KR100476151B1 - 코크스 노실의 레벨러 도어 개구부의 밀봉장치 및 밀봉방법 - Google Patents

코크스 노실의 레벨러 도어 개구부의 밀봉장치 및 밀봉방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 코크스화 석탄의 노정 장입시 레벨러 도어 개구부를 밀봉하는 장치에 관한 것이다. 상기 장치는 레벨러 도어 개구부와 밀봉하여 맞물려 있는 하우징으로 구성되며, 이 하우징을 통해서 적어도 측면 세그먼트 (3) 와 크로스 세그먼트 (4) 로 구성되어 있는 레벨러 바 (2) 가 안내된다. 상기 레벨러 바 (2) 는 개방 레벨러 도어의 단면 또는 상류부분을 밀봉하는 수단을 지지한다. 조정 또는 제어가 가능한 배기 팬 (8) 이 하우징에 연결되고, 유체흐름을 측정하기 위해 측정위치 (10) 가 제공된다.

Description

코크스 노실의 레벨러 도어 개구부의 밀봉장치 및 밀봉방법 {Device and Method for sealing levelling door aperture of a coke oven chamber}
본 발명은 청구항 1 과 청구항 15 전문에 각각 명시된, 코크스 노실의 레벨러 도어 개구부의 밀봉장치 및 방법에 관한 것이다.
무연탄의 코크스화 과정중, 일반적으로 코크스화 석탄은 노실 지붕에 있는 장입 홀을 통해 코크스 노실로 주입된다. 조정 장입법이라 불리는 이러한 장입법을 사용하면, 장입 홀 아래에 원뿔 모양으로 석탄이 쌓이게 되고, 이러한 석탄의 원뿔체는 노실 공간의 완전한 이용과 노실 지붕 아래에 장입가스의 자유로운 배기공간 마련을 위해서 레벨링 장치에 의해 수평한 형태가 되어야 한다.
레벨링 장치는, 일반적으로 코크스 퓨셔기 (pusher; 이하, 퓨셔로 통칭한다) 상에 장착되고, 소위 레벨러 도어 개구부를 통해 외부로부터 노실 내부로 삽입이 가능한 레벨러 바 (bar) 를 가지고 있다. 이러한 퓨셔는, 램 (ram) 이 맞은편 노실면방향으로 탄화된 코크스 덩어리를 코크스 노실 외부로 밀어낼 수 있도록, 또한 코크스 노실에 재장입될 때 레벨링 장치가 계속적으로 코크스화 석탄을 수평하게 하도록, 코크스 오븐 배터리를 따라 하나의 코크스 노실에서 다음의 노실로의 이동이 가능하다. 또한, 퓨셔는 기계 측면에 위치한 코크스 노실 도어의 개폐와 레벨러 도어의 레벨러 도어 개구부의 폐쇄용 작동 장치로 구성된다.
DE 33 40 067 C2 호에는, 밀봉 상태형성을 위해 레벨러 개구부에 연결가능한 하우징을 장착한 레벨러 도어 개구부의 밀봉 장치가 기술되어 있다. 운반 튜브가 상기 하우징으로부터 인접 코크스 노실까지 분기되어 있다.
DE-AS 11 27 868 호에서는, 레벨러 바의 인접한 두 크로스 바간 거리와 거의 일치하는 길이를 가지고 레벨러 바를 감싸고 있는 튜브를 장착하여 장입된 가스의 레벨러 개구부를 통한 방출을 방지하는 장치에 대해 설명하고 있다.
미국 특허 제 22 68 316 호는, 레벨링 작업 중 레벨러 도어 개구부와 레벨러 바간의 틈을 밀봉하는 밀봉 시트 금속 플레이트에 대해 기술하고 있다.
