위한 포장 재료들에 대해 설명한다.Hereinafter, packaging materials for packaging cultural properties, particularly pottery cultural properties, will be described.

도자기 문화재 포장 재료의 선택에는 몇 가지 기준을 고려하여 선택한다. In the selection of packaging materials for ceramic cultural assets, several criteria are considered.

첫째는 화학적으로 안정된 상태의 재료를 사용해야 한다. 도자기에 화학적으로 손상을 입히는 재질 또는 유해성 물질이 포함된 재질은 사용하지 않아야 한다.First, materials in a chemically stable state must be used. Materials that chemically damage ceramics or materials containing harmful substances should not be used.

일반 산성 화학물질을 함유하고 있는 종이 박스 또는 포장지는 산성물질이 문화재로 전이되어 문화재의 손상을 가속시킬 수 있으므로 사용하면 안된다. 특히 신문지의 경우 충해방지에 효과가 있어 문화재의 포장지로 사용하는 경우가 있으나 산성물질의 전이로 인해 문화재에 손상을 초래할 수 있으므로 사용을 지양해야 한다. Paper boxes or wrapping paper containing general acidic chemicals should not be used as acidic substances may transfer to cultural properties and accelerate damage to cultural properties. In particular, in the case of newspaper, it is effective in preventing insect damage, so it is sometimes used as a wrapping paper for cultural assets, but it should be avoided because it can cause damage to cultural assets due to the transfer of acidic substances.

둘째는 완충성이 있는 재질을 사용해야 한다. 도자기의 경우, 외부의 충격과 진동으로 인해 파손의 위험이 상대적으로 높으며 다른 문화재 포장보다 더욱 엄격한 완충 기준을 적용해야 한다. 셋째는 재활용 및 비용적인 문제를 고려하여 경제적인 재질을 사용해야 하며 마지막으로 외부의 온·습도의 변화로부터 안정적인 재질을 사용해야 한다.Second, a material with cushioning properties should be used. In the case of ceramics, the risk of damage due to external shock and vibration is relatively high, and more stringent buffering standards must be applied than other cultural property packaging. Third, economical materials should be used in consideration of recycling and cost issues, and lastly, materials that are stable against changes in external temperature and humidity should be used.

이러한 선정 기준을 고려하여 현재 문화재 포장에 사용되고 있는 포장재는 중성지, 솜포, 에틸렌 폼(폴리에틸렌 발포체), EVA 폼(에틸렌비닐아세테이트 발포체), 플라스틱 폼, 오동나무 상자, 알루미늄 상자 등이 주로 사용된다. 중성지는 화학적으로 pH 6.5 내지 9 범위의 중성 내지 미세한 염기성을 띠는 종이로 문화재를 감싸서 외부 환경으로부터 보호하기 위해 사용된다. Considering these selection criteria, neutral paper, cotton cloth, ethylene foam (polyethylene foam), EVA foam (ethylene vinyl acetate foam), plastic foam, paulownia wood box, and aluminum box are mainly used as packaging materials currently used for packaging cultural assets. Neutral paper is chemically neutral to slightly basic paper in the range of pH 6.5 to 9 and is used to protect cultural properties from the external environment by wrapping them.

솜포는 중성지 및 한지와 목화솜으로 제작한 완충 포대로 문화재를 충격 및 진동으로부터 보호하기 위해 사용된다. 플라스틱 폼은 내부 기포의 함량 및 소재에 따라 EVA 폼, 에틸렌 폼 등 다양하게 제작되며 솜포와 마찬가지로 외부의 충격 및 진동을 흡수하기 위해 사용된다. 오동나무 상자는 마지막 외피 포장 상자로써 사용되며 오동나무 상자 바깥쪽에 알루미늄 상자를 사용하여 한번 더 포장을 실시한다. Cotton cloth is a buffer bag made of neutral paper, Korean paper, and cotton, and is used to protect cultural assets from shock and vibration. Plastic foam is produced in various ways, such as EVA foam and ethylene foam, depending on the content and material of internal bubbles, and is used to absorb external shock and vibration like cotton cloth. The paulownia wood box is used as the last outer packaging box, and the paulownia wood box is packed once more using an aluminum box outside the paulownia wood box.

이외에 표면 포장재, 완충재, 내피상자, 외피상자로 나누어 여러 재질들이 쓰이고 있으며 각 포장재의 종류 및 특징은 하기 표 1과 같다.In addition, various materials are used, divided into surface packaging materials, cushioning materials, inner skin boxes, and outer skin boxes, and the types and characteristics of each packaging material are shown in Table 1 below.

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중성지는 pH 6.5 내외의 중성 및 약알칼리성으로 제작된 종이로 사이징 용액의 성분이 중성인 종이를 통칭한다. 종이를 제조하고 난 직후에는 종이의 흡습성이 커서 잉크가 번지게 된다. 이러한 번짐을 억제하기 위해 사이징 처리를 실시하는데, 산성인 로진(Rosin)으로 처리한 대부분의 종이는 열화가 진행된다는 문제가 있다. 이에 중성 사이징 처리 용액인 알킬 케텐 이량체(Alkyl Ketene Dimer) 등의 용액으로 처리한 종이를 중성지라고 한다.Neutral paper is a paper made of neutrality and weak alkalinity around pH 6.5, and refers to paper in which the components of the sizing solution are neutral. Right after the paper is manufactured, the hygroscopicity of the paper is large, so the ink spreads. In order to suppress such spreading, sizing treatment is performed, but most of the paper treated with acidic rosin has a problem in that deterioration proceeds. Accordingly, paper treated with a solution such as an alkyl ketene dimer, which is a neutral sizing treatment solution, is called neutral paper.

문화재 포장에 사용되는 중성지는 문화재와 직접적으로 닿는 표면을 보호하는 표면 포장재로써 사용한다. 표면 포장재는 긁힘으로부터 문화재를 보호하며 산성에 의한 피해를 예방해주는 역할을 한다. 표면에 직접적으로 닿는 포장재이기 때문에 화학적인 성분을 가하여 제작한 한지 및 일반 종이는 사용할 수 없으며 전통적으로 제작한 한지 및 중성지를 주로 사용한다. Neutralized paper used for packaging of cultural properties is used as a surface packaging material that protects the surface in direct contact with cultural properties. The surface packaging material protects cultural assets from scratches and prevents acid damage. Since it is a packaging material that directly touches the surface, traditional Korean paper and neutral paper made with chemical ingredients cannot be used, and traditionally manufactured Korean paper and neutral paper are mainly used.

중성지는 종이의 재질 및 표면 상태에 따라 두께, 평량 등의 물성을 구분하여 사용한다. 자세한 물성과 용도는 하기 표 2와 같다. 특징으로는 중성이기 때문에 문화재에 피해가 없으며 사용하기 편리하다. 또한 모든 문화재 재질에 사용 가능하며 가격이 타 표면포장재 대비 저렴하나 재질의 물리적 물성이 약하다.Neutral paper is used by classifying physical properties such as thickness and basis weight according to the material and surface condition of the paper. Detailed physical properties and uses are shown in Table 2 below. As a characteristic, it is neutral, so there is no damage to cultural properties and it is convenient to use. In addition, it can be used for all cultural property materials and is cheaper than other surface packaging materials, but the physical properties of the material are weak.

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타이벡(Tyvek®)은 고밀도의 폴리에틸렌(HDPE) 섬유를 원료로 하여 제조된 섬유로 듀폰(Dupont)사에서 독자적으로 제조한 섬유다. 타이벡은 원단의 재질에 따라 타입이 다른데, 종이 타입인 하드 타입과 천 타입인 소프트 타입으로 구분된다. 종이보다 강한 물리적 물성을 지녔으나, 종이와 비슷한 질감을 가지고 있으며 초경량성을 지닌다. 또한 대전방지 처리와 코로나 코팅처리로 인해 먼지와 정전기를 방지할 수 있으며 미생물 및 해충의 유입을 막을 수 있는 특징이 있다. Tyvek ® is a fiber manufactured using high-density polyethylene (HDPE) fiber as a raw material, and is independently manufactured by Dupont. Tyvek has different types depending on the material of the fabric, and is divided into a hard type, which is a paper type, and a soft type, which is a cloth type. It has stronger physical properties than paper, but has a texture similar to paper and is ultra-light. In addition, due to antistatic treatment and corona coating treatment, dust and static electricity can be prevented, and the inflow of microorganisms and pests can be prevented.

문화재 포장에 쓰이는 타이벡 원단은 소프트 타입을 사용한다. 표면을 엠보싱 처리하였고 직물과 같은 신축성을 지녀 잘 찢어지지 않기 때문에 뛰어난 인장력이 확보되어야 하는 표면 포장재 및 솜포 제작에 쓰이고 있다. 내마모성, 방수, 방진성이 우수하며 열화로 인한 손상 및 곰팡이와 같은 지의류 서식을 예방할 수 있다. 또한 화학적으로 불활성이며 높은 공기 투과성을 지녀 유해 가스로부터 안전하다.Tyvek fabric used for packaging cultural assets uses a soft type. Since the surface is embossed and has elasticity like fabric and does not tear easily, it is used for surface packaging materials and cotton fabrics that must have excellent tensile strength. It has excellent abrasion resistance, waterproofing, and dustproofing, and can prevent damage due to deterioration and the habitation of lichens such as mold. It is also chemically inert and has high air permeability, making it safe from harmful gases.

솜포는 우리나라에서 가장 보편적으로 사용되고 있는 완충재로 단열 및 흡·방습 능력과 충격 흡수력이 뛰어나다. 외장재는 중성한지(중성한지 솜포 ; 도 1 참조) 및 타이벡(타이벡 솜포 ; 도 2 참조)을 사용하며 내부 충전재는 천연 목화솜으로 채워져 있다. 목화솜 외부에 직사각형 형태로 외장재를 둘러 제작하며 중성지는 종이테이프, 타이벡은 면실로 마감한다. Cotton cloth is the most commonly used cushioning material in Korea and has excellent insulation, moisture absorption and desorption capabilities, and shock absorption. Neutral Hanji (neutral Hanji cotton cloth; see Fig. 1) and Tyvek (Tyvek cotton cloth; see Fig. 2) are used for exterior materials, and natural cotton wool is used for the inner filling. It is made by wrapping an exterior material in a rectangular shape on the outside of cotton wool, and the neutral paper is finished with paper tape and the Tyvek is finished with cotton thread.

솜포의 크기는 문화재의 크기에 맞게 자유롭게 제작 가능하며 주로 900 × 200 ㎜ 크기로 제작하여 사용한다. 솜포는 모든 문화재 재질에 사용 가능하며 특히, 문화재 포장재는 완충성을 많이 고려하기 때문에 완충성을 확보할 수 있는 솜포가 많은 포장 사례에서 적용되고 있다. 또한 모든 문화재 재질에 사용 가능하며 제작 및 사용이 간편하다는 특징이 있다. The size of the cotton cloth can be freely manufactured according to the size of the cultural property, and it is mainly produced and used in the size of 900 × 200 mm. Cotton cloth can be used for all materials of cultural heritage, and in particular, since cultural heritage packaging materials take a lot of cushioning properties into consideration, cotton cloth that can secure buffering properties is used in many packaging cases. In addition, it can be used for all cultural property materials and has the characteristics of being easy to manufacture and use.

그러나 내부에 있는 목화솜이 외부로 노출되었을 경우, 문화재 표면에 부착될 수 있으며 분진이 많이 발생한다. 복원력 및 회복력이 부족하며 솜포가 문화재에 밀착되지 않아 충격 및 진동에 의한 손상이 발생할 수 있다.However, if the cotton wool inside is exposed to the outside, it can adhere to the surface of the cultural property and generate a lot of dust. It lacks resilience and resilience, and the cotton cloth does not adhere to the cultural property, so damage by shock and vibration may occur.

토이론(Toilon ; Polyethylene Foam)은 에틸렌을 중합하여 제조하는 폴리에틸렌 합성수지를 고온에서 발포 압축성형하여 다공질의 발포체(Foam) 형태로 제작하는 합성발포수지이다. 밀도에 따라서 명칭이 달라지는데, 0.91 내지 0.925인 것을 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 0.926 내지 0.940인 것을 중밀도 폴리에틸렌(MDPE), 0.941 내지 0.956인 것을 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)이라 한다.Toilon (Polyethylene Foam) is a synthetic foamed resin that is produced in the form of a porous foam by foaming and compressing polyethylene synthetic resin, which is produced by polymerizing ethylene, at a high temperature. The name varies depending on the density, and 0.91 to 0.925 is called low density polyethylene (LDPE), 0.926 to 0.940 is called medium density polyethylene (MDPE), and 0.941 to 0.956 is called high density polyethylene (HDPE).

문화재 포장에는 주로 완충재로 쓰이며 0.5 ㎜ 내지 5 ㎜의 PE 원단을 열을 가해 합지하여 두껍게 제작하여 사용한다. 두께를 다양하게 제작하여 여러 가지 입체를 직접 제작할 수 있고 탄성이 좋아 관모류 또는 도자기와 같은 경질의 문화재를 포장하거나 보관상자 내에 고정할 때 주로 사용한다. 특히 문화재를 운송하거나 장거리를 이동할 때 입체형 고정을 위해 가장 흔하게 사용하는 재료이다.It is mainly used as a cushioning material in the packaging of cultural assets, and it is made thick by laminating 0.5 mm to 5 mm PE fabric by applying heat. It can be produced in various thicknesses to directly produce various three-dimensional objects, and because of its good elasticity, it is mainly used for packing hard cultural assets such as crowns or pottery or fixing them in storage boxes. In particular, it is the most commonly used material for three-dimensional fixation when transporting cultural assets or moving long distances.

가격이 저렴하고 모양에 맞게 조각하여 사용이 가능해 대부분의 문화재 형태에 적용이 가능하다. 수분 차단성이 좋으며 내화학성 및 가격이 저렴해 문화재 포장 이외에도 식품 포장재, 포장용 완충재 투명필름, 각종 랩 등의 원료로 사용된다. It is inexpensive and can be carved and used according to the shape, so it can be applied to most forms of cultural properties. It has good moisture barrier properties, chemical resistance and low price, so it is used as a raw material for food packaging materials, transparent films for packaging buffers, and various wraps, in addition to packaging for cultural properties.

외장재로 널리 사용되는 오동나무 상자는 조습 능력과 방충 능력이 뛰어난 오동나무로 제작한 상자로 나무의 나이가 오래될수록 좋으며 진을 제거한 상태의 목재를 이용해 제작한다. 일반적으로 약 12 ㎜의 두께로 제작하며 문화재의 크기에 따라 맞춤 제작한다. 예를 들면, 도자기를 솜포로 포장 한 뒤에 솜포의 두께와 솜포로 인한 압축응력을 고려하여 여유를 가지고 수치를 측정한다. 보통 15 내지 20 ㎜ 정도 여유 있게 제작하며 전체 높이는 50 내지 60 ㎜ 정도 여유 있게 제작한다. 오동나무 상자는 문화재 포장에서 내피 상자로 쓰이며 충격 흡수 및 방습의 역할을 한다. 오동나무 상자는 상자의 여는 방식에 따라 뚜껑식 상자(도 3 참조)와 슬라이드식 상자(도 4 참조)로 나눠진다. 뚜껑식 상자는 일반적인 형태의 문화재를 포장할 때 쓰이며 슬라이드식 상자는 주형 및 서랍식 포장 방법에 사용된다. 오동나무 상자는 다른 내피상자와는 다르게 상대적으로 견고하며 습도조절능력이 있어서 외부 대기환경으로부터 문화재를 보호할 수 있는 특징이 있다. The box made of paulownia wood, which is widely used as an exterior material, is made of paulownia wood, which has excellent moisture control and insect repellent abilities. The older the tree, the better. Generally, it is produced with a thickness of about 12 mm and is customized according to the size of the cultural property. For example, after wrapping ceramics with cotton cloth, measure the value with a margin considering the thickness of the cotton cloth and the compressive stress caused by the cotton cloth. Usually, it is manufactured with a margin of about 15 to 20 mm, and the total height is manufactured with a margin of about 50 to 60 mm. The paulownia box is used as an inner skin box in the packaging of cultural properties and acts as a shock absorber and moisture proof. The paulownia box is divided into a lid-type box (see Fig. 3) and a slide-type box (see Fig. 4) according to the way the box is opened. Lid-type boxes are used for packaging general types of cultural properties, and slide-type boxes are used for mold and drawer-type packaging methods. Unlike other inner skin boxes, paulownia boxes are relatively robust and have the ability to control humidity, so they can protect cultural assets from the external atmospheric environment.

