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문제 정의
- 폐자원을 활용하여 저가의 국내산 방곰팡이제를 개발하기 위하여 이(2004)는 전자부품 세정 후에 회수되는 플루오르화암모늄의 목재 방곰팡이제로의 활용 가능성을 검토하였다. 무기염과 반응시켜 6종류의 플루오르화합물계 약제를 합성하고 방곰팡이효력을 검증한 후 플르오르화구리의 우수한 방곰팡이 성능을 구명하여 보고하였다. 그러나 우수한 성능을 가지고 있음에도 불구하고 최근 불산가스 누출에 의한 사고에서도 알 수 있듯이 플루오르화합물의 취급의 어려움으로 실용화에 이르지 못하였다.
- 디노테프란은 일본 미쯔이 화학에서 개발하여 2002년 4월에 등록한 살충제로 미국 환경보호단체(EPA, Environmental Protection Agency)에 유기인계 살충제의 대체약제로 등록된 저독성(rat와 mouse에 대한 경구독성 LD50 ≥ 2,000 mg/kg) 살충제로 알려져 있으며, Corbel 등(2004)은 디노테프란이 포유류에는 낮은 독성을 나타내지만 넓은 범위의 해충에 대해서는 우수한 살충력을 나타낸다고 보고하였다. 본 연구에서는 이들 4종의 화합물을 혼합하여 조제한 약제에 대하여 목재 방곰팡이 효력을 조사하였다.
- 본 연구에서는 인체 및 환경에 친화적인 저독성의 새로운 목재보존제 개발에 목표를 두고 현재 저독성 목재방부제로 사용되고 있는 IPBC 및 구리 · 아졸화합물계 목재방부제(CUAZ-3)의 유효성분으로 사용되고 있는 프로피코나졸과 인체 유해성이 전혀 없으며 살균력을 가지고 있는 정향오일을 혼합하였다.
- 폐자원을 활용하여 저가의 국내산 방곰팡이제를 개발하기 위하여 이(2004)는 전자부품 세정 후에 회수되는 플루오르화암모늄의 목재 방곰팡이제로의 활용 가능성을 검토하였다. 무기염과 반응시켜 6종류의 플루오르화합물계 약제를 합성하고 방곰팡이효력을 검증한 후 플르오르화구리의 우수한 방곰팡이 성능을 구명하여 보고하였다.
제안 방법
- 27종의 조제 약제에 함유되어 있는 주요 유효 성분(Dinotefuran, IPBC, Propiconazol, Clove)의 함유 비율별로 균사 생장 억제력을 비교하였다. 먼저 디노테프란, IPBC, 프로피코나졸 중에서 어느 한 성분만을 함유하였을 경우에는 IPBC(약제 21) 또는 프로피코나졸(약제 22) 함유 약제에서 디노테프란 만을 함유한 약제(약제 23)에 비하여 양호한 경향을 보였다.
- 29종의 조제 약제 원액을 수돗물로 50배 희석한 약제 수용액을 고화된 PDA 고체 배지의 표면에 균일하게 2 ㎖씩 분주하여 약제가 배지 중에 침투되도록 클린벤치 내에서 무균적으로 1주일간 방치하였다. 약제 처리 PDA 배지 중앙에 시험균을 각각 접종한 후 온도 26 ± 1°C, 상대 습도 90 ± 5%의 항온항습기 내에서 시험 균종별로 2~21일간(무처리 배지에서 시험균 균사의 콜로니 직경이 페트리 디쉬 내경 85 mm까지 생장하는 기간) 배양하며 균사의 콜로니 직경을 측정하여 조제 약제의 시험균에 대한 생장 저해성을 조사하였다.
- 목재의 방곰팡이 약제로 실용화되기 위해서는 균종에 관계없이 효력 범위가 넓어야 하고 처리한 목재에서는 곰팡이 발생이 전혀 없어야 한다. 5종의 시험균주에 대한 무처리 및 약제 처리 목재 시험편이 나타내는 효력 평가치를 구한 후 무처리와의 관계에 의하여 피해치를 산출하였다. 무처리 시험편에서는 전면에 걸쳐 시험에 사용한 5균주의 균사가 완전히 발생하여 피해치 100%를 나타냈으며, 이것은 시험에 사용한 균주들의 활력이 정상적이라는 것을 의미하기도 한다.
