KR200467023Y1 - 그라파이트가 함유된 건강 기능성 신발 깔창 - Google Patents

Abstract

복원력을 제공하기 위한 재질과 두께를 가지고 사출 성형된 깔창 몸체; 및 상기 깔창 몸체의 상부 전면을 덮어 형성되는 항균 또는 통기 가능한 섬유 재질의 상부 외장재를 포함하며; 상기 상부 외장재와 상기 깔창 몸체 사이에, 상기 깔창 몸체의 상부 전면을 덮으며 압착 형성된, 그라파이트가 컴파운드 코팅처리된 그라파이트 시트; 음이온을 방사하는 음이온 시트; 시트에 활성탄이 컴파운드 코팅처리된 활성탄층; 및 시트에 목초액이 함유된 황토가 컴파운드 코팅처리된 황토층을 포함하며; 상기 깔창 몸체는 발 뒤꿈치를 감싸서 지지하도록 오목하게 라운드진 뒤꿈치부, 상기 뒤꿈치부에 연장되며 발바닥의 오목한 부분을 따라 아치형상으로 형성되어 발바닥을 접촉하여 지지하는 아치 지지부, 앞꿈치 및 발가락을 지지하는 전면부, 상기 뒤꿈치부의 바닥면 일부에 리세스를 형성한 후 부설되어 일부가 노출된 뒤꿈치 쿠션부, 앞꿈치에 대응되어 상기 아치 지지부와 상기 전면부의 경계 영역의 하부면 일부에 리세스를 형성한 후 부설되어 일부가 노출된 앞꿈치 쿠션부를 포함하며, 상기 깔창 몸체의 전면부에는 상기 상부 외장재, 그라파이트 시트, 음이온 시트, 활성탄층, 황토층, 상기 깔창 몸체를 관통하여 상기 그라파이트 시트, 음이온 시트, 활성탄층, 황토층의 일부가 노출되도록 복수개의 관통 홀이 형성된 것을 특징으로 하는 그라파이트가 함유된 건강 기능성 신발 깔창이 제공된다.

Description

그라파이트가 함유된 건강 기능성 신발 깔창{shoe insole with graphite for supporting health}

본 고안은 그라파이트가 함유된 건강 기능성 신발 깔창에 관한 것으로, 상세하게는 그라파이트(Graphite) 시트를 이용하여 열흡수가 빠르고 적정 온도를 자체적으로 유지함과 아울러 수맥파를 차단할 수 있고 음이온 시트, 활성탄층 및 황토층을 통해 인체에 유익한 음이온이나 원적외선을 방출시키는 그라파이트가 함유된 건강 기능성 신발 깔창에 관한 것이다.

신발 깔창은 구두 또는 운동화 기타 신발 내부 저면에 배치되며, 주로, 걷거나 뛰는 경우 발에 가해지는 충격을 흡수할 수 있도록 구성된다. 신발의 깔창은 충격을 흡수하여 관절에 무리를 주는 것을 방지하는 역할을 하므로, 기본적으로 푹신한 재질로서 발의 피로까지 방지할 수 있는 형태로 제작되며, 이러한 충격흡수 목적을 위해 대부분의 신발 깔창은 완충재질로 구성된다.

신발 깔창은 일반적으로 기포 발생제를 함유한 라텍스 배합물을 원단위에 일정 두께로 입히고 가황 공정을 거친 합포물을 발형으로 재단하는 방법, 일정 두께의 EVA(Ethylene-Vinylacetate) 스폰지 시트를 원단과 합포하여 발형으로 재단하는 방법, EVA 스폰지와 원단을 합포하고 가열한 다음 냉각프레스 금형에 삽입, 가압, 냉각 성형하는 방법, 폴리우레탄 원액을 금형 내에서 발포성형하는 방법 등을 이용하여 제조된다.

종래의 신발 깔창은 발포성 깔창이 주를 이루었으나, 이러한 발포성 깔창은 착용 2주가 지나면 땀이 차 악취가 나고 바닥에 들러붙는 단점이 존재한다.

최근들어 발포성 깔창을 대체하는 충격 흡수용 깔창이 다수 개발되고 있다. 이러한 깔창들의 소재로는 대체로 젤 플리머, 폴리우레탄, 천연고무 등이 쓰이며, 천연고무와 특수 젤 플리머 등을 사용하여 충격흡수에 이상적인 벌집형 구조로 형성된다. 깔창의 단면 구조는 맨 아래층부터 폴리우레탄, 플리머 겔, 천 순서의 3층 구조이다.

폴리우레탄은 받침대 역할을 하며, 플리머 겔은 발바닥에 맛사지 효과도 겸하는 충격 흡수재이고, 맨 위에 덮이는 천은 마찰을 적게 하고 땀을 흡수하는 기능을 수행한다.

또한, 신발 깔창은 발바닥의 형상에 대응되게 설계되어 사람이 보행중 바닥을 디딜 때 가해지는 충격을 흡수하여 착용감을 향상시키기 위해 뒷굽 상부나 아치부에 쿠션 부재를 부착하여 사용하지만 쿠션 부재를 장기간 사용할 경우 충격에 의한 압착으로 바닥면이 균일하지 않고 이물질이 혼입되어 보행중 심한 이물감으로 인해 발이 쉽게 피로해지고, 신발을 장시간 착용하면 발에서 발생되는 땀과 분비물로 인한 세균번식 등으로 악취가 발생하게 된다.

한편, 이와 같은 신발 깔창의 문제점을 개선하여 악취를 저감시면서 발의 건강을 보호하기 위해 휠컵에 쿠션부재를 부착한 기술들을 살펴보면, 대한민국 공개특허공보 제10-2006-0055724호에 신발 깔창의 절반 정도 크기로 발뒤꿈치에 해당되는 부분에 관통 홀이 형성된 보조 깔창의 쿠션패드 주위로 소정량의 에어가 충진되어 밀봉된 에어백을 결합시켜 발에 가해지는 충격을 흡수하는 기능성 신발 깔창을 제안하고 있고, 대한민국 등록실용신안공보 제20-0430914호에는 상부 부재의 하면에 충격을 흡수하는 충격 흡수부재를 부착하고, 그 하부에 상기 부재들과 모양이 같은 하부부재를 구성하여 충격을 흡수하여 피로감을 줄이고, 착화감을 높이는 신발 깔창이 제안되어 있다.