DE 23 64 458 C3 호에 의해, 레벨러 바가 안내되는 하우징을 레벨러 도어 개구부에 연결하여 밀봉을 형성하는 것이 알려져 있다. 이 하우징은 강제 통풍 팬과 배기 팬 양쪽에 연결되어 있다. 강제 통풍 팬은 배기 팬에 의해 배기되는 레벨러 도어 개구부 방향으로 노즐을 통해 공기를 불어주는데 이용된다. 레벨러 도어 개구부를 통한 가스와 불꽃의 방출을 막기 위해 레벨러 도어 개부부 외부 하우징의 공기 밀봉 상태를 형성할 목적으로 제한기 (restrictor) 를 이용해 흡입이 조정될 수 있다. 상기 방법에 의해, 코크스 노실 내의 압력과 일치하는 압력이 생성되는 레벨러 도어 개구부의 전면부에 폐쇄 영역이 형성된다. 이 장치는 기본적으로 레벨러 도어 개구부를 통한 장입 가스의 방출을 막기 위한 것이지만, 복잡한 장비가 요구된다. 제한기를 이용한 흡입 조정은 상대적으로 부정확하여, 어떤 환경에서는 공기가 코크스 노실로 불어 들어가거나, 장입 가스가 코크스 노실 외부로 빨려 나올 수 있다.
도 1 은 배기 팬을 갖는 밀봉장치 실시예의 구체적인 사시도.
도 2 는 밀봉 플레이트와 밀봉 스트립을 갖는 밀봉장치 실시예의 사시도.
도 3 은 회전 잠금장치를 갖는 밀봉장치 실시예의 사시도.
도 4 는 셀 휠과 밀봉 플레이트를 갖는 밀봉장치 실시예의 사시도.
도 5 는 배기 팬과 다수의 밀봉 플레이트가 조합된 밀봉장치 실시예의 사시도.
본 발명의 목적은 레벨러 도어 개구부 외부의 밀봉 영역을 보장하여 레벨러 도어 개구부를 통한 장입 가스의 방출을 방지하기 위한, 간단한 장치와 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적은 장치에 대한 독립 청구항인 제 1 항과 제 9 항의 특징에 의한 장치와, 청구항 15 의 방법을 통해 달성된다. 종속항들에는 그외의 개선 방안들이 설명되어 있다.
본 발명은 코크스화 석탄의 장입 작업동안 코크스 노실 내에 존재하는 부분 진공 상태가 레벨러 도어 영역에도 존재하는 것에 기초하고 있다.
개방된 레벨러 도어 개구부의 전면부, 또는 레벨러 도어 개구부의 전면부 및/또는 레벨러 도어 개구부의 영역에서, 폐쇄된 레벨러 도어에 대응하는 밀봉 기능을 가진 밀봉 상태가 마련된다. 레벨러 도어 개구부의 전면부 및/또는 레벨러 도어 개구부 내의 영역은 유체 공학적 수단, 즉 유체 흐름이 없는 구역을 만들기 위해 레벨러 도어 개구부 전후에 동일 압력을 형성하는 수단 또는 레벨러 바의 기계적 밀봉에 의해 얻어진다.
청구항 1 에 따른 배기 팬은 레벨러 도어 개구부의 전면부의 영역에 더 이상 어떤 흐름도 존재하지 않도록 조정되는 것이 바람직하다. 이로 인해, 레벨러 도어 개구부의 전면부 및/또는 레벨러 도어 개구부 내의 영역에 유체 흐름이 없는 구역이 생성된다. 이 영역내 유체의 이동은 측정위치에서 측정되고, 측정신호는 배기 팬의 조정 또는 제어에 이용된다. 배기 팬은 코크스 노실 내로 소량의 대기 가스를 흡입하도록 또한 조정될 수 있다. 이는 장입 가스의 배기에 경미한 영향만 끼칠 것이다. 어떠한 경우라도 상기의 작업 방식은 레벨러 도어 개구부를 통한 장입 가스의 배출을 방지한다.
또한, 상기 배기 팬의 출구를 인접 코크스 노실과 연결하는 것도 가능하다. 이러한 작업 방식은 인접 코크스 노실의 부분 진공상태를 이용하는 것이다. 이 경우 장입 가스가 인접 노에 흡입되는 방식으로 흡입이 이루어진다.
청구항 3 에 의하면, 레벨러 도어 개구부의 전면부 공간은 장입 가스의 배출을 막기 위해 기계적으로 밀봉된다. 레벨러 바는 밀봉 플레이트에 의해 상하가 밀봉된다. 측면을 따라서는, 밀봉 스트립에 의해 밀봉이 이루어진다. 크로스 세그먼트와 함께 이 외부 레벨러 바 밀봉은, 밀봉 플레이트가 2 개 이상의 크로스 세그먼트를 밀봉하고 있으므로, 폐쇄된 공동(空洞) 박스를 형성하게 된다.
