KR102604872B1 - 피부 밀착력을 높인 저자극 마스크 - Google Patents

피부 밀착력을 높인 저자극 마스크 Download PDF

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Abstract

본 발명은 안면부의 호흡기를 보호하는 본체부; 및 상기 본체부의 양측에 형성되며 귀에 걸어 고정할 수 있도록 하는 고리부;를 포함하는 마스크에 있어서, 상기 본체부는, 안면부와 접촉되는 안감; 상기 안감의 외측에 형성되는 UV 차단층; 상기 UV 차단층 외측에 형성되는 필터층; 및 상기 필터층 외측에 형성되는 겉감;을 포함하고, 상기 필터층은, 상기 안감 외측과 접촉되는 제1 분산층; 상기 제1 분산층 외측에 형성되는 필터; 및 상기 필터 외측에 형성되는 제2 분산층;을 포함하고, 상기 제1 분산층 및 제2 분산층은 통기공이 구비되고, 상기 통기공의 분포는 중앙으로부터 주변부로 갈수록 통기공의 기공크기가 커지는 것을 특징으로 하는 마스크를 제공한다.

Description

피부 밀착력을 높인 저자극 마스크{Hypoallergenic mask with enhanced skin adhesion}
본 발명은 피부 밀착력을 높인 저자극 마스크에 관한 것이다.
일반적으로 마스크라고 하는 것은 널리 알려진 바와 같이 사용자의 코와 입을 막아 외부의 먼지 등이 유입되는 것을 차단하는 것을 말한다. 최근 미세 먼지 등의 증가로 인해 운동 중에도 마스크를 착용하는 경우가 많아 이에 대응 하여 스포츠용 마스크도 널리 공급되고 있는 실정이다.
산업화에 따라 환경오염 물질의 발생이 증가하고, 최근에는 각종 바이러스의 위협 정도가 높아지면서, 양질의 마스크에 대한 필요성 및 수요가 증가하고 있다.
즉, 2000년대 들어서면서 중증 급성 호흡기 증후군(severe acute respiratory syndrome, SARS), 신종 인플루엔자 A(H1N1), 중동 호흡기 증후군(메르스) 및 최근의 코로나 바이러스 감염증-19(COVID-19)에 이르기까지 신종 바이러스가 5년 정도의 주기로 지속적으로 출현하고 있다.
또한, 대한민국을 기준으로 대기 중 미세먼지 및 초미세먼지의 농도가 높아지는 추세에 있고, 이는 겨울철 및 봄철에 보다 심하며, 특히 봄철에는 황사까지 더해지면서 대기의 질을 악화시키고 있다. 따라서 위에서 언급한 것처럼 양질의 마스크에 대한 필요성 및 수요가 증가하는 추세이고, 마스크의 품질을 결정하는 중요한 요소 중 하나가 필터인 것이다.
그리고 마스크들은 착용자가 마스크를 착용한 상태에서 들숨과 날숨이 코와 입 주변에 집중되면서 통기성이나 차단효율은 그보다 넓은 면적에서 적용하게 됨에 따라 실질적인 통기성은 더 낮아지게 되면서 들숨과 날숨 시에 호흡의 불편함을 느끼게 되고, 특히 보행이나 운동중에는 호흡이 빨라지면서 호흡의 불편함은 더욱 더 증대되는 것이다. 그리고 이러한 호흡의 불편함은 결국 코와 입 주변의 압력이 증대되면서 내피가 입과 코 주변에 밀착되어 더욱 더 불편함을 초래하게 되는 것이다.
한편 여름철의 경우 자외선으로 인해 사용자의 피부가 타는 경우가 많이 발생하며 이를 막기 위해 자외선 차단제를 널리 사용하고 있다. 그러나, 이러한 종래 기술의 경우 자외선 차단제가 마스크에 묻어 지워지는 경우가 많아 자외선 차단 효과가 떨어지는 문제점이 있었다.
특허문헌 1: 대한민국공개특허 10-2021-0152351
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 편안한 호흡을 제공하고 피부 밀착력을 높인 기능성 마스크를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 UV 자외선 차단으로 피부보호 기능성을 가지고, 피부에 대한 자극을 최소화하여 트러블 피부에도 사용 가능하며, 미세한 털 날림으로 인한 간지러움이 없는 마스크를 제공하는 것이다.
나아가, 본 발명의 또 다른 목적은 항균, 탈취 성능이 우수하고 지속적으로 발현 가능하며, 나아가서는 내구성이 우수한 마스크를 제공하는 것이다.
본 발명의 과제는 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은
안면부의 호흡기를 보호하는 본체부; 및
상기 본체부의 양측에 형성되며 귀에 걸어 고정할 수 있도록 하는 고리부;를 포함하는 마스크에 있어서,
상기 본체부는,
안면부와 접촉되는 안감;
상기 안감의 외측에 형성되는 UV 차단층;
상기 UV 차단층 외측에 형성되는 필터층; 및
상기 필터층 외측에 형성되는 겉감;을 포함하고,
상기 필터층은,
상기 안감 외측과 접촉되는 제1 분산층;
상기 제1 분산층 외측에 형성되는 필터; 및
상기 필터 외측에 형성되는 제2 분산층;을 포함하고,
상기 제1 분산층 및 제2 분산층은 통기공이 구비되고,
상기 통기공의 분포는 중앙으로부터 주변부로 갈수록 통기공의 기공크기가 커지는 것을 특징으로 하는 마스크를 제공한다.
