KR20070057315A - 목재 보존제 및 이를 이용한 목재 보존 방법 - Google Patents

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KR20070057315A
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양경욱
신정주
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Abstract

폴리알킬렌구아니딘염을 포함하는 목재 보존제 및 이를 이용한 목재 보존 방법이 개시된다. 상기 목재 보존제는 하기 화학식 1로 표시되는 폴리알킬렌구아니딘염 0.1 내지 90중량% 및 용매 10 내지 99.9중량%를 포함한다.
[화학식 1]
Figure 112005070197744-PAT00001
상기 화학식 1에서, Y는 각각 독립적으로 HCl, HBr, HI, HNO3, 탄산, 황산, 인산, 아세트산, 안식향산 탈수소아세트산, 프로피온산, 글루콘산, 소르빈산, 푸마린산, 말레인산, 젖산, 사과산, 구연산, 호박산, 옥살산, 주석산, 개미산, 글리콜산 및 에피클로로히드린산으로 이루어진 군으로부터 선택되는 화합물이며, X는 전체 탄소수가 3 내지 17개인 연결기(bridging group)이며, n은 1 이상의 정수이고, m은 염 Y의 몰수 이며, n/m은 0.1 내지 100이다. 또한, 상기 목재 보존 방법은 상기 화학식 1로 표시되는 폴리알킬렌구아니딘염 0.1 내지 90중량% 및 용매 10 내지 99.9중량%를 포함하는 폴리알킬렌구아니딘염 용액을 가압, 진공, 브러싱, 분무 및 침지로 이루어진 군으로부터 선택되는 방법으로 목재에 처리하는 단계 및 상기 폴리알킬렌구아니딘염 용액이 처리된 목재를 건조시키는 단계를 포함한다.
폴리알킬렌구아니딘염, 목재 보존제, 방미, 방부, 방충

Description

목재 보존제 및 이를 이용한 목재 보존 방법{Wood preservative and method for wood conservation using the same}
본 발명은 목재 보존제 및 이를 이용한 목재 보존 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 폴리알킬렌구아니딘염을 포함하는 목재 보존제 및 이를 이용한 목재 보존 방법에 관한 것이다.
목재는 소재의 천연성, 가공의 용이성, 미려성, 친근성 등으로 인하여 다양한 용도로 사용되고 있다. 최근 자연 친화적인 주거환경에 대한 관심이 고조됨에 따라, 통나무집 및 목조 주택의 보급이 급증하고 있고, 또한 조경 시설을 위한 재료로서, 목재의 사용이 증가하는 추세이다. 그러나 천연목재의 경우 청변균, 부후균 등의 곰팡이류 또는 흰개미 등의 해충류에 의해 쉽게 열화(deterioration)될 수 있기 때문에, 표면이 변성, 변색되어 품질이 저하되는 단점이 있고, 위생성 및 안정성 측면에서도 해결해야 할 문제점을 가지고 있다.
목재 보존제는 목재에 "방부", "방미", "방충" 효과를 부여하는 제제를 의미한다. 여기서, "방부"는 셀룰로스를 분해시키는 갈색 부후균, 리그닌을 분해시키는 백색 부후균 및 이들과 부후 형태를 약간 달리하는 연부후균 등의 목재 부후균을 억제하는 효과를 의미한다. 상기 목재 부후균은 표면 오염균과는 달리 목재의 강도 저하를 야기시킨다. 또한, "방미"는 목재 표면의 색깔 변화를 유발하는 미생물, 즉 표면 오염균의 생장을 억제하는 효과를 의미한다. 표면 오염균은 종류에 따라 표면 오염 색상을 달리 나타내며, 이러한 표면 오염균으로는 아스퍼질러스속 (Aspergillus: 흑색), 리조푸스속(Rhizopus: 흑색), 푸사리움속(Fusarium: 빨강, 자주), 글로클라디움속(Glocladium: 녹색), 트리코더마속(Trichoderma: 녹색), 모닐리아속(Monilia: 오렌지색) 등이 있다. 목재의 표면 오염균은 목재 세포벽의 구성 성분인 셀룰로스를 분해시키지 않기 때문에 목재의 강도 변화는 수반하지 않으나, 목재의 표면을 오염시킴으로써 목재의 미적가치 및 상품가치를 현저하게 낮춘다. 또한, "방충"은 목재에 피해를 주는 해충, 예를 들면 큰집 흰개미 (Coptotermes formosanus), 일본 흰개미 (Reticulitermes speratus) 등의 흰개미를 방제하는 효과를 의미한다.