밀봉 플레이트는 레벨러 바의 측면 세그먼트, 크로스 세그먼트, 또는 측면과 크로스 세그먼트를 지탱하는 방식 등으로 위치할 수 있다. 그러나, 밀봉 플레이트가 레벨러 바의 측면 세그먼트를 누르도록 용수철과 같은 압력 수단이 이용될 수 있다. 이러한 밀봉법은, 예를 들어 용수철을 이용하여, 레벨러 바의 측면 세그먼트를 누르는 밀봉 스트립을 이용하여 보강될 수도 있다.
또한, 레벨러 바 내의 부분 진공상태가 레벨러 바를 가압하여 밀봉효과를 향상시키는 방식으로 밀봉 플레이트가 하우징내에 배치될 수도 있다.
밀봉 플레이트의 에지부를 따라, 밀봉 플레이트가 라운딩처리 및/또는 베벨링 처리될 수 있다. 상기 처리는, 레벨링 공정 중에 레벨러 바가 밀봉 플레이트의 에지부와 충돌하는 것을 막을 수 있다. 밀봉 플레이트는 또한 몇 개의 세그먼트로 나누어 질 수 있다. 레벨러 바가 평탄하지 않거나 가변적인 단면을 가지고 있다면, 상기 방법은 밀봉 플레이트에 의한 밀봉을 개선시킨다.
하우징내에 복수의 밀봉 플레이트와 밀봉 스트립을 순차적으로 배치하는 것도 또한 가능하다. 상기 방법 역시 밀봉 효과를 증진시킨다.
내구성을 향상시키기 위해, 밀봉 플레이트가 마모 보호장치를 장착할 수 있다. 밀봉 플레이트가 사용되는 동안에는, 밀봉 플레이트와 레벨러 바의 측면 세그먼트에 의해 일종의 하우징이 형성되므로 하우징이 제거될 수 있다.
밀봉 플레이트 영역의 외부 어느 곳에라도 석탄 잔여물 수집기를 배치할 수 있다.
청구항 9 에 의하면, 레벨러 바의 내부 단면의 밀봉이 측면 세그먼트 사이에서 이루어진다. 밀봉 요소들은 레벨러 바의 크로스 세그먼트를 피할 수 있도로 유연성을 갖추어야 한다. 레벨러 바의 측면 세그먼트와 하우징 사이의 영역은, 순차적으로 배열된 하나 이상의 밀봉 스트립에 의해 밀봉된다.
가장 간단한 해결책은 하우징 내부에 회전 잠금장치를 배열하는 것이다. 회전 잠금장치는 하우징 내부에, 예를 들어 한 조각의 플랩(flap) 형상으로, 매달리도록 배열될 수 있다. 회전 잠금장치들은 레벨러 바의 측면 세그먼트 사이에서 단면을 밀봉한다. 레벨러 바가 움직이면, 레벨러 바의 크로스 세그먼트가 접근 및 접촉중에 회전 잠금장치를 누른다. 회전 잠금장치가 밀려나면서 레벨러 바 크로스 세그먼트의 상부 에지에 일치되어 밀봉을 형성한다. 레벨러 바가 계속 움직이면, 회전 잠금장치는 측면 세그먼트 사이의 공간으로 회전하며 되돌아와 다음의 크로스 세그먼트가 다가올 때까지 밀봉작용을 한다.
셀 휠(cell wheel) 에 의한 레벨러 바의 내부 단면 밀봉의 방법도 가능하다. 셀 휠은, 레벨러 바의 상단 및/또는 하단에 있는 셀 휠 하우징내에, 셀 휠의 날개가 레벨러 바의 측면 세그먼트 사이에서 겹치면서 맞물리도록 배열된다. 레벨러 바가 움직이면, 크로스 세그먼트는 셀 휠을 회전시킨다.
하부의 셀 휠 하우징은 과잉 석탄의 방출장치를 장착할 수 있을 것이다.