알루미늄 상자는 문화재 포장에서 외피 상자로 쓰이는 재료로 합판과 알루미늄을 결합한 상자이다. 물리적 물성이 견고하며 잠금장치를 추가하여 보안성을 높일 수 있다. 또한 외기의 온·습도 차단 능력이 뛰어나며 한번 제작하면 반영구적으로 사용 가능하다는 특징이 있다.An aluminum box is a material that is used as an outer box in the packaging of cultural properties, and is a box that combines plywood and aluminum. The physical properties are solid and security can be increased by adding a locking device. In addition, it has excellent ability to block outside temperature and humidity, and once manufactured, it can be used semi-permanently.

이하에서는 문화재, 특히 도자기 문화재의 포장 방법에 대하여 검토한다.In the following, the packaging method of cultural assets, especially ceramic cultural assets, is reviewed.

도자기 문화재의 포장 방법은 솜포 충전식 포장 방법과 주형 포장 방법을 사용한다. 우리나라에서 특히 널리 사용되는 포장 방법이며, 오동나무 상자 안에 중성지와 솜포를 넣어 안치하는 방식인 솜포 충전식 포장 방법은 다음과 같으며, 예시적인 솜포 충전식 포장 방법을 도 5(도 5a 내지 도 5j)에 사진으로 순차적으로 나타내었다. The packaging method for pottery cultural assets uses a cotton-filled packaging method and a molded packaging method. It is a particularly widely used packaging method in Korea, and the cotton-filled packaging method, which is a method of putting neutralized paper and cotton cloth in a paulownia box, is as follows, and an exemplary cotton-filled packaging method is shown in FIG. The pictures are shown sequentially.

포장 전, 포장을 위한 관찰을 실시한다(도 5a: 대상물 취약부분 관찰). 포장을 위한 관찰에는 상대적으로 견고한 부위와 손상 위험이 있는 취약 부위를 정한다. 견고한 부위는 동체부 및 저부로 다른 부위에 비해 물리적인 물성이 단단하며 파손으로부터 상대적으로 자유로운 부위이다. 취약 부위는 구연부, 주자의 입수구, 출수구, 손잡이, 주구와 같은 얇은 부위이며 취약 부위에는 압력 또는 하중이 직접적으로 전달되지 않도록 포장을 실시해야 한다.Before packaging, observation for packaging is performed (Fig. 5a: Observation of weak parts of the object). For pavement observation, relatively solid areas and vulnerable areas at risk of damage are determined. The solid parts are the torso and the bottom, which have harder physical properties than other parts and are relatively free from breakage. Vulnerable parts are thin parts such as the mouthpiece, runner's inlet, outlet, handle, and spout, and packaging should be performed so that pressure or load is not directly transmitted to the weak parts.

도자기의 요철 부위나 충격에 취약한 부분을 솜포로 보강해준다(도 5b: 취약부분 포장, 도 5c: 취약부분 보강 완료). 주자 같은 복잡한 형태의 문화재의 경우는 취약 부위에 충격이 직접적으로 전달되지 않도록 감싸 주며 동체와 주구 및 손잡이 사이에 존재하는 틈도 솜포로 채운다. Reinforce the uneven parts of ceramics or parts vulnerable to impact with cotton cloth (Fig. 5b: packaging of vulnerable parts, Fig. 5c: completion of reinforcement of weak parts). In the case of cultural assets with complex shapes, such as runners, they are wrapped to prevent direct transmission of impact to vulnerable parts, and the gaps between the body, jug, and handle are also filled with cotton cloth.

이후, 구연부와 저부를 솜포로 둘러 전체적인 형상이 직사각형이 되도록 만든다. 바닥에 솜포를 십자형으로 두고 그 위에 문화재를 안치한 후(도 5d: 솜포 설치, 도 5e: 솜포에 문화재 안치) 솜포를 위로 들어 올려 문화재를 감싼다(도 5f: 솜포 포장). 대상물을 감쌀 때는 면끈으로 매듭을 지어 포장이 풀리지 않도록 한다(도 5g: 면끈 묶기). 다만 강한 응력이 작용할 경우 대상물이 파손될 위험이 있으므로 주의한다. After that, the rim and the bottom are wrapped with a cotton cloth to make the overall shape rectangular. After placing the cotton cloth in a cross shape on the floor and placing the cultural property on it (Fig. 5d: installing the cotton cloth, Fig. 5e: placing the cultural property in the cotton cloth), lift the cotton cloth up and wrap the cultural property (Fig. 5f: cotton cloth wrapping). When wrapping the object, make a knot with cotton string to prevent the wrapping from unraveling (Fig. 5g: tie the cotton string). However, be careful as there is a risk of damage to the object when strong stress is applied.

포장하고자 하는 오동나무 상자 외벽과 바닥에 솜포를 덧대고(도 5h: 상자 내부에 솜포 설치) 대상물을 상자 내부에 안치한다. 이후 솜포를 대상물 위로 정리하여 오동나무 상자 내부에 안치될 수 있도록 한다. 대상물을 상자 내부에 안치하였을 때, 빈 공간에는 추가적으로 솜포를 채워 넣는다(도 5i: 상자 내부에 문화재 안치 완료). 문화재가 상자 내부에서 흔들리지 않을 때 까지 솜포로 충전해 주며 충전 후 덮개를 덮어 포장을 완료한다(도 5j: 포장 완료).Cotton cloth is added to the outer wall and bottom of the paulownia box to be packed (Fig. 5h: cotton cloth is installed inside the box), and the object is placed inside the box. After that, the cotton cloth is arranged on the object so that it can be placed inside the paulownia box. When the object is placed inside the box, the empty space is additionally filled with cotton cloth (Fig. 5i: cultural property placed inside the box is completed). The cultural property is filled with cotton cloth until it does not shake inside the box, and after filling, the cover is covered to complete the packaging (Fig. 5j: packaging complete).

도자기의 크기가 소형이거나 비교적 형태가 간단한 경우에는 여러 도자기들을 한 상자에 같이 포장하게 된다. 폴리에틸렌 발포체(Polyethylene Foam)를 도자기의 형태에 맞게 파거나 조각하여 문화재를 안치하는 방법인 주형 포장 방법을 적용하는데, 자세한 방법은 다음과 같으며, 예시적인 주형 포장 방법을 도 6(도 6a 내지 도 6f)에 사진으로 순차적으로 나타내었다.When the ceramics are small in size or relatively simple in shape, several ceramics are packaged together in one box. The mold packaging method, which is a method of enshrining cultural properties by digging or sculpting polyethylene foam to suit the shape of pottery, is applied. The detailed method is as follows, and an exemplary mold packaging method is shown in FIG. 6f) are sequentially shown in photographs.

폴리에틸렌 발포체를 준비하고(도 6a: 폴리에틸렌 발포체 준비), 문화재를 폴리에틸렌 발포체 위에 안치하여 형태에 맞게 발포체 위에 밑그림을 그린다(도 6b: 조각할 부분 확인). 문화재의 전체적인 곡률에 맞춰 발포체 내부를 메스(Scalpel) 등의 소도구를 이용하여 조각하거나 인두기(Wood Burning Tool)를 이용해 제거한다(도 6c: 폴리에틸렌 발포체 조각). 제거 과정의 중간마다 문화재를 안치해 내부에서 흔들림이 있는지 확인하며 작업한다. 문화재의 형상보다 더 넓게 조각하면 내부에서 흔들림이 발생하며 이는 포장 성능의 하락으로 이어지므로 주의한다. 발포체의 깊이는 문화재보다 더 깊게 조각하며 문화재의 구연부가 발포체 보다 위로 올라가지 않게 조각한다. 조각이 완료되면(도 6d: 폴리에틸렌 발포체 조각 완료), 중성지로 문화재의 표면을 보호하기 위해 1차 포장을 실시한다. 그 후 포장한 문화재를 조각한 주형틀에 안치한 후(도 6e: 문화재 안치) 외피 상자에 주형을 안치하여 포장을 완료한다(도 6f: 포장 완료). A polyethylene foam is prepared (FIG. 6a: preparation of polyethylene foam), and the cultural property is placed on the polyethylene foam, and a sketch is drawn on the foam to match the shape (FIG. 6b: confirmation of the part to be carved). According to the overall curvature of the cultural property, the inside of the foam is sculpted using a small tool such as a scalpel or removed using a wood burning tool (Fig. 6c: piece of polyethylene foam). Cultural assets are enshrined in the middle of the removal process and checked for shaking inside. If the carving is wider than the shape of the cultural property, shaking occurs inside, which leads to a decrease in pavement performance, so be careful. The depth of the foam is carved deeper than that of the cultural property, and the carving part of the cultural property does not rise above the foam. When the engraving is completed (FIG. 6d: Polyethylene foam fragmentation completed), the primary packaging is performed to protect the surface of the cultural property with neutral paper. After that, the wrapped cultural property is placed in the sculpted casting frame (Fig. 6e: cultural property placement), and then the mold is placed in the outer box to complete the packaging (Fig. 6f: packaging completion).

본 발명에 따른 문화재 포장 방법은, 문화재, 특히 도자기 문화재 등과 같이 외부 충격에 의해 파손되기 쉬운 문화재를 안전하게 포장하기 위한 것으로서, (1) 포장의 대상이 되는 문화재를 3차원적으로 스캐닝하여 폴리곤 데이터를 수득하는 3D 스캐닝 단계; (2) 3D 스캐닝 단계에서 수득된 폴리곤 데이터(문화재의 외형정보)에 기초하여 완충재를 3차원적으로 모델링하는 3D 모델링 단계; 및 (3) 3D 모델링 단계에서 수득된 데이터에 기반하여 문화재를 수용할 수 있는 공간을 포함하는 완충재를 3차원적으로 프린팅하는 3D 프린팅 단계;를 포함함을 특징으로 한다.The method for packaging cultural assets according to the present invention is for safely packaging cultural assets that are easily damaged by external shocks, such as cultural assets, particularly pottery cultural assets. 3D scanning step to obtain; (2) a 3D modeling step of three-dimensionally modeling the cushioning material based on the polygon data (external information of cultural properties) obtained in the 3D scanning step; and (3) a 3D printing step of three-dimensionally printing a cushioning material including a space capable of accommodating a cultural property based on the data obtained in the 3D modeling step.

본 발명에 따른 문화재 포장 방법의 일례를 소형의 도자기를 포장 대상의 문화재로 사용하는 것을 기준하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.An example of a method for packaging cultural properties according to the present invention will be described in more detail based on the use of small-sized pottery as a cultural property for packaging.

상기 (1)의 3D 스캐닝 단계는 포장의 대상이 되는 문화재(도 7a)를 3차원적으로 스캐닝하여 폴리곤 데이터를 수득하는 것으로 이루어진다. 3D 디지털 포장 작업에서 먼저 선행될 것은 3D 스캐닝을 통해 대상물의 3차원 형상정보를 취득하는 과정이다. 광학식 3D 스캐너와 턴테이블을 사용하여 상단부 및 하단부를 스캐닝(도 7b)한 후, 데이터를 병합하여 점 군 데이터를 완성한다. 대상물(즉, 도자기와 같은 문화재)의 모든 면을 3D 스캐닝하여 점 군 데이터를 획득하고, 변환한 점 군 데이터를 3D 면 데이터로 변환하는 과정인 메시화 과정을 통해 3차원 폴리곤 모델을 생성한다.The 3D scanning step of (1) consists of acquiring polygon data by three-dimensionally scanning the cultural property (FIG. 7a) to be paved. The first step in 3D digital packaging work is the process of acquiring 3D shape information of an object through 3D scanning. After scanning the upper and lower parts using an optical 3D scanner and a turntable (FIG. 7b), the point cloud data is completed by merging the data. Point cloud data is obtained by 3D scanning all surfaces of an object (ie, cultural property such as pottery), and a 3D polygon model is created through a meshing process, which is a process of converting the converted point cloud data into 3D surface data.

상기 (2)의 3D 모델링 단계는 3D 스캐닝 단계에서 수득된 문화재의 외형정보에 기초하여 완충재를 3차원적으로 모델링(도 7c)하는 것으로 이루어진다. 취득한 폴리곤 데이터를 3D 모델링 소프트웨어인 Freeform 상으로 불러와 정렬을 진행한다. 대상물의 위치를 가상공간 상에서 X, Y, Z 좌표 상 0, 0, 0으로 맞춰야 원활한 모델링 작업이 가능하다. 이후, 대상물 외부에 25 cm의 정사각형 상자를 제작한다(도 7d). 상자 내부에 대상물 외형정보와 동일한 형태의 형상을 생성한 후 대상물이 위치할 공간의 데이터를 소거한다. 데이터가 소거되면 상자 내부에는 주형틀처럼 대상물과 동일한 데이터의 형상이 남게 된다. 내부에 대상을 안치할 수 있도록 상자를 가상공간에서 절단한다(도 7e). 절단은 소프트웨어 내의 가상 선택도구로 절단하고자 하는 부분을 선택 후, 선택한 부분만 복제한다(도 7f). 이후 선택한 데이터를 제거한 뒤 복제한 데이터를 동일한 자리에 붙여넣는다(도 7g). 절단 방향은 대상물의 형태에 따라 다르게 설정한다. 대상물에 강한 압박과 형태 변형을 주지 않으면서도 완충재를 대상물과 포장하였을 때 걸리는 부분이 없이 잘 들어가야 하며 완충재의 성능을 저하시키지 않도록 최소한의 절단만을 진행해야 한다. 본 연구에서는 절단면을 최소화하여 위에서 아래로 수직으로 절단하는 방법을 적용하여 제작한다. 따라서, 가상의 상자의 절단 횟수는 최소 1회(특히, 대상물이 대칭인 경우) 내지 최대 4회 정도가 될 수 있으나, 본 발명이 이로 제한되는 것은 아니며, 필요한 수만큼, 그러나 가능한 한 절단 횟수가 적게 형성되도록 선택될 수 있음은 이해되어야 할 것이다. 데이터의 편집 및 모델링은 가상의 공간에서 촉각 피드백(Feedback)을 감지할 수 있는 펜(Pen) 형태의 햅틱 장치(Haptice Device)를 통해 가상 모델링 소프트웨어(Freeform, 3D Systems 社, America)에서 실시한다. 포장 완충재 내부의 형상을 실제 포장 대상물과 비교하여 육안으로 확인한다. 육안상으로 확인하였을 때 포장 및 해포 시에 대상물이 걸릴 만한 부위를 가상 제거 도구를 사용하여 제거한다. 제거 후, 프린팅 전에 최종적으로 데이터의 이상 부분을 확인한다.The 3D modeling step of (2) consists of three-dimensionally modeling the cushioning material (FIG. 7c) based on the external information of the cultural property obtained in the 3D scanning step. The acquired polygon data is loaded onto Freeform, a 3D modeling software, and sorted. Smooth modeling is possible only when the position of the object is set to 0, 0, 0 on the X, Y, and Z coordinates in the virtual space. After that, a 25 cm square box is fabricated outside the object (FIG. 7d). After creating the same shape as the object shape information inside the box, the data of the space where the object will be located is erased. When the data is erased, the shape of the data identical to that of the object remains inside the box like a mold. The box is cut in the virtual space so that the object can be placed inside (Fig. 7e). For cutting, after selecting a part to be cut with a virtual selection tool in the software, only the selected part is duplicated (FIG. 7f). Then, after removing the selected data, the copied data is pasted in the same place (Fig. 7g). The cutting direction is set differently according to the shape of the object. When the object is packed with the object, the cushioning material must enter well without strong pressure and shape deformation, and only minimal cutting must be performed so as not to degrade the performance of the cushioning material. In this study, it is manufactured by applying a method of vertically cutting from top to bottom by minimizing the cut surface. Accordingly, the number of cuts of the virtual box may be at least 1 time (particularly, when the object is symmetrical) to 4 times at most, but the present invention is not limited thereto, and the number of cuts is as many as necessary, but possible. It will be appreciated that it may be selected to form less. Data editing and modeling is performed in virtual modeling software (Freeform, 3D Systems, Inc., America) through a pen-shaped haptic device capable of sensing tactile feedback in a virtual space. Visually check the shape of the inside of the packaging cushioning material by comparing it with the actual packaging object. When visually confirmed, the area where the object may be caught during packaging and disassembly is removed using a virtual removal tool. After removal, the abnormal part of the data is finally checked before printing.