또한, 상기 필터는 MB 필터인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1 분산층 및 제2 분산층은 부직포에 통기공이 형성된 것이고,
상기 부직포는,
셀룰로오스계 섬유와 히드록시기 및 카르복시기 중 1종 이상의 작용기를 포함하는 그래핀 산화물을 준비하는 단계;
산 촉매 존재 하, 40-60℃의 온도에서 6-10시간 동안 셀룰로오스계 섬유의 표면에 위치한 작용기 및 그래핀 산화물의 작용기 사이의 트랜스-에스테리피케이션(trans-esterification) 반응을 유도하여 셀룰로오스계 섬유를 그래핀 산화물로 코팅하는 단계;
그래핀 산화물이 코팅된 셀룰로오스계 섬유를 물 및 에탄올을 1:1의 중량비율로 포함하는 세정제를 이용하여 세척하는 단계; 및
세척된 셀룰로오스계 섬유를 이용하여 부직포를 제조하는 단계;를 수행하여 제조된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 UV 차단층은 폼(foam) 형태의 실리콘 층에 입자크기가 200-300 nm인 이산화티타늄 나노입자가 분산된 것이며,
상기 UV 차단층은 비닐기를 가지는 폴리디메틸비닐실록산 66-70 중량부, 입자크기가 200-300 nm인 이산화티타늄 나노입자 24-28 중량부, 60-130℃의 발포 개시온도를 가지며 입자크기가 1-25 ㎛인 물리발포제 0.5-4 중량부, 입자크기가 1-25 ㎛인 실리카 0.5-4 중량부, 메틸하이드로겐 폴리실록산 0.1-2 중량부 및 백금 촉매 0.1-2 중량부를 포함하는 UV 차단층 형성용 조성물을 가열 발포하여 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 안감은,
안면부와 접촉되는 코팅층;
상기 코팅층 외측에 형성되는 기재층; 및
상기 부직포 외측에 형성되는 접착층을 포함하고,
상기 코팅층은 아크릴 폴리우레탄 수지 48-52 중량부, 기능성 분말 15-19 중량부, 무기 항균제 6-10 중량부, 항균 추출물 4-8 중량부, 로진산 칼륨염 1-5 중량부 및 물 12-16 중량부를 포함하는 코팅층 형성용 조성물로 형성된 것이고,
상기 아크릴 폴리우레탄 수지는 폴리테트라메틸렌글리콜(polytetramehtyleneglycol; PTMG), 디메틸올프로피온산(dimethylol propionic acid; DMPA), N-메틸피놀리돈(NMP) 용액 및 이소포론디이소시아네이트(isophoronediisocyanate; IPDI)를 혼합하여 프리폴리머를 제조하고, N-메틸피놀리돈(NMP) 용액에 희석시킨 트리에틸아민(triethylamine; TEA)으로 상기 프리폴리머를 중화시키고, 상기 중화된 프리폴리머에 증류수를 투입하여 수분산시킨 후, 사슬 연장제로 에틸렌디아민(ethylene diamine; EDA)을 첨가하여 수분산 폴리우레탄을 제조하고, 상기 수분산 폴리우레탄에 메틸메타크릴레이트(methylmetaacrylate; MMA) 및 아조비스이소부티로니트릴(2,2'-azobisisobutyronitrile; AIBN)을 첨가한 후 교반하는 공정을 수행하여 제조되는 것이고,
상기 기능성 분말은 황토분말, 참숯분말 및 토르말린분말을 2:2:1의 중량비율로 혼합한 혼합 분말이고,
상기 무기 항균제는 금속이온으로 치환된 산화칼슘 및 제올라이트의 복합 무기 항균제이고,
상기 항균 추출물은 레몬 추출물, 마카 추출물 및 부추 추출물을 4:3:3의 중량비율로 혼합한 혼합물이고,
상기 기재층은 서멀본딩 부직포이고,
상기 접착층은 중량평균분자량 25,000-30,000인 폴리락트산(PLA) 52-56 중량부, 중량평균분자량 6,000-8,000인 락트산 올리고머 13-17 중량부, 스티렌부타디엔공중합체 6-10 중량부, 하기 화학식 1로 표시되는 실리콘계 화합물 3-7 중량부, 폴리부틸렌(숙시네이트-co-아디페이트)(poly butylene succinate-co-adipate, PBSA) 3-7 중량부, 미네랄오일 8-12 중량부 및 천연식물 추출물 1-5 중량부를 포함하는 접착층 형성용 조성물로 형성된 것을 특징으로 한다.
<화학식 1>
(상기 화학식 1에서 n은 1-9의 정수이고, m은 1-9의 정수이다.)
본 발명에 따른 마스크는 편안한 호흡을 제공하고 피부 밀착력을 높인 기능성을 가진다. 또한, UV 자외선 차단으로 피부보호 기능성을 가지고, 피부에 대한 자극을 최소화하여 트러블 피부에도 사용 가능하며, 미세한 털 날림으로 인한 간지러움이 없다. 나아가, 항균, 탈취 성능이 우수하고 지속적으로 발현 가능하며, 나아가서는 내구성이 우수하다.
이하에서는 다양한 실시예를 보다 상세하게 설명한다. 본 명세서에 기재된 실시예는 다양하게 변형될 수 있다. 특정한 실시예가 도면에서 묘사되고 상세한 설명에서 자세하게 설명될 수 있다. 그러나 특정한 실시 예는 다양한 실시예를 쉽게 이해하도록 하기 위한 것일 뿐이다. 따라서 특정 실시예에 의해 기술적 사상이 제한되는 것은 아니며, 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 균등물 또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
1차, 2차, 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이러한 구성요소들은 상술한 용어에 의해 한정되지는 않는다. 상술한 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 명세서에서, '포함한다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결되어' 있다거나 '접속되어' 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '직접 연결되어' 있다거나 '직접 접속되어' 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
그 밖에도, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그에 대한 상세한 설명은 축약하거나 생략한다.
본 발명은
안면부의 호흡기를 보호하는 본체부; 및
상기 본체부의 양측에 형성되며 귀에 걸어 고정할 수 있도록 하는 고리부;를 포함하는 마스크에 있어서,
상기 본체부는,
안면부와 접촉되는 안감;
상기 안감의 외측에 형성되는 UV 차단층;
상기 UV 차단층 외측에 형성되는 필터층; 및
상기 필터층 외측에 형성되는 겉감;을 포함하고,
상기 필터층은,
상기 안감 외측과 접촉되는 제1 분산층;
상기 제1 분산층 외측에 형성되는 필터; 및
상기 필터 외측에 형성되는 제2 분산층;을 포함하고,
상기 제1 분산층 및 제2 분산층은 통기공이 구비되고,
상기 통기공의 분포는 중앙으로부터 주변부로 갈수록 통기공의 기공크기가 커지는 것을 특징으로 하는 마스크를 제공한다.
