I. Introduction
디지털 테크놀로지의 급속한 발달은 과학을 통한 새로운 방식의 조형 원리를 시 각화함으로써 과학과 예술의 접목을 가속화하고, 예술적 사고와 표현 영역을 확장 시키고 있다. 프랙탈 기하학(fractal geometry)은 자연계의 복잡하고 불규칙해 보이 는 모양이나 현상들 속에 규칙이 존재한다는 것을 수학적으로 설명한 과학 이론이 다. 프랙탈(fractal)이라는 전문 용어를 처음 사용한 브누아 망델브로(Benoît B. Mandelbrot)는 축척(scale)이 점점 미세해질수록 집합 의 복잡성은 증가하고, 미세한 부분을 확대해 보면 그 모양이 전체 집합의 모양과 닮았다는 프랙탈의 핵심 개념인 자기유사성(self-similarity)을 컴퓨터 기술에 의해 입증하고 정립하였다. 수많은 연구자들은 과학 의 구조를 새로운 관점에서 재조명하는 카오스 이론 을 수학적으로 체계화시켜, 컴퓨터의 특유한 기법과 특별한 그래픽 이미지에 의해 복잡성에 내재한 환상 적이면서 우아한 수학적 구조를 나타내는 프랙탈 그 림을 만들 수 있었다(Gleick, 1987/2013). 프랙탈은 수 학과 자연과학을 넘어 비과학적인 문화적 영역에도 영향을 미쳤는데, 망델브로 집합 등 컴퓨터 프로그램 으로 생산된 복잡하고 현란한 시각적 패턴과 프랙탈 을 포함한 관련 용어들은 시각예술은 물론 음악이나 문학에까지도 영감을 주었다. 시각예술에 대한 프랙 탈 기하학 영향에 대한 평가는 크게 두 가지로 나누어 볼 수 있는데, 그 중 하나는 컴퓨터에 의해 거의 무한 히 공급된 현란한 색채의 프랙탈 이미지가 록 음반 표 지나 사이키델릭 아트의 따분한 키치적 작품 정도의 시각예술품들이 나오는 데 영향을 주었다(Ball, 2009/ 2017)는 견해이다. 다른 하나는 프랙탈 기하학이 현대 예술철학에 영향을 줄 만큼 그 영향에 깊이가 있다고 평가하는 견해이다. 이 후자의 견해를 취하는 자들은 프랙탈 기하학의 미학과 20세기 후반 예술 분야에서 일었던 변화 사이에 정서적 공통점이 있음을 주장하 고 있는데, 유클리드적 감수성을 철저하게 구현한 바 우하우스 건축 등의 쇠퇴와 바로크 양식과 같이 오래 된 건축 양식에서의 프랙탈 미학의 재발견을 지적한 다(Gleick, 1987/2013). 이러한 평가들은 외견상 상충 하기는 하지만, 새로운 예술 사조가 대중 예술과 고급 예술을 양극단으로 하여 그 사이에서 다양하게 표출 되고 창작이 되고 있다는 맥락에서 모순적인 관계는 아니라고 볼 수 있다. 이것은 프랙탈 기하학의 예술적 영감은 폭넓고 유연하다는 점을 시사한다. 한편, 프랙 탈 예술의 폭이 광범위해도 우리가 어떤 예술 작품이 프랙탈하다 라고 공통적인 평가를 내리게 하는 기준 또는 특성이 존재한다고 볼 수 있는데, 그 기준을 좀 더 명시적으로 도출하는 것은 프랙탈 예술의 발전을 위해 필요한 작업이라고 사료된다.
한국섬유산업연합회(Korea Federation of Textile Industries: KOFOTI)의 2021년 1분기 국내 의류패션 산업 동향을 보면, 다소 경기 회복세를 보이는 가운데 편직제 의류의 전년대비 수출은 가장 높은 상승률 (24.1%)을 보이고 있다. 또한 일상생활이 점차 정상화 되면서 평상복에 대한 수입도 대폭 상승하여 편직제 의류의 전년대비 수입 역시 상승률(10%)을 보인다 (KOFOTI, 2021). 의류시장의 저성장세 추세에도 소 비자의 수요가 증대하고 있는 니트웨어는 다양한 문 양과 컬러표현이 자유롭기 때문에 다채로운 문양으로 소비자들의 개성 추구에 부합하는 고부가가치 제품 개발에 적합하다(Lee, 2017). Lee(2010)는 프랙탈 기 하학의 특성인 반복성과 자기유사성이 실의 엮임으로 완성되는 니트의 편성과정과 유사하다고 보았다. 프 랙탈 학자들은 반복에 의한 비선형적인 알고리즘 방 정식에 의해 컴퓨터로 프랙탈 모듈을 만들었는데, 이 것은 컴퓨터 프로그램에 의해 자카드(jacquard) 패턴 을 개발하는 컴퓨터 기반 니트웨어 디자인에 있어서 활용 가능성이 높다고 할 수 있다. 소비자들은 좀 더 개성적이고 차별화된 욕구를 충족시킬 만한 새로운 디자인을 추구한다. 이러한 소비자 경향을 만족시킬 수 있는 고부가가치의 니트웨어 디자인 개발을 위하 여 다양한 방향의 시도가 필요하다.
프랙탈 관련 선행연구 동향을 보면, 공학, 자연과 학, 예술체육학, 사회과학, 농수해양학, 의약학, 복합 학, 인문학 등 다양한 학술 분야에서 연구가 이루어지 고 있다. 그 중에서 프랙탈 이론을 활용한 예술학 분 야의 패션 디자인관련 선행연구를 살펴보면, 텍스타일 디자인 및 소재 개발 연구(Choi & Kim, 2017;Eom & Jeong, 2012;Kim & Kim, 2018;Lee & Lee, 2015;Song, 2006)가 가장 활발하게 진행되고 있고, 의상디 자인 개발 및 특성 분석 연구(Cho & Yoo, 2018;Jung, Youn, & Kim, 2017;Lee & Jang, 2008), 패션일러스 트레이션 연구(Kim & Kim 2001), 주얼리 연구(Choi, 2015), 전통복식 연구(Kim & Chae, 2016), 헤어디자 인과 헤어교육 관련 연구(Kang, 2015;Lee & Kim, 2015) 등이 있다. 의상디자인 연구 중에서 니트와 관 련된 니트 드레스 디자인 개발을 한 연구(Lee, 2010) 가 있었으나, 니트 조직의 편성 원리에 개념적 연계성 을 적용한 연구로서, 프랙탈 개념에 대한 전반적인 고 찰을 통해 조형적인 특성을 구체적으로 분석하여 니 트웨어 디자인에 적용한 실증적 연구는 미흡한 실정 이다.