그러나 상술한 충격 흡수용 신발 깔창들은 발바닥의 표면에 가해지는 압력의 분포를 감안하지 않고 획일적으로 발뒷꿈치 부분에 가해지는 충격력만 흡수함으로써, 앞꿈치 부분에 가해지는 충격력으로 인해 장시간 보행중 근육의 경직으로 피로감이 증가되고, 근육의 경직에 따른 땀의 분비로 악취가 심하게 나는 문제점이 있다.

그리고 이와 같이 신발 깔창의 문제점을 개선하기 위해 아치부에 쿠션부재를 부착한 기술들을 살펴보면, 대한민국 공개특허공보 제10-2005-0011001호에 안창 상판과 EVA와 같은 안창 하판 사이에 폴리우레탄 비닐과 실리콘 및 냉온매체가 혼합된 겔 상태의 팩인 쿠션부가 형성되어 아치 부분과 대응되게 구성하여 마사지 효과와 피로회복 등을 원활하게 하는 맞춤형 신발 안창을 제안하고 있고, 대한민국 등록실용신안공보 제20-0427686호에는 발바닥과 접촉되는 상부창과 발형상과 대응되게 일정 높이로 굴곡된 하부창 사이에 아치형으로 함몰된 쿠션매트를 구비하여 발에 가해지는 충격을 흡수하여 발의 피로감 및 착화감을 향상시키는 기술이 제안되어 있다.

그러나 상술한 바와 같이 발바닥의 아치부분에 대응되게 쿠션부재를 위치시키는 경우에는 발뒷꿈치에 가해지는 하중에 의해 지면과 닿는 충격이 배가되어 장시간 보행중 하중이 발바닥 후반부에 분산되어 근육의 경직과 혈관의 압박으로 인해 피로감을 빨리 느껴지는 문제점이 있다.

한편, 현대인들은 하루 중 대부분의 시간 동안 신발을 착용한 상태에서 생활을 하는데, 신발은 발 전체를 감싸고 있는 형태로 구성되어 발 부분이 외부 공기와 차단될 수밖에 없다. 이로 인해 발바닥에서 분비되는 땀과 신발에서 발생되는 이물질에 의하여 박테리아 등 각종 세균이 증식하면서 이소발렉티산이라는 물질이 발생되어 악취가 나게 되고, 발바닥, 발뒤꿈치, 발가락 사이에는 곰팡이성 진균이 증식하여 무좀을 발생시킨다. 이에 따라, 신발 깔창은 발에 직접 접하는 부분이므로 흡습성, 탈취성, 항균성을 갖추어 쾌적한 상태를 유지할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

그러나, 종래의 신발 깔창들은 주로 깔창의 본래 목적인 충격완충 효과에만 치중을 했을 뿐, 위와 같은 발냄새 제거나 무좀 방지와 같은 위생적인 부분에 대하여는 별다른 효과를 거두지 못하고 있는 실정이다. 발냄새를 없애는 신발 깔창이 더러 존재하기는 하였지만, 이것들도 냄새의 근원을 제거하기보다는 방향제에 의한 냄새의 희석에만 의존하여 소정의 목적을 달성하지는 못하였다

이러한 목적을 달성하기 위하여, 대한민국 공개실용신안 제1999-0038017호 "황토를 이용한 신발"에서는 가죽이나 인조가죽 압축피의 윗면에 면사로 지지층을 도포하고 지지층 윗면에 황토와 한약재를 배합한 황토 피복판을 적층함으로써 피로 회복, 악취제거, 살균의 효과를 얻을 수 있는 신발을 제시하였으며, 등록특허 제10-0311948호 "구두 깔창"에서는 두 장의 EVA 판 사이에 닥 20%, 펄프 10%, 황토 55%, 옥 7.5%, 흑운모 7.5%, 약간의 송진을 함유하는 종이를 넣고 가압, 융착시킨 구두 깔창을 제조함으로써 혈행을 촉진시키고 신진대사를 원활하게 하는 구두 깔창이 제시되었다.

그러나, 황토를 이용한 신발의 경우는 장기간 신발을 착용하거나 신발을 세탁할 시에 황토의 피복판이 손상될 가능성이 있으므로 내구성이 떨어지는 문제가 있으며, 구두 깔창의 경우는 닥, 펄프, 황토, 옥, 흑운모 등의 성분이 두터운 EVA 판으로 감싸져 있으므로, 혈행 촉진이나 신진대사 원활의 기능에 한계가 있고, 악취 제거, 살균의 효과는 실질적으로 나타내기 어렵다.

이외에도, 신발 깔창내에 세라믹, 황토, 참숯등의 분말을 함유시켜 건강을 증진시키고자 하는 시도들이 있었으나 깔창 내부에 내재 되어 있는 각종 재료들에서 자연 발생되는 원적외선과 음이온이 발에 미치는 방사량이 미미하여 사용자의 인체에 이로운 효과를 볼 수 없는 폐단이 있어 왔다.

한편, 신발은 4 계절 내내 착용할 수 밖에 없는데, 통기성이 뛰어난 신발은 겨울에는 발이 시리게 되고, 보온성이 뛰어난 신발의 경우에는 여름에는 땀이 차는 문제점이 있다.

본 고안이 해결하려는 과제는 보행시 발의 충격을 완화시킴과 아울러 인체에 유익한 음이온이나 원적외선을 방출시킬 수 있는 건강 기능성 신발 깔창을 제공하는데 있다.

본 고안이 해결하려는 다른 과제는 열흡수가 빠르고 적정 온도를 자체적으로 유지함으로써, 발의 온도를 겨울에는 따뜻하게 여름에는 시원하게 하여 4계절 내내 일정하게 유지시킬 수 있는 건강 기능성 신발 깔창을 제공하는데 있다.

본 고안이 해결하려는 또 다른 과제는 신발 깔창 내부 또는 외장의 바닥면에 습기로 인한 곰팡이나 병원균이 발생하는 것을 예방하고, 인체의 피부와 접촉하는 표면에 땀이 차거나 진드기등이 서식하는 것을 방지하여 위생적인 건강 기능성 신발깔창을 제공하는데 있다.

