일상의 필수품, 마스크의 진화

PATENT SQUARE Offical Writer
2021-04-06
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< © CIVILITY >


거리를 나가면 모든 사람에게서 눈에 띄는 공통점을 발견할 수 있다. 바로 얼굴의 반을 차지하고 있는 마스크다. 미세먼지와, 최근 유행하는 코로나 바이러스로 인해 마스크는 삶의 일부가 되었다. 급증하는 수요에 따라 마스크의 기능 개선과 새로운 디자인에 대한 관심 또한 늘고 있다. 그 예로 최근 한 연예인이 자신이 특허를 낸 마스크를 공개하면서 주목을 받았다. 아이돌 그룹 동방신기 멤버 유노윤호가 개발한 마스크로, 중앙의 뚜껑을 열면 마스크 착용 상태에서도 음료를 마실 수 있다. 이처럼 기존의 불편사항을 개선하는 새로운 마스크에 대한 필요성이 대두되며 각국 회사에서도 기술을 적용한 마스크를 개발 중이다. 이번 Design close up에서는 여러 나라에서 개발하고 있는 새로운 컨셉의 마스크에 대해 소개하겠다.


○ 세계 최초 스마트 웨어러블 공기청정기


마스크를 장시간 착용하면 답답한 점이 많다. 숨이 차고, 안경을 끼면 김이 서리기도 한다. 게다가 이산화탄소 재흡입 문제도 발생한다. 싱가포르국립대학병원의 임상시험에 의하면 미세먼지마스크, 황사마스크(KF94등급) 착용 시 밀착력이 좋을수록 이산화탄소량 재흡입이 증가하고 전체 호흡량은 23% 감소한다. 들이마시는 산소량이 13.8% 수준으로 감소하게 되어 지속적인 마스크 착용이 일반인은 물론, 임산부 및 어린이 노약자들의 건강에 악영향을 미칠 수 있다는 점을 경고한다.


○ 앳모블루 마스크

< © ATMOBLUE >


이 문제점들을 개선하고 어플과 연동까지 되는 똑똑한 마스크가 있다. 바로 2017년 미국에서 개발한 세계 최초 스마트 웨어러블 공기청정기, 앳모블루(atmoblue)이다. 이 마스크는 H13 HEPA 필터를 사용하여 99.97%의 미세먼지를 걸러낸다. 필터의 효과가 좋을수록 나타나는 호흡 불편 문제는 환기구를 통해 해결된다. 환기구를 통해 들어온 공기가 청정 기능을 거쳐 마스크 안으로 들어오면서 사용자가 내뱉은 공기를 밀어내기 때문이다. 사용자는 언제나 신선한 공기를 편안하게 마실 수 있다. 사용자는 공기를 순환시키는 흐름을 설정할 수도 있다. 예를 들면, 기차나 차에서 앉아 있을 때는 라이트 모드(ligth mode)를, 운동을 하거나 일을 할 때는 하이 스트렝스(high strength) 모드를 설정하여 사용자의 호흡에 맞는 공기 순환 모드를 고를 수 있게 된다. 이처럼 공기 흐름은 사용자가 직접 설정할 수 있을 뿐만 아니라, 마스크에 내장된 소프트웨어에 연동된 앱을 이용해 자동 설정할 수도 있다. 공기 제어 알고리즘이 사용자의 활동량을 감지하고 자동으로 공기 흐름을 맞춰준다.


○ 의사소통 제약을 없애는 투명 마스크


최근 마스크 착용이 의무화되면서 눈과 목소리를 통해 대화하는 상황이 많아졌다. 마스크가 입을 가리고 있기 때문이다. 소통을 할 때 가장 중요한 요소인 상대방의 표정을 제대로 읽을 수 없게 된 것이다. 때로는 상대방과 나 사이에 보이지 않는 장벽이 있다는 생각까지도 든다. 이런 제약은 상대방의 입모양을 읽으며 소통하는 청각장애인에게 훨씬 크게 다가온다. 마스크를 장시간 착용하는 사람이 늘어남에 따라 투명한 형태의 마스크 개발에 대한 관심도 많아지고 있다. 현재 개발된 해외의 투명한 마스크와 각각의 기술적 특징에 대해 소개하겠다.