이하, 본 발명에 따른 마스크에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 마스크의 본체부는 안면부와 접촉되는 안감; 상기 안감의 외측에 형성되는 UV 차단층; 상기 UV 차단층 외측에 형성되는 필터층; 및 상기 필터층 외측에 형성되는 겉감;을 포함한다.
상기 안감은 안면부와 접촉되는 마스크 본체부의 가장 내측에 형성된다.
상기 안감은 안면부와 접촉되는 코팅층; 상기 코팅층 외측에 형성되는 기재층; 및 상기 부직포 외측에 형성되는 접착층;을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 안감은 장시간 안면부와 접촉하게 되는데, 일반적으로 부직포만을 적용하여 촉감이 껄끄럽고 신체에 유해한 재질일 가능성이 높으며 안면부와의 마찰로 인해 쉽게 부직포가 훼손되거나 땀 등의 수분을 흡수하여 쉽게 젖어 못쓰게 되는 문제가 있다. 또한, 피부에 대한 자극으로 인해 트러블 피부를 가진 사람은 사용하기 어렵고, 미세한 털 날림으로 인한 간지러움이 발생한다. 본 발명에서는 상기 안감의 내측에 안면부와 직접 접촉되는 부분에 친환경적이고 인체에 무해하며 항균 및 탈취 성능을 부여하고, 부직포의 표면강도를 향상시킬 수 있는 코팅층을 형성한다.
상기 코팅층은 아크릴 폴리우레탄 수지 48-52 중량부, 기능성 분말 15-19 중량부, 무기 항균제 6-10 중량부, 항균 추출물 4-8 중량부, 로진산 칼륨염 1-5 중량부 및 물 12-16 중량부를 포함하는 코팅층 형성용 조성물로 형성된 것이 바람직하고, 아크릴 폴리우레탄 수지 49-51 중량부, 기능성 분말 16-18 중량부, 무기 항균제 7-9 중량부, 항균 추출물 5-7 중량부, 로진산 칼륨염 2-4 중량부 및 물 13-15 중량부를 포함하는 코팅층 형성용 조성물로 형성된 것이 더욱 바람직하다.
상기 아크릴 폴리우레탄 수지는 폴리테트라메틸렌글리콜(polytetramehtyleneglycol; PTMG), 디메틸올프로피온산(dimethylol propionic acid; DMPA), N-메틸피놀리돈(NMP) 용액 및 이소포론디이소시아네이트(isophoronediisocyanate; IPDI)를 혼합하여 프리폴리머를 제조하고, N-메틸피놀리돈(NMP) 용액에 희석시킨 트리에틸아민(triethylamine; TEA)으로 상기 프리폴리머를 중화시키고, 상기 중화된 프리폴리머에 증류수를 투입하여 수분산시킨 후, 사슬 연장제로 에틸렌디아민(ethylene diamine; EDA)을 첨가하여 수분산 폴리우레탄을 제조하고, 상기 수분산 폴리우레탄에 메틸메타크릴레이트(methylmetaacrylate; MMA) 및 아조비스이소부티로니트릴(2,2'-azobisisobutyronitrile; AIBN)을 첨가한 후 교반하는 공정을 수행하여 제조되는 것을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 아크릴 폴리우레탄 수지는 코팅층의 베이스 수지로 적용되어 높은 내구성을 확보하고 적절한 촉감을 확보할 수 있다.
상기 기능성 분말은 황토분말, 참숯분말 및 토르말린분말을 2:2:1의 중량비율로 혼합한 혼합 분말인 것이 바람직하다. 상기 기능성 분말을 황토분말, 참숯분말 및 토르말린분말을 적용하여 항균, 살균, 소취 등의 효과를 부여할 수 있다.
상기 기능성 분말은 황토, 참숯 및 토르말린을 세척한 후, 분쇄하여 준비하는 단계; 준비된 황토, 참숯 및 토르말린을 2:2:1의 중량비율로 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계; 제조된 혼합물을 700-740℃의 온도에서 2-4시간 동안 열처리하는 단계; 및 열처리된 혼합물을 분쇄하여 황토분말, 참숯분말 및 토르말린분말을 2:2:1의 중량비율로 혼합하는 단계;를 수행하여 제조된 것을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 무기 항균제는 금속이온으로 치환된 산화칼슘 및 제올라이트의 복합 무기 항균제인 것이 바람직하다. 상기 금속이온은 아연이온 및 은이온일 수 있다.
상기 무기 항균제는 산화칼슘 및 제올라이트를 1:1의 중량비율로 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계; 상기 혼합물 90-110 중량부 및 증류수 290-310 중량부를 혼합하고 45-55℃의 온도에서 25-35분 동안 교반하여 혼합물을 제조하는 단계; 상기 혼합물에 농도 10 중량%의 인산 수용액을 pH가 8.3이 될때까지 투입하여 반응시키는 단계; 상기 반응으로 생성되는 생성물을 탈수 및 열풍 건조하여 얻는 단계; 상기 생성물을 산화분위기 및 830-870℃의 온도에서 9-11시간 동안 소결시킨 후 냉각하는 단계; 상기에서 냉각된 결과물 90-110 중량부 및 증류수 290-310 중량부를 혼합하고 75-85℃의 온도에서 55-65분 동안 교반하여 혼합물을 제조하는 단계; 및 상기 혼합물에 질산은(AgNO3) 3-7 중량부 및 황산아연(ZnSO4) 3-7 중량부를 투입하여 10-14시간 교반하는 단계;를 수행하여 제조된 것을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 항균 추출물은 레몬 추출물, 마카 추출물 및 부추 추출물을 4:3:3의 중량비율로 혼합한 혼합물인 것이 바람직하다.