- PDA 배지 시험에서 선발된 약제의 목재에 대한 방곰팡이 효력을 명확하게 밝히기 위하여 목재 시험 편을 이용한 방곰팡이 효력 시험을 실시하고, 그 결과를 Fig. 2에 나타냈다. 목재의 방곰팡이 약제로 실용화되기 위해서는 균종에 관계없이 효력 범위가 넓어야 하고 처리한 목재에서는 곰팡이 발생이 전혀 없어야 한다.
- PDA 배지를 이용한 조제 약제의 균사 생장 저해성을 조사한 후, 목재 방곰팡이 약제로 사용이 가능할 것으로 예상되는 약제를 선발하였다. 선발 기준은 시험균 4종 모두에서 시험 기간 중에 콜로니의 직경 성장이 평균 10 mm 이하인 것으로 하였고 이 기준에 따라 12종의 약제가 선발되었다.
- 저독성 살충제인 디노테프란과 살균제인 IPBC 및 프로피코나졸, 그리고 인체에 유해하지 않으며 살균력을 가지고 있는 향신료인 정향 오일을 일정 비율로 조제하여 27종의 새로운 목재보존제를 제조하였다. PDA 배지와 목재 시험편을 사용하여 이들 목재 보존제들의 방곰팡이 효력을 조사하여 다음과 같은 결론을 얻었다.
- 멸균한 플라스틱 페트리 디쉬(87 × 15 mm) 1장에 시약급 PDA 배양액 20 ㎖ (Difco, 증류수 1ℓ에 39g 용해)를 무균적으로 분주하여 고체 배지를 제조하였다.
- 방곰팡이 효력을 조사하기 위한 신규 목재보존제에 함유되어 있는 성분과 그 조성 비율은 Table 1과 같으며, 4종의 유효 성분(디노테프란, IPBC, 프로피코나졸, 정향)의 비율을 각각 달리하여 총 29종의 약제를 조제하였다. 약제 조제 시에 용제는 N-메틸-2-피로리돈(N-methylpyrrolidone, NMP), 유화제는 폴리 옥시에틸렌 p-t-옥틸페닐에텔류(TX-100, M사)을 각각 사용하였다.
- 선발 약제를 PDA 배지 시험에서와 동일하게 원액을 50배로 희석한 다음 목재 시험편에 처리하였으며 약제 처리 방법, 시험 균주의 포자현탁액 제조 및 접종, 방곰팡이 효력 시험 및 평가 등은 (사)일본목재보존협회 규격 제2호(1995)에 준하여 실시하였으며 평가 방법은 다음과 같다. 시험은 각 조건별로 6반복 하였다.
- 약제 처리 PDA 배지 중앙에 시험균을 각각 접종한 후 온도 26 ± 1°C, 상대 습도 90 ± 5%의 항온항습기 내에서 시험 균종별로 2~21일간(무처리 배지에서 시험균 균사의 콜로니 직경이 페트리 디쉬 내경 85 mm까지 생장하는 기간) 배양하며 균사의 콜로니 직경을 측정하여 조제 약제의 시험균에 대한 생장 저해성을 조사하였다.
- 본 연구에서는 인체 및 환경에 친화적인 저독성의 새로운 목재보존제 개발에 목표를 두고 현재 저독성 목재방부제로 사용되고 있는 IPBC 및 구리 · 아졸화합물계 목재방부제(CUAZ-3)의 유효성분으로 사용되고 있는 프로피코나졸과 인체 유해성이 전혀 없으며 살균력을 가지고 있는 정향오일을 혼합하였다. 여기에 네오니코치드계 살충제로 곤충 신경계의 니코틴성 아세티르코린 수용체에 대하여 아고니트스 작용을 나타내면서 살충작용을 하는 디노테프란을 흰개미에 대한 살충효력을 부가하기 위하여 추가로 혼합하여 조제하였다. 디노테프란은 일본 미쯔이 화학에서 개발하여 2002년 4월에 등록한 살충제로 미국 환경보호단체(EPA, Environmental Protection Agency)에 유기인계 살충제의 대체약제로 등록된 저독성(rat와 mouse에 대한 경구독성 LD50 ≥ 2,000 mg/kg) 살충제로 알려져 있으며, Corbel 등(2004)은 디노테프란이 포유류에는 낮은 독성을 나타내지만 넓은 범위의 해충에 대해서는 우수한 살충력을 나타낸다고 보고하였다.