본 고안이 해결하려는 또 다른 과제는 신발 깔창 내부에서 발생되는 음이온이나 원적외선의 외부 방출율을 향상시키는데 있다.

본 고안의 일측면에 의하면, 복원력을 제공하기 위한 재질과 두께를 가지고 사출 성형된 깔창 몸체; 및 깔창 몸체의 상부 전면을 덮어 형성되는 항균 또는 통기 가능한 섬유 재질의 상부 외장재를 포함하며; 상부 외장재와 깔창 몸체 사이에, 깔창 몸체의 상부 전면을 덮으며 압착 형성된, 그라파이트가 컴파운드 코팅처리된 그라파이트 시트; 음이온을 방사하는 음이온 시트; 시트에 목초액이 함유된 활성탄이 컴파운드 코팅처리된 활성탄층; 및 시트에 황토가 컴파운드 코팅처리된 황토층을 포함하는 그라파이트가 함유된 건강 기능성 신발 깔창이 제공된다.

깔창 몸체는 발뒤꿈치를 감싸서 라운드 오목하게 라운드진 뒤꿈치부, 뒤꿈치부에 연장되며 발바닥의 오목한 부분을 따라 아치형상으로 형성되어 발바닥을 접촉하여 지지하는 아치 지지부, 앞꿈치 및 발가락을 지지하는 전면부, 뒤꿈치부의 바닥면 일부에 리세스를 형성한 후 부설되어 일부가 노출된 뒤꿈치 쿠션부, 앞꿈치에 대응되어 아치 지지부와 전면부의 경계 영역의 하부면 일부에 리세스를 형성한 후 부설되어 일부가 노출된 앞꿈치 쿠션부를 포함할 수 있다.

깔창 몸체의 전면부에는 상부 외장재, 그라파이트 시트, 음이온 시트, 활성탄층, 황토층, 깔창 몸체를 관통하여 그라파이트 시트, 음이온 시트, 활성탄층, 황토층의 일부가 노출되도록 복수개의 관통 홀이 형성될 수 있다.

활성탄층 및 황토층은 한장의 시트에 형성될 수 있으며, 한장의 시트의 제1면에 목초액이 함유된 활성탄이 컴파운드 코팅되고, 시트의 제2 면에 황토가 컴파운드 코팅처리될 수 있다.

활성탄층은 제1 시트에 형성되고, 황토층은 제2 시트에 형성될 수 있다.

본 고안에 의하면, 그라파이트 시트를 이용하여 열흡수가 빠르고 적정 온도를 자체적으로 유지함으로써, 발의 온도를 겨울에는 따뜻하게 여름에는 시원하게 하여 4 계절 내내 일정하게 유지시킬 수 있다. 또한, 음이온 시트, 활성탄층 및 황토층을 통해 인체에 유익한 음이온이나 원적외선을 방출시킬 수 있다. 이에 따라, 특히 시험을 앞둔 수험생, 피로에 지쳐있는 직장인들에게 체질 개선의 효과를 제공할 수 있다.

또한, 항균 및 살균 성분을 가지고 있는 목초액이 함유된 활성탄층과 항균 처리되거나 항균 섬유재질의 상부 외장재에 의해 신발 깔창 내부 또는 외장의 바닥면에 습기로 인한 곰팡이나 병원균이 발생하는 것을 예방할 수 있으며, 상부 외장재가 통기 가능한 항균 섬유 재질임에 따라 인체의 피부와 접촉하는 표면에 땀이 차거나 진드기등이 서식하는 것을 방지하여 위생적인 환경을 제공할 수 있다.

또한, 상부 외장재와 깔창 몸체 사이에, 그라파이트 시트, 음이온 시트, 활성탄층, 및 황토층이 얇은 시트 형태로 형성하고, 관통 홀을 복수개 형성함으로써, 그 관통 홀들을 통해 신발 깔창 내부에서 발생되는 음이온이나 원적외선의 외부 방출율을 향상시킬 수 있다. 이에 따라, 원적외선과 음이온과 살균 성분이 지속적으로 신발내에 발생하여 혈액순환 및 신진대사 활성화로 숙성효과가 있어 사용자 인체의 산소에 대한 효율적인 활동을 돕는 산소 촉매제로서의 역할 작용을 제공할 수 있다.

또한, 황토층에 의한 원적외선 방사에 의하여 혈액순환을 도와주어 혈류를 왕성하고 따뜻함을 느끼게 함과 동시에, 영양을 좋게 한다.

아울러, 음이온 시트에 의해 음이온이 지속적으로 발생되어 소취작용 및 체내의 세포에 활력을 부여하고 혈액을 정화하며, 저항력을 증진하므로서 건강에 유용한 효과가 있다. 예컨대, 음이온 시트로 사용될 수 있는 토르마린은 환경변화에 의한 음이온이 발생되고, 충격에 의하여 대전되며, 또한 흡착반발작용 및 전계를 형성하고, 복합작용으로 항균작용 및 선도의 유지 효과가 있어 발을 보호하며 악취를 제거할 수 있는 소취의 효과가 있다.

또한, 본 고안에 의하면, 통풍성 및 항균성이 뛰어나기 때문에 사용자의 청결한 발 관리가 가능하게 되고, 사용자의 체온을 조절시켜주는 효과가 있으며, 신발 내부의 습기를 제거할 수 있게 되어, 습진이나 무좀과 같은 발 질환을 예방하거나 완화시킬 수 있게 되는 효과가 있다.