상기 (3)의 3D 프린팅 단계는 3D 모델링 단계에서 수득된 데이터에 기반하여 문화재를 수용할 수 있는 공간을 포함하는 완충재를 3차원적으로 프린팅하는 것으로 이루어진다. 즉, 완충재의 제작이 완료되면 3D 프린터로 프린팅을 진행한다(도 7h). 출력 옵션은 물성 실험 결과를 토대로 확인한 결과인 십자형 3D 패턴, 가로 출력, 내부 채움율 20%의 옵션으로 설정해 프린팅한다. 프린팅 결과, 상단부의 출력물을 받쳐주는 서포터가 함께 프린팅되며 이를 소도구를 활용해 제거한다. 대상물을 완충재 내부에 안치(도 7i)하였을 때 유격이 발생하지 않으며, 오동나무 상자에 포장(도 7j)할 때도 마찬가지로 상자 내부에 틈이 발생되지 않는다. The 3D printing step of (3) consists of three-dimensionally printing a buffer material including a space capable of accommodating a cultural property based on the data obtained in the 3D modeling step. That is, when the production of the cushioning material is completed, printing is performed with a 3D printer (FIG. 7h). The output option is printed by setting the option of a cross-shaped 3D pattern, horizontal output, and internal filling rate of 20%, which is the result confirmed based on the results of the physical property experiment. As a result of the printing, the supporter that supports the output of the upper part is printed together, and it is removed using small tools. When the object is placed inside the cushioning material (FIG. 7i), no play occurs, and when the object is packed in a paulownia box (FIG. 7j), no gap is generated inside the box.

이하에서 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예들이 기술되어질 것이다.Preferred examples and comparative examples of the present invention will be described below.

이하의 실시예들은 본 발명을 예증하기 위한 것으로서 본 발명의 범위를 국한시키는 것으로 이해되어져서는 안될 것이다.The following examples are intended to illustrate the present invention and should not be construed as limiting the scope of the present invention.

실험예 1Experimental Example 1

실시예들을 시행하기 전에 3D 프린팅 조건 중 특히 내부 포장 완충재의 최적의 내부 그리드를 설정하기 위해 여러 내부 그리드들(즉, 쿼터 큐빅, 십자형 3D, 옥텟의 3종)을 시편들로 제조하고, 시편들의 압축강도를 측정하였다.Before implementing the embodiments, several internal grids (ie, three types of quarter cubic, cross-shaped 3D, and octet) were prepared as specimens to set the optimal internal grid of the internal packaging cushioning material among 3D printing conditions, and the specimens Compressive strength was measured.

시편의 크기는 한 변의 길이가 3 ㎝의 정사각형 형태로 제작하였으며, 내부 그리드 구조는 소프트웨어 상에서 제시된 13가지 출력 그리드 중 쿼터 큐빅, 십자형 3D, 옥텟 3 종을 선정하였다. 다른 패턴들의 내부 구조는 x, y 축 상에서의 반복적인 2차원의 적층 형태로 프린팅되는 반면 선정한 3 종류의 구조는 3차원의 형태로 프린팅된다(표 3). 예비 실험 결과, 선정한 3 종류의 구조가 가로와 세로 출력 시편간의 압축강도 차이가 1 내지 3.4 ㎏f/㎠의 미비한 차이를 보였다. 이를 고려하여 출력 구조에 따른 압축강도 차이를 최소화하기 위해 압축강도의 결과값이 유사한 패턴인 쿼터 큐빅, 십자형 3D, 옥텟을 선정하였다. 각 패턴들의 예들을 하기 표 3에 나타내었다.The size of the specimen was produced in the form of a square with a side length of 3 cm, and three types of internal grid structures were selected: quarter cubic, cross 3D, and octet among 13 output grids presented on the software. The internal structures of the other patterns are printed in the form of repeated two-dimensional stacking on the x and y axes, whereas the selected three types of structures are printed in the form of three dimensions (Table 3). As a result of the preliminary experiment, the three selected structures showed an insignificant difference of 1 to 3.4 kgf/cm2 in compressive strength between the horizontal and vertical output specimens. Considering this, in order to minimize the difference in compressive strength according to the output structure, quarter cubic, cross-shaped 3D, and octet patterns with similar results of compressive strength were selected. Examples of each pattern are shown in Table 3 below.

Figure pat00003
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Figure pat00004
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내부 채움율은 내부 구조체가 시편 내부에 얼마나 차지하는지를 백분율로 나타낸 값으로 100%에 가까워질수록 채움율의 밀도가 높다. 예비실험 결과, 20% 이하는 압축강도 값이 떨어지거나 측정되지 않아 압축 저항성이 없으며, 40% 이상의 채움율은 밀도가 너무 높아 물성이 단단해지며 충격 흡수 성능이 떨어지는 것을 확인했다(하기 표 5 참조). 따라서 내부 채움율은 20%, 30%, 40%로 선정했다. 모든 시편은 일반적으로 프린팅하는 방법인 가로 출력 방법과 소프트웨어 내부에서 90° 회전시켜 모델링하여 수직으로 프린팅하는 세로 출력 방법을 적용하여 프린팅하였다. 각 시편의 조건마다 3개씩 프린팅하였으며 출력 결과는 다음과 같다.The internal filling rate is a value expressed as a percentage of how much the internal structure occupies the inside of the specimen, and the closer to 100%, the higher the filling rate density. As a result of the preliminary experiment, it was confirmed that there is no compression resistance because the compressive strength value is lowered or not measured at 20% or less, and the filling rate of 40% or more has too high a density, so the physical properties become hard and the shock absorption performance is poor (see Table 5 below) . Therefore, the internal filling rate was selected as 20%, 30%, and 40%. All specimens were printed using the horizontal printing method, which is a general printing method, and the vertical printing method, which is modeled by rotating 90° inside the software and printed vertically. Three copies were printed for each condition of each specimen, and the output results are as follows.

Figure pat00005
Figure pat00005

실시예 1Example 1

포장 대상물은 직경 약 10 ㎝, 높이 약 9.5 ㎝의 청자연꽃향로로 선정하였다. 선정 기준은 파손의 위험이 상대적으로 높은 복합적인 구조를 가지며 3D 프린터의 최대 출력 크기를 넘지 않는 크기이고 대상물의 내부에 실험을 위한 가속도 측정 센서가 부착될 부분이 확보 가능한 대상물로 선정하였다. The packaging object was selected as a blue natural flower incense burner with a diameter of about 10 cm and a height of about 9.5 cm. The selection criterion was selected as an object that has a complex structure with a relatively high risk of damage, has a size that does not exceed the maximum output size of the 3D printer, and can secure the part where the acceleration sensor for the experiment will be attached to the inside of the object.

외부 포장 상자는 현재 문화재 포장에 가장 많이 쓰이는 오동나무 상자(만드네社, 오동나무 상자, Korea)를 선정하였다. 내부 포장 완충재는 타이벡 솜포(삼흥과학社, 타이벡솜포, Korea)와 TPU 소재의 TPU Filament(Stellamove社, eLastic, China)를 사용하여 제작한 완충재를 선정하였다.For the outer packaging box, a paulownia wood box (Mandune Company, Korea), which is currently most commonly used for packaging cultural assets, was selected. As for the internal packaging buffer, a buffer made using Tyvek cotton (Samheung Science, Tyvek, Korea) and TPU filament (Stellamove, eLastic, China) was selected.

TPU Filament는 헥사메틸렌 디이소시아네이트(Hexamethylene diisocyanate)와 1,4-부탄디올(1,4-butanediol)의 반응에 의한 고분자쇄로 구성되어 있으며, 유연쇄와 강직한 쇄의 공유결합 구조로 유연하게 휘어지는 성질을 가지고 있다. 폴리우레탄 합성고무 수지로 이루어져 있으며, 탄성 및 쉽게 휘어지는 특성을 가지고 있어 신축성 및 탄력성 있는 출력물을 제작할 수 있다. 외부에서 발생하는 물리적 힘에도 쉽게 파손되거나 마모되지 않아 내충격성 및 유연한 물성이 필요한 포장, 의학 등지의 전문분야에서 사용 가능하다. TPU Filament is composed of a polymer chain by the reaction of hexamethylene diisocyanate and 1,4-butanediol, and has a flexible and flexible chain covalent structure. has It is made of polyurethane synthetic rubber resin and has elasticity and easily bendable properties, so it is possible to produce flexible and elastic outputs. It is not easily damaged or worn even by external physical force, so it can be used in specialized fields such as packaging and medicine that require impact resistance and flexible physical properties.

포장 대상물의 형상정보를 취득하기 위해 백색광 방식의 3D 스캐너(EinScan-Pro+, Shining 3D社, China)를 사용하였다. 본 스캐너는 휴대용 스캐너로 1 ㎜ 이하의 정밀도를 가지며 스캐너에서 송출된 백색광이 대상물의 표면에 따라 변형된 이미지를 스캐너가 읽어 들여 스캔되는 방식이다. 스캐닝 속도가 빠르고 정밀해 중·소형 문화재 스캐닝에 적합하다. 포장 대상물의 스캔 데이터 획득을 위해 사용하였으며 휴대 모드로 포장 대상물의 모든 피사체 정보를 스캔했다.A white light type 3D scanner (EinScan-Pro+, Shining 3D, China) was used to acquire the shape information of the packaging object. This scanner is a portable scanner with a precision of less than 1 mm, and the scanner reads and scans the image in which the white light emitted from the scanner is deformed according to the surface of the object. The scanning speed is fast and precise, so it is suitable for scanning medium and small cultural assets. It was used to acquire scan data of packaging objects, and all subject information of packaging objects was scanned in a portable mode.

햅틱 장치(3D Systems社, Touch Haptic, U.S.A)는 포장 완충재의 모델링 작업을 위해 사용하였다. 햅틱 장치는 촉각 피드백을 직접적으로 느낄 수 있는 3D Pen 장치로 3차원 공간의 개체를 직접 느낄 수 있다. 사용자가 실제와 유사한 감각을 느낄 수 있어 고정밀한 작업과 세부적인 조각을 할 때 사용된다. 본 발명에서는 3D 디지털 포장 완충재의 모델링 작업에 사용되었다. A haptic device (3D Systems, Touch Haptic, U.S.A) was used for the modeling of the packaging cushioning material. The haptic device is a 3D Pen device that can directly feel tactile feedback and can directly feel objects in a 3D space. It is used for high-precision work and detailed sculpting because the user can feel a sense similar to real life. In the present invention, it was used in the modeling of 3D digital pavement cushioning materials.

3D 디지털 포장 완충재의 모델링 데이터는 FDM 방식의 3D 프린터(Stellamove社, B420, Korea)를 사용하여 프린팅하였다. 최대 출력 사이즈는 430 × 350 × 480 ㎜이며, 빠른 프린팅 속도와 위치제어 시스템을 통한 정확한 좌표값을 토대로 뛰어난 품질의 출력물을 제작하는 것이 장점이다.The modeling data of the 3D digital packaging cushioning material was printed using an FDM-type 3D printer (Stellamove, B420, Korea). The maximum output size is 430 × 350 × 480 mm, and it is advantageous to produce high-quality output based on fast printing speed and accurate coordinate values through a position control system.

직결 방식의 노즐 체결로 TPU Filament와 같이 탄성이 있는 Filament를 사용해도 탈조 없이 안정적으로 프린팅 가능하며 듀얼 노즐 채택으로 2가지 재료를 동시에 프린팅 가능하다.With the nozzle fastening of the direct connection method, even when using an elastic filament such as TPU filament, it is possible to print stably without stepping out, and by adopting a dual nozzle, it is possible to print two materials at the same time.

3D 디지털 기술을 적용한 주형 포장 완충재를 제작하기 위해 포장 대상물 3D 스캐닝 → 완충재 3D 모델링 → 완충재 3D 프린팅의 과정을 거쳐 완충재 제작을 진행하였다. In order to manufacture a mold packaging cushioning material using 3D digital technology, the production of the cushioning material was carried out through the process of 3D scanning of the packaging object → 3D modeling of the cushioning material → 3D printing of the buffering material.

3D 디지털 포장 작업에서 먼저 선행될 것은 3D 스캐닝을 통해 대상물의 3차원 형상정보를 취득하는 과정이다. 광학식 3D 스캐너와 턴테이블을 사용하여 상단부, 하단부 스캐닝 후, 데이터를 병합하여 점 군 데이터를 완성하였다. 대상물의 모든 면을 3D 스캐닝하여 점 군 데이터를 획득하고, 변환한 점 군 데이터를 3D 면 데이터로 변환하는 과정인 Mesh화 과정을 통해 3차원 폴리곤 모델을 생성하였다. The first step in 3D digital packaging work is the process of acquiring 3D shape information of an object through 3D scanning. After scanning the upper and lower parts using an optical 3D scanner and a turntable, the point cloud data was completed by merging the data. Point cloud data was obtained by 3D scanning all surfaces of the object, and a 3D polygon model was created through the meshing process, which is the process of converting the converted point cloud data into 3D surface data.

취득한 폴리곤 데이터를 3D 모델링 소프트웨어인 Freeform 상으로 불러와 정렬을 진행하였다. 대상물의 위치를 가상공간 상에서 X, Y, Z 좌표 상 0, 0, 0으로 맞춰야 원활한 모델링 작업이 가능하다. The acquired polygon data was loaded into Freeform, a 3D modeling software, and aligned. Smooth modeling is possible only when the position of the object is set to 0, 0, 0 on the X, Y, and Z coordinates in the virtual space.

이후 대상물 외부에 25 ㎝의 정사각형 상자를 제작하였다. 상자 내부에 대상물 외형정보와 동일한 형태의 형상을 생성한 후 대상물이 위치할 공간의 데이터를 소거하였다.After that, a 25 cm square box was produced outside the object. After creating the same shape as the object shape information inside the box, the data of the space where the object will be located was erased.

데이터가 소거되면 상자 내부에는 주형틀처럼 대상물과 동일한 데이터의 형상이 남게 된다. 내부에 대상을 안치할 수 있도록 상자를 가상공간에서 절단하였다. 절단은 소프트웨어 내의 가상 선택도구로 절단하고자 하는 부분을 선택 후 선택한 부분만 복제한다. 이후 선택한 데이터를 제거한 뒤 복제한 데이터를 동일한 자리에 붙여넣었다.When the data is erased, the shape of the data identical to that of the object remains inside the box like a mold. The box was cut in virtual space so that the object could be placed inside. For cutting, after selecting the part to be cut with the virtual selection tool in the software, only the selected part is duplicated. After that, the selected data was removed and the duplicated data was pasted in the same place.