○ 리프 마스크


< © Leaf >


리프(Leaf)는 미국 의료기기 전문기업 레드클리프 헬스케어(Redcliffe Healthcare)가 개발한 투명 마스크이다. 실리콘 고무와 필터가 내장되어 있고, 마스크 표면에는 나노 코팅이 되어 있어 습기로 인해 시야가 흐려지거나 세균이 증식하는 것을 막아준다. 리프는 미국 FDA의 승인까지 받아 소비자의 관심을 끌기도 했다. 리프 마스크는 내장된 필터에 따라 리프 헤파, UV, 프로 세 가지 모델로 구분된다. 리프 헤파는 헤파 필터를 사용하는 기본 모델이다. 99.9%의 공기 입자를 거르는 충분히 강력한 기능을 가진 마스크지만 상향 모델의 기능은 더 뛰어나다. 리프 UV는 리프 헤파 모델에 카본 필터가 추가된다. UV 살균 기능이 더해졌으며, 각종 악취와 세균 및 바이러스를 제거할 수 있다. 마지막으로 가장 성능이 뛰어난 모델은 리프 프로이다. 각종 센서를 통해 미세먼지와 공기 질을 분석하여 어플로 알려주고, 이산화탄소 분석을 통해 사용자의 호흡을 더욱 안정적으로 관리해준다.


○ 시빌리티 마스크

< © CIVILITY >


다음 소개할 투명 마스크는 프랑스에서 개발한 시빌리티(civility)이다. 마스크 양쪽에는 마스크 내 호흡을 편하게 돕는 두 개의 조용한 소형 전자 팬이 달려 있다. 하나는 마스크 내부의 공기량을 증가시키고, 다른 하나는 외부로의 공기 추출량을 증가시킨다. 마스크는 한번 충전하면 8시간동안 사용 가능하다. 시빌리티 마스크는 쓰레기를 줄이기 위해 10번까지 씻어서 재사용할 수 있는 필터를 고안했다. 필터를 한번 세척하면 8시간동안 완전히 제 기능을 발휘한다. 마스크를 소독하기 위해서는 항바이러스나 70도의 알코올 용액을 사용하면 된다.


○ 클리우 마스크


< © CLIU >


이탈리아 스타트업 '클리우(CLIU)'는 시에나대학과 공동 작업을 하여 특수 5층 필터가 장착된 하이브리드 형태의 투명 마스크를 개발했다. 클리우는 입가를 감싼 투명 프레임에 필름이 부착되어 있어 여러 번 재사용이 가능하다. 클리우의 프로 모델은 마이크와 블루투스 등을 내장하고 있으며 충전 중 자외선으로 소독할 수도 있다. 클리우 전용 앱은 주위의 배기가스량을 알려줄 뿐 아니라 마스크 사용시간, 심박수, 사용자 건강 상태 등을 체크해준다. 투명한 마스크는 의사소통 문제를 해결할 뿐만 아니라 여러 기술요소와도 접목되어 다양한 기능을 수행할 것으로 보인다.


○ 개인 맞춤형 3D 프린트 마스크


우리가 흔히 끼는 마스크는 소형, 중형, 대형 사이즈 세 가지로 나뉘어 있다. 지금까지 소개한 마스크들도 혁신적인 기능을 가졌지만, 규격화된 크기에서 자유로울 수 없었다. 매일같이 마스크를 껴야 하는 요즘, 자신의 얼굴형에 맞춰 제작된 마스크가 있다면 더 편안한 하루를 보낼 수 있을 것이다.