따라서 본 연구는 프랙탈 기하학의 개념과 조형적 특성을 알아보고, 프랙탈 조형 특성의 기준을 마련하 여 이를 근거로 니트웨어 디자인 개발에 적용해봄으 로써 프랙탈 기하학과 디자인 간의 접목에 의한 실용 화 가능성이 있는 니트웨어 디자인을 실증적으로 개 발하는 데 그 목적이 있다. 본 연구는 프랙탈 조형특 성을 연구하는 연구자나 새로운 디자인 개발을 시도 하는 디자이너들에게 실질적으로 활용할 수 있는 자 료를 제시함으로써 본 연구결과가 교육 자료로 응용 되고 도움이 되기를 기대한다.
II. Background
1. Fractal concepts
프랙탈은 본래 기하학의 개념으로, 매우 복잡한 모 양이 축척의 크기 변화에 따라 유사하게 반복되는 구 조를 가리킨다. 이 기하학은 20세기 초반부터 소수의 학자들만이 개념적으로 관심을 두던 분야였으나, 1975 년에 IBM 수학자인 브누아 망델브로가 그러한 성격 의 추상적 구조를 발견하여 이에 ‘부서지다’라는 라틴 어 어원에서 비롯된, 영어 어원인 fracture 등과 어감이 유사한 프랙탈이라는 이름을 붙이면서(Gleick, 1987/ 2013), 새로운 기하학적 패러다임으로 자리를 잡았다.
망델브로가 발견하였고 다른 연구자들이 1980년대 에 발전시켜 명명한 망델브로 집합은 <Fig. 1>에서처 럼 검은 색의 본체 가장자리에 그 본체와 유사하지만 축소된 형태들이 서로 다른 크기로 여러 개 부착되어 있으며, 그러한 형태들에는 가느다란 술들이 무수히 달려있는 괴이하고 복잡한 모양이다. 컴퓨터 화면에 재현된 이 형태들의 가장자리 축척을 단계적으로 확대 해 나가면 작은 축척에서는 보이지 않던 그 본체와 유 사한 형태들과 그것들을 둘러싼 해마의 꼬리 형태와 비슷한 극도로 복잡한 패턴들이 반복적으로 나타난 다. 이와 같이 축척의 크기 변화에 따라 복잡한 모양 이나 패턴이 반복되어 나타나는 성질을 ‘자기유사성’ (self-similarity)이라고 부르는데, 축척이 변해도 해당 모양이나 패턴이 변하지 않는다는 점에서 ‘축척 불변 성’(scale invariance)이라고도 한다 (Ball, 2009/2017).
망델브로 집합은 아주 간단한 대수방정식 Zn+1= Zn2+C에 반복해서 대입해 봤을 때 복소평면이라는 수 학적 평면상에서 반지름 2인 원을 이탈하지 않는 점들 의 집합이다(Weigner, Tyler, Peterson, & Branderhorst, 1992/1996). 망델브로 집합의 복잡성이 간단한 대수 방정식에서 나왔다는 점은 그 복잡성이 무작위적이거 나 우연한 것이 아니고 이를 넘어서는 다른 차원의 법 칙이 있음을 의미한다. Mandelbrot(1977)는 자연에서 도 그러한 기이한 복잡성이 나타나며, 그것이 무작위 적이거나 무질서한 것만은 아니고 어떤 법칙을 지닐 수 있음을 발견하였다. 그가 자연의 고사리나 나무와 같은 식물, 해안선의 굴곡이나 구름과 같은 사물에서 본 것은 선, 평면, 삼각형, 원, 구, 원뿔과 같이 현실을 이상화한 매끄러운 유클리드 기하학적 형태와는 전혀 달라서 유클리드 기하학으로는 그 본질을 파악할 수 없는 거칠고, 울퉁불퉁하고, 잘리고, 꼬이고, 엉키고, 휘는 등 망델브로 집합처럼 복잡한 형태였다.
망델브로가 자연 현상에 나타나는 복잡성의 무작 위적인 또는 혼란스러운 모습을 넘어서서 어떤 법칙 성을 찾고자 한 첫 번째 시도는 “영국 해안선의 길이 는 얼마일까?”(Mandelbrot, 1967)라는 제목의 논문이 다. 망델브로는 영국 해안선 가상 길이가 측정 단위에 따라 달라지는 개념으로부터 유한한 면적을 둘러싸고 있는 무한의 길이에 대한 논쟁을 불러왔고, 만과 반도 안에는 그보다 작은 만과 반도가 포함된다는 자연의 구성 원리를 밝히며(Weigner et al., 1992/1996), 지리 학적 곡선이 자기유사적일 때 복잡성의 정도를 서술 할 수 있는 ‘차원’이라는 수학적 수치를 제안했다.
프랙탈이라는 이름이 생겨난 후 이러한 종류의 수 치들은 ‘프랙탈 차원’이라고 명명되었는데, ‘프렉탈 차원’의 일반적 정의는 프랙탈 패턴의 축척에 의한 세 부사항 변화의 비율로, 프랙탈 패턴이나 집합의 복잡 성을 수치화함으로써 그 패턴이나 집합의 특성을 보 여주는 지표이다(“Fractal dimension”, 2021). 이는 프 랙탈 개념이 무작위적이거나 혼란스러운 복잡성을 넘 어서는 일정한 특성을 가진 형태에 적용되는 것임을 의미한다.