절단 방향은 대상물의 형태에 따라 다르게 설정한다. 대상물에 강한 압박과 형태 변형을 주지 않으면서도 완충재를 대상물과 포장하였을 때 걸리는 부분이 없이 잘 들어가야 하며 완충재의 성능을 저하시키지 않도록 최소한의 절단만을 진행해야 한다. 본 발명에서는 절단면을 최소화하여 위에서 아래로 수직으로 절단하는 방법을 적용하여 제작하였다.The cutting direction is set differently according to the shape of the object. When the object is packed with the object, the cushioning material must enter well without strong pressure and shape deformation, and only minimal cutting must be performed so as not to degrade the performance of the cushioning material. In the present invention, it was produced by applying a method of vertically cutting from top to bottom by minimizing the cut surface.

데이터의 편집 및 모델링은 가상의 공간에서 촉각 Feedback을 감지할 수 있는 Pen 형태의 햅틱 장치를 통해 가상 모델링 소프트웨어(Freeform, 3D Systems 社, America)에서 실시하였다. Data editing and modeling were performed in virtual modeling software (Freeform, 3D Systems, America) through a pen-type haptic device capable of detecting tactile feedback in a virtual space.

포장 완충재 내부의 형상을 실제 포장 대상물과 비교하여 육안으로 확인하고, 육안상으로 확인하였을 때 포장 및 해포 시에 대상물이 걸릴 만한 부위를 가상 제거 도구를 사용하여 제거하였다. 제거 후 프린팅 전에 최종적으로 데이터의 이상 부분을 확인하고, 완충재의 제작이 완료되면 3D 프린터로 프린팅을 진행하였다.The shape of the inside of the packaging cushioning material was visually checked by comparing it with the actual packaging object, and when visually confirmed, the area where the object could be caught during packaging and disassembly was removed using a virtual removal tool. After removal, the abnormal part of the data was finally checked before printing, and when the production of the buffer material was completed, printing was performed with a 3D printer.

출력 옵션은 물성 실험 결과를 토대로 확인한 결과인 십자형 3D 패턴, 가로 출력, 내부 채움율 20%의 옵션으로 설정해 프린팅하였으며, 프린팅 시간은 약 346시간 20분 소요되었다. 출력 결과, 상단부의 출력물을 받쳐주는 서포터가 함께 프린팅되었으며 이를 소도구를 활용해 제거하였다. 대상물을 완충재 내부에 안치하였을 때 유격이 발생하지 않았으며 오동나무 상자에 포장하여 포장 구조체를 수득하였으며, 포장하였을 때도 마찬가지로 상자 내부에 틈이 발생되지 않았다. The printing option was set to the options of cross-shaped 3D pattern, horizontal output, and internal filling rate of 20%, which were confirmed based on the results of the physical property experiment, and the printing time was about 346 hours and 20 minutes. As a result of the output, the supporter that supports the output on the upper part was printed together, and it was removed using small tools. When the object was placed inside the cushioning material, no play occurred, and a packaging structure was obtained by packaging in a paulownia wood box, and similarly, no gap was generated inside the box when packaging.

실시예 2Example 2

대상물 외부에 25 ㎝의 정사각형 상자를 제작하는 대신에, 25 ㎝의 정사각형 상자를 제작하고, 3D 프린터로 프린팅을 진행할 때, 3D 프린터 내에 5 ㎝ 두께의 판상의 폴리우레탄 발포체 상에 프린팅하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 수행하였다. 상기 판상의 폴리우레탄 발포체를 제조할 때 사용된 폴리우레탄은 상기 실시예 1에서 사용된 TPU Filament의 제조에서 사용된 폴리우레탄과 동일한 것을 사용하여 포장 구조체를 수득하였다.Instead of making a 25 cm square box outside the object, make a 25 cm square box, and when printing with a 3D printer, except for printing on a 5 cm thick plate-shaped polyurethane foam in the 3D printer was performed in the same manner as in Example 1 above. The polyurethane used in preparing the plate-shaped polyurethane foam was the same as the polyurethane used in the manufacture of the TPU filament used in Example 1 to obtain a packaging structure.

실험예 2Experimental Example 2

1) 압축강도 실험1) Compressive strength test

포장 구조체가 외부로부터의 압력과 하중을 견디는 정도를 확인하여 운송 또는 포장 및 적재할 때 발생하는 압축강도와 저항용량을 확인하기 위해 압축강도 실험을 실시하였다. 실험에 사용된 기기는 만능재료시험기(Shimadzu社, AGS-X, Japan)를 사용하였다. 압축강도 값이 상승하다 처음 감소한 지점을 최대 하중으로 설정해 측정을 진행하였으며, 각 시편마다 1 ㎜/분의 속도로 압축하여 시편의 최대 하중을 측정하였다. 앞서 제작한 시편으로 총 3 번 측정을 진행했으며 측정값을 평균화하여 산출하였다.A compressive strength test was conducted to confirm the compressive strength and resistance capacity generated during transportation or packaging and loading by confirming the degree to which the pavement structure could withstand the pressure and load from the outside. The equipment used in the experiment was a universal material tester (Shimadzu, AGS-X, Japan). The measurement was carried out by setting the point where the compressive strength value first decreased as the maximum load, and the maximum load of the specimen was measured by compressing at a rate of 1 mm/min for each specimen. A total of three measurements were carried out with the previously prepared specimen, and the measured values were averaged.

2) 영구 압축 줄음률 실험2) Permanent compression reduction rate experiment

TPU Filament 소재 출력물의 정적 압축이나 전단력을 받는 부분에 사용되는 가황 고무의 상온 압축에 따른 줄음률을 측정하기 위해 영구 압축 줄음률 실험을 진행하였다. 해당되는 실험의 정형화된 규격이 존재하지 않아 관련된 KS 규격을 참조하여 실험을 실시하였다. In order to measure the shrinkage rate according to room temperature compression of vulcanized rubber used in the part subjected to static compression or shear force of TPU filament material output, a permanent compression shrinkage rate test was conducted. Since there is no standardized standard for the corresponding experiment, the experiment was conducted with reference to the related KS standard.

KS M ISO 815-1(가황 또는 열가소성 고무 - 제 1부 : 상온, 고온 영구 압축 줄음률 측정 방법)에 근거하여 실시하였으며 시편은 두께 12.70 ± 0.050 ㎜, 지름 약 29.0 ㎜의 원기둥 형태로 제작하였다. 실험에 사용된 기기는 영구 압축 지그(Myungji Tech社, Compression set, Korea)를 사용하였다.It was conducted based on KS M ISO 815-1 (vulcanized or thermoplastic rubber - Part 1: room temperature, high temperature permanent compression shrinkage measurement method), and the specimen was manufactured in the form of a cylinder with a thickness of 12.70 ± 0.050 mm and a diameter of about 29.0 mm. The equipment used in the experiment was a permanent compression jig (Myungji Tech, Compression set, Korea).

제작된 시편은 연구실의 상온 온도(23 ± 2℃) 상에서 압축 지그에 24시간 동안 압축하였다. 압축 적용 시, 적용되는 압축 줄음률은 시편의 원래 두께에 약 25 ± 2%여야 한다. 지그에서 시편을 제거한 후 표준 실험실 온도 상에서 30 ± 3분 동안 복원되게 둔 후 시편의 두께를 측정하였다. 이후 하기 수학식 1로 변환하여 수치화하였다. 총 3회 실험을 실시하였으며 측정값을 평균화하여 산출하였다.The fabricated specimens were compressed in a compression jig for 24 hours at room temperature (23 ± 2 ° C) in the laboratory. When compression is applied, the applied compression set should be approximately 25 ± 2% of the original thickness of the specimen. After removing the specimen from the jig, the thickness of the specimen was measured after allowing it to recover for 30 ± 3 minutes at standard laboratory temperature. Then, it was converted into Equation 1 below and digitized. A total of three experiments were conducted and the measured values were averaged and calculated.

[수학식 1][Equation 1]

Figure pat00006
Figure pat00006

상기 식에서,In the above formula,

C는 압축 줄음율(%)이고,C is the compression reduction rate (%),

t0는 시편의 원래 두께(㎜)이고,t 0 is the original thickness of the specimen (mm),

t1은 시편의 최종 두께(㎜)이고, 그리고t 1 is the final thickness of the specimen (mm), and

t2는 스페이스 바(space bar)의 두께(9.52 ㎜)임.t 2 is the thickness of the space bar (9.52 mm).

3) 천공 충격 거동 측정 실험3) Puncture Impact Behavior Measurement Experiment

일정 높이에서 자유 낙하한 타격봉은 시편을 타격하게 되면 일정 수치 이상의 충격량이 발생 시, 시편을 파괴하여 관통하게 된다. 시편이 파괴되지 않는 충격량은 그 수치까지 시편이 충격을 견딘다는 의미이며 시편이 파괴되면 파괴되었을 때 기록된 충격량 이상은 충격을 견디지 못 한다는 의미이다. When the striking rod, which has fallen freely from a certain height, strikes the specimen, when an impact greater than a certain value is generated, the specimen is destroyed and penetrated. The amount of impact at which the specimen is not destroyed means that the specimen withstands the impact up to that value, and if the specimen is destroyed, it means that it cannot withstand the impact more than the impact amount recorded when the specimen is destroyed.

따라서 본 실험에서는 TPU Filament 소재 출력물의 내부 구조와 채움율에 따라서 완충성을 비교 분석하기 위해 충격 거동 측성 연구를 진행하였다. 해당되는 실험의 정형화된 규격이 존재하지 않아 관련된 KS 규격을 참조하여 실험을 실시하였다. KS M ISO 6603-2(플라스틱 - 경질 플라스틱의 천공 충격 거동의 측정 - 계기식 충격시험)을 참조하여 실험을 진행하였으며 실험에 사용된 기기는 낙하 충격 시험기(Instron社, Drop Tester 9450, U.S.A)를 사용하였다. Therefore, in this experiment, impact behavior measurement was conducted to compare and analyze the buffering property according to the internal structure and filling rate of TPU filament material output. Since there is no standardized standard for the corresponding experiment, the experiment was conducted with reference to the related KS standard. The experiment was carried out with reference to KS M ISO 6603-2 (Plastic - Measurement of puncture impact behavior of hard plastics - Instrumental impact test), and the equipment used in the experiment was a drop impact tester (Instron, Drop Tester 9450, U.S.A) used

TPU Filament 출력 시편의 실험 전 기존에 사용되던 재료인 솜포와의 완충성을 비교하기 위해 솜포 시편에 대한 실험을 선행하였다. 솜포가 천공되는 지점의 충격 에너지(Impact Energy)를 찾은 후에 동일한 조건으로 TPU Filament 출력 시편을 실험하고자 기기의 가장 최저 실험조건을 설정하여 진행하였다. 조건은 충격 속도(Impact Velocity) 1.0 ㎧, 충격 에너지 2.705 J, 낙하 높이(Falling Height) 50.986 ㎜로 설정하였다. 시편은 동일한 규격인 10 ㎝ × 10 ㎝ × 0.8 ㎝의 직사각형의 형태로 제작하였다. Prior to the experiment of the TPU filament output specimen, the experiment on the cotton cloth specimen was preceded in order to compare the buffering properties with cotton cloth, a previously used material. After finding the impact energy at the point where cotton fabric is punctured, the lowest experimental conditions of the device were set to test the TPU filament output specimen under the same conditions. Conditions were set to 1.0 m/s of impact velocity, 2.705 J of impact energy, and 50.986 mm of falling height. The specimen was manufactured in the form of a rectangle of the same size, 10 cm × 10 cm × 0.8 cm.

TPU Filament 출력 시편의 실험 조건은 충격 속도 2.0 ㎧, 충격 에너지 10.820 J, 낙하 높이 50.986 ㎜로 설정하였다. 제작된 시편은 실험 지그에 고정하고 타격봉 낙하 장치를 사용하여 타격봉을 일정 높이에서 자유낙하 후, 파괴 여부와 충격량을 기록하여 시편의 충격 흡수 거동을 확인하는 방법으로 실시하였다. 실험은 앞서 제작한 시편으로 총 3회 실시했으며 측정값을 평균화하여 산출하였다. The experimental conditions of the TPU filament output specimen were set to an impact speed of 2.0 m/s, an impact energy of 10.820 J, and a drop height of 50.986 mm. The fabricated specimen was fixed to the test jig, and the impact rod was free-falled from a certain height using the impact rod drop device, and then the shock absorption behavior of the specimen was checked by recording whether or not it was destroyed and the amount of impact. The experiment was conducted a total of three times with the previously prepared specimens, and the measured values were averaged.

실시예 1에서 수득된 포장 구조체의 신뢰성을 다음과 같이 평가하였다.The reliability of the package structure obtained in Example 1 was evaluated as follows.

4) 낙하 충격 실험4) Drop impact test

포장된 문화재는 이동이나 지진과 같은 자연재해가 발생할 때 낙하될 위험이 존재한다. 낙하 시, 포장 상자가 지면과 충돌하면 급격한 가속도와 힘의 방향의 변화로 인해 문화재에 낙하 충격이 가해지게 된다. Packaged cultural properties are at risk of falling when moving or when natural disasters such as earthquakes occur. When falling, when the packaging box collides with the ground, a fall shock is applied to the cultural property due to rapid acceleration and change in direction of force.

일정 높이에서 자유 낙하하는 물체는 지면과 충돌할 때 위치에너지가 운동에너지로 변화하게 되며 충돌 순간 물체의 속도는 하기 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다.When an object falling freely from a certain height collides with the ground, potential energy is changed into kinetic energy, and the speed of the object at the moment of collision can be expressed as Equation 2 below.

[수학식 2][Equation 2]

Figure pat00007
Figure pat00007

상기 식에서,In the above formula,

v는 충돌 순간 물체의 속도이고,v is the velocity of the object at the moment of collision,

h는 낙하 높이이고, 그리고h is the drop height, and

g는 중력가속도(9.8 ㎧2)임. g is the gravitational acceleration (9.8 m/s 2 ).

낙하하여 지면에 부딪히는 순간에 포장 상자에 가해지는 충격량은 뉴턴 제 2법칙에 따라 동일하다고 할 수 있다. 뉴턴 제 2법칙에 따르면 힘의 크기는 질량과 가속도에 비례하며 이는 동일한 높이에서 동일한 가속도로 낙하하면 물체에 가해지는 충격량은 동일하다고 볼 수 있다. 그러나 완충재의 종류와 특성에 따라 문화재에 전해지는 충격량은 달라지게 된다. 따라서 본 연구에서는 3축 가속도계를 사용해 자유낙하 시에 발생하는 가속도의 변화값을 측정해 포장 대상물에 가해지는 낙하충격량을 비교하고자 한다.According to Newton's second law, the amount of impact applied to the packaging box at the moment it falls and hits the ground is the same. According to Newton's second law, the magnitude of force is proportional to mass and acceleration. However, depending on the type and characteristics of the cushioning material, the amount of impact transmitted to the cultural property varies. Therefore, in this study, a 3-axis accelerometer is used to measure the change in acceleration that occurs during free fall and to compare the amount of fall impact applied to the pavement object.

사용한 기기는 3축 가속도계(Wit-motion社, WT901C, China)를 사용하였다. 가속도계를 포장 대상물 내부에 부착한 후, 각 포장 방법대로 포장을 하여 시료를 준비한다. 낙하는 바닥면이 충돌하는 수평 낙하를 진행하였으며 낙하 높이는 국내 수장대의 평균 높이인 2M 높이에서 지면으로 낙하하였다. 3회씩 실험을 진행하였으며 평균값을 계산하여 산출하였다. The device used was a 3-axis accelerometer (Wit-motion, WT901C, China). After attaching the accelerometer to the inside of the packaging object, prepare the sample by packaging according to each packaging method. The fall proceeded with a horizontal fall in which the floor collided, and the height of the fall fell to the ground from a height of 2M, which is the average height of water towers in Korea. The experiment was conducted three times, and the average value was calculated and calculated.