상기 항균 추출물은 레몬, 마카 및 부추를 세척한 후, 분쇄하여 준비하는 단계; 준비된 레몬, 마카 및 부추를 4:3:3의 중량비율로 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계; 상기 혼합물 90-110 중량부 및 아세톤과 클로로포름이 1:1의 부피비율로 혼합된 혼합용매 900-1100 중량부를 혼합한 후, 초음파공정으로 38-42℃의 온도에서 22-26시간 동안 추출액을 제조하는 단계; 및 상기 추출액을 감압농축 및 동결건조하는 단계;를 수행하여 제조되는 것을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 로진산 칼륨염은 조성물의 엉김 현상을 방지함과 동시에 우레탄계 고분자와 항균 조성물의 혼화성을 높여준다.
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상기 기재층은 서멀본딩 부직포인 것이 바람직하다. 기저귀, 생리대 등 피부에 민간한 제품에 주로 사용하는 서멀본드로 수염에 의한 안감 뜯김 현상을 방지하고, 자극을 최소화하여 트러블 피부에도 사용 가능하다. 또한, 미세한 털 날림으로 인한 간지러움이 없고, 화장이 덜 묻어난다.
상기 접착층은 중량평균분자량 25,000-30,000인 폴리락트산(PLA) 52-56 중량부, 중량평균분자량 6,000-8,000인 락트산 올리고머 13-17 중량부, 스티렌부타디엔공중합체 6-10 중량부, 하기 화학식 1로 표시되는 실리콘계 화합물 3-7 중량부, 폴리부틸렌(숙시네이트-co-아디페이트)(poly butylene succinate-co-adipate, PBSA) 3-7 중량부, 미네랄오일 8-12 중량부 및 천연식물 추출물 1-5 중량부를 포함하는 접착층 형성용 조성물로 형성된 것이 바람직하고, 중량평균분자량 25,000-30,000인 폴리락트산(PLA) 53-55 중량부, 중량평균분자량 6,000-8,000인 락트산 올리고머 14-16 중량부, 스티렌부타디엔공중합체 7-9 중량부, 하기 화학식 1로 표시되는 실리콘계 화합물 4-6 중량부, 폴리부틸렌(숙시네이트-co-아디페이트)(poly butylene succinate-co-adipate, PBSA) 4-6 중량부, 미네랄오일 9-11 중량부 및 천연식물 추출물 2-4 중량부를 포함하는 접착층 형성용 조성물로 형성된 것이 더욱 바람직하다.
상기 폴리락트산은 접착층 주성분으로 중량평균분자량이 25,000-30,000인 것을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 락트산 올리고머는 점착성 및 습윤성을 향상시키기 위한 성분으로, 중량평균분자량 6,000-8,000인 것을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 스티렌부타디엔공중합체는 점착성 및 내구성을 향상시키기 위한 성분으로 적용된다.
하기 화학식 1로 표시되는 실리콘계 화합물을 포함하여 접착 유지력 및 내구성을 확보할 수 있다.
<화학식 1>
(상기 화학식 1에서 n은 1-9의 정수이고, m은 1-9의 정수이다.)
상기 PBSA는 가소성, 인장강도 및 내열성을 제공하기 위한 성분으로 적용된다.
상기 천연식물 추출물은 정향 추출물, 시계꽃 추출물, 고삼 추출물, 치자 추출물 및 애엽 추출물을 1:1:1:1:1의 중량비율로 혼합한 혼합물을 포함한다. 상기 천연식물 추출물은 2-4 중량부를 포함하는 것이 더욱 바람직하다.
정향(Syzygii Flos)은 열대 상록성 아교목의 정향 나무(Syzygium aromaticum (L.) Merrill et. Perry)의 꽃봉오리로，분말이나 정향유를 식용 및 약용으로 사용한다. 정향은 구토, 위암, 복통소화불량과 성기능 증대, 잇몸염증 및 잇몸통증 등에 사용된다. 약리작용으로 위액분비촉진, 진통, 항경련, 항염, 항산화, 항혈전, 구충 및 혈압강하작용 등이 보고되어 있다.
시계꽃(Passiflora incarnata)는 상록성 다년 덩굴식물로서 시계꽃의 꽃, 잎, 줄기, 뿌리, 열매를 이용할 수 있다. 아메리카 원주민들은 눈이 붓거나 염증이 생길 때 식물 전체를 사용했으며, 뿌리는 일반적으로 강장제로 사용된다. 또한 잎은 빠른 맥박을 예방하며 고혈압을 감소시키고 비중독적이고 비억제적인 불면증과 불안의 진정제로 사용될 뿐만 아니라 천식의 근육 경련, 간질, 신경 과민, 대장성 증후군을 완화시키며 습포제로 사용되어 화상과 피부 염증을 부드럽게 한다.
고삼(Sophora flavescens AIT)은 콩과에 속하는 다년생 초본으로, 주로 뿌리를 한약재로 사용한다. 약효성분으로는 마트린이 함유되어 있으며, 동물실험에서는 해열작용과 이뇨효과가 인정되었다. 또한, 건위작용이 있어, 위장염, 장염, 세균성 이질에 목향(木香)·감초와 같이 달여서 복용하면 치유되는 것으로 알려져 있다.
치자는 치자나무(Gardenia jasminoides J.Ellis)의 열매로, 뜨거운 물에 우려내면 식용으로 사용 가능한 노란색 색소를 추출할 수 있으나, 일정량 이상을 섭취할 경우 부작용이 발생한다. 한방에서는 해열, 지혈에 효능이 있는 것으로 알려져 있다.
애엽은 한방에서 국화과의 황해쑥(Artemisia argyi Lev. et Vant.), 쑥(A. princeps Pamp. var. orientlis Hara) 또는 산쑥(A. montana Pamp.)의 잎 및 어린줄기를 말린 약재를 의미하며, 특이한 방향이 있고 맛은 맵고 쓰며 성질은 따뜻하고 약간 독이 있는 것으로 알려져 있다. 따라서 애엽은 지혈작용, 억균작용, 기관지 평활근 이완작용, 진해거담작용, 수면작용, 자궁흥분유도작용, 과민성 쇼크 보호작용 등이 있다.
