[페이턴트] “진화하는 세균·바이러스 관련 마스크”…개인 발명가의 특허 출원이 10건 중 6건가량, '기업·대학 등도 관심 가져야'
[페이턴트] “진화하는 세균·바이러스 관련 마스크”…개인 발명가의 특허 출원이 10건 중 6건가량, '기업·대학 등도 관심 가져야'
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㈜골든쉐프가 2019년 6월 28일 출원(출원번호 제1020190077484호)하고 같은해 11월 8일 등록(등록번호 제 102044863호) 받은 ‘센서칩 구비 마스크(MASK COMPORISING SENSOR CHIP)’ 특허 도면. 그림=키프리스 캡처
㈜골든쉐프가 2019년 6월 28일 출원(출원번호 제1020190077484호)하고 같은해 11월 8일 등록(등록번호 제 102044863호) 받은 ‘센서칩 구비 마스크(MASK COMPORISING SENSOR CHIP)’ 특허 도면. 그림=키프리스 캡처

[비즈월드] 본 발명은 기본적으로 외부로부터 유입되는 황사 또는 미세먼지와 같은 불순물을 필터링할 수 있고, 마스크 본체에 구비되는 센서칩을 통해 공기 내의 미생물이나 바이러스, 비브리오균, 사스균 등을 정화시킬 수 있고, 호흡 시 배출되는 날숨에 반응하여 센서칩의 변색 정도로 사용자의 건강상태를 체크할 수 있으며, 교환용 미세먼지필터를 구비할 수 있는 센서칩 구비 마스크에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 순면사의 면직물 또는 부직포로 이루어지는 마스크 본체부; 상기 마스크 본체부의 양측에 구성되는 귀걸이부, 상기 마스크 본체부의 일측에 구비되어 하기 센서칩이 탈착가능하게 장착되는 센서칩 장착부, 상기 센서칩 장착부에 탈착가능하게 장착되고, 미생물, 바이러스, 균종을 포함하는 외부물질을 정화하고 상기 외부물질과 반응해 변색될 수 있게 구성되는 센서칩;을 포함하는 것을 특징으로 하는 센서칩 구비 마스크가 제공된다.

㈜골든쉐프가 2019년 6월 28일 출원(출원번호 제1020190077484호)하고 같은해 11월 8일 등록(등록번호 제 102044863호) 받은 ‘센서칩 구비 마스크(MASK COMPORISING SENSOR CHIP)’라는 명칭의 특허 요약문입니다.

일반적으로 마스크는 오염된 대기나 찬 공기로부터 인체의 호흡기를 보호하기 위한 기구로서, 대표적으로 찬 공기로부터 호흡기를 보호하기 위한 방한용 마스크와 분진 등으로부터 호흡기를 보호하기 위한 방진마스크, 외부로부터의 이물질 또는 세균 침투를 막아줌과 동시에 사용자로부터 나오는 분비물 또는 세균이 외부로 배출되지 못하도록 차단하는 의료용 마스크 등으로 구분됩니다.

최근에는 환경오염이 심각한 문제로 대두되고 있으며, 일반인들이 생활하는 환경대기에는 미세먼지 등의 이물질이 대거 포함되어 있어 이런 미세먼지와 황사가 사람의 호흡기로 유입됨으로써, 각종 질병을 야기하는 등 사람에게 치명적인 악영향을 끼치고 있습니다.

여기에서 상기 미세먼지는 우리 눈에 보이지 않을 정도로 가늘고 작은 먼지 입자로, 아황가스, 질소산화물, 납, 오존, 일산화탄소 등과 함께 수많은 대기오염물질을 포함하며, 이러한 배출원인은 자동차나 공장에서 발생하는 인위적인 발생과, 모래바람 먼지의 황사, 화산재, 산불로 인한 먼지 등의 자연적인 발생으로 구분됩니다.

이렇게 발생하는 미세먼지를 사람이 흡입하면 폐포까지 깊숙하게 침투해 각종 호흡기 질환 천식, 두통, 아토피 등을 유발하게 되고 특히 노약자가 계속 이를 흡입을 하면 면역 기능을 떨어뜨려 폐질환으로 사망에 이르는 심각한 문제가 있습니다.