5) 진동 실험5) Vibration experiment

포장된 문화재는 운송 단계에서 발생하는 진동으로 인해 포장 상자 내부에서 지속적으로 흔들리게 되며 이로 인해 파손될 위험성이 존재한다. 문화재의 운송은 주로 차량을 이용한 육로 운송과 비행기를 이용한 항공 운송, 배를 이용한 운송이 이루어지며 육로 운송 시 발생하는 진동 주파수 대역은 70 내지 200 ㎐ 범위이며 항공 운송 시 발생하는 진동 주파수 대역은 20 내지 60 ㎐, 배 운송 시 발생하는 진동은 10 내지 25 ㎐이다. 다만, 육로 운송은 무진동 차량을 이용해 운송하기 때문에 본 연구에서는 항공 운송 및 배 운송 시 발생하는 진동 변위에서 실험을 진행했으며 40 ㎐ 이하의 저주파수 범위의 측정값을 얻기 위해 10 내지 40 ㎐ 범위에서 실험을 진행했다.Packaged cultural assets are constantly shaken inside the packaging box due to vibrations generated during transportation, and there is a risk of damage due to this. The transportation of cultural heritage is mainly carried out by land transportation by vehicle, air transportation by airplane, and transportation by ship. The vibration frequency band generated during land transportation is in the range of 70 to 200 Hz, and the vibration frequency band generated during air transportation is 20 to 200 Hz. 60 Hz, the vibration generated during ship transportation is 10 to 25 Hz. However, since ground transportation uses vibration-free vehicles, this study conducted experiments on vibration displacement that occurs during air transportation and ship transportation, and experiments were conducted in the range of 10 to 40 Hz to obtain measured values in the low frequency range of 40 Hz or less. proceeded

실험 조건은 KS A 1017(포장화물 및 용기의 진동시험 방법)에서 규정하는 방법 중 사인파 스위프 진동 방법인 A 방법을 이용하여 실험을 진행하였다. A 방법의 실험 조건은 설정한 진동수를 시간에 따라 직선적으로 변화시키며 그 비율은 매분 7 ㎐를 넘지 않도록 상승 속도를 제한한다고 명시되어 있다. As for the experimental conditions, the experiment was conducted using method A, which is a sine wave sweep vibration method among the methods specified in KS A 1017 (vibration test method for packaged goods and containers). The experimental condition of Method A states that the set frequency is linearly changed over time and the rate limits the rising speed so that it does not exceed 7 Hz per minute.

따라서 본 시험에서는 다음과 같은 실험 조건을 설정하였다. 진동수는 저주파수 진동 대역인 10 내지 40㎐ 범위에서 진행하였으며 분당 2 ㎐씩 증가범위를 설정하여 총 15분 동안 직선적으로 증가시켰다. 측정된 가속도 값을 하기 수학식 3을 적용하여 ㎐ 구간별 가속도 실효치를 구한 다음 하기 수학식 4를 이용하여 진동 레벨 범위를 계산하여 각 포장 방법별로 비교하였다.Therefore, in this test, the following experimental conditions were set. The frequency was conducted in the range of 10 to 40 Hz, which is a low-frequency vibration band, and increased linearly for a total of 15 minutes by setting an increase range of 2 Hz per minute. The measured acceleration value was obtained by applying Equation 3 below to obtain an effective acceleration value for each section of Hz, and then the vibration level range was calculated using Equation 4 below and compared for each packaging method.

[수학식 3][Equation 3]

Figure pat00008
Figure pat00008

[수학식 4][Equation 4]

Figure pat00009
Figure pat00009

상기 식들에서,In the above expressions,

Arms는 각 구간별 가속도 실효치이고,A rms is the effective value of acceleration for each section,

Am은 가속도 진폭(㎨)이고,A m is the acceleration amplitude (㎨),

VAL(㏈)은 진동 레벨 범위임.VAL (dB) is the vibration level range.

진동의 방향은 평면상에서 진동하는 수평 진동과 상하로 진동하는 수직 진동거동을 실시하였다. 각 포장 방법별로 대상물의 내부에 3축 가속도계를 부착하여 진동으로 인한 가속도 변위를 파악하였으며 오동나무 상자의 외측 상단부에 포장 대상물과 동일한 방향으로 가속도계를 부착하여 상자 자체의 진폭을 측정하였다. 이후 포장 대상물의 진동 변위와 오동나무 상자의 진동 변위를 비교하였다. 측정은 총 3회 진행했으며 각 변위별 측정값을 평균화하여 산출하였다.As for the direction of vibration, horizontal vibration vibrating on a plane and vertical vibration behavior vibrating up and down were performed. For each packaging method, a 3-axis accelerometer was attached to the inside of the object to determine the acceleration displacement due to vibration, and the amplitude of the box itself was measured by attaching an accelerometer to the outer upper part of the paulownia box in the same direction as the packaging object. Afterwards, the vibration displacement of the packaging object and the vibration displacement of the paulownia box were compared. The measurement was performed three times, and the measured value for each displacement was averaged.

6) 상자 압축 실험6) Box Compression Experiment

문화재를 포장한 후 포장 상자에 수직방향으로 발생하는 압축강도와 저항용량을 확인하기 위해 상자 압축 실험을 진행하고자 한다. 실험 조건은 KS T ISO 12048(포장 - 수송포장 - 압축 시험기를 이용한 압축 및 적재 실험)에서 규정하는 방법으로 실험을 실시하였으며 사용된 기기는 상자압축시험기(TEST ONE社, 상자압축기, Korea)를 사용하였다. 실험 시료는 상기 실시예 1의 포장 구조체에 대하여 실험하였으며, 수직 압축을 실시하였다. 각 시편마다 10 ㎜/분의 속도로 압축하여 포장 구조체의 최대 하중을 측정하였다. 압축강도 값이 상승하다 처음 감소한 지점을 최대 하중으로 설정해 측정을 진행하였다. 측정은 총 3회 진행했으며 측정값을 평균화하여 산출하였다.In order to check the compressive strength and resistance capacity generated in the vertical direction of the packaging box after packaging the cultural assets, a box compression experiment is conducted. The test conditions were conducted by the method specified in KS T ISO 12048 (packaging - transport packaging - compression and loading test using compression tester), and the equipment used was a box compression tester (TEST ONE, box compressor, Korea). did Experimental samples were tested on the packaging structure of Example 1, and vertical compression was performed. The maximum load of the pavement structure was measured by compressing each specimen at a speed of 10 mm/min. The measurement was carried out by setting the point where the compressive strength value first decreased after increasing as the maximum load. The measurement was carried out a total of three times, and the measured values were averaged and calculated.

7) 결과 및 고찰7) Results and discussion

7-1) 압축강도 실험7-1) Compressive strength test

압축강도 실험 결과는 아래의 표 6 내지 8 및 도 8과 도 9에 정리하였다. 도 8(옥텟 패턴 가로 압축강도 그래프) 및 도 9(옥텟 패턴 세로 압축강도 그래프)는 옥텟 패턴 가로 및 세로 출력 시편의 압축강도 거동 변화 그래프이다. TPU 소재의 특성상 탄성이 있어 급격하게 감소하는 그래프는 나타나지 않았으며 모든 시편의 결과 그래프의 상승 곡선에서 압축 용량이 감소하거나 일정하게 유지되는 변환점이 두 곳 관찰되었다.The compressive strength test results are summarized in Tables 6 to 8 and FIGS. 8 and 9 below. 8 (octet pattern transverse compressive strength graph) and FIG. 9 (octet pattern longitudinal compressive strength graph) are graphs of changes in compressive strength behavior of octet pattern transverse and longitudinal output specimens. Due to the nature of the TPU material, there was no graph that rapidly decreased, and two turning points were observed at which the compressive capacity decreased or remained constant in the rising curve of the resulting graph of all specimens.

첫 번째 변환점은 모든 시편의 변화 값이 약 1.2 ㎏f/㎠로 동일하며 이는 시편의 외벽이 좌굴하고 내부 구조체의 빈 공간이 압축되는 과정으로 보인다. 따라서 시편의 압축저항용량을 확인하긴 어려울 것으로 판단하였다. 두 번째 변환점은 시편마다 다르게 나타나며 이는 내부 구조체가 최대 압축 하중점을 초과하여 좌굴하는 부분으로 보인다. 따라서 두 번째 변환점이 압축 저항용량을 확인할 수 있는 지점으로 판단되어 상승 곡선에서 두 번째 변환점의 결과 값을 제시하였다.The first turning point is the same change value of about 1.2 kgf/cm2 for all specimens, which seems to be the process of buckling the outer wall of the specimen and compressing the empty space of the internal structure. Therefore, it was judged that it would be difficult to confirm the compressive resistance capacity of the specimen. The second turning point appears different for each specimen, which appears to be the part where the internal structure buckles beyond the maximum compressive load point. Therefore, the second turning point was judged to be the point at which the compressive resistance capacity could be confirmed, and the result value of the second turning point in the rising curve was presented.

옥텟 패턴은 가로 출력 시편에서 40% 35.490 ㎏f/㎠ > 30% 21.048 ㎏f/㎠ > 20% 11.209 ㎏f/㎠ 순으로 나타났으며 세로 출력에서 40% 29.724 ㎏f/㎠ > 30% 17.867 ㎏f/㎠ > 20% 10.235 ㎏f/㎠ 순으로 나타났다. 압축강도 값이 높을수록 시편의 압축 저항 능력이 높은 것을 의미하며 압축강도 값이 낮을수록 압축 저항성이 낮아 포장 완충재 프린팅에 적용했을 때, 포장 대상물을 압축 응력으로부터 보호하기 어렵다는 것을 의미한다. The octet pattern appeared in the order of 40% 35.490 kgf/cm2 > 30% 21.048 kgf/cm2 > 20% 11.209 kgf/cm2 in the horizontal print specimen and 40% 29.724 kgf/cm2 > 30% 17.867 kg in the vertical print. f/cm2 > 20% 10.235 kgf/cm2 in order. The higher the compressive strength value, the higher the compressive resistance ability of the specimen, and the lower the compressive strength value, the lower the compression resistance, which means that it is difficult to protect the packaging object from compressive stress when applied to packaging cushioning material printing.

쿼터 큐빅 패턴은 가로 출력 시편에서 40% 28.760 ㎏f/㎠ > 30% 19.421 ㎏f/㎠ > 20% 10.396 ㎏f/㎠ 순으로 나타났으며 세로 출력에서 40% 27.410 ㎏f/㎠ > 30% 17.867 ㎏f/㎠ > 20% 10.235 ㎏f/㎠ 순으로 나타났다. 십자형 3D 패턴은 가로 출력 시편에서 40% 20.316 ㎏f/㎠ > 30% 11.497 ㎏f/㎠ > 20% 8.243 ㎏f/㎠ 순으로 나타났으며 세로 출력에서 40% 9.481 ㎏f/㎠ > 30% 7.914 ㎏f/㎠, > 20% 5.297 ㎏f/㎠ 순으로 나타났다. The quarter cubic pattern appeared in the order of 40% 28.760 kgf/cm2 > 30% 19.421 kgf/cm2 > 20% 10.396 kgf/cm2 in the horizontal print specimen and 40% 27.410 kgf/cm2 > 30% 17.867 in the vertical print specimen. kgf/cm2 > 20% 10.235 kgf/cm2 in order. The cross-shaped 3D pattern appeared in the order of 40% 20.316 kgf/cm2 > 30% 11.497 kgf/cm2 > 20% 8.243 kgf/cm2 in the horizontal print specimen and 40% 9.481 kgf/cm2 > 30% 7.914 in the vertical print specimen. kgf/cm2, > 20% and 5.297 kgf/cm2 in order.

모든 시편 출력 조건에서 가로 출력 시편이 세로 출력 시편보다 약 1.6 내지 2.2배 더 높은 압축강도 값을 나타내었으며 내부 채움 비율이 증가할수록 압축강도 값도 증가하였다. 가로와 세로 출력 시편은 내부 구조체의 출력 방향이 다르며 이러한 사실은 압축강도 결과의 차이로 확인할 수 있었다. 구조체 출력 방향의 차이로 인해 시편의 저항 용량의 차이가 발생한 것으로 보이며 세로 출력보다 가로로 출력한 시편이 압축 저항 능력이 더 우수한 것을 확인하였다.In all specimen output conditions, the horizontal output specimens showed about 1.6 to 2.2 times higher compressive strength values than the longitudinal output specimens, and the compressive strength value increased as the internal filling ratio increased. The output direction of the internal structure of the horizontal and vertical output specimens was different, and this fact could be confirmed by the difference in the compressive strength results. It seems that the difference in the resistance capacity of the specimens occurred due to the difference in the structure output direction, and it was confirmed that the specimen printed horizontally had better compression resistance than the vertical output.

Figure pat00010
Figure pat00010

Figure pat00011
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Figure pat00012
Figure pat00012

7-2) 영구 압축 줄음률 실험7-2) Permanent compression reduction rate experiment

영구 압축 줄음률 실험 결과는 아래의 표 9 내지 표 11에 정리하였다. 옥텟 패턴의 가로 출력 시편에서는 내부 채움율 20% = 30% > 40% 순으로 나타났다. 20%, 30%에서는 81%로 동일하게 가장 높은 복원력을 확인할 수 있었으며 40%에서는 77%의 값을 확인했다. 세로 출력 시편에서는 30% > 40% > 20% 순으로 나타났다. 내부 채움율 20%일 때 72%의 줄음률을 나타냈으며 30%가 75%로 가장 높은 복원력을 확인할 수 있었고 40%에서는 74%의 영구 압축 줄음률을 확인했다.The permanent compression reduction test results are summarized in Tables 9 to 11 below. In the horizontal output specimen of the octet pattern, the internal filling rate was 20% = 30% > 40% in order. At 20% and 30%, the highest resilience was found at 81%, and at 40%, a value of 77% was confirmed. In the vertical output specimen, the order of 30% > 40% > 20% was found. When the internal filling rate was 20%, the reduction rate was 72%, and the highest resilience was confirmed at 30% at 75%, and at 40%, the permanent compression reduction rate at 74% was confirmed.

쿼터 큐빅 패턴의 가로 출력 시편에서는 내부 채움율 20% > 40% > 30% 순으로 나타났다. 내부 채움율 20%가 83%로 가장 높은 복원력을 확인할 수 있었으며 30%, 40%에서는 각각 78%, 80%의 값을 확인했다. 세로 출력 시편에서는 30% = 40% > 20% 순으로 나타났다. 내부 채움율 20%일 때 72%의 줄음률을 나타냈으며30%, 40%가 78%로 동일하게 가장 높은 복원력을 확인할 수 있었다. In the horizontal output specimen of the quarter cubic pattern, the internal filling rate was 20% > 40% > 30% in order. The highest resilience was confirmed at 83% at 20% internal filling rate, and at 30% and 40%, values of 78% and 80% were confirmed, respectively. In the vertical output specimen, 30% = 40% > 20% appeared in the order. When the internal filling rate was 20%, the reduction rate was 72%, and the highest resilience was confirmed at 30% and 40% at 78%.

십자형 3D 패턴의 가로 출력 시편에서는 내부 채움율 20% = 30% > 40% 순으로 나타났다. 내부 채움율 20%, 30%가 91%로 동일하게 가장 높은 복원력을 확인할 수 있었으며 40%에서는 90%의 값을 확인했다. 세로 출력 시편에서는 40% > 30% > 20% 순으로 나타났다. 내부 채움율 20%, 30%일 때 각각 69%, 75%의 값을 확인했으며 40%가 76%로 가장 높은 복원력을 확인할 수 있었다.In the cross-shaped 3D-patterned horizontal output specimen, the internal filling rate was 20% = 30% > 40% in order. The internal filling rate of 20% and 30% was 91%, and the highest restoring force was confirmed, and the value of 90% was confirmed at 40%. In the longitudinal output specimen, the order of 40% > 30% > 20% was found. When the internal filling rate was 20% and 30%, the values of 69% and 75% were confirmed, respectively, and the highest resilience was confirmed at 40% at 76%.