상기 물질들을 원료로하여 추출된 추출물을 항균제로 적용하여 친환경적일 뿐만 아니라, 우수한 항균기능을 부여할 수 있다.
상기 천연식물 추출물은 정향, 시계꽃, 고삼, 치자 및 애엽을 세척한 후, 분쇄하여 준비하는 단계; 준비된 정향, 시계꽃, 고삼, 치자 및 애엽을 1:1:1:1:1의 중량비율로 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계; 상기 혼합물 90-110 중량부 및 에탄올과 아세톤이 1:1의 부피비율로 혼합된 혼합용매 900-1100 중량부를 혼합한 후, 초음파공정으로 38-42℃의 온도에서 22-26시간 동안 추출액을 제조하는 단계; 및 상기 추출액을 감압농축 및 동결건조하는 단계;를 수행하여 제조되는 것을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 UV 차단층은 폼(foam) 형태의 실리콘 층에 입자크기가 200-300 nm인 이산화티타늄 나노입자가 분산된 것으로, 비닐기를 가지는 폴리디메틸비닐실록산 66-70 중량부, 입자크기가 200-300 nm인 이산화티타늄 나노입자 24-28 중량부, 60-130℃의 발포 개시온도를 가지며 입자크기가 1-25 ㎛인 물리발포제 0.5-4 중량부, 입자크기가 1-25 ㎛인 실리카 0.5-4 중량부, 메틸하이드로겐 폴리실록산 0.1-2 중량부 및 백금 촉매 0.1-2 중량부를 포함하는 UV 차단층 형성용 조성물을 가열 발포하여 형성된 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는, 비닐기를 가지는 폴리디메틸비닐실록산 67-69 중량부, 입자크기가 200-300 nm인 이산화티타늄 나노입자 25-27 중량부, 60-130℃의 발포 개시온도를 가지며 입자크기가 1-25 ㎛인 물리발포제 1-3 중량부, 입자크기가 1-25 ㎛인 실리카 1-3 중량부, 메틸하이드로겐 폴리실록산 0.5-1.5 중량부 및 백금 촉매 0.5-1.5 중량부를 포함하는 UV 차단층 형성용 조성물을 가열 발포하여 형성할 수 있다.
상기 폴리디메틸비닐실록산은 비닐기를 포함한다. 상기 실록산으로서 비닐기를 포함하는 폴리디메틸비닐실록산을 사용하는 경우 140℃ 이하의 온도에서 경화 반응이 이루어지고(폴리디메틸실록산의 경우, 150℃ 이상의 온도를 가하여야 경화 반응이 이루어짐), 경화 반응 과정 중에 폴리디메틸실록산에서 발생하는 과산화물과 같은 부산물이 발생하지 않는 점에서 바람직하다.
상기 이산화티타늄 나노입자은 UV 차단 특성을 나타낼 수 있다.
상기 물리발포제는 질소 가스를 방출하지 않는 비염소계 물리 발포제를 사용하는 것이 균일한 폼 형태의 실리콘 층 형성 및 환경적인 측면에서 바람직하다.
상기 실리카는 상기 폴리디메틸비닐실록산의 기계적인 강도를 향상시키고, 발포된 폼 형태의 실리콘 층의 표면을 고르게 한다.
상기 메틸하이드로겐 폴리실록산은 경화제로 적용되어 스폰지층 형성용 조성물의 원활한 가교를 사용되는 것으로서, Si-H를 갖는 메틸하이드로겐 폴리실록산을 사용한다.
상기 백금 촉매는 상기 폴리디메틸비닐실록산의 가교를 촉진시킨다.
상기 필터층은 상기 안감 외측과 접촉되는 제1 분산층; 상기 제1 분산층 외측에 형성되는 필터; 및 상기 필터 외측에 형성되는 제2 분산층;을 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제1 분산층 및 제2 분산층은 통기공이 구비되고, 상기 통기공의 분포는 중앙으로부터 주변부로 갈수록 통기공의 기공크기가 커지는 것을 특징으로 한다.
상기 필터는 MB 필터인 것이 바람직하다.
상기 제1 분산층 및 제2 분산층은 부직포에 통기공이 형성된 것이고,
상기 부직포는,
셀룰로오스계 섬유와 히드록시기 및 카르복시기 중 1종 이상의 작용기를 포함하는 그래핀 산화물을 준비하는 단계;
산 촉매 존재 하, 40-60℃의 온도에서 6-10시간 동안 셀룰로오스계 섬유의 표면에 위치한 작용기 및 그래핀 산화물의 작용기 사이의 트랜스-에스테리피케이션(trans-esterification) 반응을 유도하여 셀룰로오스계 섬유를 그래핀 산화물로 코팅하는 단계;
그래핀 산화물이 코팅된 셀룰로오스계 섬유를 물 및 에탄올을 1:1의 중량비율로 포함하는 세정제를 이용하여 세척하는 단계; 및
세척된 셀룰로오스계 섬유를 이용하여 부직포를 제조하는 단계;를 수행하여 제조된 것을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 부직포에 적용되는 섬유는 셀룰로오스계 섬유인 것이 바람직하다. 상기 셀룰로오스계 섬유는 헤미아세탈기, 히드록시기 등의 작용기를 포함하고 있기 때문에, 그래핀 산화물에 포함된 카르복시기와 탈수축합반응하기에 용이하다.
또한, 상기 그래핀 산화물에 포함된 히드록시기 또는 카르복시기는 산 촉매 존재 하에서 셀룰로오스계 섬유에 포함되어 있는 헤미아세탈기 또는 히드록시기와 반응하여 새로운 공유결합을 형성할 수 있다.