도 1은 본 고안의 일실시예에 따른 그라파이트가 함유된 건강 기능성 신발 깔창을 보여주는 도면이다.
도 2는 본 고안의 일실시예에 따른 그라파이트가 함유된 건강 기능성 신발 깔창의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 고안에 따른 그라파이트가 함유된 건강 기능성 신발 깔창에 사용되는 그라파이트의 분자 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 고안에 따른 그라파이트가 함유된 건강 기능성 신발 깔창에 사용되는 그라파이트를 확대한 사진이다.
도 5는 본 고안에 따른 그라파이트가 함유된 건강 기능성 신발 깔창에 사용되는 그라파이트의 층구조를 보여주는 사진이다.
도 6은 본 고안에 따른 그라파이트가 함유된 건강 기능성 신발 깔창에 사용되는 그라파이트 시트를 보여주는 도면이다.
도 7은 본 고안에 따른 그라파이트가 함유된 건강 기능성 신발 깔창에 사용되는 그라파이트 시트를 보여주는 도면이다.
도 8은 발의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 보행시 발에 충격이 전달되는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 고안에 따른 그라파이트가 함유된 건강 기능성 신발 깔창의 정면을 보여주는 도면이다.
도 11은 본 고안에 따른 그라파이트가 함유된 건강 기능성 신발 깔창의 저면을 보여주는 도면이다.
도 12는 본 고안에 따른 그라파이트가 함유된 건강 기능성 신발 깔창에서 쿠션 부재를 제거한 상태의 저면을 보여주는 도면이다.
도 13은 도 10에서 A-A 단면을 보여주는 도면이다.
도 14는 본 고안에 따른 그라파이트가 함유된 건강 기능성 신발 깔창에서 뒤꿈치 지지부를 설명하기 위한 도면이다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 고안의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 고안의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 고안은 이하 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

도 1은 본 고안의 일실시예에 따른 그라파이트가 함유된 건강 기능성 신발 깔창을 보여주는 도면이며, 도 2는 본 고안의 일실시예에 따른 그라파이트가 함유된 건강 기능성 신발 깔창의 구조를 설명하기 위한 도면이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 고안에 따른 그라파이트가 함유된 건강 기능성 신발 깔창(100)은 상부 외장재(110), 깔창 몸체(160)를 포함한다. 상부 외장재(110)와 깔창 몸체(160) 사이에는 그라파이트 시트(120), 음이온 시트(130), 활성탄층(140), 황토층(150)이 위치할 수 있다. 상부 외장재(110)와 깔창 몸체(160)는 압착에 의해 견고하게 접착되어 있다.

상부 외장재(110)는 땀 흡수력과 통기성이 우수한 면소재 직물로 구성되는 것이 바람직하다. 상부 외장재(110)는 통기 가능한 항균 처리된 섬유재질이나 항균 섬유 재질로 이루어질 수 있다. 상부 외장재(110)는 예컨대, 자가드 처리된 100% 폴리에스테르 섬유일 수 있으며, 자가드 처리된 극세사 또는 은나노 처리된 섬유일 수 있으며, 메리 메쉬 섬유일 수 도 있다. 이에 따라, 인체의 피부와 접촉하는 상부 외장재(110)의 표면에 땀이 차거나 진드기등이 서식하는 것을 방지하여 위생적인 생활 환경을 제공할 수 있다.

깔창 몸체(160)는 항균 및 복원력을 제공하는 두께를 가질 수 있다. 깔창 몸체(160)의 재질로서 탄성복원력이 뛰어난 EVA(Ethylene Vinyl Acetate), 폴리우레탄(Polyurethane: PU), 라텍스 등의 재료로 사용될 수 있다. EVA를 사용하는 경우에는 여러 종류의 시트 상태의 EVA를 붙여서 시트 형태로 만든 후 두께에 맞게 잘라 다층구조의 EVA를 사용할 수 있다.

EVA(Ethylene-Vinyl Acetate copolymer)는 투명성, 유연성, 저온 취성 등이 우수하여 신발용 소재, 농업용 필름, 압출 코팅 등의 원료 수지로 사용되고 있으며, 연성이 우수하여 PVC(폴리염화비닐 polyvinyl chloride)의 대체 소재로도 주목받고 있다. 특징은 탄성과 투명성과 신장율, 인장 강도 등이 일반 호모폴리머(Homopolymer)인 LDPE에 비하여 우수하다.

깔창 몸체(160)은 예컨대, 항균처리된 100% 폴리에스테르 재질일 수 있다. 이외에도 깔창 몸체(160)의 재질은 현재 사용가능한 모든 종류의 플라스틱 소재를 사용하고 있다. 예컨대, 나일론, 폴리프로필렌(Polypropylene: PP), 글래스파이버(glass fiber), 및 복합플라스틱 혼합체가 사용될 수 있다. 복합플라스틱 혼합체란, 예를 들어 폴리부틸렌 테레프탈레이트(Polybutylene Terephthalate: PBT)와 폴리에틸렌 테레프탈레이트(Plolyethlene terephtalate: PET)를 혼합하여 사용하거나, 나일론과 글래스파이버를 혼합하여 사용될 수 있다.

그 외에도 깔창 몸체(160)의 재질로서 보행 시의 충격을 흡수하거나 신발 깔창의 질감을 부드럽게 하기 위한 부재로는 네오프렌 고무(NR), 스틸렌부타디엔고무(SBR), 부타디엔고무(BR), 클로로프렌고무(CR) 등의 열가소성 고무(TPR, Thermoplastic Rubber)가 사용될 수 있다. 깔창 몸체(160)의 재질은 탄성 복원력이 우수하여 충격완화기능을 수행할 수 있는 소재로 당업자가 채용할 수 있는 여하한의 소재가 사용될 수 있으며, 여기에 예시된 소재에 한정되는 것은 아니다.

깔창 몸체(160)는 플라스틱 금형 기술로 제조될 수 있다. 일반적인 플라스틱 성형방법은 매우 다양하나, 대략 열거하면 사출성형, 압축성형, 트랜스성형, 열성형, 블로우성형, 필름 블로잉, 압출성형, 카렌더링 및 파이버 스피닝 등으로 분류된다. 이 중에서 사출성형, 압축성형, 트랜스터 성형 및 회전 성형은 성형품을 성형하기 위해 막혀있는 금형, 즉 두 금형이 닫혀 있는 사이에 형성된 캐비티(cavity, 공간) 내에 플라스틱 재료를 밀어 넣고 성형하는 방법이다.

깔창 몸체(160)는 주형틀의 주형 형상에 따라 그 형상이 결정되는데, 그 주형틀은 신발 착용자 발의 발가락과 발바닥 사이의 경계 부분에 해당하는 골 부위와, 발바닥의 유선형 구조에 의해 지면과 접촉하지 않는 부분인 볼 부위를 지지해 줄 수 있는 형상으로 이루어질 수 있다.