망델브로의 프랙탈 기하학 개념은 복잡한 자연 현 상을 연구하던 여러 분야의 동시대 과학자들에게 많 은 영향을 주었다. 인체의 혈관이나 허파 기관지의 분 지, 소화관 주름 조직에서 프랙탈을 발견하고, 그 본 질을 이해한 해부학자들, 지표면의 울퉁불퉁한 속성 이나 복잡한 지질구조를 프랙탈 기하학으로 새롭게 접근한 지질학자들, 금속, 유리 등에서의 균열을 프랙 탈 기하학으로 이해한 공학자들이 그 예다. 이 학자들 은 자신이 연구한 형태들에서 프랙탈 차원의 수치를 도출할 정도로 수학적으로 프랙탈 기하학을 적용했 다. 독일 물리학자인 게르트 아일렌베르거는 인간은 자연물들, 즉 구름이나 나무, 산맥 혹은 눈송이들에서 나타나는 질서와 무질서의 조화로운 배열에서 아름다 움을 느낀다고 하였다(Gleick, 1987/2013). 유클리드 적인 형태로 기하학적이며 단순한 모양은 자연적이라 고 볼 수 없기 때문에 현대인들은 이러한 디자인에 쉽 게 식상해왔다. 따라서 질서와 무질서가 혼재한 자연 의 프랙탈 이미지에 의한 디자인 개발은 친화적이면 서도 차별화된 디자인 제시 방법으로 적합하다.
2. Fractal formative properties
다양한 분야에서 도출된 결과물의 프랙탈 특성을 판단할 때는 자기유사성 개념에서 출발해야 한다. 자 기유사성이야말로 프랙탈 그 자체이기 때문에 자기유 사성이 발견되어야 프랙탈이라고 평가할 수 있다. 또 한 자기유사성 개념은 여러 하위 개념으로 구성되어 있기 때문에 프랙탈의 특성을 보다 분석적으로 살펴보 기 위해서는 그 하위 개념들에 대한 논의가 필요하다.
프랙탈 이론을 활용한 선행연구들 중에서 의상디자 인에 프랙탈 특성을 접목시킨 Jung et al.(2017)의 연 구에서는 프랙탈 조형특성을 자기유사성, 반복성, 중첩 성, 불규칙성으로 세분화하였고, Lee and Jang(2008) 과 Um(2010)의 연구에서는 자기유사성, 무작위성, 프 랙탈차원, 비선형성, 비예측성으로 구분하였다. Song and Kan(2018)은 프랙탈 디멘션의 특징을 자기유사 성, 중첩성, 비정형성으로 도출하였다. 프랙탈 특성을 니트디자인에 접목시킨 Lee(2010)는 그 특성을 자기 유사성과 무한반복성으로 분류하였다. 텍스타일 디자 인 및 소재 개발 연구 중에서 Lee and Lee(2015)의 연 구에서는 프랙탈 조형 원리를 형태와 구조로 나눠서 설명하면서 형태에서 스케일링, 반복, 왜곡, 중첩으로 세분화하였고, 구조에서 자기유사성, 불규칙성, 무작 위성으로 세분화하였다. 아트프린트에 프랙탈 특성을 접목시킨 Cho and Yoo(2018)는 자기유사성, 비성형 성, 무작위성으로 특성을 분류하였다. 회화와 공간조 형에 적용된 프랙탈 특성을 연구한 Kim(2003)의 연구 에서는 프랙탈 특성을 스케일링에 의한 자기유사성, 비규칙적 반복에 의한 자기유사성, 연속적 반복에 의 한 자기유사성으로 분류하였고, 현대조형예술의 표현 가능성을 연구한 Yun(2012)의 연구에서는 자기유사 성과 비선형성·불규칙성·무작위성으로 분류하였다. 건축디자인에 프랙탈 특성 활용을 연구한 Roh, Lee, and Hong(2019)의 연구에서는 프랙탈 기하학 특성을 자기유사성, 비선형성, 무작위성으로 구분하였다.
복잡해 보이는 자연의 형상에서 공통된 규칙을 발 견한 것이 프랙탈이기 때문에 선행연구에서 도출한 ‘불규칙성’이나 ‘무작위성’이란 프랙탈의 특성이라고 보기 어렵다. 따라서 본 연구는 선행연구에서 공통적 으로 도출된 특성들을 반영하여, ‘자기유사성’과 그 하위 개념으로 ‘반복성(repeatability)’, ‘축척의 변화성 (scale variability)’ 그리고 불규칙성이나 무작위성으로 간주된 특성들을 포괄할 수 있는 ‘복잡성(complexity)’ 으로 분류하였다. 이 하위 개념들은 독립적으로는 프 랙탈의 특성이라고 할 수 없고, 자기유사성이라는 개 념 내에서 다른 하위 개념들과 엮여짐으로써만 프랙 탈 특성이라고 할 수 있다.
1) Repeatability
반복이란 같은 것을 되풀이하는 것을 의미하는데 (“Repeat”, 2021), 프랙탈적 반복성이라는 하위 개념 은 다른 하위 개념과 결합할 때, 특히 축척이라는 개 념과 결합할 때 프랙탈적 반복이라고 간주될 수 있다. 반복이라는 하위 개념은 컴퓨터 화면에 구현된 망델 브로 집합의 형태 같은 경우 무한히 반복되지만, <Fig. 2>와 같이 고사리 잎에서 발견되는 자기유사적 모양 은 가장 작은 잎까지 몇 차례 내려가면 더 이상 반복 되지 않는다. 이처럼 자연에서 발견되는 자기유사적 패턴의 반복의 횟수는 제한적이다. 디자인의 경우에 도 물리적으로 한정된 2차원적 평면이나 3차원적 공 간에 어떤 복잡한 패턴을 반복하고자 할 때, 그 횟수 는 물리적으로 제한적일 수밖에 없다. 프랙탈 디자인 에 있어서 반복의 시각적 효과가 두드러지도록 전체 구성이 되어 있다면 반복 횟수는 중요하지는 않을 것 이다.