섬유의 표면에 그래핀 산화물이 코팅된 후에도, 그래핀 산화물에 포함된 적어도 일부의 카르복시기 또는 히드록시기는 반응에 참여하지 않은 상태로 남아있게 된다. 또한, 대기 조건에서 상술한 작용기들은 산소분자와 반응하여 쉽사리 라디칼화 되며 활성 산소종을 생성한다. 그 결과, 섬유의 표면에서 그램 음성 세균 혹은 그램 양성 세균이 번식하는 것을 지연시키거나 방지할 수 있다.
이와 같은 반응은 달리 트랜스-에스테리피케이션(trans-esterification) 반응이라 칭해질 수 있으며, 에스테르기 또는 히드록시기가 교환되는 반응에 해당한다. 따라서, 그래핀 산화물의 코팅은 산 촉매 조건에서 섬유의 표면에 위치한 작용기 및 그래핀 산화물의 작용기 사이의 트랜스-에스테리피케이션(trans-esterification) 반응에 의하여 수행된 것이 바람직하다.
전술한 바와 같은 트랜스-에스테리피케이션은 그래핀 산화물 분산액에 섬유를 침지하고 촉매인 산을 첨가함으로써 수행될 수 있다. 이 때, 산이란 루이스 산(Lewis acid)를 의미한다. 루이스 산은 전자를 공여받을 수 있는 종으로서, 황산, 질산, 염산 외에도 금속염을 포함하는 개념이며, 아연 양이온, 이리듐 양이온 등을 포함한다.
또한, 상기 트랜스-에스테리피케이션은 40-60℃의 온도조건에서 6-10시간 동안 수행되는 것이 바람직하다. 온도조건이 40℃ 미만이거나 반응시간이 6시간 미만이 경우에는 트랜스-에스테리피케이션이 충분히 진행되지 아니할 가능성이 상당하고, 온도조건이 60℃를 초과하거나 반응시간이 10시간을 초과하는 경우에는 섬유의 훼손이 문제될 수 있다.
그래핀 산화물의 농도는 상술한 온도조건 및 반응시간 조건하에서 트랜스-에스테리피케이션이 촉진되는 농도로서, 그래핀 산화물 분산액(수용액 기준) 100 중량부를 기준으로 하여, 0.1-2 중량부인 것이 바람직하고, 0.5-1 중량부인 것이 더욱 바람직하다.
상기 부직포를 제1 분산층 또는 제2 분산층으로 적용함으로써 내구성을 확보함과 동시에 통기성과 더불어 내열성 또한 확보할 수 있다.
상기 마스크의 본체부는 인체공학적 디자인을 확보할 수 있다. 3.5 cm 에어룸으로 안면흡기저항을 낮추고 노즈 와이어로 김서림 방지 효과를 나타낼 수 있다.
또한, 상기 고리부는 고탄력 이어밴드를 적용하여 귀의 통증을 방지할 수 있다. 상기 이어밴드는 표시부를 포함하고, 상기 표시부를 자르면 사이즈 조절이 가능하다. 상기 고리부는 마스크의 본체부와 동일한 색상으로 제조되어 이질감이 없다.
이하, 본 발명을 하기의 실시예에 의해 보다 상세하게 설명한다.
단, 하기 실시예는 본 발명의 내용을 예시하는 것일 뿐 발명의 범위가 실시예 및 실험예에 의해 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1> 마스크의 제조
기재층 일면에 코팅층 형성용 조성물을 도포하여 코팅층을 형성하고, 기재층 타면에 접착층 형성용 조성물을 도포하여 접착층을 형성하여 안감을 준비하였다.
구체적으로, 폴리테트라메틸렌글리콜(polytetramehtyleneglycol; PTMG), 디메틸올프로피온산(dimethylol propionic acid; DMPA), N-메틸피놀리돈(NMP) 용액 및 이소포론디이소시아네이트(isophoronediisocyanate; IPDI)를 혼합하여 프리폴리머를 제조하고, N-메틸피놀리돈(NMP) 용액에 희석시킨 트리에틸아민(triethylamine; TEA)으로 상기 프리폴리머를 중화시키고, 상기 중화된 프리폴리머에 증류수를 투입하여 수분산시킨 후, 사슬 연장제로 에틸렌디아민(ethylene diamine; EDA)을 첨가하여 수분산 폴리우레탄을 제조하였다. 이후, 상기 수분산 폴리우레탄에 메틸메타크릴레이트(methylmetaacrylate; MMA) 및 아조비스이소부티로니트릴(2,2'-azobisisobutyronitrile; AIBN)을 첨가한 후 교반하여 아크릴 폴리우레탄 수지를 제조하였다.
황토, 참숯 및 토르말린을 세척한 후, 분쇄하여 준비하고, 준비된 황토, 참숯 및 토르말린을 2:2:1의 중량비율로 혼합하여 혼합물을 제조하고, 제조된 혼합물을 720℃의 온도에서 3시간 동안 열처리한 후, 이를 분쇄하여 황토분말, 참숯분말 및 토르말린분말을 2:2:1의 중량비율로 혼합하여 기능성 분말을 제조하였다.
레몬, 마카 및 부추를 세척한 후, 분쇄하여 준비하고, 준비된 레몬, 마카 및 부추를 4:3:3의 중량비율로 혼합하여 혼합물을 제조하고, 상기 혼합물 100 중량부 및 아세톤과 클로로포름이 1:1의 부피비율로 혼합된 혼합용매 1000 중량부를 혼합한 후, 초음파공정으로 40℃의 온도에서 24시간 동안 추출액을 제조하였다. 이후, 상기 추출액을 감압농축 및 동결건조하여 항균 추출물을 제조하였다.
산화칼슘 및 제올라이트를 1:1의 중량비율로 혼합하여 제1 혼합물을 제조하였다. 이후, 상기 혼합물 100 중량부 및 증류수 300 중량부를 혼합하고 50℃의 온도에서 30분 동안 교반하여 제2 혼합물을 제조하였다. 상기 제2 혼합물에 농도 10 중량%의 인산 수용액을 pH가 8.3이 될때까지 투입하여 반응시켰다. 상기 반응으로 생성되는 생성물 또는 침전물을 탈수 및 열풍 건조하여 얻었다. 상기 생성물을 산화분위기 및 850℃의 온도에서 10시간 동안 소결시켰다. 이후 냉각하여 결과물을 얻었다. 상기 결과물 100 중량부 및 증류수 300 중량부를 혼합하고 80℃의 온도에서 60분 동안 교반하여 제3 혼합물을 제조하였다. 여기에 질산은(AgNO3) 5 중량부 및 황산아연(ZnSO4) 5 중량부를 투입하여 12시간 교반하여 금속이온을 포함하는 무기항균제를 제조하였다.