그라파이트 시트(120)는 그라파이트가 컴파운드 코팅 처리된 시트이다. 음이온 시트(130)는 음이온을 방사하도록 음이온 방사 물질이 형성된 시트이다. 음이온 시트(130)는 예컨대, 토르마린이 사용될 수 있다. 토르마린은 일본 (주)아단광산 중앙연구소에서 발표된 내용에는 "토르마린 광석의 결정양단에 양극, 음극이 자발적으로 일어나고, 이것에 의하여 그 구성한 전장내(電場內)에 위치하는 동식물의 세포에 신경계통을 제어하고 있는 것과 동일한 파장 11미크론, 0.06 미리암페아의 전류가 흐른다. 온도, 습도, 마찰등의 환경변화에 의하여 음이온이 발생되고, 충격으로 대전(帶電)된다. 흡착, 반발작용 및 전계(電界)형성작용 등의 복합작용으로 항균, 선도(鮮度)유지 효과가 얻어진다. 특히 음이온은 세포에 활력을 부여하는 작용, 혈액을 정화하는 작용, 저항력을 증진하는 작용(자율신경에 영향을 주고, 교감신경의 흥분을 억제하는 진통 효과), 자율신경의 조정작용이 있다. 원적외선은 인체의 심층에서 세포를 따뜻하게 하며, 혈행(血行)을 좋게 하고, 신진대사를 활발하게 하여 세포를 활성화시키는 작용이 있다." 라고 알려져 있다.

활성탄층(140)은 시트에 목초액이 함유된 활성탄이 컴파운드 코팅처리되어 형성된다. 목초액이 함유된 활성탄층(140)은 다량의 원적외선을 방출하게 되는데, 원적외선은 전자파의 일종으로 물질을 따뜻하게 하는 힘을 강하게 반사하여 인체의 모세혈관을 확장시켜 혈액순환을 원활하게 하고 인체의 물질들을 순환하는 일을 돕게 된다. 또한, 목초액이 함유된 활성탄층(140)은 양이온을 흡착시켜 음이온을 증가시켜 주기 때문에 정화작용이 뛰어날 뿐 아니라, 고온에서 구워진 활성탄은 수분을 거의 함유하고 있지 않기 때문에 훌륭한 습도 조절 효과를 가지게 된다. 즉, 습도가 높을 때에는 수분을 흡착시켜 주위의 습도를 줄여주고 너무 건조하면 수분을 방출하여 습도조절이 자연스럽게 이루어지게 되는 것이다. 이에 따라, 목초액이 함유된 활성탄층(140)은 신발 내부의 습기를 제거할 수 있게 되어, 습진이나 무좀과 같은 곰팡이균이 서식하기 쉬운 환경을 개선하게 되어 발 질환을 예방하거나 완화시킬 수 있게 된다.

황토층(150)은 시트에 황토가 컴파운드 코팅처리되어 형성된다.

도 2에는 상부 외장재(110)와 깔창 몸체(160) 사이에 그라파이트 시트(120), 음이온 시트(130), 활성탄층(140), 황토층(150)의 순서로 배열되어 있다. 각 시트의 배열 순서는 실험에 의한 음이온 방사, 원적외선 방사, 수맥파 차단에 대한 각종 테스트에서 최적의 배열을 통해 선택된 것이다. 그러나, 본 고안은 이에 제한되지 않고 필요에 따라 각 층들이 배열되는 순서들이 변형가능하다.

또한, 도 2에는 각 물질층들이 각각의 시트로 구현되어 있다. 이는 각 시트의 제작 공정을 고려하여 선택된 것이다. 그러나, 본 고안은 이에 제한되지 않고 필요에 따라 둘 이상의 물질층들을 하나의 시트에 구현할 수 도 있다. 예컨대, 도 2에는 목초액이 함유된 활성탄층(140)과 황토층(150)이 별도의 시트에 구현되어 있지만, 하나의 시트에 구현하여 예컨대 시트의 상부 표면에는 목초액이 함유된 활성탄을 컴파운드 코팅하여 활성탄층을 형성하고(미도시됨), 시트의 하부 표면에 황토를 컴파운드 코팅하여 황토층(미도시됨)을 형성할 수 있다.

2 개의 물질층을 하나의 시트에 구현할 때는 해당 시트에 스며드는 각 물질의 두께를 감안하여 각각의 시트에 구현될 때보다 상대적으로 두꺼운 두께의 시트를 선택하는 것이 바람직하다. 이때 시트는 예컨대 부직포를 사용할 수 있다. 부직포는 재질의 특성상 완충성이 있음에 따라 깔창 몸체(160)와 더불어 발의 충격을 완화시킬 수 있는 기능을 수행할 수 있다. 발 바닥의 접촉감을 부드럽게 유지할 수 있다. 예컨대, 이러한 부직포 시트의 특성을 이용하여 깔창 몸체(160)의 두께를 적절하게 조절할 수 있다.

깔창 몸체(160)의 전면부에는 상부 외장재(110), 그라파이트 시트(120), 음이온 시트(130), 활성탄층(140), 황토층(150), 깔창 몸체(160)를 관통하여 복수개의 관통 홀(170)이 형성되어 있다. 이 복수개의 관통 홀(170)을 통해 그라파이트 시트(120), 음이온 시트(130), 활성탄층(140), 황토층(150)의 일부가 노출된다. 즉, 관통 홀(170)은 신발 깔창(100)내에 내재되어 있는 그라파이트 시트(120), 음이온 시트(130), 활성탄층(140), 황토층(150)로부터 방사되는 원적외선이나 음이온들의 외부 방출율을 향상시키고 항균력 또는 살균력을 향상시키는 기능을 수행한다. 아울러, 복수개의 관통 홀(170)은 통풍성을 좋게 한다. 깔창 몸체(160)의 전면부에 형성된 복수개의 관통 홀(170)은 관통 홀(170)에 의해 노출되는 그라파이트 시트(120), 음이온 시트(130), 활성탄층(140), 황토층(150)로부터 공기중으로 방출되는 원적외선이나 음이온들의 직접적인 방출율을 향상시키는 한편, 신발 깔창(100) 전체의 면적에서 관통 홀(170)이 차지하는 면적만큼 그라파이트 시트(120), 음이온 시트(130), 활성탄층(140), 황토층(150)의 면적을 줄이는 작용을 하게 된다. 따라서, 관통 홀(170)의 개수는 관통 홀(170)에 의해 공기중으로 직접 방출되는 외부 방출량과 상부 외장재(110) 또는 깔창 몸체(160)를 경유하여 방출되는 외부 방출량을 고려하여 적절하게 조절되어야 할 것이다. 이러한 이유로 본 고안에서는 깔창 몸체(160)의 전면부에 관통 홀(160)을 한정하여 형성하였다. 그러나, 본 고안은 이에 제한되지 않으며 관통 홀(170)의 위치 또는 개수는 관통 홀(170)에 의해 공기중으로 직접 방출되는 외부 방출량과 상부 외장재(110) 또는 깔창 몸체(160)를 경유하여 방출되는 외부 방출량을 고려하여 적절하게 설정될 수 있을 것이다.

