펄 안료 함유 표면의 펄 느낌 정량화 연구

국문 초록 (Abstract)

펄이나 금속 입자가 함유되어 있어 각도에 따라 색상이 바뀌는 제품들에 대한 효율적인 색상 선택 및 관리를 위해서는 색 뿐 아니라 광택이나 펄감(pearliness or pearlescence)과 같은 표면 특성 또한 표현할 필요가 있다. 본 연구에서는 사람들이 펄느낌을 독립적인 질감으로 인지하는가와 인지된 펄 느낌이 기존 적분구 방식의 색측정 장비로 예측가능한가에 대해 조사하였다. 이를 위하여 다양한 펄 입자 크기와 분포를 가진 펄 샘플 즉 펄 안료가 함유된 샘플을 사용하여 그 샘플들의 물리적인 특성을 분석하고, 육안평가를 실시하여 펄 느낌을 조사하였다. 실험을 위해 제작된 샘플은 UV 코팅된 폴리카보네이트 재질로 동일한 베이스 색상 및 광택제를 사용하였고 펄 입자 분포도를 2 %, 5 %, 8 % 세 단계로, 펄 입자 평균 크기는 15 μm, 25 μm, 45 μm 세 종류로 조절하였다. 이렇게 만들어진 9개의 조합에 대해 각 조합마다 2개의 샘플을 제작하였으며 베이스 색상은 흰색, 분홍색 두 종류로 하였다. 따라서 실험에 사용된 전체 펄 샘플수는 36개이다. 또한 펄을 함유하지 않고 광택도만 서로 다른 3 종류의 흰색 샘플들도 준비 하여 펄 입자의 함유 여부에 따른 색 변화를 분석하고자 하였다. 측정 장비를 이용한 분석을 위해서는 적분구를 이용한 d/8 측정 방식의 장비와 광택 측정기를 이용하였다. 측정 데이터 분석 결과 펄 입자가 커지고 많아질수록 측정된 광택값이 증가하였다. SCE 모드에서 측정한 CIELAB L*값은 입자 크기가 커질수록 작아지며, CIELAB C*값은 입자 분포도가 커질수록 작아지는 것으로 나타났다. 이는 펄 입자의 평균 크기는 정반사 성분의 크기에 주로 영향을 미치며, 분포도는 펄 입자에 의한 산란 정도에 영향을 미친다는 것을 의미한다. 동일한 샘플들을 이용하여 6명의 관찰자들을 대상으로 광원부스에서 인지되는 펄 느낌을 조사해본 결과 펄 입자 분포도 변화에 따라서는 펄 느낌에 큰 변화가 없는 반면 펄 입자 크기에 따라서는 큰 차이를 보이는 것으로 나타났다. 이러한 펄 입자의 평균 크기 변화에 따른 펄에 관한 인지 정도 차이는 SCE 모드의 L*값 변화와 유사해 펄 느낌 판단에는 색상 변화보다는 밝기 변화가 더 중요한 것으로 해석되나 L*값 변화만으로는 관찰자 실험 데이터를 설명하지 못한다. 본 연구 결과를 바탕으로 향후 다양한 측정 장비와 관찰자 실험을 통해 사람들이 인지하는 펄 느낌이 예측 가능한 모델 개발을 위한 후속 연구가 지속되어야 할 것이다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Nowadays many effect pigments such as pearl or metallic flakes are commonly used in many commercial products such as electrical devices or car. To help the designer to choose the right color or for color management purposes, not only the color represented using hue, chroma and lightness but also the surface characteristics like gloss or pearliness needs to be quantified. In this study, the visually perceived pearliness is investigated to figure out whether an observer can perceive the pearliness as an intrinsic surface characteristics and whether the color measurement data using conventional color measurement devices could predict the visual pearliness or not. For the experiment, UV coated polycarbonate samples are prepared having three steps of pearl-pigment densities (2%, 5%, 8%) and average particle sizes (15 ㎛, 25 ㎛, 45 ㎛). Two types of base color are used, i.e. white and pink, and each sample is duplicated. Therefore in total 36 pearly samples are used in the experiment. Apart from the pearly samples, the three samples without pearl flakes are prepared having different gloss levels. All the samples are measured using glossmeter and spectrophotmeter with d/8 measurement geometry. Gloss measurement data shows that the gloss increases as the pearl flake densities and sizes are increased. CIELAB L* value decreases as the pearl flake’s size increases while CIELAB C* value decreases as the pearl flake density increases when SCE mode data are used for calculation. It means that the pearl flake’s size affects the specular reflection component mostly while the pearl flake’s density affects the degree of scattering at the flake’s surface. The psychophysical experimental data was conducted using the sample samples. Six observers participated and asked to quantify the degree of perceived pearliness of each sample. The result showed that perceived pearliness value is significantly increased as the pearl flake’s size increases, which cannot be fully explained by the measurement data. Since this research demonstrated that current color measurement technique cannot explain the perceived pearliness, further research using various measurement devices needs to be conducted in the future.

목차 (Table of Contents)

• 1. 서론
• 2. 펄 샘플 물리적/인지적 특성 측정
• 3. 색 측정 장비를 이용한 펄 샘플 측정 결과
• 4. 펄 느낌 인지실험 결과
• 5. 측정 데이터와 인지실험 결과의 관계에 관한 고찰
• 6. 결론
• 참고문헌

참고문헌 (Reference)

• 1 Nassau K, "The Physics and Chemistry of Color" John Wiley & Sons 269-275, 2001
• 2 Luo, M. R, "Quantifying colour appearance. Part 1. LUTCHI color appearance data" 16 : 165-180, 1991
• 3 Nadal M. E, "New Primary Standard for Specular Gloss Measurements" 72 : 61-66, 2000
• 4 ASTM, "ASTM E2539-08, Standard practice for multiangle color measurement of interference pigments"