Zero-waste pattern cutting is a groundbreaking sustainable fashion practice. However, few brands and designers have pursued this method because it requires creative pattern design that diverges from the existing process of using pattern slopers. Therefore, application within the fashion industry is not sufficient. Therefore, in an attempt to highlight the key characteristics of zero-waste pattern design, this study classifies and analyzes cases in which similar designs employ zero-waste pattern-cutting techniques. We hope to make zero-waste pattern design more accessible by presenting realistic pattern-cutting guidelines. To this end, theoretical research on relevant literature, previous research, and online resources and an empirical analysis of cases involving zero-waste pattern cutting were conducted in parallel. As a result of the study, we were able to classify the factors of zero-waste pattern design in terms of fabric use, design, and composition. Regarding materials, our research revealed the importance of appropriate fabric width, understanding the difference between waste minimization and minimal fabric use, and easy reuse and recycling. In terms of design, the simultaneous progress of pattern and design work, adjustable loose silhouettes, and the use of surplus fabric for functional and decorative details emerged as key characteristics. For composition, we found that size adjustment limits, arrangement irregularity, and pattern shapes were crucial elements and that various arrangements revealed unlimited design potential.

막 구조물은 일반적인 설계와는 달리 형상해석, 응력변형해석 및 재단도 과정을 수행하여야만 설계가 가능하다. 처음 두 과정과는 달리 재단은 3차원 곡면을 최소 오차를 가진 평면 스트립을 형성하는 과정이다. 경제적인 이유로 재단 선은 주로 측지선을 이용하여 작성된다. 그러나 일반적으로 측지선은 초기 형상탐색에서 구성된 삼각형 요소의 정보에서 추출됨으로 부드러운 곡선이 아니며, 불규칙한 직선이다. 그러므로 어떻게 불규칙한 직선을 곡선으로 표현할 것인가가 중요하다. 따라서 본 연구에서는 스플라인 함수를 이용한 보간 방법을 재단도 생성에 적용하였다. 이를 위해서 삼차 스플라인 함수, B-스플라인 함수 및 최소자승 스플라인 함수의 세 가지 경우에 대해서 고찰하고, 단순 모델 및 카테나리 모델을 대상으로 재단도 작성 결과를 검토하였다. 단순모델의 해석요소수와 추출된 불연속 절점 수에 따른 보간 곡선 비교결과는 요소수가 큰 경우 추출된 절점의 수가 적은 것이 효과적이며, 최소자승 보간이 다른 방법보다 더 부드러운 재단 경계선을 제공한다.

연성 구조물은 축강성은 강하고 휨 강성이 매우 작은 재료를 주 구조재로 사용하므로 초기강성에 매우 민감한 구조체이다. 막 구조물을 설계하기 위해서는 우선 초기장력 도입으로 인한 구조물의 형상을 정확히 알아야 한다. 이를 위해서 모형을 통한 모델링이나 컴퓨터를 이용한 형상해석이 요구되며, 초기장력의 도입으로 형성되는 막 구조물의 곡면은 일반적으로 등장력 곡면이다. 따라서 연성 구조물의 해석과 설계는 기존의 강성구조물과는 다른 형상해석, 응력-변형해석, 재단도 작성 및 시공해석의 3단계 해석이 요구되어진다. 본 연구는 재단도 작성 프로그램 NASScut를 이용하여 경계면 곡률의 오차를 최소화 할 수 있는 삼각형 Re-mesh 패턴을 제안하고, 재단도를 작성한다.

경량 연성구조시스템 중 하나인 막 구조물은 대공간 구조물에 많이 사용되어진다. 막 구조물은 축강성이 강하고 휨강성이 매우 작은 재료를 주 구조재로 사용하기 때문에 다른 구조물과 달리 구조설계에서는 형상해석, 응력-변형해석 그리고 재단도 등의 일련의 과정을 필요로 한다. 재단도의 작성에는 구조물의 크기나 곡률 그리고 재료적 강성에 따라 많은 변수가 작용하며 다른 설계과정과는 매우 다르다. 따라서 일반 구조설계용 프로그램은 막 구조물의 구조설계에 부적당하다. 본 연구에서는 막 구조물의 측지선을 이용한 재단도 작성 프로그램을 개발하고, 예제를 통해 재단도 작성결과를 비교 고찰하도록 한다.

In general, the cutting pattern of the membrane structures is determined by dividing the complicated curved 3-D surface into several 2-D plane strip by using flattening technique. In this procedure, however, some discrepancies ore occurred between actual stresses of equilibrated state and designed uniform stresses because the material properties are not considered. These deviations can cause the critical structural problems, wrinkling or overstress, and thus a optimization process should be considered. In this paper, a new analytical method for determining an optimum cutting pattern considering material properties is presented. Here, iterative procedure is introduced to decrease the errors caused in numerical process. The optimization method proposed can diminish the deviations occurred by material properties and numerical errors, simultaneously. As a results, it is shown that the final stress distributions for the HP shell model are sufficiently near to design stress distributions, and it can be concluded that this method can be used to obtain the optimized cutting pattern of membrane structures.

본 논문의 목적은 막구조물의 형상해석, 응력-변형 해석, 재단도 해석을 수행하는 것이고, 재료는 선형탄성, 응력은 평면응력의 상태로 가정한다. 케이블 및 막구조물은 외력에 대한 변형이 매우 큰 구조물이기 때문에 기하비선형을 고려한 비선형해석을 하여야 한다 해석은 일반적인 구조물과는 달리 다음의 3단계로 구성된다. 첫 번째 단계는 초기 평형형상을 결정하기 위한 형상해석이고, 두 번째 단계는 다양한 외력이 가해졌을 때 구조물의 거동을 파악하는 응력-변형 해석이다. 이렇게 하여 일단 만족된 형상이 얻어지면 형상해석에서 얻은 결과를 기초로 하여 시공적 관점의 재단도 해석이 수행된다. 본 논문에서는 서귀포 월드컵 축구 경기장 지붕 구조물의 예를 들어 형상해석, 응력-변형 해석, 재단도 해석을 수행하고, 카테노이드(Catenoid) 구조물을 이용하여 최적재단도에 관한 해석기법을 제시한다.