또 일반적으로 제지공장, 방직공장, 채석장 등은 많은 분진이 발생되며, 각종 화학공장 및 용접, 제련, 도금 등의 금속가공공장의 작업 환경에서는 다량의 유독성 기체가 발생하게 됩니다.

이런 분진이나 황사 또는 유해먼지 등을 흡입할 경우 폐 등에 치명적인 질환을 초래할 수 있을 뿐만 아니라 천식 등의 원인이 되므로, 각종 산업현장 등에서는 먼지나 유해물질이 호흡기로 유입되는 것을 방지하여 유해 환경으로부터 자신의 건강을 보호하는 방진마스크를 착용하게 됩니다.

분진발생 작업 때 작업자의 활동에 지장을 주지 않도록 간단하고 가벼우며 또한 비교적 가격이 저렴하면서도 작업자의 오염정도에 따라 일회 또는 수회의 반복 사용이 가능한 필터지에 의한 반구형의 방진마스크가 주로 사용되기도 합니다.

반면 종래의 방진마스크는 단순히 직물지로 된 마스크 본체를 이루고 있어 마스크 본체에 대한 내구성의 저하로 인해 방진효과가 저하되고 마스크 수명이 현저히 단축되는 문제점이 있었습니다.

또 마스크를 착용함에 있어 안면과의 밀착력이 저하되어 방진효과가 저하되고, 단순히 귀에 걸어 착용되는 구조를 이루고 있어 안면과의 밀착력 저하와 장시간 착용 때 귀에 통증이 발생하는 등 착용상의 문제점도 있었습니다.

게다가 들숨과 날숨이 동일 방향에서 이루어지는 특성상 장시간 사용 때 타액과 이물질 등에 의해 마스크가 변질되어 악취가 발생하는 등 마스크의 장기간 착용이 불가하며 특히 청결상 매우 좋지 못한 문제점이 있었습니다.

더욱이 점차 세균의 내성이 강해지고, 돌연변이가 발생하여 전염성이 강한 새로운 질병들이 출현하는 현상에 발맞추어 보다 안전하면서도 우수한 기능성을 갖는 마스크의 개발이 시급한 실정입니다.

문제점을 해결하기 위해 개발된 것이 ㈜골든쉐프의 ‘센서칩 구비 마스크’입니다.

이 발명은 기본적으로 외부로부터 유입되는 황사 또는 미세먼지와 같은 불순물을 필터링할 수 있고, 마스크 본체에 구비되는 센서칩을 통해 공기 내의 미생물이나 바이러스, 비브리오균, 사스균 등을 정화시킬 수 있고 호흡 때 배출되는 날숨에 반응해 센서칩의 변색 정도로 사용자의 건강상태를 체크할 수 있는 센서칩 구비 마스크를 제공하는데 목적이 있습니다.

해당 발명 제품에는 교환용 미세먼지필터를 구비할 수 있고, 기능성이 다른 교환용 미세먼지필터로 교체할 수 있어 사용성과 쾌적성 및 범용성을 향상기킬 수 있는 센서칩 구비 마스크를 제공하는데 다른 목적이 있습니다.

해당 발명의 마스크에는 순면사의 면직물 또는 부직포로 이루어지는 마스크 본체부와 양측에 구성되는 귀걸이부, 마스크 본체부에 구비되어 탈착이 가능하게 장착되는 센서칩 장착부이 부착되도록 고안됐습니다. 센서칩 장착부에 탈착가능하게 장착되고, 미생물, 바이러스, 균종을 포함하는 외부물질을 정화하고 상기 외부물질과 반응해 변색될 수 있도록 했습니다.

센서칩은 구리(Cu)와 주석(Sn), 은(Ag)의 합금으로 형성되며 메쉬(mesh)를 갖는 단추 형태 또는 버튼 형태의 칩으로 이뤄졌습니다. 마스크 본체부의 안쪽에는 교체형 필터가 삽입되도록 구성됐습니다.

마스크에 구비되는 센서칩을 통해 공기 내의 미생물이나 바이러스, 비브리오균, 사스균 등을 정화시킬 수 있어 불순물의 필터링과 같은 마스크의 기본 기능에 더하여 인체 건강에 도움을 줄 수 있는 효과가 있도록 했습니다.

게다가 이 마스크를 착용하고 호흡을 하게 된면 센서칩의 변색 정도로 사용자의 건강상태도 쉽게 체크할 수 있다는 장점이 있습니다.