○ 누오 3D 마스크

< © LuxMea >


프랑스에서는 3d 프린터를 이용한 맞춤형 마스크 누오 3D 마스크(Nuo 3D mask)를 출시했다. 누오 3D 마스크는 AI의 도움을 받아 개별적으로 맞춤 제작되어 모든 사용자에게 편안한 착용감을 준다. 항상 신선한 공기를 마실 수 있도록 교체 가능한 필터도 함께 제공된다. 누오 쓰리디 마스크는 AI 프로그램이 사용자의 얼굴 비디오를 보고 입 부위 면적과 모양을 측정한 후 그 값을 바탕으로 제작된다. 마스크는 뉴욕에 위치한 3d 프린팅 회사 셰이프웨이스(Shapeways)에서 3D 프린트된 후 사용자의 집으로 배송된다. 또한 누오 3D 마스크는 사용자가 라벨을 지정할 수 있도록 하여 자신만의 개성을 드러낼 수 있도록 한다. 3d 프린트 기술을 적용한 개인 맞춤형 마스크라는 점과 사용자의 취향을 온전히 반영하는 커스터마이징 요소가 누오 3D 마스크의 특색이라고 볼 수 있겠다.


- 국내의 마스크 개발


○ 에어돔 마스크

< © airdome >


그렇다면 최근 국내에서 개발되거나 출시된 새로운 마스크는 무엇일까? 먼저, 비클시스템이 출시한 스마트 웨어러블 공기 정화 마스크 에어돔 마스크가 있다. 에어돔 마스크는 공기정화기능과 미세먼지마스크 기능이 결합된 제품으로, H13등급 필터를 통해 초미세먼지를 99% 차단해준다. 또한 들숨에 열리고 날숨에 닫히도록 고안된 두 갈래의 밸브 구조를 적용하여 실시간으로 정화된 신선한 공기만을 공급한다. 에어돔 마스크는 충전 후 1일 8시간 사용을 기준으로 최대 30일간 작동이 가능하다.

< (1020190052854) / 비클시스템주식회사 >


○ LG전자 공기청정 마스크

< © LG전자 >


다음은 LG 전자의 공기청정 마스크다. LG전자는 제품 출시에 앞서 2020년 7월 연세대학교 세브란스병원에서 전달식을 열고 의료진에게 전자식 마스크 2천 개를 기부했다. 마스크 사용자는 앞면에 달린 2개의 헤파필터를 통과한 공기를 마실 수 있다. 필터 밑에 달린 초소형 팬은 호흡에 따라 속도를 조절하여 마스크로 유입되는 공기량을 조절한다. 마스크는 2시간 충전 후 8시간까지 사용이 가능하다. LG전자의 마스크는 앞으로 추가적인 개발을 거치며 더 발전된 모습으로 출시될 것으로 예상된다.

< (1020190004578) / 엘지전자 주식회사 >


○ 일상을 바꾸어 줄 마스크의 개발

< © SACHIKA >


코로나의 종식이 좀처럼 가까워지지 않고 앞으로의 전망을 알 수 없는 지금, 전 세계에서 개발 중인 마스크는 언젠가 사람들의 불편을 크게 완화하는 열쇠가 될 것이다. 지금까지 보았듯 마스크의 개발은 다양한 형태로 이루어지고 있다. 대표적으로 최초의 스마트 공기청정 마스크, 의사소통의 한계를 극복하는 투명 마스크, 3D 프린트 기술을 이용한 마스크가 있었다. 마스크는 기술과 디자인 측면에서 기존의 한계를 극복하고 있으며, 우리나라도 다양한 방식의 마스크를 개발하고 있다. 이제 마스크는 우리 삶에서 너무나 큰 비중을 차지하고 있다. 마스크의 진화가 의사소통의 제한을 완화하고 보다 편리한 일상을 가져오기를 기대한다. (자료인용 : 특허청 디자인맵)


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