상기 아크릴 폴리우레탄 수지 50 중량부, 상기 기능성 분말 17 중량부, 상기 무기 항균제 8 중량부, 상기 항균 추출물 6 중량부, 로진산 칼륨염 3 중량부 및 물 14 중량부를 혼합하여 코팅층 형성용 조성물을 제조하여 사용하였다.
상기 기재층은 서멀본딩 부직포를 준비하여 사용하였다.
정향, 시계꽃, 고삼, 치자 및 애엽을 세척한 후, 분쇄하여 준비하였다. 준비된 정향, 시계꽃, 고삼, 치자 및 애엽을 1:1:1:1:1의 중량비율로 혼합하여 혼합물을 제조하였다. 상기 혼합물 100 중량부 및 에탄올과 아세톤이 1:1의 부피비율로 혼합된 혼합용매 1000 중량부를 혼합한 후, 초음파공정으로 40℃의 온도에서 24시간 동안 추출하여 추출액을 제조하였다. 상기 추출액을 감압농축 및 동결건조하여 천연식물 추출물을 제조하고, 중량평균분자량 25,000-30,000인 폴리락트산(PLA) 54 중량부, 중량평균분자량 6,000-8,000인 락트산 올리고머 15 중량부, 스티렌부타디엔공중합체 8 중량부, 상기 화학식 1로 표시되는 실리콘계 화합물 5 중량부, 폴리부틸렌(숙시네이트-co-아디페이트)(poly butylene succinate-co-adipate, PBSA) 5 중량부, 미네랄오일 10 중량부 및 천연식물 추출물 3 중량부를 혼합하여 접착층 형성용 조성물을 제조하여 사용하였다.
다음, UV 차단층 형성용 조성물을 가열 발포하여 UV 차단층을 제조하여 상기 안감의 접착층 상에 부착하였다.
구체적으로, 비닐기를 가지는 폴리디메틸비닐실록산 68 중량부, 240-260 nm 입자크기를 갖는 이산화티타늄 나노입자 26 중량부, 60-130℃의 발포 개시온도를 가지며 입자크기가 1-25 ㎛인 물리발포제 2 중량부, 입자크기가 1-25 ㎛인 실리카입자 2 중량부, 메틸하이드로겐 폴리실록산 1 중량부 및 백금 촉매 1 중량부를 혼합하여 UV 차단층 형성용 조성물을 제조하여 사용하였다.
다음, MB 필터를 준비하여 제1 분산층 및 제2 분산층을 부착시켜 필터층을 제조하고, 이를 UV 차단층 상에 부착하고, 겉감을 겹치고 코편으로 노즈와이어를 삽입한 후 초음파 열융착하여 마스크 모양으로 성형하고, 이어밴드를 초음파 열융착으로 부착하여 마스크를 제조하였다.
상기 제1 분산층 및 제2 분산층은 부직포에 통기공을 형성하여 제조하였고, 상기 부직포는 아래와 같은 방법으로 제조하여 사용하였다.
구체적으로, 셀룰로오스계 섬유와 카르복시기를 포함하는 그래핀 산화물을 준비하고, 10 중량%의 황산 수용액을 준비하여, 상기 황산 수용액 100 중량부에 대하여 상기 그래핀 산화물을 1 중량부 포함하는 분산액을 제조하였다. 상기 분산액에 셀룰로오스계 섬유를 침지한 후, 50℃의 온도에서 8시간 동안 반응시켜 셀룰로오스계 섬유의 표면에 위치한 작용기 및 그래핀 산화물의 작용기 사이의 트랜스-에스테리피케이션(trans-esterification) 반응을 유도하여 셀룰로오스계 섬유를 그래핀 산화물로 코팅하였다. 이후, 그래핀 산화물이 코팅된 셀룰로오스계 섬유를 물 및 에탄올을 1:1의 중량비율로 포함하는 세정제를 이용하여 세척하였다. 세척된 셀룰로오스계 섬유복합사를 이용해 부직포를 제조하고 제조된 부직포를 세탁 및 건조하여 사용하였다.
<실험예 1> 항균 실험
상기 실시예 1에서 제조된 마스크의 항균 성능을 확인하기 위하여, 상기 실시예 1에서 제조된 마스크를 이용하여 KS K 0693: 2016 시험방법으로 시험을 수행하였다. 사용되는 균주는 포도상구균(Staphylococcus aureus ATCC 6538) 및 폐렴균(Klebsiella pneumoniae ATCC 4352)이고, 시험결과를 하기 표 1에 나타내었다.
시험항목 시료구분 초기 농도
(CFU/ml)		 18시간 후 농도
(CFU/ml)		 정균감소율
(%)
포도상규균에 의한 항균시험 대조군 2.3×104 1.0×106 -
실시예 1 3.9×104 96.4
폐렴균에 의한
항균시험		 대조군 6.3×104 3.1×106 -
실시예 1 1.5×105 95.0
상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 마스크의 항균 성능을 확인할 수 있었다.
<실험예 2> 탈취 실험
상기 실시예 1에서 제조된 마스크의 탈취 성능을 확인하기 위하여, 상기 실시예 1에서 제조된 마스크를 이용하여 KFIA-FI-1004 시험방법으로 시험을 수행하였다. 사용되는 시험가스는 암모니아이고, 가스농도측정은 가스검지관으로 수행하였으며, 시험결과를 하기 표 2에 나타내었다.