2) Scale variability
스케일 즉, 축척(縮尺)의 사전적 의미는 실제의 거 리를 지도상에 축소하여 표시하였을 때의 축소 비율 을 의미한다(“Scale”, 2021). 시각적 디자인에서 물리 적으로 한정된 2차원적 평면이나 3차원적 공간에서 축척의 변화를 나타내는 것은 쉽지 않은 작업이라 할 것이다. 기본적으로 유사한 큰 규모의 형태와 작은 규 모의 형태를 배치하는 것이 축척의 변화성을 한 평면 이나 공간에서 구현하는 것이라 할 것이다. 그 배치의 방법은 축척의 변화성을 시각적으로 느끼는 정도에 영향을 줄 수도 있다. 예를 들면, <Fig. 3> 시어핀스키 가스켓(Sierpinski gasket)의 삼각형과 같이 큰 규모의 형태 안에 작은 규모의 형태를 배치하는 것은 그 둘을 나란히 배치하는 것보다 축척의 변화성을 시각적으로 더 크게 느끼게 할 수 있다. 또한 큰 건축물과 같이 대상과 관찰자의 거리가 건축물의 시각적 파악에 영 향을 주는 경우 관찰자가 대상물에 접근함에 따라 유 사한 패턴들을 점점 더 많이 발견할 수 있도록 큰 규 모의 형태와 작은 규모의 형태를 배치함으로써 축척 의 변화성을 극적으로 구현할 수도 있을 것이다.
3) Complexity
‘복잡성’이라는 것은 여러 가지가 얽혀진 것으로, 프랙탈 하위 개념에서 종종 ‘무작위’나 ‘무질서’와 같 은 개념으로 나타나는데, 그 복잡성이 다른 하위 개념 인 ‘반복’과 특히 ‘축척에 따른 변화’와 결합할 때 결 코 단순한 무작위나 무질서를 의미하지 않는다. 수학 자 마이클 반슬리(Michael Barnsley)는 무작위성은 프 랙탈 대상에 존재하는 어떤 불변하는 축척의 이미지 를 얻는 데 긴요하지만 대상 자체는 무작위성에 의존 하지 않는다고 말하여 무작위성이 프랙탈 개념의 구 성 요소가 아님을 강조한다(Gleick, 1987/2013). 프랙 탈은 단순한 무작위나 무질서를 넘어서 있는 어떤 법 칙성 또는 규칙성의 존재 즉, 그 복잡성의 특성이 나 름 일관되게 파악될 수 있는 기준을 의미한다.
프랙탈적 복잡성은 크게 ‘규칙적인 복잡성’과 ‘불 규칙적인 복잡성’으로 나눠볼 수 있다. 먼저 ‘규칙적 복잡성’은 단순한 규칙 또는 알고리즘으로 생성되는 복잡성으로, <Fig. 4>의 코흐곡선(Koch curve, Koch snowflake)이 대표적이다. 이 곡선은 정삼각형의 각 변의 중앙에 그 삼각형의 한 변의 1/3이 되는 정삼각 형을 붙인다. 그리고 이러한 규칙적인 작업을 여러 번 반복하면 가장자리가 매우 복잡하게 구불거리는, 그 러나 큰 축척으로 보면 끝이 정삼각형의 꼭지 모양을 규칙적으로 반복하고 있는 형태를 볼 수 있다.
‘불규칙적 복잡성’은 실제적인 해안선에서 볼 수 있다. 해안선은 구불거린다는 속성에서는 코흐 곡선 과 상당히 유사하지만 매우 불규칙하다. 프랙탈을 추 구하는 디자인은 ‘규칙적 복잡성’이나 ‘불규칙적 복잡 성’을 맥락에 따라 모두 채택할 수 있다. 프랙탈적 복 잡성의 정도에서도 디자인은 자유로울 수 있을 것이 다. 굴곡, 파임, 절단, 꼬임, 엉킴 등의 정도가 심한 패 턴을 채택할 수도, 그 정도가 약한 패턴을 채택할 수 도 있다. 다만 그 형태가 매끄러워지면 질수록, 즉 유 클리드적 형태에 가까워지면 가까워질수록 프랙탈적 복잡성이라는 특성은 점점 상실된다고 볼 수 있다.
따라서 프랙탈 조형특성은 ‘자기유사성’의 개념을 기본으로 하여 그 하위 개념을 정리하면 <Table 1>과 같다.
3. Fractal characteristics in fashion design
패션디자인에 나타난 프랙탈 특성은 입체적인 실 루엣과 옵티컬 텍스타일 패턴 무늬로 나타나는 것을 볼 수 있다. 과학과 예술을 접목시킨 혁신적인 디자이 너로서 대표적인 이리스 반 헤르펜(Iris van Herpen) 은 매년 프랙탈 특성이 나타나는 많은 디자인들을 발 표하고 있는데, 그 중 2019년 F/W 오트쿠튀르 컬렉션 에 발표한 <Fig. 5>의 작품은 반원 형태의 조형물이 규칙성 있게 확대되거나 축소된 축척의 변화를 보이 면서 반복성을 가지고 배치되어, 전체적인 실루엣은 인체의 유선형과 내부적으로는 반원 형태와 자기 유 사성을 띄고 있는 것을 볼 수 있다. 2018년 F/W 빅터 앤롤프(Victor & Rolf)의 <Fig. 6> 작품을 보면 주름에 의한 프릴 곡선의 굴곡이 점진적으로 중앙으로부터 확대되는 축적의 변화와 불규칙적인 곡선의 형태적 반복을 통해 나타나는 자기유사성을 발견할 수 있다. <Fig. 7>은 이리스 반 헤르펜이 2020년 S/S 컬렉션에 발표한 작품으로 프렉탈의 자기유사적인 특성이 입체 적으로 나타난 작품이다. 어깨에서부터 흘러내려오듯 동일한 모양의 오브제가 점차적으로 확대되면서 규 칙적이면서 반복적으로 배치된 것을 볼 수 있다. 2017 년 쓰리에즈포(three ASFOUR) S/S 컬렉션에 등장한 <Fig. 8> 작품은 프랙털 특성이 있는 옵티컬 패턴 프 린트 의상이다. 흰 선으로 그려진 마름모꼴 형태를 규 칙성 있게 반복 배치하고, 축척의 변화를 줘서 축소 또는 확대된 눈 결정 형태의 자기유사성을 표현하였 다. 마리 카투란주(Mary Katrantzou)는 2019년 S/S 여 성복 컬렉션에서 <Fig. 9>와 같이 디지털 프린트로 옵 티컬한 화려한 컬러의 프랙탈 패턴을 표현했는데, 이 것은 같은 형태가 신체 중심인 허리 중심 부분에서부 터 시각적으로 축척의 변화에 의해 퍼져나가면서 가 슴 중심 부분에서 절단된 패턴이 목 부분으로부터 점 진적으로 확대되는 패턴과 서로 엉키는 형태로 반복 적으로 배치되어 형태들 간의 자기유사성 효과를 잘 나타내고 있다. 지방시(Givenchy)가 2019년 S/S에 발 표한 <Fig. 10> 작품은 좌우 대칭의 모양으로 작은 점 들에 의한 곡선들이 반복적으로 점 크기의 변화를 주 면서 인체를 감싸는 것과 같이 규칙적으로 리듬감이 있게 나타나는 것을 볼 수 있다. 이와 같이 패션디자 인에 나타난 프랙탈 조형특성은 자기유사성을 기반으 로 하위 개념인 복잡성, 반복성, 축척의 변화가 무작 위적이지 않고 간단한 규칙성에 의해 함께 나타난다 는 것을 알 수 있다.