세균·바이러스 관련 방진마스크 특허출원 동향. 표=특허청 제공
세균·바이러스 관련 방진마스크 특허출원 동향. 표=특허청 제공

이처럼 마스크 제품이 진화를 거듭할 수 있도록 하는 신기술이 계속 선보이고 있습니다.

매년 반복되는 미세먼지로 마스크의 착용이 일상화됐고 2003년의 사스(SARS)를 시작으로 2015년의 메르스(MERS) 확산, 최근 우한 폐렴(신종 코로나바이러스 감염증)의 발생으로 마스크에 대한 국민들의 관심과 수요가 급증하면서 특허 출원도 증가하고 있는 것으로 조사됐습니다.

특허청에 따르면 2014년부터 2018년까지 최근 5년 동안 세균·바이러스 관련 마스크 출원은 연평균 68건이었습니다. 이는 이전 5년간(2009~2013년) 연평균 출원 건수인 37건에 비해 2배가량 늘어난 것입니다.

연도별로 보면 2009년 73건, 2013년 24건으로 감소했지만 2014년 43건, 2015~2018년 매년 70건 이상으로 급격히 증가하게 됩니다. 2015년 국내에 전파된 중동호흡기증후군(MERS)에 대한 국민적 관심의 증가가 특허출원의 증가로 이어진 것입니다. 

출원인별 특허출원 동향 및 비중. 표=특허청 제공
출원인별 특허출원 동향 및 비중. 표=특허청 제공

2009년부터 2018년까지 최근 10년 동안 출원인별로 나눠보면 개인과 기업이 연평균 57.0%, 37.5%로 대부분을 차지했습니다. 대학과 기타를 합쳐서는 5.65%에 불과했습니다.

특허청 측은 “마스크분야 기술난이도가 높지 않아 개인들이 쉽게 출원할 수 있고 나아가 마스크를 착용하는 횟수가 늘어남에 따라 생활 속 아이디어를 출원하는 경우가 많기 때문이다”라고 분석했습니다.

앞서 설명한 것과 같이 마스크는 ▲마스크는 미세먼지를 차단하는 방진마스크 ▲추위를 막아주는 방한마스크 ▲독성물질을 제거하는 방독마스크로 나눌 수 있습니다. 세균이나 바이러스도 미세한 입자를 통해 전파되므로 방진마스크를 착용해 차단하는 것이 일반적입니다.

바이러스를 제거하기 위해 ▲기공 크기를 조절하는 물리적 방법 ▲활성탄, 은나노, 황도, 산화아연, 소금, 키토산, 피톤치드, 쑥, 솔잎, 편백정유, 한지, 유칼립투스, 프로폴리스 등유·무기 항균제를 적용하는 화학적 방법 ▲초음파나 전·자기장을 활용하는 전기적 방법 및 이들을 함께 적용하는 복합적 방법 등을 사용하고 있습니다.

최근 10년 동안 복합적 방법이 전체 출원의 60.5%(318건)으로 가장 높은 비중을 차지했고, 화학적 방법이 25.3%(133건), 물리적 방법이 9.5%(50건)로 뒤를 이었습니다.

구체적으로 기공 크기를 줄여 미세입자를 차단하는 경우와 유·무기 항균제를 활용하는 경우와 이들을 함께 적용하는 경우가 일반적이며 아이디어 차원에서 초음파나 고전기장, 열선 등을 사용하는 흥미로운 사례들도 있습니다.

특허청 이숙주 고분자섬유심사과장은 “앞으로 미세먼지뿐만 아니라 세균이나 바이러스를 효율적으로 제거할 수 있는 마스크에 대한 시장 성장이 계속 증대될 것으로 보이며 그에 따른 특허출원도 증가할 것으로 보인다”라고 설명했습니다.

한편 특허청이 지난해 7월 식약처와 합동으로 미세먼지 마스크 점검결과 허위·과대광고 437건, 특허 등 허위표시 680건 등 1125건이 적발됐습니다.

특허청 측은 “보건용 마스크는 포장에 적힌 ‘의약외품’ 문구를 확인하고 사용방법과 주의사항을 확인 후 착용해야 하며 특허 등 허위표시가 의심되면 특허청 지식재산권 허위표시 신고센터(1670-1279)로 신고하면 된다”라고 전했습니다.


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