- viride는 3일이 각각 소요되어 이(2004)와 Domsch 등(1980)의 보고와 거의 일치하는 결과를 보여 시험에 사용한 시험균의 활력 저하는 없는 것으로 판단되었다. 이들 4 균종과는 달리 P. funiculosum은 21일 동안 배양하였음에도 불구하고 콜로니 직경 약 57 mm까지 밖에 생장하지 않아 배양을 중단하고 이 기간을 기준으로 하여 무처리 및 처리 배지에서의 균사 생장속도를 평가, 비교하였다. P.
- 저독성 살충제인 디노테프란과 살균제인 IPBC 및 프로피코나졸, 그리고 인체에 유해하지 않으며 살균력을 가지고 있는 향신료인 정향 오일을 일정 비율로 조제하여 27종의 새로운 목재보존제를 제조하였다. PDA 배지와 목재 시험편을 사용하여 이들 목재 보존제들의 방곰팡이 효력을 조사하여 다음과 같은 결론을 얻었다.
- 약제 처리 PDA 배지 중앙에 시험균을 각각 접종한 후 온도 26 ± 1°C, 상대 습도 90 ± 5%의 항온항습기 내에서 시험 균종별로 2~21일간(무처리 배지에서 시험균 균사의 콜로니 직경이 페트리 디쉬 내경 85 mm까지 생장하는 기간) 배양하며 균사의 콜로니 직경을 측정하여 조제 약제의 시험균에 대한 생장 저해성을 조사하였다. 조사 결과에 기초하여 방곰팡이 효력 가능성이 높은 최적의 약제 성분 조합 비율을 선발하였으며, 시험은 각 조건별로 3반복 실시하였다.
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2.1 약제의 곰팡이 생장 저해성 조사
조성 비율을 달리하여 조제한 29종의 약제 중에서 곰팡이 생장 억제능력이 뛰어난 약제 조성 비율을 선발하기 위하여 PDA (Potato dextrose agar) 상에서의 균사 생장 시험을 실시하였다
. 멸균한 플라스틱 페트리 디쉬(87 × 15 mm) 1장에 시약급 PDA 배양액 20 ㎖ (Difco, 증류수 1ℓ에 39g 용해)를 무균적으로 분주하여 고체 배지를 제조하였다. - 약제 조제 시에 용제는 N-메틸-2-피로리돈(N-methylpyrrolidone, NMP), 유화제는 폴리 옥시에틸렌 p-t-옥틸페닐에텔류(TX-100, M사)을 각각 사용하였다. 조제한 약제 중량 당 0.1%의 소포제(CA-220L, S사)를 첨가하여 시험에 사용하였다.
대상 데이터
- 목재 시험편은 소나무 변재부로부터 크기 20(너비) × 3(두께) × 50(길이) mm의 시험편을 채취하여 사용하였다.
- 신규 목재보존제의 방곰팡이 효력 측정을 위한 시험균은 Aspergillus niger (A. niger), Penicillium funiculosum (P. funiculosum), Aureobasidium pullulans (A. pullulans), Rhizopus nigricans (R. nigricans), Tricoderma viride (T. viride)의 5종을 국립산림과학원 목재보존연구실로부터 분양받아 사용하였다.
- 방곰팡이 효력을 조사하기 위한 신규 목재보존제에 함유되어 있는 성분과 그 조성 비율은 Table 1과 같으며, 4종의 유효 성분(디노테프란, IPBC, 프로피코나졸, 정향)의 비율을 각각 달리하여 총 29종의 약제를 조제하였다. 약제 조제 시에 용제는 N-메틸-2-피로리돈(N-methylpyrrolidone, NMP), 유화제는 폴리 옥시에틸렌 p-t-옥틸페닐에텔류(TX-100, M사)을 각각 사용하였다. 조제한 약제 중량 당 0.