컴퓨터 니트 디자인 시스템에서 프랙탈 특성을 살 린 실용적인 니트웨어를 개발하기 위해서는 실질적으 로 복잡한 입체적 실루엣의 프로그램 개발은 테크닉 에 한계가 있기 때문에 산업체에서 실질적으로 많이 활용을 하고 있는 니트 자카드 무늬 개발이 적합하다.
4. 3D CAD system used to develop knit design
IT산업 발달에 따라 다양한 산업 분야에서 3D 시 뮬레이션 시스템 활용이 원활하게 이뤄지고 있는 가 운데, 니트 전문 3D CAD 시스템으로는 일본 시마세 이키(Shima Seiki)사에서 개발한 SDS-ONE APEX 시 리즈 시스템이 대표적이다. 시마세이키사는 국내 니 트업체에 컴퓨터 편기 보급률 1위인 컴퓨터 편기 제 조회사로(Lee, 2015), 시마세이키사에서 개발한 컴퓨 터 디자인 시스템인 SDS-ONE APEX 시리즈 시스템 은 모든 기능을 하나의 시스템 안에 탑재한 올인원 디 자인 시스템이다. SDS-ONE APEX 시리즈는 계획, 디자인, 원사와 패브릭 시뮬레이션, 패턴메이킹, 3D 버츄얼 샘플, 편직기 프로그래밍, 프로덕션 및 세일즈 프로모션까지 <Fig. 11>의 Big tree와 같이 모든 것을 지원한다.
홀가먼트 편직기계인 MACH나 SWG 시리즈, 플랫 편직기계인 SIR, SVR, SSR, MACH, SRY, SFF 시리 즈 등 편직기계용 편직 프로그래밍 시스템을 기본으 로 갖추고 있고, 디자인 기획에 필요한 도식화 작성 이나 맵핑이 가능한 드로우(draw) 기능과 편직용 원 사를 가상으로 제작하는 인풋얀(in put yarn) 기능, 그 리고 패턴, 그레이딩, 마킹이 가능한 PGM(pattern, grading, marking) 기능, 그리고 3D 시뮬레이션이 가 능한 ‘3D 버츄얼 샘플링(3D modelist)’ 등의 디자인 시스템도 탑재되어 있다. 시마세이사는 SDS-ONE APEX 시리즈 시스템의 ‘3D 버츄얼 샘플링’이 실물 에 접근하는 높은 품질의 매우 정확한 시뮬레이션 수 준을 가지고 있기 때문에, 실제 시제품이 생산되기 전 계획 프로세스를 디지털화하여 제작자와 생산자 간에 아이디어를 공유함으로써 샘플 제작을 최소화 할 수 있고, 제품 개발 리드타임을 단축할 수 있는 등 생산 과정에서 효율성을 상당히 개선할 수 있는 기능이라 고 소개하고 있다(Shima Seiki, n.d.). 다양한 기능을 갖추고 있는 SDS-ONE APEX 시리즈 시스템은 업체 에서 실질적인 활용도는 한정되어 있지만, 창의적인 버츄얼 니트웨어 샘플 디자인 개발에 매우 유용한 디 자인 시스템이다.
III. Method
본 연구를 위한 연구방법으로는 국내외 문헌 및 선 행연구, 인터넷 자료를 통하여 프랙탈 기하학의 원리 와 개념에 대한 이론적 고찰을 하고, 프랙탈 이론에 근거한 프랙탈 조형적 특성을 도출하여 디자인 개발 을 위한 연구의 틀을 마련하였다. 패션제품에 적용된 프랙탈 사례를 알아보기 위하여 연구의 범위는 2016 년 S/S~2021년 S/S까지 최근 5년간으로 기간을 정하 고, 컬렉션에 발표된 작품으로 한정하였다. ‘프랙탈 패션(fractal fashion)’, ‘프랙탈 패션 컬렉션(fractal fashion collection)’ 키워드로 포털사이트인 구글(http: //www.google.com)과 패션전문사이트 보그(http://ww w.vogue.com)에서 시각적 평가가 용이한 사진들을 다 운로드 받아 분석하였다. 총 200여 장의 사진을 1차적 으로 수집하였고, 그 중에서 디자인 요소를 기준으로 155장의 자료를 선별하여 분석하였다. 니트웨어 디자 인을 위하여 트렌드 정보회사인 퍼스트뷰 코리아에서 제안하는 22 S/S Creative Trend 주요 테마 중 하나로 도시 속의 자연으로부터 힐링을 추구하는 ‘플라네르 (flaneur)’(Firstview Korea, 2021) 컨셉에 맞춰서 초록 색 계열의 컬러와 S/S 스타일의 니트웨어 디자인 아 이디어를 선정하였다. 선정된 디자인의 시각화를 위 하여 시마세이키사의 최신 디자인시스템인 SDS-ONE APEX 3-4의 최신버전 R-19[wow64]를 이용하여 망 델브로 집합을 활용한 프랙탈 문양의 컬러 자카드 편 조직을 시뮬레이션하여 개발하고, 이것으로 3D 버추 얼 샘플을 제작하여 프랙탈을 응용한 실용적인 여성 용 니트웨어 디자인의 활용방안을 제시하고자 하였다.