현재 산업적으로 많이 사용되고 있는 CCA(Copper-Chrome-Arsenic)계 목재 보존제는 가격이 저렴한 장점이 있으나, 인체에 매우 위험한 중금속인 비소를 함유하고 있어, 그 사용이 점차 제한되고 있으며, 이를 대체하기 위해 개발된 ACQ(Alkaline-Copper-Quat)계 목제 보존제는 독성이 없으나, 가격이 비싸기 때문에 범용적으로 활용될 수 없는 문제점이 있다. 따라서, 인체에 무해하고, 우수한 방부, 방미, 방충능을 가지며, 가격이 저렴한 목재 보존제의 개발이 요구된다.
따라서, 본 발명의 목적은 가격이 저렴하면서도, 방부, 방미 및 방충능이 우수한 목재 보존제 및 이를 이용한 목재 보존 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 인체에 무해하고, 환경 친화적인 목재 보존제 및 이를 이용한 목재 보존 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 폴리알킬렌구아니딘염 0.1 내지 90중량% 및 용매 10 내지 99.9중량%를 포함하는 목재 보존제를 제공한다.
[화학식 1]
Figure 112005070197744-PAT00002
상기 화학식 1에서, Y는 각각 독립적으로 HCl, HBr, HI, HNO3, 탄산, 황산, 인산, 아세트산, 안식향산, 탈수소아세트산, 프로피온산, 글루콘산, 소르빈산, 푸마린산, 말레인산, 젖산, 사과산, 구연산, 호박산, 옥살산, 주석산, 개미산, 글리 콜산 및 에피클로로히드린산으로 이루어진 군으로부터 선택되는 화합물이며, X는 전체 탄소수가 3 내지 17개인 연결기(bridging group)이며, n은 1 이상의 정수이고, m은 염 Y의 몰수 이며, n/m은 0.1 내지 100이다.
또한, 본 발명은 상기 화학식 1로 표시되는 폴리알킬렌구아니딘염 0.1 내지 90중량% 및 용매 10 내지 99.9중량%를 포함하는 폴리알킬렌구아니딘염 용액을 가압, 진공, 브러싱, 분무 및 침지로 이루어진 군으로부터 선택되는 방법으로 목재에 처리하는 단계 및 상기 폴리알킬렌구아니딘염 용액이 처리된 목재를 건조시키는 단계를 포함하는 목재 보존 방법을 제공한다.
이하, 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 폴리알킬렌구아니딘염 0.1 내지 90중량% 및 용매 10 내지 99.9중량%를 포함하는 목재 보존제를 제공한다.
[화학식 1]
Figure 112005070197744-PAT00003
상기 화학식 1에서, Y는 각각 독립적으로 HCl, HBr, HI, HNO3, 탄산, 황산, 인산, 아세트산, 안식향산, 탈수소아세트산, 프로피온산, 글루콘산, 소르빈산, 푸마린산, 말레인산, 젖산, 사과산, 구연산, 호박산, 옥살산, 주석산, 개미산, 글리콜산 및 에피클로로히드린산으로 이루어진 군으로부터 선택되는 화합물이며, X는 전체 탄소수가 3 내지 17개인 연결기(bridging group)로서, 바람직하게는 알킬렌기이고, 필요에 따라 산소, 황, 질소가 중간에 포함된 알킬렌기일 수 있으며, n은 1 이상의 정수, 바람직하게는 2 내지 100 의 정수이고, m은 염 Y의 몰수 이며, n/m은 0.1 내지 100, 바람직하게는 0.1 내지 10이다.