이론/모형
- 29종의 조제 약제 중에서 PDA 배지에서 우수한 곰팡이 생장 저해성을 보인 12종을 선발하여 목재에서의 방곰팡이 효력 발현성을 확인하였다. 선발 약제를 PDA 배지 시험에서와 동일하게 원액을 50배로 희석한 다음 목재 시험편에 처리하였으며 약제 처리 방법, 시험 균주의 포자현탁액 제조 및 접종, 방곰팡이 효력 시험 및 평가 등은 (사)일본목재보존협회 규격 제2호(1995)에 준하여 실시하였으며 평가 방법은 다음과 같다. 시험은 각 조건별로 6반복 하였다.
성능/효과
- 1) 약제 제조에 사용한 용제와 유화제에서는 방곰팡이 효력이 인정되지 않아 조제 약제의 방곰팡이 효력은 4종의 유효성분에 의해 발현되는 것으로 판단하였다.
- 그리고 정향 오일을 제외한 3종의 유효 성분 중에서도 IPBC의 함유량이 적은 약제로 처리한 시험편에서 비교적 높은 피해치를 나타냈다. 2%의 비교적 낮은 피해치를 나타낸 시험편은 정향을 제외한 3종의 유효성분 함유량이 동일하거나 IPBC 만을 함유한 약제로 처리한 시험편으로 IPBC의 높은 방곰팡이 효력이 인정되었다. 한편, 5종의 시험균의 생육이 전혀 인정되지 않아 피해치 0인 시험편은 디노테프란과 IPBC 만을 함유한 약제 또는 여기에 정향 오일을 첨가한 약제로 처리한 시험편으로 약제 조제에 사용한 4종의 유효 성분 중에서 디노테프란, IPBC, 정향 오일이 PDA 배지에서와는 달리 목재에 대하여 높은 방곰팡이 효력을 가지고 있음을 알 수 있었다.
- 2) 용제와 유화제 만으로 구성된 약제를 제외한 27종의 PDA 배지 시험에서 비교적 높은 시험균의 균사 생장 억제력을 보인 것은 IPBC의 함유 비율이 높은 처리구였으며, 프로피코나졸은 IPBC에 비하여 상대적으로 방곰팡이 효력 발현에 기여도가 낮은 것으로 밝혀졌다.
- 29종의 조제 약제 중에서 PDA 배지에서 우수한 곰팡이 생장 저해성을 보인 12종을 선발하여 목재에서의 방곰팡이 효력 발현성을 확인하였다. 선발 약제를 PDA 배지 시험에서와 동일하게 원액을 50배로 희석한 다음 목재 시험편에 처리하였으며 약제 처리 방법, 시험 균주의 포자현탁액 제조 및 접종, 방곰팡이 효력 시험 및 평가 등은 (사)일본목재보존협회 규격 제2호(1995)에 준하여 실시하였으며 평가 방법은 다음과 같다.
- 3) 27종의 제조 약제 중에서 PDA 배지 시험에서 효력을 보인 것은 12종이었으나, 목재 시험편을 사용한 시험에서 완벽한 방곰팡이 효력을 나타낸 것은 3종에 불과하였다.
- 4) 시험균의 균사 생장이 전혀 진행되지 않아 피해치 0%를 보인 약제는 디노테프란과 IPBC로 구성된 약제와 여기에 정향 오일을 첨가한 약제로 앞으로 목재 방곰팡이 약제로 사용할 수 있을 것으로 판단되었다.
- 시험균의 생장활력을 조사한 결과, 무처리 배지에서 5종의 시험균은 각각 다른 생장 속도를 보였다. A. niger는 20일, A. pullulans는 15일, R. nigricans는 2일, T. viride는 3일이 각각 소요되어 이(2004)와 Domsch 등(1980)의 보고와 거의 일치하는 결과를 보여 시험에 사용한 시험균의 활력 저하는 없는 것으로 판단되었다. 이들 4 균종과는 달리 P.
- 디노테프란은 곤충의 신경계에 작용하여 사멸시키는 네오티코치드계 살충제로 알려져 있으나 본 연구에서 곰팡이에도 생육저해 효과가 있음이 밝혀졌다. IPBC는 유기요오드계 살균제로 안전성이 높으며 항균력이 광범위하고 사람과 가축에 대해 안전성이 높아 목재 방곰팡이 및 방부제로 널리 사용되고 있는 약제로 본 연구에서도 높은 방곰팡이 효력을 보여주었다. 한편, 정향 오일은 정향나무(Eugenia caryophyllata)의 꽃봉오리를 증류해서 얻는 오일로 오이게놀(eugenol)을 주성분으로 하고, 그 밖에 테르펜유, 바닐린, 에스테르류 등을 함유하고 있는 물질(長倉三郞 등, 1998)로 주성분인 오이게놀은 살균제나 방부제로 이용되는 것으로 알려져 있다(문성명, 1995).