Ⅳ. Development of 3D Virtual Wearing Knitwear
프랙탈 조형 특성인 ‘자기유사성’을 기본으로 ‘반 복성’, ‘축척의 변화성’ 그리고 ‘복잡성’이 연계되어 나타난 실용적인 여성용 니트웨어 디자인을 위하여 자연친화적인 ‘플라네르’ 컨셉에 따라 S/S 용 니트웨 어 5벌을 기획하였다. 기획한 5벌의 니트웨어는 시마 세이키 SDS-ONE APEX 3-4(R-19[wow64])버전 컴퓨 터 디자인 시스템을 활용하여 니트 자카드용 편조직 무늬를 개발하고, 이것을 3D 버추얼 샘플링의 3D 맵 핑 니트디자인(3D mapping knit design) 기능으로 버 츄얼 샘플을 개발하여 가상 모델에게 착장을 시켜보 는 프로세스를 진행하였다.
1. Development of fractal jacquard knit pattern
SDS-ONE APEX 시리즈 시스템에는 니트조직을 직접 눈으로 확인하면서 개발하는 ‘니트디자인(니트 페인트)’기능이 있다. 이 니트디자인(니트 페인트)에 는 다채로운 자카드 무늬를 만들 수 있는 툴(tool)메뉴 가 있는데, 이 툴 안에 프랙탈 무늬를 직접 개발할 수 있는 ‘망델 프로그램’이 있다. 망델 프로그램에는 기 본적인 망델브로 집합을 원형, 원형대칭, 회전(120°, 90°, 72°, 60°, 51.4°, 45°) 등을 하여 <Fig. 12>와 같 이 10개의 Base가 생성되고, 이 Base들을 활용하여 디자이너가 원하는 다양한 컬러의 프랙탈 무늬를 무 한하게 개발할 수 있는 기능이 있다.
프랙탈 무늬를 개발하기 위한 기능으로 ‘그림세 팅(figure setting)’, ‘색상세팅(color setting)’, ‘효과 (effect)’가 있다. ‘그림세팅’에는 기본 base 무늬의 가 장자리선을 기준으로 이너와 아웃에 각각 자기유사적 효과를 넣을 수 있는 4가지 타입이 있는데, 1~4단계 의 복잡성을 줄 수 있다. ‘색상세팅’에서 프린트용 원 단 무늬 개발의 경우는 그라데이션 컬러의 수에 제한 이 없으나, 니트 편조직의 경우에는 4도 이상 컬러는 자카드 편직이 어렵기 때문에 그라데이션 사용 컬러 숫자에 제한이 있다. ‘효과’에서 니트 편조직의 경우, 미러링과 같은 이팩트 사용은 정교한 선 표현과 컬러 수 때문에 불가능하다. 따라서 컨셉에 맞는 컬러를 4 도 이하로 선택하여 기본 base 무늬에 이너와 아웃 효 과를 넣고 확대와 축소의 스케일 변화를 규칙성이 있 게 줌으로써 자기 유사성이 있는 니트 자카드용 프 랙탈 무늬 개발이 가능하다. 개발되어진 무늬 패턴은 ‘니트디자인(니트 페인트)’의 루프시뮬레이션(loop simulation) 기능으로 니트조직 시뮬레이션을 하여 3D 버추얼 샘플 제작에 활용을 한다.
2. 3D mapping knit design
‘3D 버추얼 샘플링’시스템은 가상 모델과 포즈 선 정, 의상 개발 및 착장 등이 가능하다. SDS-ONE APEX의 ‘PGM’ 패턴 메이킹 시스템에는 기본적인 니트웨어 패턴들이 Data로 저장되어 있는데, 기존 사 이즈에 디자이너가 수치를 입력하여 실루엣을 변경할 수 있고, 새로운 패턴 데이터를 활용하여 새로운 디자 인 개발이 가능하다. 3D 버추얼 샘플링의 3D 맵핑 니 트디자인에 새로운 패턴 데이터를 입력하여 사용하게 되면 용량 문제로 시뮬레이션을 할 때 제약을 받게 될 수도 있어서 저장된 데이터를 활용하는 방법이 유용 하다. 가상의 의상이지만 제작하는 방법은 실물 의상 과 프로세스가 동일하여 <Fig. 13>과 같이 패턴 완성 후 봉제 바느질 선을 입력하고 선정한 가상 모델에게 착장을 시킨다. 가상모델은 키 172cm, 가슴둘레 82cm, 허리둘레 61cm, 엉덩이둘레 87cm의 신체 사이즈와 브라운 컬러의 단발머리, 밝은 피부톤에 기본 메이컵 을 하고, 다크 브라운이나 다크 그레이 컬러 펌프스를 착용시켰다. 가상모델에 의상을 착장시킨 후, 니트페 인트 화면으로 이동을 하여 시뮬레이션한 니트 자카 드 조직을 매칭시켜 완성을 시켰다.
3. Knitwear design
망델 프로그램으로 프랙탈 니트 자카드 조직을 개 발한 후 SDS-ONE APEX 3-4 시스템 내의 3D 버추얼 샘플링에 저장되어진 아이템의 패턴데이터들을 활용 해서 실용적인 여성용 니트웨어 5벌을 제안하였다. 프랙탈 조형 특성인 자기유사성과 반복성, 축척의 변 화, 그리고 복잡성을 알아보기 쉽도록 망델브로 조합 의 변형된 베이스를 기준으로 ‘그림세팅’기능의 1차 형태 변형 후 확대하여 문양으로 활용하였다.