도 3은 본 고안에 따른 건강 기능성 신발 깔창에 사용되는 그라파이트의 분자 구조를 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 그라파이트를 확대한 사진이고, 도 5는 그라파이트의 층구조를 보여주는 사진이다.

도 3 내지 도 5를 참조하면, 그라파이트 시트(120)를 제작하는데 사용되는 그라파이트는 우수한 열 전도 특성으로 반도체, LED 등 최상의 방열 전자 재료로 안정적이다. 그라파이트는 화학적 안정성이 뛰어나 나노 복합체의 재료로 최적으로 손꼽힌다.

그라파이트는 연필심에 쓰이는 흑연을 뜻한다. 그라파이트는 도 3에 도시된 바와 같이 탄소가 육각형의 형태로 서로 연결된 벌집 모양의 2차원 평면 구조를 이루는 물질이다. 그라파이트는 특유의 물리적, 화학적 안정을 갖고 있으며 윤활성, 내열성, 내식성, 전기전도도, 열전도도, 가공성 등 여타 재료에서 얻을 수 없는 반도성 특성을 지니고 있어 고열전도성 방열재료, 전기 전도성(수평, 수직 열전도성)이 우수한 재료이다. 예컨대, 그라파이트는 구리(Copper), 또는 알루미늄(Al)보다 3배 우수한 열 전도율 효과를 보여주고 있다. 또한, 그라파이트는 우수한 유연성, 압축 복원성으로 씰(seal) 재료로 최적이다.

따라서, 그라파이트을 이용한 그라파이트 시트(120)는 열흡수가 빠르고 적정 온도를 자체적으로 유지함과 아울러 수맥파를 차단할 수 있다. 아울러, 그라파이트 시트(120)는 인체에 유해한 전자파를 발생시키지 않는다.

그라파이트 시트(120)는 그라파이트를 분쇄기등을 이용한 인위적 가공공정에 의해 분쇄처리하여 미립자 형태의 분말체로 형성하고, 이와 같이 형성된 분말체를 재차 일정한 용량의 혼합용기에 투입하여, 이를 수용성 접착제와 혼합시킨 형태로 교반작업되게 함으로써 액상의 그라파이트 코팅재를 형성하게 되는 것이다. 이렇게 준비된 액상의 그라파이트 코팅재를 시트에 분사 또는 바르는 것에 의해 도포하고 열처리하는 것을 컴파운드 코팅이라고 한다.

이때, 혼합용기내로 투입되는 그라파이트 분말체와 수용성 접착제의 혼합부피비율은 분말체 예컨대 40%~90%에 대하여, 수용성 접착제를 6%~10%의 범위로 혼합될 수 있다. 이렇게 준비된 액상의 그라파이트 코팅재를 시트, 예컨대 부직포에 분사 또는 바른 것에 의해 도포한다. 그 다음, 예컨대 터널 건조기에서 예컨대 120℃ ~ 180℃에서 5분 ~ 10분 열처리를 통해 건조시켜서 컴파운드 코팅을 완료한다.

이렇게 그라파이트가 컴파운드 코팅된 그라파이트 시트(120)는 도 6에 도시된 바와 같이 펼쳐진 상태에서 신발 깔창의 크기에 맞게 얇게 재단될 수 있으며, 도 7에 도시된 바와 같이 롤에 말려 보관될 수 있다.

마찬가지로, 그라파이트 시트를 제작하는 공정을 적용하여 목초액이 함유된 활성탄을 시트에 컴파운드 코팅하여 활성탄층(140)을 형성한다. 활성탄층(140)을 형성하기 위해 활성탄을 분쇄기등을 이용한 인위적 가공공정에 의해 분쇄처리하여 미립자 형태의 분말체로 형성할 때 목초액을 함께 투여한다. 활성탄은 미립자 형태의 분말체가 되더라도 미세공들을 가지고 있으며, 활성탄은 이 미세공을 이용하여 목초액을 함유하게 된다.

목초액은 참나무(일명 도토리나무)로 "숯"을 굽는 탄화(재래식 숯가마, 기계식 탄화)과정에서 숯가마 내부온도 350℃∼435℃에서 나오는 연기를 자연냉각 응축시킨 물질로, 그 성분은 초산을 비롯하여 칼슘, 칼륨, 마그네슘, 나트륨, 비타민B1,B2 등 200여가지 유기물로 구성되어 있다. 이 과정에서 추출된 목초액은 액상 원적외선 방사체 물질로서 침투, 흡수력이 빠르며 살균, 해독력이 강하여 식품, 의약, 농업, 축산등의 분야에서 다양하게 활용할 수 있는 자연의 신물질이다.

마찬가지로, 그라파이트 시트를 제작하는 공정을 적용하여 황토를 시트에 컴파운드 코팅하여 황토층(150)을 형성한다. 활성탄층(140) 및 황토층(150)은 원적외선을 방사하며, 항균 기능 및 정화기능을 제공한다. 다만, 활성탄층(140)과 황토층(150)을 형성하기 위한 열처리를 통한 건조 조건은 약 150 ℃ 내외에서 약 5분 내외가 바람직하다. 활성탄층(140)과 황토층(150)의 제작시에는 그라파이트 시트(140)에 비하여 열에 민감하기 때문이다.