- 먼저 유화제(Table 2의 약제 26) 또는 유화제와 용제(약제 24)만을 함유한 약제에서의 균사 생장력을 조사한 결과, 무처리에 가까운 경향을 보여 예상했던 대로 유화제와 용제 처리에서는 효력이 거의 인정되지 않았다. 그 밖에 4종류의 주요 유효성분의 함유량을 달리하여 조제한 약제 27종의 시험균에 대한 균사 생장 억제력은 T. viride에서 가장 좋았으며 R. nigricans에서 가장 불량하였다. 그 밖에 A.
- 약제 처리 목재 시험편의 방곰팡이 효력을 비교하면, 10% 이상의 피해치를 나타낸 시험편은 약제를 구성하고 있는 4종의 주요 유효 성분(Table 1 참조) 중에서 정향 오일을 함유하지 않은 약제로 처리한 시험편이다. 그리고 정향 오일을 제외한 3종의 유효 성분 중에서도 IPBC의 함유량이 적은 약제로 처리한 시험편에서 비교적 높은 피해치를 나타냈다. 2%의 비교적 낮은 피해치를 나타낸 시험편은 정향을 제외한 3종의 유효성분 함유량이 동일하거나 IPBC 만을 함유한 약제로 처리한 시험편으로 IPBC의 높은 방곰팡이 효력이 인정되었다.
- 유효성분의 함유량을 달리하여 조제한 29종 약제의 시험균에 대한 생장 저해성을 조사한 결과를 Table 2에 나타냈다. 먼저 유화제(Table 2의 약제 26) 또는 유화제와 용제(약제 24)만을 함유한 약제에서의 균사 생장력을 조사한 결과, 무처리에 가까운 경향을 보여 예상했던 대로 유화제와 용제 처리에서는 효력이 거의 인정되지 않았다. 그 밖에 4종류의 주요 유효성분의 함유량을 달리하여 조제한 약제 27종의 시험균에 대한 균사 생장 억제력은 T.
- PDA 배지를 이용한 조제 약제의 균사 생장 저해성을 조사한 후, 목재 방곰팡이 약제로 사용이 가능할 것으로 예상되는 약제를 선발하였다. 선발 기준은 시험균 4종 모두에서 시험 기간 중에 콜로니의 직경 성장이 평균 10 mm 이하인 것으로 하였고 이 기준에 따라 12종의 약제가 선발되었다.
- 무처리 및 29종의 약제를 처리한 PDA 배지에서의 5종의 시험균의 균사 생장량을 Table 2에 나타냈다. 시험균의 생장활력을 조사한 결과, 무처리 배지에서 5종의 시험균은 각각 다른 생장 속도를 보였다. A.
- 한편, 정향 오일은 정향나무(Eugenia caryophyllata)의 꽃봉오리를 증류해서 얻는 오일로 오이게놀(eugenol)을 주성분으로 하고, 그 밖에 테르펜유, 바닐린, 에스테르류 등을 함유하고 있는 물질(長倉三郞 등, 1998)로 주성분인 오이게놀은 살균제나 방부제로 이용되는 것으로 알려져 있다(문성명, 1995). 오이게놀을 함유한 정향 오일이 목재를 가해하는 곰팡이에 대해서도 높은 효력을 가지고 있음이 본 연구를 통해서 밝혀졌다.
- 그러나 3종의 약제 모두는 5종의 시험균에 대하여 완전한 균사 생장 억제력을 보이지는 못했다. 유효 성분 4종 중에서 디노테프란의 함유량을 일정하게 하고 IPBC의 비율을 증가시켰을 경우(약제 1~6, 프로피코나졸과 정향은 함유되어 있지 않음)에는 IPBC의 함유량이 증가할수록 시험균 모두에 대해서 높은 생장 억제력을 나타냈다(약제 6). 한편 디노테프란의 함유량은 일정하게 유지하고 프로피코나졸의 비율을 증가시켰을 경우(약제 7~12, IPBC와 정향은 함유되어 있지 않음)에도 동일한 경향을 나타내 프로피코나졸의 함유량이 많은 약제에서 높은 균사 생장 저해성을 보였다.