본 발명에 따른, 상기 화학식 1로 표시되는 폴리알킬렌구아니딘염은 청변균, 부후균 등의 곰팡이에 대한 방미, 방부능 및 흰개미 등의 해충에 대한 우수한 방충능을 갖는 화합물로서, 중금속 및 휘발성 유기 화합물(VOC; Volatile Organic Compounds)을 함유하지 않아 피부 자극성이 없고, 환경 친화적인 특성이 있다. 또한, 상기 폴리알킬렌구아니딘염은 내열성 및 자외선 안정성이 뛰어나, 고온에서도 방미, 방부 및 방충능을 유지할 수 있는 장점이 있다. 본 발명에 따른 목재 보존제에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 폴리알킬렌구아니딘염의 함량은 0.1 내지 90중량%이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 1 내지 50중량%이다. 상기 화학식 1로 표시되는 폴리알킬렌구아니딘염의 함량이 0.1중량% 미만인 경우 효과적인 방미, 방부 및 방충능을 얻을 수 없고, 90중량%를 초과할 경우 목재 보존제의 처리 작업이 원활하게 이루어질 수 없고, 경제적인 면에서도 바람직하지 못하다.
상기 폴리알킬렌구아니딘염을 용해시키는 상기 용매로는 물, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 부탄올, 펜탄올, 헥산올, 에테르(ether), 폴리에텔렌 글리콜 지방산 에스테르, 글리세린 에스테르, 솔비탄 에스테르, 프로필렌글리콜 에스테르, 슈가 에스테르 및 이들의 혼합물을 사용할 수 있으며, 상기 용매의 함량은 전체 목재 보존제에 대하여 10 내지 99.9중량%인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 50 내지 99중량%이다. 상기 용매의 함량이 10중량% 미만인 경우, 폴리알킬렌구아니딤염의 용해가 이루어지지 않으며, 99.9중량%를 초과할 경우, 원하는 방미, 방부, 방충의 효과를 얻을 수 없다.
본 발명에 따른 상기 목재 보존제는 필요에 따라, 기포형성 방지제, 부동액, 습윤재, 농화제, 산화방지제, 염료, 향료 등의 부가제를 더욱 포함할 수 있다. 상기 부가제의 함량은 상기 폴리알킬렌구아니딘염 및 용매로 이루어진 목재 보존제에 대하여 0.1 내지 30인 것이 바람직하다.
본 발명은 또한 하기 화학식 1로 표시되는 폴리알킬렌구아니딘염 0.1 내지 90중량% 및 용매 10 내지 99.9중량%를 포함하는 폴리알킬렌구아니딘염 용액을 가압, 진공, 브러싱, 분무 및 침지로 이루어진 군으로부터 선택되는 방법으로 목재에 처리하는 단계 및 상기 폴리알킬렌구아니딘염 용액이 처리된 목재를 건조시키는 단계를 포함하는 목재 보존 방법을 제공한다.
[화학식 1]
Figure 112005070197744-PAT00004
상기 화학식 1에서, Y는 각각 독립적으로 HCl, HBr, HI, HNO3, 탄산, 황산, 인산, 아세트산, 안식향산, 탈수소아세트산, 프로피온산, 글루콘산, 소르빈산, 푸마린산, 말레인산, 젖산, 사과산, 구연산, 호박산, 옥살산, 주석산, 개미산, 글리콜산 및 에피클로로히드린산으로 이루어진 군으로부터 선택되는 화합물이며, X는 전체 탄소수가 3 내지 17개인 연결기(bridging group)이며, n은 1 이상의 정수이고, m은 염 Y의 몰수 이며, n/m은 0.1 내지 100이다.