또한, 회전 잠금장치와 유사하게 셀 휠의 날개가 레벨러 바의 측면 세그먼트 사이에서 전체 단면을 밀봉하는 방식으로 셀 휠이 만들어질 수 있다. 이 경우, 셀 휠의 대향 하우징의 하부에 밀봉 플레이트가 배치된다. 밀봉 플레이트는 레벨러 바의 크로스 세그먼트 2 개 이상의 영역을 밀봉하며, 또한 레벨러 바를 감싸고 있는 하우징의 저부 플레이트에 의해 형성될 수 있다.
내부 레벨러 바 밀봉의 다른 가능성은 롤러 하우징내에 이동가능한 롤러를 설치하는 것이다. 롤러는 레벨러 바의 측면 세그먼트 사이 전체 단면을 감으면서 밀봉하도록 만들어진다. 롤러는 롤러 하우징 내에서 상하로 움직일 수 있어 레벨러 바의 크로스 세그먼트를 피한다.
물론, 하우징내에 복수의 밀봉부를 배열할 수 있다. 또한, 밀봉 플레이트 및/또는 이동가능한 밀봉요소에 의한 밀봉부와 배기 팬을 조합하는 것도 가능하다.
하우징은 역시 그 안에서 레벨러 도어가 개폐될 수 있을 만큼 충분히 크게 제작될 수도 있다.
상기의 밀봉 장치의 요소들과 발명의 이해를 돕기 위해 사용된 대표적인 실시예에서 기술되고 청구된 요소들은, 그 크기, 형상, 재료선택, 기술적 설계에 있어서 어떠한 제한도 받지 않으므로, 각각의 적용 분야에 알려져 있는 선택의 기준들이 제한없이 이용될 수 있을 것이다.
발명의 부가적 세부사항, 특징 및 장점은 레벨러 도어 개구부 장치의 바람직한 실시예를 보여주는 관련 도면의 설명을 통해 명확해질 것이다. 각 도면의 내용은 다음과 같다.
도 1 에는 양 끝에서 개방되어 있는 하우징 (1) 이 도시되어 있는데, 위와 아래가 개방되어 있고 측면 세그먼트 (3) 와 크로스 세그먼트 (4) 를 갖는 레벨러 바 (2) 가 상기 하우징 내에서 삽입 및 후퇴가능하게 되어 있다. 하우징 (1) 은, 밀봉을 형성하기 위해, 상승 파이프 (7) 가 설치된 코크스 노실 (6) 의 레벨러 도어 개구부 (5) 에 끼워져 있다. 하우징 (1) 의 상부에는, 하우징 (1) 에 연결된 흡입관 (15) 을 갖는 배기 팬 (8) 이 있다. 코크스 노실 (6) 의 레벨러 도어 개구부 (5) 부근의 하우징 (1) 내에 실질적으로 가스 흐름이 없도록 조정기 또는 제어기 (도시되지 않음) 가 배기 팬 (8) 을 조정한다. 또는, 코크스 노실 (6) 내부와, 하우징 (1) 의 단부 또는 레벨러 도어 개구부 (5) 에서 떨어져 있는 흡입관 (15) 사이의 영역에는 유체의 흐름이 없는 구역 (9) 이 형성된다. 주변 공기가 코크스 노실에 침입하지 않게 배기 팬 (8) 을 통해 배출되는 동안, 장입 가스는 상승 파이프 (7) 를 통해 배출된다. 모든 유체 흐름은 측정위치 (10) 에서 측정된다.
도 2 는 상하부에서 개방되는 레벨러 바 (2) 의 위와 아래에서 하우징 (1) 내부에 설치된 밀봉 플레이트 (11, 12) 를 도시하고 있다. 밀봉 플레이트 (11, 12) 는 측면 세그먼트 (3) 와 크로스 세그먼트 (4) 의 상부 및 하부 에지부에 끼워 맞춤되어 있으며, 코크스 노실 (6) 에서 먼 하우징 단부에서, 하우징 (1) 으로부터 돌출되어 있다. 밀봉 플레이트 (11, 12) 는 레벨러 세그먼트로서의 역할을 하는 두 개의 크로스 세그먼트 (4) 사이의 거리보다는 길게 만들어진다. 그 결과, 레벨러 도어 개구부 (5) 는 레벨링 작업 중 레벨러 바 (2) 의 하나 이상의 크로스 세그먼트 (4) 에 의해 바깥 방향으로 항상 밀봉되게 된다. 레벨러 바 (2) 의 측면 세그먼트 (3) 또한 밀봉 스트립 (13, 14) 에 의해 밀봉된다.