- 정향을 제외하고 3종의 유효 성분만을 함유하였을 경우(약제 13~20)에는 3종의 유효성분 함유량이 가장 많은 약제에서 매우 우수한 균사 생장 효과가 나타났다(약제 20). 유효성분 4종을 모두 함유한 조합 약제(약제 27~29)에서는 유효성분 3종(디노테프란, IPBC, 프로피코나졸) 모두를 함유한 조합 약제(번호 20)에 비하여 거의 완벽한 균사 생장 억제력을 보여 정향의 효력 상승 효과가 인정되었다(약제 27, 28). 그러나 정향을 함유한 상태에서 프로피코나졸의 함유량을 증가시켰을 경우에는 조합 약제의 효력, 특히 R.
- 한편 디노테프란의 함유량은 일정하게 유지하고 프로피코나졸의 비율을 증가시켰을 경우(약제 7~12, IPBC와 정향은 함유되어 있지 않음)에도 동일한 경향을 나타내 프로피코나졸의 함유량이 많은 약제에서 높은 균사 생장 저해성을 보였다. 정향을 제외하고 3종의 유효 성분만을 함유하였을 경우(약제 13~20)에는 3종의 유효성분 함유량이 가장 많은 약제에서 매우 우수한 균사 생장 효과가 나타났다(약제 20). 유효성분 4종을 모두 함유한 조합 약제(약제 27~29)에서는 유효성분 3종(디노테프란, IPBC, 프로피코나졸) 모두를 함유한 조합 약제(번호 20)에 비하여 거의 완벽한 균사 생장 억제력을 보여 정향의 효력 상승 효과가 인정되었다(약제 27, 28).
- 유효 성분 4종 중에서 디노테프란의 함유량을 일정하게 하고 IPBC의 비율을 증가시켰을 경우(약제 1~6, 프로피코나졸과 정향은 함유되어 있지 않음)에는 IPBC의 함유량이 증가할수록 시험균 모두에 대해서 높은 생장 억제력을 나타냈다(약제 6). 한편 디노테프란의 함유량은 일정하게 유지하고 프로피코나졸의 비율을 증가시켰을 경우(약제 7~12, IPBC와 정향은 함유되어 있지 않음)에도 동일한 경향을 나타내 프로피코나졸의 함유량이 많은 약제에서 높은 균사 생장 저해성을 보였다. 정향을 제외하고 3종의 유효 성분만을 함유하였을 경우(약제 13~20)에는 3종의 유효성분 함유량이 가장 많은 약제에서 매우 우수한 균사 생장 효과가 나타났다(약제 20).
- 2%의 비교적 낮은 피해치를 나타낸 시험편은 정향을 제외한 3종의 유효성분 함유량이 동일하거나 IPBC 만을 함유한 약제로 처리한 시험편으로 IPBC의 높은 방곰팡이 효력이 인정되었다. 한편, 5종의 시험균의 생육이 전혀 인정되지 않아 피해치 0인 시험편은 디노테프란과 IPBC 만을 함유한 약제 또는 여기에 정향 오일을 첨가한 약제로 처리한 시험편으로 약제 조제에 사용한 4종의 유효 성분 중에서 디노테프란, IPBC, 정향 오일이 PDA 배지에서와는 달리 목재에 대하여 높은 방곰팡이 효력을 가지고 있음을 알 수 있었다.
후속연구
- 유효성분 4종을 모두 함유한 조합 약제(약제 27~29)에서는 유효성분 3종(디노테프란, IPBC, 프로피코나졸) 모두를 함유한 조합 약제(번호 20)에 비하여 거의 완벽한 균사 생장 억제력을 보여 정향의 효력 상승 효과가 인정되었다(약제 27, 28). 그러나 정향을 함유한 상태에서 프로피코나졸의 함유량을 증가시켰을 경우에는 조합 약제의 효력, 특히 R. nigricans에 대한 균사 생장 억제력이 떨어지는 것으로 나타나 의외의 결과를 보였으며, 앞으로 이에 대해서는 좀 더 검토가 필요할 것으로 판단되었다(약제 29).
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