인체의 발은 인간의 체중을 지탱한다. 인체에 있어서 척추, 목뼈, 골반, 어깨 등과 같은 골격은 양발을 기초로 하여 평형(수평)을 유지한다. 이러한 발은 여러 개의 뼈로 이루어져 있어서, 인체의 체중을 발에서 고르게 분포하도록 한다. 특히 인간이 걷거나 뛰는 동작을 할 때에는 체중을 지탱하는 역할은 물론이고, 지면으로부터 전해 오는 충격을 흡수하는 역할을 한다.

그런데, 여러 가지 원인에 의해 체형이 변형되고 이에 따라 발의 구조도 변형이 되면, 양발에서 인체의 체중을 적절하게 나누어 지탱하지 못하게 되고, 또한, 하나의 발에서도 체중이 고르게 분포되지 않게 되어, 결과적으로 인체의 여러 부분에 변형이 오게 되고, 통증도 유발하게 된다.

도 8은 발의 구조를 설명하기 위한 도면이고, 도 9는 보행시 발에 충격이 전달되는 것을 설명하기 위한 도면이다.

도 8을 참조하면, 발은 26개의 뼈와 이들을 연결하는 관절들, 그리고 이러한 뼈와 관절을 결합시키기 위한 100개가 넘는 인대로 이루어져 있다. 특히 인체의 체중을 고르게 나누어 지탱하기 위한 발의 구조를 살펴보면, 인간의 발에는 내측 종궁(inner longitudinal arch), 외측 종궁(outer longitudinal arch), 척골궁(상횡궁이라고도 함, metatarsal arch) 및 횡궁(하횡궁이라고도 함, transverse arch)의 모두 4개의 궁(arch)이 형성되어 있다. 발의 뼈를 개략적으로 도시한 도 1을 참조하면, 점a와 점b를 연결하는 궁이 내측 종궁이고, 점b와 점c를 연결하는 궁이 외측종궁, 점a와 점c를 연결하는 궁이 척골궁이고, 점d와 점e를 연결하는 궁이 횡궁이다. 이러한 4개의 궁이 모두 정상적인 형태를 유지하여야 발의 본래의 역할을 발휘하게 되어 인체는 바르게 균형을 가지게 되고, 걷거나 뛰는 동작에서 지면으로부터의 충격을 효과적으로 흡수하게 되는 것이다. 즉, 이러한 4개의 궁들이 각각 정상적인 형태를 유지하여야 인체의 체중이 발의a,b,c,d,e 각 지점에 고르게 분포되게 되고 결과적으로 인체가 균형을 이루고, 충격이 인체로 전달되는 것이 감소되는 것이다.

그런데, 이러한 궁들이 정상적인 형태에서 벗어나 너무 크거나 너무 작게 되는 등 그 형태가 변형되면, 인체의 체중은 발바닥에 정상적으로 분포되지 않고, 이에 따라 인체의 전체적인 균형을 무너지게 되는 것이다.

도 9를 참조하면, 일반적으로 보행은 발뒤꿈치가 지면에 닿는 착지 단계(a), 발바닥의 아치부에 의해 지지되는 지지 단계(b), 앞꿈치에 의해 지면을 밀고 나가는 전진 단계(c)에 의해 이루어진다. 이와 같이 전진 보행시에는 발바닥이 뒤꿈치에서 앞꿈치로의 순서로 지면에 접촉하고, 계단에서 내려오거나 후진 보행시에는 앞꿈치에서 뒤꿈치의 순서로 지면에 접촉하게 된다. 여기서, 발바닥 구조상 처음 또는 마지막으로 지면에 접촉되는 앞꿈치부위 및 뒤꿈치부위가 아치부위보다 상대적으로 하중이 집중적으로 전달된다. 특히, 앞꿈치가 지면에 접촉될 시에 하중이 집중되며, 뒤꿈치부위 중앙이 지면에 접촉될 시 하중이 집중된다. 따라서, 앞꿈치와 뒤꿈치의 중앙에 대한 충격을 완화시키는 것이 필요하다.

도 10은 본 고안에 따른 그라파이트가 함유된 건강 기능성 신발 깔창의 정면을 보여주며, 도 11은 본 고안에 따른 그라파이트가 함유된 건강 기능성 신발 깔창의 저면을 보여주며, 도 12는 본 고안에 따른 그라파이트가 함유된 건강 기능성 신발 깔창에서 쿠션 부재를 제거한 상태의 저면을 보여주며, 도 13은 도 10에서 A-A 단면을 보여주는 도면이다. 도 14는 본 고안에 따른 그라파이트가 함유된 건강 기능성 신발 깔창에서 뒤꿈치 지지부를 설명하기 위한 도면이다.

도 10 내지 도 14를 참조하면, 깔창 몸체(160)는 발뒤꿈치(1)를 감싸서 지지하도록 오목하게 라운드진 뒤꿈치부(162c), 뒤꿈치부(162c)에 연장되며 발바닥의 오목한 부분을 따라 아치형상으로 형성되어 발바닥을 접촉하여 지지하는 아치 지지부(162b), 앞꿈치 및 발가락을 지지하는 전면부(161)로 구성된다. 오목하게 라운드진 뒤꿈치부(162c)는 발뒤꿈치(1)의 좌우 흔들림을 감소시키고 보행시 균형을 유지시킨다. 아치 지지부(162b)는 발바닥을 지지하여 발의 피로를 감소시키고 보행시 균형감을 향상시킨다. 뒤꿈치부(162c)의 바닥면 일부에 리세스(162d)를 형성한 후 뒤꿈치 쿠션부(164)가 접착에 의해 부설된다. 이때, 뒤꿈치 쿠션부(164)는 리세스(162d)에 일부가 포함되고 일부가 노출된다. 또한, 앞꿈치에 대응되어 아치 지지부(162b)와 전면부(161)의 경계 영역의 하부면 일부에 리세스(162a, 161a)를 형성한 후 앞꿈치 쿠션부(163)가 접착에 의해 부설된다. 이때, 앞꿈치 쿠션부(163)는 리세스(162a, 161a)에 일부가 포함되고 일부가 노출된다. 앞꿈치 쿠션부(163)와 뒤꿈치 쿠션부(164)각 각각 리세스(162a, 161a, 162d)에 의해 접착 부설되는 것은 앞꿈치 또는 뒤꿈치에 충격이 가해질 때 앞꿈치 쿠션부(163) 및 뒤꿈치 쿠션부(164)가 이탈되는 것을 방지할 수 있고, 앞꿈치 쿠션부(163) 및 뒤꿈치 쿠션부(164)가 부설됨으로 인해 두께가 필요이상으로 두꺼워지는 것을 방지할 수 있다. 앞꿈치 쿠션부(163)는 앞꿈치에 대응하여 설치됨에 따라 도 9에서 설명되었던 전진 단계(c)에서 반발 탄성력을 제공하여 앞꿈치에 가해지는 충격을 완화시킬 수 있다. 또한, 앞꿈치 쿠션부(163) 및 뒤꿈치 쿠션부(164)가 뒤꿈치부(162c)나 전면부(161)의 전체에 형성되지 않고 그 일부영역에 설치된 것은 전체에 형성되는 것보다 일부 영역에 형성되는 것이 완충 작용을 개선시킴과 아울러, 깔창 몸체(160)의 바닥면을 신발 바닥면으로부터 약간 이격시켜서 앞꿈치 쿠션부(163) 및 뒤꿈치 쿠션부(164)의 쿠션 작용에 의해 신발 내부에서 공기의 순환이 일어나게 하여 발의 상태를 좀더 쾌적하게 유지시킬 수 있다.