상온 조건 하에서의 정적 압축을 받아 TPU에서 측정 되는 줄음률은 원형 복원성 또는 회복정도를 의미하기 때문에 영구 압축 줄음률의 결과 값이 높을수록 영구 압축 후의 복원성이 높은 것으로 확인할 수 있으며 결과 값이 낮을수록 압축 복원력이 낮아 포장 완충재 프린팅에 적용했을 때, 시간이 지남에 따라 완충재의 성능 저하가 발생할 가능성이 있는 것으로 해석할 수 있다.Since the shrinkage rate measured in TPU under static compression under room temperature conditions means original stability or degree of recovery, it can be confirmed that the higher the result value of permanent compression shrinkage rate, the higher the stability after permanent compression. The lower the result value, the higher the compression resilience. When applied to packaging cushioning material printing, it can be interpreted that there is a possibility that the performance of the cushioning material may deteriorate over time.

십자형 3D 패턴으로 프린팅할 경우 장기간 압축 후 복원성이 뛰어나 장기 보관 및 운송 중에도 포장 완충재가 온전한 형태를 유지하고 완충재의 성능 저하가 상대적으로 적을 것으로 보이며 내부 채움율에 따라 다르게 나타날 수 있는 복원력의 변화를 최소화 할 수 있을 것으로 판단된다.When printed in a cross-shaped 3D pattern, it has excellent resilience after long-term compression, so that the packaging cushioning material maintains its intact shape during long-term storage and transportation, and the performance degradation of the cushioning material is relatively small. It is judged to be able to

Figure pat00013
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Figure pat00014
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Figure pat00015
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7-3) 천공 충격 거동 측정 실험7-3) Puncture Impact Behavior Measurement Experiment

솜포 시편의 실험 결과, 피크 에너지(Peak Energy)가 1.484 J로 나타났으며 시편의 천공은 관찰되지 않았다. 피크 에너지는 자유낙하 하는 추가 시편을 타격하였을 때, 시편이 흡수할 수 있는 최대 에너지를 나타내는 값으로 시편의 충격 흡수량을 나타낸다. 측정값이 높을수록 시편의 충격 흡수량이 높은 것으로 내충격성이 우수한 조건이며 측정값이 낮을수록 충격 흡수량이 떨어져 완충성이 부족한 출력 옵션이라고 해석할 수 있다.As a result of the test of the cotton fabric specimen, the peak energy was found to be 1.484 J and no perforation of the specimen was observed. The peak energy is a value representing the maximum energy that a specimen can absorb when a free-falling additional specimen is struck, and represents the amount of shock absorption of the specimen. The higher the measured value is, the higher the shock absorption of the specimen is, which means that the shock resistance is excellent.

기기의 최저 실험 조건으로 솜포 시편이 천공되지 않았으므로 충격 속도를 2.0 ㎧ 높여 충격 에너지를 증가시켜 실험을 진행하였다. 실험 결과, 피크 에너지가 7.551 J로 나타났으며 시편의 천공이 관찰되었다. 솜포 시편이 7.551 J 이상 에너지를 흡수하지 못하고 천공된 것으로 보이며 이 이상의 에너지가 솜포에 가해지면 파손되기 때문에 완충재로써의 기능을 상실한다고 볼 수 있다. 솜포 시편의 천공이 확인되었으므로 충격 속도를 2.0 ㎧ 로 변경하여 TPU Filament 출력물의 실험을 진행하였다. Since the cotton fabric specimen was not perforated under the lowest experimental condition of the device, the experiment was conducted by increasing the impact energy by increasing the impact speed by 2.0 m/s. As a result of the experiment, the peak energy was found to be 7.551 J and perforation of the specimen was observed. It can be seen that the cotton fabric specimen loses its function as a cushioning material because it does not absorb energy of 7.551 J or more and is perforated. Since the perforation of the cotton fabric specimen was confirmed, the impact speed was changed to 2.0 m/s and the TPU Filament printout was tested.

옥텟 패턴의 가로 출력 시편에서는 내부 채움율 30% 10.318 J > 40% 10.261 J > 20% 10.242 J 순으로 높은 값을 나타냈다. 세로 출력 시편에서는 내부 채움율 30% 7.378 J > 40% 7.010 J > 20% 4.823 J 순으로 높은 값을 나타냈다. 옥텟 패턴의 가로 및 세로 출력 시편 모두 내부 채움율 30% 일 때 가장 높은 값을 나타냈다. 40% 출력 시편에서는 30%와 비슷한 값을 나타냈으며 이는 30% 이상으로 내부 채움율이 증가해도 충격 흡수의 증가로 이어지지 않는다는 것으로 볼 수 있다.In the horizontal output specimen of the octet pattern, the internal filling ratio showed high values in the order of 30% 10.318 J > 40% 10.261 J > 20% 10.242 J. In the longitudinal output specimen, the internal filling ratio showed high values in the order of 30% 7.378 J > 40% 7.010 J > 20% 4.823 J. Both the horizontal and vertical output specimens of the octet pattern showed the highest value when the internal filling rate was 30%. The 40% output specimen showed a value similar to that of 30%, which can be seen as increasing the internal filling factor to 30% or more does not lead to an increase in shock absorption.

쿼터 큐빅 패턴의 가로 출력 시편에서는 내부 채움율 30% 10.839 J > 20% 10.600 J > 40% 10.505 J 순으로 높은 값을 나타냈다. 세로 출력 시편에서는 내부 채움율 30% 7.689 J > 40% 5.645 J > 20% 5.186 J 순으로 높은 값을 나타냈다. 쿼터 큐빅 패턴은 옥텟 패턴과 비슷한 내부 구조를 가지고 있어 에너지 흡수 거동 역시 비슷한 결과를 나타냈다. In the horizontal output specimen of the quarter cubic pattern, the internal filling ratio showed high values in the order of 30% 10.839 J > 20% 10.600 J > 40% 10.505 J. In the vertical output specimen, the internal filling ratio showed high values in the order of 30% 7.689 J > 40% 5.645 J > 20% 5.186 J. The quarter cubic pattern has an internal structure similar to that of the octet pattern, so the energy absorption behavior also showed similar results.

십자형 3D 패턴의 가로 출력 시편에서는 내부 채움율 20% 11.947 J > 30% 10.739 J > 40% 10.325 J 순으로 높은 값을 나타냈다. 세로 출력 시편에서는 내부 채움율 30% 6.784 J > 20% 3.764 J > 40% 3.712 J 순으로 높은 값을 나타냈다. 십자형 3D, 가로 출력, 내부 채움율 20% 옵션은 모든 출력 옵션 중 가장 우수한 충격 흡수력을 나타냈으며 특히, 솜포 대비 1.7배 우수한 값을 나타냈다. In the cross-shaped 3D-patterned horizontally printed specimen, the internal filling rate was 20%, 11.947 J > 30%, 10.739 J > 40%, and 10.325 J, respectively. In the longitudinal output specimen, the internal filling ratio showed high values in the order of 30% 6.784 J > 20% 3.764 J > 40% 3.712 J. The cross-shaped 3D, horizontal output, and 20% internal filling ratio options showed the best shock absorption among all output options, and in particular, showed 1.7 times better value than cotton cloth.

모든 시편 출력 조건에서 가로 출력 시편은 실험 후에 천공이 관찰되지 않았으며 세로 출력 시편은 천공이 관찰됐다. 이러한 결과는 가로 출력 시편이 세로 출력 시편보다 외부로부터의 충격 흡수력이 더 뛰어나다는 것으로 볼 수 있다. 앞서 실험하였던 결과를 총합하면, 십자형 3D 패턴의 가로 출력 20% 옵션이 영구 압축 줄음률과 천공 충격 거동 실험에서 가장 우수한 성능을 나타냈기 때문에 신뢰성 평가를 위한 출력 시편은 적층 구조가 가로로 출력되고 출력 옵션은 십자형 3D 20%로 선정하였다. In all specimen output conditions, no perforation was observed in the horizontal output specimens after the experiment, and no perforation was observed in the vertical output specimens. These results can be seen that the horizontal output specimens have better shock absorption from the outside than the vertical output specimens. Summarizing the results of the previous experiments, the 20% option for horizontal output of the cross-shaped 3D pattern showed the best performance in the permanent compression set and puncture impact behavior tests. The option was selected as a cross-shaped 3D 20%.

Figure pat00016
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Figure pat00017
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Figure pat00018
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7-4) 낙하 충격 실험7-4) Drop impact test

낙하 충격 실험의 결과는 다음과 같다. TPU Filament 출력 완충재의 충격력은 평균 2.75 G를 나타냈으며 솜포 완충재는 2.55 G를 나타냈다. 중력 가속도 G는 충격 시 대상물이 받는 중력 가속도를 나타낸다. 측정값이 높을수록 대상물에 가해지는 중력 가속도가 높아 충격력이 높으며 측정값이 낮을수록 대상물에 가해지는 충격력이 낮아 포장 완충재의 완충력이 더 우수하다고 해석할 수 있다. The results of the drop impact test are as follows. The average impact force of the TPU filament output buffer was 2.75 G and that of the cotton fabric was 2.55 G. The gravitational acceleration G represents the gravitational acceleration received by the object upon impact. It can be interpreted that the higher the measured value, the higher the gravitational acceleration applied to the object, and the higher the impact force.

솜포 완충재의 낙하 충격량은 TPU Filament 출력 완충재의 낙하 충격량보다 평균 0.2 G 만큼 높은 수치를 나타냈으며 이는 TPU Filament 출력 완충재와 솜포의 충격 흡수 성능에서 비롯된 차이로 보인다. 또한, 솜포 완충재의 경우, 3회 낙하 시 대상물의 저부에 파손이 관찰되었으며 TPU Filament 출력 완충재의 경우에는 대상물의 파손이 관찰되지 않았다. The drop impact of the cotton fabric cushioning material showed an average value of 0.2 G higher than that of the TPU filament output buffer material, which seems to be due to the difference in the shock absorption performance of the TPU filament output buffer material and cotton fabric. In addition, in the case of the cotton fabric buffer material, damage was observed on the bottom of the object when dropped three times, and in the case of the TPU filament output buffer material, no damage was observed.

솜포 완충재의 대상물에서 파손이 확인되었기 때문에 편 파손율을 정량적으로 측정하고자 추가 낙하 실험을 진행하였다. 각 포장 대상물을 강제로 파손하여 8개의 편으로 분리하였다. 분리한 편을 접합한 후 재포장하여 동일한 실험 조건으로 총 3회 낙하하였다. Since breakage was confirmed in the object of the cotton cushioning material, an additional drop experiment was conducted to quantitatively measure the piece breakage rate. Each packaging object was forcibly broken and separated into eight pieces. After bonding the separated pieces, they were repacked and dropped a total of three times under the same experimental conditions.

낙하 충격 실험 결과를 표 15에, 그리고 편 파손률 실험 결과를 표 16에 각각 나타내었다.The drop impact test results are shown in Table 15, and the piece breakage test results are shown in Table 16, respectively.

실험 결과, 솜포 완충재는 1회 낙하 시에는 파손이 발생하지 않았으나 2회 낙하 시에 저부에서 2개의 편이 파손되었으며 3회 낙하 시에는 전체적으로 파손되어 총 19개의 편으로 파손되었다. 솜포 완충재의 편 파손율은 2회 낙하 시 125%, 3회 낙하 시 237%의 파손율을 나타냈다. TPU Filament 출력 완충재는 모든 낙하 과정에서 파손이 발생하지 않았으며 온전한 형태를 유지하였다. 실험 결과 TPU Filament 출력 완충재의 충격량이 0.2 G 더 낮으며 편 파손율도 2.4배 더 우수한 것으로 보아 TPU Filament 출력 완충재의 완충성이 우수한 것을 확인할 수 있었다.As a result of the experiment, the cotton cushioning material was not damaged at the time of the first fall, but at the time of the second fall, two pieces were damaged at the bottom, and at the time of the third fall, it was damaged as a whole, resulting in a total of 19 pieces. The breakage rate of the cotton cushioning material was 125% for the 2nd fall and 237% for the 3rd fall. The TPU filament output buffer did not break during all dropping processes and maintained its intact shape. As a result of the experiment, it was confirmed that the TPU filament output buffer has excellent shock absorbency, as the impact amount of the TPU filament output buffer is lower by 0.2 G and the breakage rate is 2.4 times better.

Figure pat00019
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7-5) 진동 실험7-5) Vibration experiment

진동레벨범위는 진동의 정도를 나타내는 값으로 진동 변위 하에서 측정된 중력가속도의 피크 값을 가속도 실효치로 변환하여 측정 식을 이용해 결과 값을 구한다. 측정값이 높을수록 중력 가속도가 높아 포장 대상물에 가해지는 진동이 더 많으며 측정값이 낮을수록 포장 대상물에 가해지는 진동의 정도가 낮아 포장 완충재의 밀착성과 내진동성이 우수하다고 해석할 수 있다.The vibration level range is a value representing the degree of vibration. The peak value of the gravitational acceleration measured under the vibration displacement is converted into the effective value of the acceleration, and the result value is obtained using the measurement formula. It can be interpreted that the higher the measured value, the higher the gravitational acceleration and thus the greater the vibration applied to the packaging object, and the lower the measured value, the lower the degree of vibration applied to the packaging object, indicating excellent adhesion and vibration resistance of the packaging cushioning material.

진동 실험 결과들을 하기 표 17 내지 표 21에 요약하였다.Vibration test results are summarized in Tables 17-21 below.

TPU Filament 출력 완충재의 수평 진동 결과는 다음과 같다. 10 내지 20 ㎐ 범위에서는 평균 121 ㏈ 의 진동 레벨을 나타냈으며, 이 범위에서는 오동나무 상자의 진동레벨 보다 큰 폭의 변위를 나타냈다. 20 내지 30 ㎐ 범위에서는 평균 114 ㏈ 의 진동 레벨을 나타냈으며, 30 내지 40 ㎐ 범위에서는 평균 105 ㏈ 의 진동 레벨을 나타냈다. 20 ㎐부터 진동레벨범위가 일정하게 감소하였으며 22 내지 40 ㎐ 범위에서는 오동나무 상자의 진동보다 더 낮은 진동레벨범위를 확인하였다. The results of horizontal vibration of the TPU filament output buffer are as follows. In the range of 10 to 20 Hz, the average vibration level was 121 dB, and in this range, the displacement was larger than that of the paulownia box. An average vibration level of 114 dB was shown in the range of 20 to 30 Hz, and an average vibration level of 105 dB was shown in the range of 30 to 40 Hz. From 20 Hz, the vibration level range steadily decreased, and in the range of 22 to 40 Hz, a lower vibration level range than that of the paulownia box was confirmed.

솜포 포장 완충재의 수평 진동 결과는 모든 ㎐ 범위에서 일정하게 감소하는 변위를 나타냈다. 10 내지 20 ㎐ 범위에서는 평균 116 ㏈ 의 진동 레벨을 나타냈으나 오동나무 상자의 진동 레벨보다 큰 폭의 변위를 나타냈다. 20 내지 30 ㎐ 범위에서는 평균 113 ㏈ 의 진동 레벨을 나타냈으며 30 내지 40 ㎐ 범위에서는 평균 108 ㏈ 의 진동 레벨을 나타냈다. 20 내지 40 ㎐ 범위에서는 오동나무 상자의 진동보다 더 낮은 진동레벨범위를 확인하였다.The horizontal vibration results of the cotton-wrapped cushioning materials showed a constantly decreasing displacement in all Hz ranges. In the range of 10 to 20 Hz, the average vibration level was 116 dB, but the displacement was larger than that of the paulownia box. An average vibration level of 113 dB was shown in the range of 20 to 30 Hz, and an average vibration level of 108 dB was shown in the range of 30 to 40 Hz. In the range of 20 to 40 Hz, a lower vibration level range than that of the paulownia box was confirmed.