니트웨어 디자인 기획은 20~40대 여성을 타겟으로 하였으며, 도시 속의 자연으로부터 힐링을 추구하는 ‘플라네르’ 컨셉의 초록색 계열 컬러와 편안한 스타일 을 선정하였다. S/S용으로 하이게이지인 16~18게이 지의 두께를 설정하였고, 원사는 게이지에 따라서 자 동으로 원사의 두께가 설정이 되기는 하나 두께가 일 정한 A/C 2/30’S와 C/P 2/40’S의 기본 혼방사를 의도 하였다. 풀오버와 원피스를 3D 버추얼 샘플링 프로그 램을 활용하여 <Table 2>, <Table 3>과 같이 5벌을 개 발하였다.
<Table 2>의 디자인 1 문양은 망델브로 조합의 1/4 형태를 상하·좌우 대칭시킨 모양을 베이스로 하여 카키색계열 3가지 컬러를 사용하였고, 그림세팅에서 인사이드 4단계와 아웃사이드 3단계의 자기유사적인 형태들을 추가하였다. 개발한 문양의 내부 확대를 시 킨 모양을 보면 한없이 동일한 모양들이 세로방향으 로 축척의 변화를 가지고 질서 있게 반복되는 것을 볼 수 있다. 이것은 규칙적인 복잡성이라고 할 수 있다. 스캘럽과 같은 곡선의 자기유사적인 형태들이 축소비 율인 축적에 따라서 작아지고 반복되는 조형적 특징 들과 함께 나타났기 때문에 프랙탈적 이미지를 주는 것을 볼 수 있다. 개발된 문양은 S/S용 18게이지로 설 정하여 시뮬레이션하였다. 원피스는 슬리브리스, U- 라운드 넥, 미들 웨이스트, 언발란스한 햄 라인의 플 레어스커트 실루엣으로 프랙탈 문양의 배치는 상체 목 부분의 확대된 문양이 허리로 내려갈수록 축소가 되는 변화가 나타나도록 하고, 절개선이 있는 허리선 부터 스커트부분은 햄라인의 언발란스한 실루엣에 맞 춰서 허리부분의 확대된 문양이 사선방향으로 아래로 내려갈수록 축소가 되도록 하여 전체적인 리듬감을 주었다.
디자인 2의 문양은 망델브로 조합을 120° 회전복 사한 모양을 베이스로 하였고, 녹색, 초록색, 아이보 리색 3가지 컬러를 사용하였다. 그림세팅에서 인사이 드 4단계, 아웃사이드 4단계의 자기 유사적 형태를 추 가하였고, 확대시킨 문양은 변형시킨 문양의 인사이 드 부분으로 동일한 자기유사적 이미지의 기둥 형태 가 입체감이 느껴지도록 원근감 있게 축척의 변화를 가지고 복잡하게 반복되는 프랙탈 특성이 매우 잘 나 타나는 모양이다. 이것은 불규칙적 복잡성이라고 할 수 있다. 일반적인 문양이 상하 좌우의 2차원적인 문 양 배치라면 디자인 2의 문양은 입체적으로 원근감 있게 축척이 나타나는 것을 볼 수 있다. 자카드 니트 원단은 자세한 무늬가 잘 나타나도록 S/S용 하이게이 지인 18게이지로 두께를 설정하여 시뮬레이션을 하였 다. 스타일은 박스형 실루엣의 라운드 넥과 슬리브리 스인 심플한 미니 원피스로서 패턴에 원근감이 있는 프랙탈 자카드 무늬를 가슴과 어깨부분부터 도출이 강조되도록 매칭하고 허리부분의 양 옆은 뒤로 후퇴 하는 착시 현상으로 인하여 날씬해 보이는 효과를 줄 수 있었다. 목부분과 치마 밑단에는 2×2 리브 조직을 사용하였다.
디자인 3은 망델브로 조합을 90° 각도 회전 복사하 여 4개의 모양이 결합된 모양을 베이스로 하였고, 연 한 노랑연두색, 녹색, 초록색, 카키색 4가지 컬러를 그 라데이션으로 이용하였다. 그림세팅에서 인사이드에 는 변형을 시키지 않고, 아웃사이드만 1단계 변형 효 과를 주었다. 확대시킨 문양은 인사이드의 중심 윗부 분이며 자기유사적인 동일한 형태가 대칭적인 곡선을 따라 점차적으로 확대되면서 반복되는 모양이다. 인 사이드에 변형을 시키지 않았기 때문에 망델브로 조 합의 원형 실루엣 형태가 그대로 축척의 변화를 가지 고 곡선 반복 배치가 된 특성을 볼 수 있고, 아웃사이 드 1단계 변형으로 복잡한 곡선들이 점차적으로 배열 된 것을 볼 수 있다. 래글런 슬리브의 A라인 풀오버 몸판의 자카드 니트 원단은 16게이지 두께로 설정하 여 시뮬레이션하였고, 라운드넥 목둘레, 와이드한 소 매끝, 그리고 밑단은 링스 앤 링스(links & links), 즉 가터 조직을 시뮬레이션하여 사용하였다. 매칭한 7부 타이트팬츠의 직물조직은 글렌체크(glen check) 소재 를 사용하였다.
<Table 3>의 디자인 4 베이스는 망델브로 조합을 60° 각도로 회전 복사하여 6개의 모양이 결합된 모양 이다. 1차 형태 변형을 위하여 그림세팅에서 베이스 모양의 인사이드 4단계, 아웃사이드 3단계 자기유사 모양의 복잡성을 추가하였다. 컬러는 전체적으로 톤 다운된 컬러를 이용했는데, 짙은 초록색, 중간 초록 색, 연한 초록색, 연한 카키색 4가지 컬러를 그라데이 션으로 사용하였다. 프랙탈 효과를 위해서 확대시켜 사용한 문양의 위치는 베이스의 우측 하단의 인사이 드와 아웃사이드 경계부분으로 사선으로 줄지어 있는 복잡한 모양들이 축적의 변화에 의해 점차적으로 축 소 반복해서 나타나는 프랙탈 특징을 볼 수 있다. 풀 오버는 A라인의 보트넥, 셋인 슬리브 스타일 패턴을 활용하였다. 전체 길이는 힙을 덮는 길이로 설정했으 며 소매 길이는 팔뚝이 덮여지는 길이로 정하였다. 자 카드 문양 원단은 16게이지 두께로 설정하여 A/C 이 미지의 원사를 사용하였다. 몸판 가슴 부분에 사선이 위치하도록 자카드 문양을 매칭하여 변화감을 주었 고, 목둘레와 소매의 원단은 2×2 리브 원단을 사용하 였다. 매칭된 타이트 팬츠는 짙은 회색 원단을 사용하 였다.