도 3 은 회전 잠금장치에 의한 밀봉을 도해하고 있다. 회전축 (22, 23) 을 중심으로 각각 회전 가능한 두 개의 회전 잠금장치 (20, 21) 가 하우징 (1) 내에 도시되어 있다. 상기 도면의 기타 부호는 도 1 과 도 2 에서 설명된 것과 같은 의미를 지닌다. 회전 잠금장치 (20, 21) 는 레벨러 바 (2) 의 상하단에 있는 단면성 하우징 영역뿐만 아니라, 레벨러 바 (2) 의 측면 세그먼트 (3) 사이의 내부 단면도를 밀봉한다. 밀봉 스트립 (13, 14, 24, 25) 은 레벨러 바 (2) 의 측면 세그먼트 (3) 를 바깥쪽으로 밀봉한다. 레벨러 바 (2) 가 코크스 노실 (6) 안으로 움직이면, 크로스 세그먼트 (4) 가 회전 잠금장치 (20, 21) 에 부딪친다. 각각의 회전 잠금장치는 회전 운동에 의해 크로스 세그먼트 (4) 를 피하게 되고, 제자리로 돌아온 후 레벨러 바 (2) 의 측면 세그먼트 (3) 사이의 영역을 재밀봉한다.
도 4 는 셀 휠 하우징 (41) 안에 있는 4-날개 셀 휠 (40) 을 나타내고 있는대, 셀 휠 날개 (42) 는 레벨러 바 (2) 의 측면 세그먼트 (3) 간 전체 단면을 덮는다. 레벨러 바 (2) 밑에는, 측면 세그먼트 (3) 의 하부 에지부와 맞물려 밀봉을 형성하는 밀봉 플레이트 (43) 가 위치한다. 레벨러 바 (2) 가 삽입 및 후퇴함에 따라, 각 크로스 세그먼트 (4) 가 셀 휠 축 아래로 지날 때마다 셀 휠 (40) 은 90 도 회전한다.
도 5 는 서로 다른 밀봉법의 조합의 일례를 도시하고 있다. 도 5 에서 알수 있는 바와 같이, 레벨러 바 (2) 는 상하에 각각 위치한 다른 밀봉 플레이트 (50, 51) 로 밀봉된다. 또한, 배기 팬 (8) 은 흡입관 (15) 을 통해 하우징 (1) 에 연결되어 있다. 상기 도면의 기타 부호는 도 1, 도 2, 도 3 및 도 4 에서 설명된 것과 같은 의미를 지닌다. 석탄 잔존물 수집기 (52) 는 하우징 (1) 아래에 배치되어 있다.
*도면 부호에 대한 간단한 설명*
1 : 하우징 2 : 레벨러 바
3 : 측면 세그먼트 4 : 크로스 세그먼트(레벨링 세그먼트)
5 : 레벨러 도어 개구부 6 : 코크스 노실
7 : 상승 파이프 8 : 배기 팬
9 : 유체흐름이 없는 구역 10 : 측정위치
11, 12, 43, 50, 51 : 밀봉 플레이트
13, 14, 24, 25, 44 : 밀봉 스트립
15 : 흡입관 20, 21 : 회전 잠금장치
22, 23 : 회전축 40 : 셀 휠
41 : 셀 휠 하우징 42 : 셀 휠 날개
52 : 석탄 잔존물 수집기

Claims (15)

  1. 코크스화 석탄의 노정 장입시 밀봉부를 형성하기 위해 레벨러 도어 개구부에 연결가능하고, 측면 세그먼트 (3) 및 그에 연결된 크로스 세그먼트 (4) 를 적어도 포함하는 레벨러 바 (2) 를 안내하며, 또한 개방 레벨러 도어의 단면 영역 또는 전면을 밀봉하는 수단이 제공된 하우징이 장착된 코크스 노실의 레벨러 도어 개구부를 밀봉하는 장치에 있어서, 조정 또는 제어가 가능한 배기 팬 (8) 이 상기 하우징 (1) 에 연결되고 측정위치 (10) 가 유체흐름을 측정하기 위해 제공되는 것을 특징으로 하는 밀봉장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 배기 팬 (8) 의 출구가 인접 코크스 노실에 연결되는 것을 특징으로 하는 밀봉장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 두 개 이상의 크로스 세그먼트 (4) 영역에 걸쳐 레벨러 바 (2) 의 상하를 밀봉하기 위해 하우징 (1) 내에 밀봉 플레이트 (11, 12) 가 배치되고 레벨러 바 (2) 의 측면 세그먼트 (3) 를 밀봉하기 위해 밀봉 스트립 (13, 14) 이 배치되는 것을 특징으로 하는 밀봉장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 밀봉 플레이트 (11, 12) 와 밀봉 스트립 (13, 14) 에 압력을 가하는 수단이 제공되는 것을 특징으로 하는 밀봉장치.