그러나, 솜포 포장 완충재에서는 10 내지 30 ㎐ 진동 범위에서 Y축상의 피칭(pitching)이 관찰되었다. TPU Filament 출력 완충재에서는 관찰되지 않았으나 솜포 포장 완충재에서는 평균 5°의 피칭이 확인되었다. 이는 솜포 포장 완충재가 피칭으로 인한 대상물의 흔들림으로부터 자유롭지 못하다는 것을 알 수 있었으며 이로 인해 포장 대상물의 손상을 야기할 수 있을 것으로 판단하였다. However, pitching on the Y-axis was observed in the vibration range of 10 to 30 Hz in the cotton-wrapped cushioning material. It was not observed in the TPU filament output cushioning material, but pitching of 5° on average was confirmed in the cotton-wrapped cushioning material. From this, it was found that the cotton packing cushioning material was not free from shaking of the object due to pitching, and it was judged that this could cause damage to the object to be wrapped.

수직 진동은 Z축 상을 기준으로 상하 반복 진동을 실시하기 때문에 1 G의 중력이 항상 작용한다. 따라서 기준점이 0 G가 아닌 1 G부터 시작한다. TPU Filament 출력 완충재의 수직 진동 결과는 다음과 같다. 10 내지 20 ㎐ 범위에서는 평균 123 ㏈ 의 진동 레벨을 나타냈으며 이 범위에서는 수평 진동과 마찬가지로 오동나무 상자의 진동 레벨보다 큰 진동 변위를 나타냈다. 20 내지 30 ㎐ 범위에서는 평균 121 ㏈ 의 진동 레벨을 나타냈으며, 30 내지 40 ㎐ 범위에서는 평균 119 ㏈ 의 진동 레벨을 나타냈다. 진동레벨범위의 변화가 일정하게 감소하나 변화 폭은 낮은 것으로 확인되었다.Since vertical vibration is repeated up and down based on the Z-axis, 1 G of gravity always acts. Therefore, the reference point starts from 1 G, not 0 G. The results of vertical vibration of the TPU filament output buffer are as follows. In the range of 10 to 20 Hz, the average vibration level was 123 dB, and in this range, similar to the horizontal vibration, the vibration displacement was larger than the vibration level of the paulownia box. An average vibration level of 121 dB was shown in the range of 20 to 30 Hz, and an average vibration level of 119 dB was shown in the range of 30 to 40 Hz. It was confirmed that the change in the vibration level range was constantly reduced, but the change width was low.

솜포 포장 완충재의 수직 진동 결과는 다음과 같다. 10 내지 20 ㎐ 범위에서는 평균 137 ㏈ 의 진동 레벨을 나타냈으며 20 내지 30 ㎐ 범위에서는 평균 130 ㏈, 30 내지 40 ㎐ 범위에서는 평균 121 ㏈ 의 진동 레벨을 나타냈다. 대부분의 범위인 10 내지 38 ㎐에서 큰 진동 레벨을 확인했으며 오동나무 상자의 진동레벨범위보다 17 ㏈ 큰 진동 레벨을 나타냈다. 이는 TPU Filament 출력 완충재에 비해서 솜포 완충재가 수직 진동에 취약하다는 것을 알 수 있으며, 솜포에 비해 우수한 내진동성과 밀착성을 가지는 것으로 판단된다. The vertical vibration results of the cotton-wrapped cushioning material are as follows. An average vibration level of 137 dB was shown in the range of 10 to 20 Hz, an average of 130 dB in the range of 20 to 30 Hz, and an average of 121 dB in the range of 30 to 40 Hz. A large vibration level was confirmed in most of the ranges of 10 to 38 Hz, and the vibration level was 17 dB higher than the vibration level range of the paulownia box. It can be seen that the cotton fabric cushioning material is more vulnerable to vertical vibration than the TPU filament output cushioning material, and it is judged to have superior vibration resistance and adhesion compared to cotton fabric.

Figure pat00021
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Figure pat00022
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Figure pat00023
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Figure pat00024
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Figure pat00025
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7-6) 상자 압축 실험7-6) Box compression experiment

상자 압축 실험 결과를 하기 표 22에 나타내었으며, 그 결과는 다음과 같다. 솜포 완충재 포장 상자는 25.62 kN에서 상자의 파손이 확인되었으며 TPU Filament 출력 완충재 포장 상자는 30.88 kN에서 상자의 파손이 확인되었다. 측정된 값은 외피상자인 오동나무 상자가 파손된 값이며 측정값이 높을수록 오동나무 상자 내부에 존재하는 완충재의 압축 저항성이 우수한 것이며 측정값이 낮을수록 압축 저항성이 상대적으로 부족하다고 해석할 수 있다.The box compression test results are shown in Table 22 below, and the results are as follows. Damage to the foam cushioning material packaging box was confirmed at 25.62 kN, and TPU filament output cushioning material packaging box was confirmed to be damaged at 30.88 kN. The measured value is the value that the paulownia box, which is the outer box, is damaged. The higher the measured value, the better the compression resistance of the cushioning material present inside the paulownia box, and the lower the measured value, the lower the compression resistance. .

TPU Filament 출력 완충재는 오동나무 상자의 파손 시점부터 압축하중으로 인해 내부 완충재의 좌굴이 확인되었으며 솜포 완충재는 오동나무 상자의 파손 이후에는 압축 하중이 발생하지 않았다. For the TPU filament output buffer, buckling of the internal buffer was confirmed due to the compressive load from the time the paulownia box was damaged, and the cotton fabric buffer did not generate any compressive load after the paulownia box was damaged.

Figure pat00026
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본 발명에서는 기존에 사용되던 포장 완충재인 솜포의 문제점을 해소하고자 TPU Filament를 활용해 출력 포장 완충재를 제작하여 솜포를 대체할 수 있는지에 대해 확인하였다. TPU Filament 출력물의 출력 옵션은 3D 프린팅 소프트웨어 상에서 제시한 내부 그리드 패턴 중 쿼터 큐빅, 십자형 3D, 옥텟의 3 종을 선정하였으며, 출력 방향은 가로, 세로, 내부 채움율은 20%, 30%, 40%로 설정하여 시편을 제작하였다. 제작한 시편으로 물성 및 신뢰성 평가를 진행하였으며 다음의 결과를 도출하였다.In the present invention, in order to solve the problem of cotton, which is a packaging cushioning material previously used, it was confirmed whether cotton fabric can be replaced by manufacturing an output packaging buffer using TPU Filament. As for the output options of the TPU Filament output, three types were selected: quarter cubic, cross-shaped 3D, and octet among the internal grid patterns presented on the 3D printing software. Specimen was produced by setting to . The physical properties and reliability were evaluated with the fabricated specimens, and the following results were derived.

물성 실험은 압축강도, 영구 압축 줄음률, 천공 충격 거동 측정 실험을 통해 TPU Filament의 적절 출력 옵션을 설정했으며 솜포를 대체할 수 있는 기초적인 물성을 확인했다. 실험 결과, 십자형 3D 패턴, 가로 출력, 내부 채움율 20% 옵션이 출력에 가장 적절한 옵션인 것을 확인했으며 솜포와 비교해서 우수한 완충 성능을 나타냈다.For the physical property test, the appropriate output option of the TPU filament was set through the measurement test of compressive strength, permanent compression set, and puncture impact behavior, and basic physical properties that could replace cotton fabric were confirmed. As a result of the experiment, it was confirmed that the cross-shaped 3D pattern, horizontal output, and 20% internal fill option were the most appropriate options for output, and showed superior buffering performance compared to cotton.

압축강도 실험 결과는 옥텟 패턴, 가로 출력, 내부 채움율 40% 옵션이 35.49 ㎏f/㎠로 가장 높은 값을 나타내었으며 내부 채움율이 증가할수록 압축강도 값도 약 1.4 내지 1.9배씩 증가하여 단단한 물성을 지니는 것으로 확인되었다. 모든 시편 출력 조건에서 가로 출력 시편이 세로 출력 시편보다 약 1.6 내지 2.2배 더 높은 압축강도 값을 나타내어 내부 채움율이 증가하고 가로로 출력했을 때 높은 압축강도 값을 나타내는 것으로 보인다.As a result of the compressive strength test, the octet pattern, horizontal output, and internal filling ratio 40% option showed the highest value at 35.49 kgf/cm2. It was confirmed to have In all specimen output conditions, the horizontal output specimens show about 1.6 to 2.2 times higher compressive strength than the vertical output specimens, indicating that the internal filling ratio increases and high compressive strength values are displayed when printed horizontally.

영구 압축 줄음률 실험 결과는 십자형 3D, 가로 출력, 내부 채움율 20% 옵션이 93%로 가장 높은 값을 나타내었으며 십자형 3D 패턴이 다른 패턴보다 약 1.1배 우수한 것으로 확인되었다. 십자형 3D 패턴으로 출력할 경우 장기간 압축 후 복원성이 뛰어나 장기 보관 및 운송 중에도 포장 완충재가 온전한 형태를 유지하고 완충재의 성능 저하가 상대적으로 적을 것으로 보이며 내부 채움율에 따라 다르게 나타날 수 있는 복원력의 변화를 최소화 할 수 있을 것으로 판단된다.As a result of the permanent compression reduction rate test, the cross-shaped 3D, horizontal output, and internal fill rate 20% option showed the highest value at 93%, and it was confirmed that the cross-shaped 3D pattern was about 1.1 times better than other patterns. When printed in a cross-shaped 3D pattern, it has excellent resilience after long-term compression, so that the packaging cushioning material maintains its intact shape during long-term storage and transportation, and the performance degradation of the cushioning material is expected to be relatively small. It is judged to be able to

천공 충격 거동 측정 실험 결과는 십자형 3D, 가로 출력, 내부 채움율 20% 옵션이 11.947 J로 가장 높은 값을 나타냈으며 특히 기존 재료인 솜포보다 1.7배 우수한 값을 나타냈다. 낙하하는 추가 시편에 타격되었을 때, 가로 출력 시편은 천공되지 않았으나 세로 출력 시편에서 천공이 관찰되었으며 가로 출력 시편이 외부로부터의 충격 흡수력이 더 뛰어나다는 것으로 볼 수 있다. As a result of the measurement of the puncture impact behavior, the cross-shaped 3D, horizontal output, and 20% internal filling rate option showed the highest value at 11.947 J, and in particular, the value was 1.7 times better than cotton cloth, the existing material. When the additional falling specimen was hit, the horizontal output specimen was not perforated, but the vertical output specimen was perforated, and it can be seen that the horizontal output specimen has better shock absorption capacity from the outside.

신뢰성 평가는 낙하 충격 실험, 진동 실험, 상자 압축 실험을 통해 TPU Filament출력 완충재와 솜포 완충재의 포장 성능을 비교했으며 기존에 사용되던 솜포와의 대체 가능성을 평가하였다. 실험 결과, 기존에 사용되던 포장 완충재인 솜포 보다 TPU Filament가 완충성, 수직 진동변위에 대한 내진동성 및 밀착성에서 우수한 성능을 가지고 있다는 사실을 확인했다.Reliability evaluation compared the packaging performance of the TPU filament print buffer and cotton fabric buffer through drop impact test, vibration test, and box compression test, and evaluated the possibility of replacing the cotton fabric used previously. As a result of the experiment, it was confirmed that the TPU Filament has superior performance in buffering, vibration resistance against vertical vibration displacement, and adhesion than cotton cloth, which is a previously used packaging cushioning material.

낙하 충격 실험 결과는 솜포 완충재의 낙하 충격량이 약 1.1배 높은 수치를 확인했다. TPU Filament 출력 완충재는 내부의 대상물이 파손되지 않았지만 솜포 완충재의 경우, 3회 낙하 시 대상물의 저부에 파손이 관찰되었으며 편 파손률은 약 2.4배 더 높은 수치를 확인했다. 솜포 완충재의 편 파손률이 더 높은 것으로 보아 TPU Filament 출력 완충재의 완충성이 우수한 것을 확인할 수 있었다. The drop impact test results confirmed that the fall impact of the cotton cushioning material was about 1.1 times higher. In the case of the TPU filament output buffer, the object inside was not damaged, but in the case of the cotton fabric buffer, damage was observed on the bottom of the object when dropped three times, and the piece breakage rate was about 2.4 times higher. It was confirmed that the cushioning property of the TPU filament output buffer was excellent, considering that the foam cushioning material had a higher fragmentation rate.

진동 실험 결과, 수평 진동에서는 솜포 완충재가 10 내지 30 ㎐ 범위에서 1.05배 높았으나 30 내지 40 ㎐ 범위에서는 TPU Filament 출력 완충재가 1.02배 높은 결과를 나타냈다. 솜포 완충재에서는 Y축 상의 피칭이 관찰되었는데, TPU Filament 출력 완충재보다 약 5.2배 높은 피칭 값을 나타냈다. 수직 진동에서는 10 내지 40 ㎐ 범위에서 TPU Filament 출력 완충재가 1 내지 1.2배 높은 결과를 나타냈다. 이는 수평 진동에서는 비슷한 내진동성을 가졌으나 수직 진동에서 TPU Filament 출력 완충재의 내진동성이 우수하다는 결과를 나타내며 밀착성이 우수하여 Y축 상의 피칭을 효과적으로 줄일 수 있다고 판단된다. As a result of the vibration test, in the horizontal vibration range, the cotton fabric buffer was 1.05 times higher in the range of 10 to 30 Hz, but the TPU filament output buffer material was 1.02 times higher in the range of 30 to 40 Hz. Pitching on the Y-axis was observed in the foam buffer material, and the pitching value was about 5.2 times higher than that of the TPU filament output buffer material. In the vertical vibration range, the TPU filament output buffer showed 1 to 1.2 times higher results in the range of 10 to 40 Hz. This shows that the vibration resistance of the TPU filament output buffer is excellent in vertical vibration, although it has similar vibration resistance in horizontal vibration, and it is judged that pitching on the Y-axis can be effectively reduced due to excellent adhesion.

상자 압축 실험 결과는 TPU Filament 완충재 포장 상자가 솜포 보다 1.2배 우수한 결과를 나타냈으며 TPU Filament 완충재 포장 상자는 오동나무 상자의 파손 이후에 완충재의 좌굴이 확인되었으나 솜포 완충재는 관찰되지 않았다. 이러한 결과는 오동나무 상자 내부의 포장 완충재가 압축 저항성을 견디는 성능의 차이로 보이며 TPU Filament 완충재의 압축 저항 성능이 더 우수한 것으로 보인다. The results of the box compression test showed that the TPU filament cushioning material packaging box was 1.2 times better than the cotton fabric. In the case of the TPU filament buffering material packaging box, the buckling of the cushioning material was confirmed after the paulownia box was damaged, but the cotton fabric buffering material was not observed. These results seem to be the difference in the performance of enduring compression resistance of the packaging cushioning material inside the paulownia box, and the compression resistance performance of the TPU filament buffer material seems to be better.

기존 포장에 사용되던 솜포 완충재의 문제점을 해소하기 위해 실험을 진행하여 출력 옵션을 최적화했으며 새로운 포장 완충재로써의 적용 가능성을 확인했다. 연구 결과, 완충재의 적절한 출력 옵션을 선정했으며 솜포의 대체재로 적용 가능하다는 결과를 도출했다. 그러나, 솜포와 비교하여 월등히 우수한 물성을 나타내지는 않았으며 더 우수한 물성 개선을 위해서는 TPU Filament의 재질적인 연구가 필요할 것으로 보인다. 추후 출력 과정에서 발생하는 유해 물질 및 재질 자체의 유해성 평가를 실시한다면 실제 문화유산 포장에도 적용할 수 있을 것으로 사료된다. In order to solve the problems of cotton cushioning materials used in existing packaging, experiments were conducted to optimize output options and confirm the applicability as a new packaging cushioning material. As a result of the study, it was concluded that an appropriate output option for the cushioning material was selected and that it could be applied as a substitute for cotton cloth. However, it did not show much better physical properties compared to cotton, and it seems that research on the material of TPU filament is needed to improve the physical properties more. It is considered that it can be applied to actual cultural heritage packaging if the harmful substances generated in the printing process and the hazard evaluation of the material itself are conducted later.