본 발명에 따른 목재 보존제가 처리될 수 있는 목재는 특별히 제한되지 않으나, 건축부재, 토목용재, 공업용재, 조경 시설제 등을 예시할 수 있다. 상기 건축부재로는 부후나 곤충의 피해의 가능성이 있는 토대, 장선, 지붕에 사용되는 목재, 부엌과 욕실의 축조 및 상판에 사용하는 목재, 외부 기둥, 외부벽에 사용되는 목재, 땅과 접하고 있거나, 물과 접하고 있는 기초 공사용 피어(pier), 부교, 잔교, 선창에 사용하는 목재, 외부와의 온도 차이로 결로가 생기기 쉬운 곳에 사용되는 냉동 창고용 목재 등이 있으며, 상기 토목용재로는 교량용 목재 및 지하철 공사, 건축공사 및 도로공사 등에 사용하는 흙받이용 목재, 갱도용 목재 등이 있고, 상기 공업용재로는 전선 드럼, 오니 처리장용 교반 용재, 냉각탑재, 나무 전주, 기계 받침목 등이 있으며, 상기 조경 시설재로는 목책, 목보도, 목블럭, 방음벽, 계단 등의 도로시설에 사용되는 목재, 목교, 문, 가로등, 정자, 방가로 등의 휴양시설에 사용되는 목재, 평균대, 시이소 등의 놀이 시설, 야외 극장이나 야외 관람석에 사 용되는 목재, 기타 편의 시설 및 관리 시설에 사용되는 목재 등이 있다. 예를 들면, 상기 목재 처리재는 판재(lumber), 재목(timber), 기둥(post), 목재로 된 덮개(wood coverings), 기성 목공품, 가구류, 합판, 섬유판(fiber board), 판지(chip board), 웨이퍼 보드, 파티클 보드 등의 목재에도 사용될 수 있다.
목재에 상기 폴리알킬렌구아니딘염 용액을 처리하는 방법은 특별히 제한되지는 않지만, 사용되는 목재의 용도 및 종류에 따라 다양하게 처리될 수 있다. 예를 들면 기성 목공품 및 가구용으로 제조되는 목재는 침지(dipping) 또는 진공 처리 될 수 있으며, 토양(ground)에 접촉되는 목재는 가압으로 처리될 수 있다. 그 밖의 목재 보존제 처리법으로는, 브러싱, 분무 등이 있다. 목재에 처리되는 상기 폴리알킬렌구아니딘염 용액의 사용량은 상기 폴리알킬렌구아니딘염의 농도에 따라 달라질 수 있으나, 목재에 도포된 폴리알킬렌구아니딘염 용액이 10 내지 500g/cm2이 되도록 사용되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 폴리알킬렌구아니딘염 용액이 처리된 목재의 건조는 상온에서 최소 1일 내지 4주간 자연적으로 증발 시키거나, 감압건조의 방법으로 이루어질 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 하기 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1] 목재 보존제의 제조
시중에서 상업적으로 판매되는 분말상의 폴리헥사메틸렌구아니딘 인산염 (SKYBIO® 1100, SK Chemicals)의 함량이 25중량%가 되도록 물과 혼합하고, 완전히 용해시켜, 25% 농도의 목재 보존제를 제조하였다.
[실시예 2] 목재 보존제의 제조
시중에서 상업적으로 판매되는 분말상의 폴리헥사메틸렌구아니딘 인산염 (SKYBIO®1100, SK Chemicals)의 함량이 50중량%가 되도록 물과 혼합하고, 완전히 용해시켜, 50% 농도의 목재 보존제를 제조하였다.
[실시예 3] 방미능 시험
실시예 1에서 제조된 폴리헥사메틸렌구아니딘 인산염을 25중량% 포함하는 목재 보존제의 방미능을 일본 목재보존협회 규격 제2호에 의거하여 실시 하였다. 소나무 변재를 이용한 두께×너비×길이가 5mm×20mm×40mm인 시험체의 마구리면을 에폭시수지로 막아주고, 표면부에 상기 목재 보존제 110±10g/cm2 정도 도포되도록 붓으로 브러싱한 후, 실내에서 3주동안 건조시켰다. 목재 보존제가 처리된 시험체 및 목재 보존제가 처리되지 않은 무처리 시험체에 아우레오바시디움 풀러란스(Aureobasidium pullulans, AUP), 페니실리움 푸니쿨로섬(Penicillium funiculosum, PEF) 및 트리코더마 비리다에(Tricoderma viridae, TRV) 균주를 각각 접종시키고, 습도 85% 이상인 배양기에서 4주일간 배양시키면서, 균의 성장 정도를 확인하였다. 하기 표 1의 평가 방법에 따라 시험 결과를 확인하였고, 시험 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
평가치 균체의 발육 상황
0 시험체에 곰팡이의 발육이 전혀 나타나지 않는다.