또한, 깔창 몸체(160)는 크게 전면부(161)와, 아치 지지부(162b) 및 뒤꿈치부(162c)를 포함하는 후면부(162)로 구분될 수 있다. 따라서, 도 12 및 도 13을 참조하면, 전면부(161)와 후면부(162)사이에 경계가 형성되어 있음을 볼 수 있다. 이 경계를 기점으로 하여 전면부(161)가 휘어질 수 있다. 이 경계는 직선으로 하지 않고 곡선으로 형성되어 있는데 곡선으로 하는 것에 비하여 탄력적으로 좌우 균형감있게 신축적으로 휘어질 수 있고 나아가 전면부(161)와 후면부(162)가 분리되는 것을 효과적으로 막아 신발 깔창의 내구성을 향상시킬 수 있다. 이에 따라, 전면부(161)가 발가락의 움직임에 따라 휘어짐에 따라 앞꿈치에 작용할 수 있는 마찰이나 충격을 줄여서 발 구조가 비정상적으로 변형되는 것을 막을 수 있고 발의 피로를 효과적으로 줄일 수 있다.

이상의 본 고안은 상기에 기술된 실시예들에 의해 한정되지 않고, 당업자들에 의해 다양한 변형 및 변경을 가져올 수 있으며, 이는 첨부된 청구항에서 정의되는 본 고안의 취지와 범위에 포함된다.

100 : 건강 기능성 신발 깔창 110 : 상부 외장재
120 : 그라파이트 시트 130 : 음이온 시트
140 : 활성탄층 150 : 황토층
160 : 깔창 몸체 170 : 관통 홀

Claims (4)

1. 복원력을 제공하기 위한 재질과 두께를 가지고 사출 성형된 깔창 몸체; 및
   상기 깔창 몸체의 상부 전면을 덮어 형성되는 항균 또는 통기 가능한 섬유 재질의 상부 외장재를 포함하며;
   상기 상부 외장재와 상기 깔창 몸체 사이에, 상기 깔창 몸체의 상부 전면을 덮으며 압착 형성된, 그라파이트가 컴파운드 코팅처리된 그라파이트 시트; 음이온을 방사하는 음이온 시트; 시트에 목초액이 함유된 활성탄이 컴파운드 코팅처리된 활성탄층; 및 시트에 황토가 컴파운드 코팅처리된 황토층을 포함하며;
   상기 깔창 몸체는 발 뒤꿈치를 감싸서 지지하도록 오목하게 라운드진 뒤꿈치부, 상기 뒤꿈치부에 연장되며 발바닥의 오목한 부분을 따라 아치형상으로 형성되어 발바닥을 접촉하여 지지하는 아치 지지부, 앞꿈치 및 발가락을 지지하는 전면부, 상기 뒤꿈치부의 바닥면 일부에 리세스를 형성한 후 부설되어 일부가 노출된 뒤꿈치 쿠션부, 앞꿈치에 대응되어 상기 아치 지지부와 상기 전면부의 경계 영역의 하부면 일부에 리세스를 형성한 후 부설되어 일부가 노출된 앞꿈치 쿠션부를 포함하며,
   상기 깔창 몸체의 전면부에는 상기 상부 외장재, 그라파이트 시트, 음이온 시트, 활성탄층, 황토층, 상기 깔창 몸체를 관통하여 상기 그라파이트 시트, 음이온 시트, 활성탄층, 황토층의 일부가 노출되도록 복수개의 관통 홀이 형성되고,
   상기 컴파운드 코팅은 상기 그라파이트, 상기 활성탄 또는 상기 황토를 미립자 형태의 분말체로 형성하고, 형성된 분말체를 수용성 접착제와 혼합시켜 액상의 코팅재를 형성하고, 액상의 코팅재를 상기 시트에 분사 또는 바르는 것에 의해 도포하고 열처리하는 것을 특징으로 하는 그라파이트가 함유된 건강 기능성 신발 깔창.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 활성탄층 및 상기 황토층은 한장의 시트에 형성되며,
   상기 한장의 시트의 제1면에 상기 목초액이 함유된 활성탄이 컴파운드 코팅되고,
   상기 시트의 제2 면에 상기 황토가 컴파운드 코팅처리된 것을 특징으로 하는 그라파이트가 함유된 건강 기능성 신발 깔창.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 활성탄층은 제1 시트에 형성되고, 상기 황토층은 제2 시트에 형성되는 것을 특징으로 하는 그라파이트가 함유된 건강 기능성 신발 깔창.
4. 청구항 1에 있어서, 상기 상부 외장재는 자가드 처리된 극세사 섬유 또는 은나노 처리된 섬유 또는 메리 메쉬 섬유인 것을 특징으로 하는 그라파이트가 함유된 건강 기능성 신발 깔창.

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