결론적으로, 문화재의 보관 및 운송에는 문화재를 안전하게 보호할 수 있는 포장 과정을 진행하게 된다. 포장은 운송 과정 중에 문화재에 물리적 안정성을 부여하며 외부의 충격과 진동으로부터 문화재를 보호하는 역할을 한다. 현재 국내에서 가장 많이 사용되고 있는 도자기 포장 완충재인 솜포는 복원력, 재료 회복력과 밀착성이 부족해 충격 및 진동에 의한 문화재의 손상이 발생할 수 있다. 또한 작업자의 포장 숙련도에 따라서 포장재의 성능이 달라진다는 문제가 있으며 포장 성능이 일률적이지 않아 재활용성이 부족하다는 문제점이 존재한다. In conclusion, in the storage and transportation of cultural properties, a packaging process that can safely protect cultural properties is carried out. Packaging provides physical stability to cultural properties during transportation and serves to protect cultural properties from external shocks and vibrations. Cotton cloth, which is currently the most widely used ceramic packaging cushioning material in Korea, lacks resilience, material resilience, and adhesion, which can cause damage to cultural properties due to shock and vibration. In addition, there is a problem that the performance of the packaging material varies depending on the packaging skill of the worker, and there is a problem that the recyclability is insufficient because the packaging performance is not uniform.

따라서 이러한 문제점 해결을 위하여 3차원 스캐닝 및 3D 인쇄 기술을 적용해 작업자에 따른 포장 불안정성을 해소하고 물성 실험과 신뢰성 평가를 통해 솜포를 대체할 포장 완충재로써의 적용 가능성을 확인하고자 하였다. 이에 완충성이 있는 새로운 재질과 비교하고자 하며 휘어지는 물성을 가진 TPU Filament 출력물을 비교 군으로 선정하여 실험을 진행하였다. 실험 결과, 다음과 같은 연구 결과를 도출하였다.Therefore, in order to solve these problems, 3D scanning and 3D printing technology were applied to solve the packaging instability according to the operator, and the applicability as a packaging buffer material to replace cotton fabric was confirmed through physical property tests and reliability evaluation. Therefore, in order to compare with a new material with buffering properties, the experiment was conducted by selecting TPU Filament printouts with bendable properties as a comparison group. As a result of the experiment, the following research results were derived.

첫째, 포장 과정의 간소화를 확인했다.First, the simplification of the packaging process was confirmed.

포장재 제작 결과 3D 스캐너로 대상물의 외형 정보를 쉽게 취득 가능하였으며 TPU Filament로 제작한 포장 완충재를 출력하였다. 기존에 사용되던 솜포 충전식 포장 방법은 취약 부분 및 대상물의 형태에 따라 솜포를 덧대는 방법이 각각 다르고 대상물에 완전히 밀착되지 않았지만 출력한 포장 완충재는 대상물에 완전 밀착되는 것을 확인하였다.As a result of the packaging material production, it was possible to easily obtain the external information of the object with a 3D scanner, and the packaging buffer material made of TPU Filament was printed. In the existing cotton filling packaging method, the method of adding cotton fabric was different depending on the shape of the object and the weak part, and it was not completely adhered to the object, but it was confirmed that the printed packaging cushioning material was completely adhered to the object.

다만, 실시예 1에 따르면, 출력 시간이 길다는 문제(약 346시간 20분)가 있으나, 실시예 2에서와 같이 대상물 외부에 25 ㎝의 정사각형 상자를 제작하는 대신에, 25 ㎝의 정사각형 상자를 제작하고, 3D 프린터로 출력을 진행할 때, 3D 프린터 내에 5 ㎝ 두께의 판상의 폴리우레탄 발포체 상에 출력하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 수행한 실시예 2에 의해 출력 시간을 약 27%(약 252시간 15분) 감소시킬 수 있음을 확인할 수 있었으며, 압축 강도나 충격 흡수력 등의 실험에서 유의미한 차이를 보이지 않았고, 파손률도 동일한 것으로 나타났다. 이는 상기 판상의 폴리우레탄 발포체를 제조할 때 사용된 폴리우레탄이 상기 실시예 1에서 사용된 TPU Filament의 제조에서 사용된 폴리우레탄과 동일한 것으로서, 거의 유사한 물성을 나타내는 것에 기인하는 것으로 고려된다.However, according to Example 1, there is a problem that the output time is long (about 346 hours and 20 minutes), but instead of producing a 25 cm square box outside the object as in Example 2, a 25 cm square box When manufacturing and outputting with a 3D printer, the output time was about 27 % (about 252 hours and 15 minutes), and there was no significant difference in tests such as compressive strength or shock absorption, and the breakage rate was also found to be the same. This is considered to be due to the fact that the polyurethane used in preparing the plate-shaped polyurethane foam is the same as the polyurethane used in the manufacture of the TPU filament used in Example 1, and exhibits almost similar physical properties.

또한, 출력 이후의 포장 과정에서 솜포 포장에 비해 완충재를 일체형으로 제작하여 출력하였기 때문에 포장 과정을 간소화하였다는 결과를 얻었다.In addition, in the packaging process after output, the packaging process was simplified because the cushioning material was manufactured and output as an integral type compared to cotton cloth packaging.

둘째, TPU Filament 출력 완충재의 재사용성을 확인했다. Second, the reusability of the TPU filament output buffer was confirmed.

포장 대상물 형태에 맞게 출력했기 때문에 해포 후 재포장했을 때 포장 성능이 일률적이며 재사용성도 우수해 포장 뿐 아닌 보관 과정에서도 동일한 완충 성능을 기대할 수 있다는 결과를 얻었다. 완충재의 모델링 및 출력은 제작 과정에서 일정 수준의 교육이 필요할 것으로 보이나 포장 과정에서 숙련자가 아니더라도 누구나 동일한 포장 성능을 이끌어 낼 수 있으며 이는 포장 전문 인력의 부재를 어느 정도 해소할 수 있을 것으로 사료된다. Since it was printed according to the shape of the packaging object, the packaging performance was uniform and reusability was excellent when repackaging after unpacking, so the same buffering performance could be expected during the storage process as well as packaging. Modeling and output of the cushioning material seems to require a certain level of training in the manufacturing process, but anyone who is not an expert in the packaging process can derive the same packaging performance, which is considered to be able to solve the absence of packaging experts to some extent.

셋째, TPU Filament 출력 옵션의 최적화를 확인했다. Third, optimization of TPU filament output options was confirmed.

실험 결과, 십자형 3D 패턴, 가로 출력, 내부 채움율 20% 출력 옵션이 가장 좋은 결과 값을 나타냈으나 도출한 출력 옵션은 본 연구에서 사용한 3D 프린터에서 제시한 옵션만 적용했으며 타 회사의 기기를 사용한다면 그에 맞는 출력 옵션의 최적화가 필요할 것으로 보인다. 기존 재료인 솜포와 비교하면 TPU Filament의 충격 흡수 에너지가 약 1.7배 더 우수한 것으로 확인되었으며 뛰어난 영구 압축 복원성과 완충성을 가진 십자형 3D 패턴, 가로 출력, 내부 채움율 20% 출력 옵션이 가장 최적화된 출력 옵션인 것으로 보인다. As a result of the experiment, the cross-shaped 3D pattern, horizontal output, and 20% internal filling rate output options showed the best results, but the output options derived were only applied to the options suggested by the 3D printer used in this study, and other companies' devices were used. If so, it seems necessary to optimize the output options accordingly. Compared to cotton cloth, which is a conventional material, it has been confirmed that the impact absorption energy of TPU Filament is about 1.7 times better, and the cross-shaped 3D pattern with excellent permanent compression recovery and cushioning, horizontal output, and 20% internal filling rate output option are the most optimized output. appears to be an option.

넷째, TPU Filament 출력 완충재의 대체 가능성을 확인했다. Fourth, the possibility of replacing the TPU filament output buffer was confirmed.

낙하 충격 실험에서는 솜포 완충재의 편 파손이 관찰되었는데, 완충 성능이 상대적으로 부족하여 충격을 견디지 못해 파손된 것으로 보인다. 진동 실험에서는 TPU Filament의 내진동성을 확인했으며 특히 Y축 상의 피칭이 효과적으로 감소된 것으로 보아 포장재와의 밀착성을 정량적으로 확인하였다. 포장재의 압축 저항 성능도 솜포 보다 우수한 결과를 나타냈으며 신뢰성 평가를 통해 TPU Filament 출력 완충재의 대체 가능성을 확인했다. 실험 결과가 비슷하거나 조금 우수한 성능을 나타낸 것으로 보아 TPU Filament 출력 완충재는 솜포와 비슷한 물성을 확보했으며 더 나아가 포장 과정에서 솜포와 교체 및 혼용할 수 있고 대체 가능할 것으로 판단했다. In the drop impact test, sectional breakage of the cotton cushioning material was observed. In the vibration experiment, the vibration resistance of the TPU filament was confirmed, and the pitching on the Y-axis was effectively reduced, and the adhesion to the packaging material was quantitatively confirmed. The compression resistance performance of the packing material also showed better results than cotton cloth, and through reliability evaluation, the possibility of replacing the TPU filament output cushioning material was confirmed. As the experimental results showed similar or slightly better performance, it was determined that the TPU filament output buffer material had properties similar to that of cotton cloth and could be replaced and mixed with cotton cloth in the packaging process.

본 발명에서는 도자기 문화재 포장에 사용되던 재료인 솜포의 문제점을 해소하기 위해 물성 및 신뢰성 평가를 통한 기초 물성 연구 및 적용 가능성을 확인해 보고자 하였다. 연구의 결론을 종합하면, 3차원 디지털 기술을 적용한 출력 포장재는 대상물의 형태에 온전히 맞아 흔들림이 없고 포장 과정에서의 프로세스를 간소화하였으며 재료의 기초 물리적 물성과 신뢰성 평가를 통해 기존에 사용되던 솜포와 비슷하거나 증진된 효과를 나타낸 것을 확인했으며 솜포를 대체 가능할 것으로 판단된다.In the present invention, in order to solve the problems of cotton cloth, which is a material used for packaging ceramic cultural assets, it was intended to investigate basic physical properties and applicability through physical property and reliability evaluation. Summarizing the conclusions of the study, the printed packaging material to which the 3D digital technology was applied perfectly fits the shape of the object, does not shake, and simplifies the packaging process. It was confirmed that the effect was improved or improved, and it is considered to be possible to replace the cotton cloth.

이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.Although the present invention has been described in detail only with respect to the specific embodiments described above, it is obvious to those skilled in the art that various changes and modifications are possible within the scope of the technical idea of the present invention, and it is natural that such changes and modifications fall within the scope of the appended claims.

(도면 부호 없음)(No drawing designator)

Claims (7)

문화재, 특히 도자기 문화재 등과 같이 외부 충격에 의해 파손되기 쉬운 문화재를 안전하게 포장하기 위한 것으로서,
(1) 포장의 대상이 되는 문화재를 3차원적으로 스캐닝하여 폴리곤 데이터를 수득하는 3D 스캐닝 단계;
(2) 3D 스캐닝 단계에서 수득된 폴리곤 데이터(문화재의 외형정보)에 기초하여 완충재를 3차원적으로 모델링하는 3D 모델링 단계; 및
(3) 3D 모델링 단계에서 수득된 데이터에 기반하여 문화재를 수용할 수 있는 공간을 포함하는 완충재를 3차원적으로 프린팅하는 3D 프린팅 단계;
를 포함함을 특징으로 하는 문화재 포장 방법.
It is intended to safely pack cultural assets that are easily damaged by external shocks, such as cultural assets, especially ceramic cultural assets,
(1) a 3D scanning step of obtaining polygon data by three-dimensionally scanning a cultural property to be paved;
(2) a 3D modeling step of three-dimensionally modeling the cushioning material based on the polygon data (external information of cultural properties) obtained in the 3D scanning step; and
(3) a 3D printing step of three-dimensionally printing a buffer material including a space capable of accommodating cultural assets based on the data obtained in the 3D modeling step;
Cultural heritage packaging method comprising a.
제1항에 있어서, 상기 3D 모델링 단계가 3D 스캐닝 단계에서 수득된 폴리곤 데이터(문화재의 외형정보)에 기초하여 완충재를 3차원적으로 모델링하는 것으로 이루어짐을 특징으로 하는 문화재 포장 방법.The method according to claim 1, wherein the 3D modeling step comprises three-dimensionally modeling the cushioning material based on polygon data (external information of the cultural property) obtained in the 3D scanning step. 제2항에 있어서, 상기 3D 모델링 단계가 3D 스캐닝 단계에서 수득된 폴리곤 데이터(문화재의 외형정보)를 3D 모델링 소프트웨어 상으로 불러와 정렬시키고, 문화재의 외형정보 외부에 문화재의 외형정보를 모두 수용할 수 있는 크기의 사각형 상자를 제작하고, 상자 내부에 문화재의 외형정보와 동일한 형태의 형상을 생성한 후 문화재의 외형정보가 위치할 공간의 데이터를 소거하여 상자 내부에 주형틀처럼 문화재의 외형과 동일한 데이터의 형상을 남기고, 내부에 대상을 안치할 수 있도록 상자를 가상공간에서 절단할 부분을 선택하여 복제하고, 선택한 데이터를 제거한 뒤, 복제한 데이터를 동일한 자리에 붙여넣는 것으로 수행됨을 특징으로 하는 문화재 포장 방법.The method of claim 2, wherein the 3D modeling step loads and arranges the polygon data (external information of cultural properties) obtained in the 3D scanning step on 3D modeling software, and accommodates all external information of cultural properties outside the external information of cultural properties. After producing a rectangular box of the size that can be accommodated, creating a shape identical to the external information of the cultural asset inside the box, and then erasing the data of the space where the external information of the cultural heritage is located, Cultural property characterized in that it is performed by leaving the shape of the data, selecting and duplicating the part to be cut in the virtual space so that the object can be placed inside, removing the selected data, and then pasting the duplicated data in the same place. packaging method. 제3항에 있어서, 가상의 상자의 절단 방향이 문화재의 형태에 따라 문화재에 강한 압박과 형태 변형을 주지 않으면서도 문화재를 완충재로 포장할 때 걸리는 부분이 없이 들어갈 수 있도록 최소한의 절단만을 진행하는 것을 특징으로 하는 문화재 포장 방법.According to claim 3, the cutting direction of the virtual box proceeds with only minimal cutting so that the cultural heritage can be entered without entangled parts when wrapping the cultural heritage with a cushioning material without applying strong pressure or shape deformation to the cultural heritage according to the shape of the cultural heritage. Cultural heritage packaging method characterized by. 제4항에 있어서, 가상의 상자의 절단 횟수가 1 내지 4회 이내의 범위 이내임을 특징으로 하는 문화재 포장 방법.[Claim 5] The method of claim 4, wherein the number of cuts of the virtual box is within a range of 1 to 4 times. 제2항에 있어서, 데이터의 편집 및 모델링이 가상의 공간에서 촉각 피드백(Feedback)을 감지할 수 있는 펜(Pen) 형태의 햅틱 장치(Haptice Device)를 통해 가상 모델링 소프트웨어에서 실시됨을 특징으로 하는 문화재 포장 방법.The cultural property according to claim 2, characterized in that data editing and modeling are performed in virtual modeling software through a pen-shaped haptic device capable of sensing tactile feedback in a virtual space. packaging method. 제1항에 있어서, 3D 프린팅 단계에서 판상의 폴리우레탄 발포체 상에 프린팅하는 것을 특징으로 하는 문화재 포장 방법.According to claim 1, Cultural heritage packaging method characterized in that the printing on the plate-shaped polyurethane foam in the 3D printing step.
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