1 시험체의 측면에만 곰팡이의 발육이 나타난다.
2 시험체의 윗면 1/3 이하에 곰팡이의 발육이 나타난다.
3 시험체의 윗면 1/3 이상에 곰팡이의 발육이 나타난다.
방미능 평가치
AUP PEF TRV
무처리 시험체 3 3 3
보존제 처리 시험체(실시예1) 0 0 0
상기 표 2로부터, 본 발명에 따른 목재 보존제가 처리된 시험체는 표면 오염균으로 대표되는 아우레오바시디움 풀러란스(Aureobasidium pullulans, AUP), 페니실리움 푸니쿨로섬(Penicillium funiculosum, PEF) 및 트리코더마 비리다에(Tricoderma viridae, TRV)에 대하여 우수한 방미능을 가지고 있음을 알 수 있다.
[실시예 4] 방부능 시험
실시예 1에서 제조된 폴리헥사메틸렌구아니딘 인산염을 25중량% 포함하는 목재 보존제의 방부능을 한국산업규격 KS M1701(2002)에 의거하여 실시하였다. 소나무 변재를 이용한 두께×너비×길이가 5mm×20mm×40mm인 시험체의 마구리면을 에폭시수지로 막아주고, 표면부에 상기 목재 보존제 110±10g/cm2 정도 도포되도록 붓으로 브러싱한 후, 실내에서 3주 동안 건조시켰다. 또한, 실내 조건에서의 결로 현상에 의한 방부제 유효성분의 유탈에 따른 방부효력 감소를 확인하기 위하여, 표면 처리된 시험체를 실온의 물속에 30초간 침지하고, 포습 데시케이터 중에서 4시간 동안 방치한 후, 20시간 동안 순환식 항온기 중에서 건조하였다. 상기의 내후성 조작 후 갈색 부후균인 티라미세스 팔러스트리스(Tyramyces palustris, TYP) 및 세퓰라 라크리만스(Serpula Lacrymans, SEL) 균액을 각각 시험체에 접종하고, 시험체를 배양기에서 12주간 배양시켰다. 이때 배양기로는 20 내지 30 메쉬의 석영사 250g 및 담자균용 배양액을 포함하는 멸균된 스크류 캡 유리병이 사용되었다. 12주간의 배양기간이 지난 후, 시험체의 평균 중량 감소율을 구하여 하기 표 3에 나타내었다.
부후균 평균 질량 감소율 (%)
보존제 처리 시험체(실시예1) 무처리 시험체
TYP 1.4 31.2
SEL 1.9 34.0
상기 표 3으로부터, 본 발명에 따른 목재 보존제가 처리된 시험체는 부후균인 티라미세스 팔러스트리스(Tyramyces palustris, TYP) 및 세퓰라 라크리만스(Serpula Lacrymans, SEL)에 대하여 우수한 방부능을 가지고 있음을 알 수 있다.(KS규격에서는 평균 질량 감소율이 3% 이하인 것을 방부능이 있는 것으로 판단함)
[실시예 5] 방충능 시험
실시예 2에서 제조된 폴리헥사메틸렌구아니딘 인산염을 50중량% 포함하는 목재 보존제의 방충능을 국립산림과학원 목재보존연구실 규격 제10호(1997)에 의거하여 실시 하였다. 소나무 변재를 이용한 두께×너비×길이가 5mm×20mm×40mm인 시험체의 마구리면을 에폭시수지로 막아주고, 표면부에 상기 목재 보존제 110±10g/cm2 정도 도포되도록 붓으로 브러싱한 후, 실내에서 3주 동안 건조시켰다. 목재 보존제가 처리된 시험체에 일본 흰개미(Reticulitermes speratus) 및 집 흰개미(Coptotermes formosanus)를 3주일간 사육시킨 후, 흰개미의 사충율과 시험체의 평균 질량 감소율을 구하여 하기 표 4에 나타내었다.