시험항목 경과시간(분) Blank농도(ppm) 시료농도(ppm) 탈취율(%)
탈취시험 초기 500 500 -
30 480 150 69
60 460 135 71
90 450 120 73
120 440 110 75
상기 표 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 마스크의 탈취 성능을 확인할 수 있었다.
<실험예 3> 자외선 차단 실험
상기 실시예 1에서 제조된 마스크의 자외선 차단 성능을 확인하기 위하여, 상기 실시예 1에서 제조된 마스크를 이용하여 KS K 0850 : 2014 시험방법으로 시험을 수행하였다. 시험결과를 하기 표 3에 나타내었다.
실시예 1
자외선(UV-R) 차단율 (%) 69.2
자외선(UV-B) 차단율 (%) 69.3
자외선(UV-C) 차단율 (%) 70.2
상기 표 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 마스크의 자외선 차단 성능을 확인할 수 있었다.

Claims (2)

  1. 기재층 일면에 아크릴 폴리우레탄 수지 48-52 중량부, 기능성 분말 15-19 중량부, 무기 항균제 6-10 중량부, 항균 추출물 4-8 중량부, 로진산 칼륨염 1-5 중량부 및 물 12-16 중량부를 포함하는 코팅층 형성용 조성물을 도포하여 코팅층을 형성하고, 기재층 타면에 중량평균분자량 25,000-30,000인 폴리락트산(PLA) 52-56 중량부, 중량평균분자량 6,000-8,000인 락트산 올리고머 13-17 중량부, 스티렌부타디엔공중합체 6-10 중량부, 하기 화학식 1로 표시되는 실리콘계 화합물 3-7 중량부, 폴리부틸렌(숙시네이트-co-아디페이트)(poly butylene succinate-co-adipate, PBSA) 3-7 중량부, 미네랄오일 8-12 중량부 및 천연식물 추출물 1-5 중량부를 포함하는 접착층 형성용 조성물을 도포하여 접착층을 형성하여 안감을 준비하는 단계;
    비닐기를 가지는 폴리디메틸비닐실록산 66-70 중량부, 입자크기가 200-300 nm인 이산화티타늄 나노입자 24-28 중량부, 60-130℃의 발포 개시온도를 가지며 입자크기가 1-25 ㎛인 물리발포제 0.5-4 중량부, 입자크기가 1-25 ㎛인 실리카 0.5-4 중량부, 메틸하이드로겐 폴리실록산 0.1-2 중량부 및 백금 촉매 0.1-2 중량부를 포함하는 UV 차단층 형성용 조성물을 가열 발포하여 UV 차단층을 제조하고, 제조된 UV 차단층을 상기 안감의 접착층 상에 부착하는 단계; 및
    멜트브라운(MB) 필터를 준비하여, MB 필터 일면에 제1 부직포를 부착시켜 제1 분산층을 형성하고, MB 필터 타면에 제2 부직포를 부착시켜 제2 분산층을 형성하여 필터층을 제조하고, 상기 필터층을 상기 UV 차단층 상에 부착하고, 상기 필터층 상에 겉감을 부착하고 코편을 삽입한 후 초음파 열융착하여 마스크 모양으로 성형하고, 이어밴드를 초음파 열융착으로 부착하여 마스크를 제조하는 단계;를 포함하고,
    상기 기재층은 서멀본딩 부직포이고,
    상기 아크릴 폴리우레탄 수지는 폴리테트라메틸렌글리콜(polytetramehtyleneglycol; PTMG), 디메틸올프로피온산(dimethylol propionic acid; DMPA), N-메틸피놀리돈(NMP) 용액 및 이소포론디이소시아네이트(isophoronediisocyanate; IPDI)를 혼합하여 프리폴리머를 제조하고, N-메틸피놀리돈(NMP) 용액에 희석시킨 트리에틸아민(triethylamine; TEA)으로 상기 프리폴리머를 중화시키고, 상기 중화된 프리폴리머에 증류수를 투입하여 수분산시킨 후, 사슬 연장제로 에틸렌디아민(ethylene diamine; EDA)을 첨가하여 수분산 폴리우레탄을 제조하고, 상기 수분산 폴리우레탄에 메틸메타크릴레이트(methylmetaacrylate; MMA) 및 아조비스이소부티로니트릴(2,2'-azobisisobutyronitrile; AIBN)을 첨가한 후 교반하는 공정을 수행하여 제조되는 것이고,
    상기 기능성 분말은 황토분말, 참숯분말 및 토르말린분말을 2:2:1의 중량비율로 혼합한 혼합 분말이고,
    상기 무기 항균제는 금속이온으로 치환된 산화칼슘 및 제올라이트의 복합 무기 항균제이고,
    상기 항균 추출물은 레몬 추출물, 마카 추출물 및 부추 추출물을 4:3:3의 중량비율로 혼합한 혼합물이고,
    상기 제1 부직포 및 제2 부직포는,
    셀룰로오스계 섬유와 히드록시기 및 카르복시기 중 1종 이상의 작용기를 포함하는 그래핀 산화물을 준비하는 단계;
    산 촉매 존재 하, 40-60℃의 온도에서 6-10시간 동안 셀룰로오스계 섬유의 표면에 위치한 작용기 및 그래핀 산화물의 작용기 사이의 트랜스-에스테리피케이션(trans-esterification) 반응을 유도하여 셀룰로오스계 섬유를 그래핀 산화물로 코팅하는 단계;
    그래핀 산화물이 코팅된 셀룰로오스계 섬유를 물 및 에탄올을 1:1의 중량비율로 포함하는 세정제를 이용하여 세척하는 단계; 및
    세척된 셀룰로오스계 섬유를 이용하여 부직포를 제조하는 단계;를 수행하여 제조된 것이고,
    상기 제1 부직포 및 제2 부직포는 통기공을 포함하고, 상기 통기공의 분포는 중앙으로부터 주변부로 갈수록 통기공의 기공크기가 커지는 것을 특징으로 하는 마스크의 제조방법:
    <화학식 1>

    (상기 화학식 1에서 n은 1-9의 정수이고, m은 1-9의 정수이다).
  2. 삭제
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