디자인 5의 베이스는 망델브로 조합을 45° 각도로 회전 복사하여 8개의 모양이 결합된 모양이다. 컬러 는 초록색 계열의 3가지 컬러를 그라데이션으로 사용 하였고, 그림세팅에서 인사이드 4단계, 아웃사이드 2 단계의 1차 변형으로 자기유사적인 복잡성을 추가하 였다. 확대시킨 문양을 보면 축척의 변화에 의해서 동 일한 형태의 굴곡이 일정한 규칙에 의해 반복적으로 나타나는 프랙탈 조형특성을 볼 수가 있다. 시뮬레이 션할 니트원단은 18게이지로 두께를 설정하였다. 무 늬를 입힌 의상은 언발란스한 실루엣의 편안해 보이 는 튜닉 원피스 데이터를 활용하였는데, 어깨 사선 패 턴선에 맞춰서 연속 반복되는 무늬를 앞뒷판 동일한 위치에 매칭하였다. 7부 타이트팬츠 아이템은 짙은 회색의 원단 소재가 사용되었다.
Ⅴ. Conclusion
본 연구는 자연계의 현상들을 수학적으로 설명한 프랙탈 기하학의 과학이론으로부터 개념 정립과 조형 적 특성을 도출하여 현대적 감각의 니트 컬러 자카드 문양을 개발하고, 이를 3D 버추얼 샘플 제작에 활용 하여 고감성의 소비자 니즈에 부합하는 실용적인 3D 버추얼 니트웨어 디자인을 제시하고자 하였다. 본 연 구에 의한 결론은 다음과 같다.
첫째, 프랙탈 기하학 조형적 특징으로는 ‘자기유사 성’이라는 개념에 기반하여 함께 엮여지는 하위 개념 으로서 ‘반복성’, ‘축척의 변화성’, 그리고 ‘복잡성’이 도출되었다. 많은 선행연구들이 프랙탈 특징으로 ‘비 규칙성’이나 ‘무작위성’을 도출하고 있으나, 이것은 프랙탈 개념의 구성 요소가 아니기 때문에 그것들이 의도하는 내용을 포괄할 수 있는 ‘복잡성’으로 도출하 였다. 또한 이 하위개념들은 단독적으로 사용되는 것 이 아니라, 유기적으로 합쳐져서 함께 나타나야 프랙 탈 조형특성으로 간주될 수 있다는 점을 확인하였다.
둘째, 프랙탈 기하학을 응용한 패션분야 사례들은 해외 작가들 의상 작품에서 꾸준히 발견되고 있고, 표 현의 방법으로 입체적인 실루엣과 옵티컬 텍스타일 패턴무늬로 구현되는 것을 볼 수 있었다. 이는 프랙탈 기하학의 조형특성에 의한 패션디자인 활용 가능성과 개발의 필요성을 시사한다고 본다.
셋째, SDS-ONE APEX 3-4 디자인시스템을 활용 하여 프랙탈 기하학의 조형특성을 살린 다양한 문양 에 의한 디자인의 표현 창출이 가능하였고, 옵티컬한 텍스타일 패턴무늬를 니트 자카드 문양으로 표현하는 방법이 적합하다는 점을 확인하였다. 프랙탈의 조형 적 특성인 자기유사성과 이에 근거한 하위개념인 반 복성과 축척의 변화성 그리고 복잡성이 연계되어 함 께 나타날 때 결과물에 프랙탈이 존재하고, 이를 프랙 탈적이라고 구분할 수 있다. 프랙탈 조형특성은 하나 의 코를 하나의 점으로 규칙성있게 전체의 형상을 이 뤄나가는 니트조직 디자인에 있어서 활용도가 높은 것을 알 수 있었다.
넷째, 컴퓨터 니트 프로그램에 의한 니트 자카드 프랙탈 문양 개발에 있어서 축척의 방향을 평면적인 좌, 우, 상, 하 외에 입체적으로 원근감 있게 나타나도 록 문양을 배치함으로써 축척의 변화를 보다 시각적 으로 느낄 수 있었고, 착시 현상에 의해 인체를 강조 하거나 축소시키는 효과도 나타낼 수 있었다.
다섯째, 개발한 프랙탈 문양 니트 자카드 조직에 의한 3D 가상 착의샘플 시뮬레이션을 통하여 니트디 자인 개발의 효율성을 확인할 수 있었다. 니트디자인 의 표현영역을 확대하고 경제적 비용을 절감하면서 샘플제작에 들어가는 시간도 단축시킬 수 있으므로 3D 가상 착의샘플은 실용성 있는 니트디자인 개발에 기여할 수 있을 것으로 예상한다.
프랙탈 기하학의 조형 특성으로 니트웨어를 위한 자카드 문양의 개발과 효과적인 표현이 가능하다는 점을 확인하며, 프랙탈 기하학과 예술이라는 타 분야 간의 융합에 의해 얻어진 결과와 같이 개성적이고 차 별화된 욕구를 충족시킬 만한 새로운 디자인 개발을 위한 학제간 폭넓은 디자인 연구가 지속되길 기대한 다. 본 연구에서는 도출한 프랙탈 조형특성을 컴퓨터 니팅 프로그램에 의한 실용적인 니트디자인 개발에 활용하여 최종 시각적 샘플을 3D 가상 착의 샘플로 개발하는 효율성을 얻을 수 있었으나, 테크닉적 한계 에 의해 평면적인 옵티컬한 니트 자카드 문양으로만 표현하게 된 제한점이 있었다. 후속연구에서는 니트 웨어 실루엣과 텍스츄어에 프랙탈 조형적 특성을 적 용한 연구가 이어지길 기대한다.