평가 기준 보존제 처리 시험체(실시예 2)
사충율 (%) 100
평균 질량 감소율 (%) 0.2
상기 표 4로부터, 본 발명에 따른 목재 보존제가 처리된 시험체는 흰개미에 대하여 우수한 방충능이 있음을 알 수 있다. (KS규격에서는 평균 질량 감소율이 3% 이하인 것을 방충능이 있는 것으로 판단함)
이상 상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 목재 보존제 및 이를 이용한 목재 보존 방법은 가격이 저렴하면서도, 방부, 방미 및 방충능이 우수할 뿐만 아니라, 인체에 무해하고, 환경 친화적이다.

Claims (5)

  1. 하기 화학식 1로 표시되는 폴리알킬렌구아니딘염 0.1 내지 90중량% 및 용매10 내지 99.9중량%를 포함하는 목재 보존제.
    [화학식 1]
    Figure 112005070197744-PAT00005
    상기 화학식 1에서, Y는 각각 독립적으로 HCl, HBr, HI, HNO3, 탄산, 황산, 인산, 아세트산, 안식향산, 탈수소아세트산, 프로피온산, 글루콘산, 소르빈산, 푸마린산, 말레인산, 젖산, 사과산, 구연산, 호박산, 옥살산, 주석산, 개미산, 글리콜산 및 에피클로로히드린산으로 이루어진 군으로부터 선택되는 화합물이며, X는 전체 탄소수가 3 내지 17개인 연결기(bridging group)이며, n은 1 이상의 정수이고, m은 염 Y의 몰수 이며, n/m은 0.1 내지 100이다.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 화학식 1의 X가 탄소수 3 내지 17의 알킬렌기 또는 산소, 황, 질소가 중간에 포함된 알킬렌기이며, n/m이 0.1 내지 10인 것인 목재 보존제.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 용매는 물, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 부탄올, 펜 탄올, 헥산올, 에테르(ether), 폴리에텔렌 글리콜 지방산 에스테르, 글리세린 에스테르, 솔비탄 에스테르, 프로필렌글리콜 에스테르, 슈가 에스테르 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 목재 보존제.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 목재 보존제는 기포형성 방지제, 부동액, 습윤재, 농화제, 산화방지제, 염료, 향료 및 이들의 혼합물로 이루어진 부가제를 더욱 포함하는 것인 목재 보존제.
  5. 하기 화학식 1로 표시되는 폴리알킬렌구아니딘염 0.1 내지 90중량% 및 용매10 내지 99.9중량%를 포함하는 폴리알킬렌구아니딘염 용액을 가압, 진공, 브러싱, 분무 및 침지로 이루어진 군으로부터 선택되는 방법으로 목재에 처리하는 단계; 및상기 폴리알킬렌구아니딘염 용액이 처리된 목재를 건조시키는 단계를 포함하는 목재 보존 방법.
    [화학식 1]
    Figure 112005070197744-PAT00006
    상기 화학식 1에서, Y는 각각 독립적으로 HCl, HBr, HI, HNO3, 탄산, 황산, 인산, 아세트산, 안식향산, 탈수소아세트산, 프로피온산, 글루콘산, 소르빈산, 푸마린산, 말레인산, 젖산, 사과산, 구연산, 호박산, 옥살산, 주석산, 개미산, 글리 콜산 및 에피클로로히드린산으로 이루어진 군으로부터 선택되는 화합물이며, X는 전체 탄소수가 3 내지 17개인 연결기(bridging group)이며, n은 1 이상의 정수이고, m은 염 Y의 몰수 이며, n/m은 0.1 내지 100이다.
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KR102180084B1 (ko) * 2019-06-12 2020-11-17 주식회사 씨앤알얼트너티브 야자잎을 연질화하여 만든 식물가죽 및 연질화 방법

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