  5. 제 3 항에 있어서, 부분 진공상태에 의해 밀봉 플레이트 (11, 12) 가 하우징 (1) 내에 유지되어, 상기 밀봉 플레이트가 레벨러 바 (2) 를 가압하는 것을 특징으로 하는 밀봉장치.
  6. 제 3 항에 있어서, 밀봉 플레이트 (11, 12) 가 라운딩처리 및/또는 베벨링 처리되는 것을 특징으로 하는 밀봉장치.
  7. 제 3 항에 있어서, 레벨러 바의 전진 방향으로, 복수개의 밀봉 플레이트 (11, 12, 50, 51) 및 밀봉 스트립 (13, 14, 24, 25) 이 순차적으로 배열되는 것을 특징으로 하는 밀봉장치.
  8. 제 3 항에 있어서, 하우징 (1) 이 밀봉 플레이트 (11, 12) 와 레벨러 바 (2) 의 측면 세그먼트 (3) 에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 밀봉장치.
  9. 코크스화 석탄의 노정 장입시 밀봉부를 형성하기 위해 레벨러 도어 개구부에 연결가능하고, 측면 세그먼트 (3) 및 그에 연결된 크로스 세그먼트 (4) 를 적어도 포함하는 레벨러 바 (2) 를 안내하며, 또한 개방 레벨러 도어의 단면 영역 또는 전면을 밀봉하는 수단이 제공된 하우징이 장착된 코크스 노실의 레벨러 도어 개구부를 밀봉하는 장치에 있어서, 이동가능한 밀봉 구성요소가 측면 세그먼트 (3) 사이 레벨러 바 (2)의 내부 단면을 밀봉하는 것을 특징으로 하는 밀봉장치.
  10. 제 9 항에 있어서, 이동가능한 밀봉 구성요소가 하나 이상의 회전 잠금장치 (20) 인 것을 특징으로 하는 밀봉장치.
  11. 제 9 항에 있어서, 이동가능한 밀봉 구성요소가 하나 이상의 셀 휠 (40) 인 것을 특징으로 하는 밀봉장치.
  12. 제 11 항에 있어서, 하나 이상의 밀봉 플레이트 (50) 가 하우징 (1) 내에 배열되는 것을 특징으로 하는 밀봉장치.
  13. 제 9 항에 있어서, 이동가능한 밀봉 구성요소가 하나 이상의 이동가능한 롤러인 것을 특징으로 하는 밀봉장치.
  14. 제 1, 2, 9, 10, 11, 12, 13 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하우징 상에는 배기 팬 (8), 밀봉 플레이트 (11, 12, 50, 51), 이동가능한 밀봉 구성요소 중 하나 이상이 배열되는 것을 특징으로 하는 밀봉장치.
  15. 레벨링 공정시 코크스 노실의 레벨러 도어 개구부를 밀봉하는 방법으로서 레벨러 바가 안내되는 하우징이 상기 레벨러 도어 개구부에 연결되어 밀봉부를 형성하고, 하우징 내에 가스 배출이 생성되는 밀봉 방법에 있어서, 레벨러 도어 개구부 위치에서 본질적으로 가스의 흐름을 없게 하는 방식으로 상기 가스 배출이 레벨러 도어 개구부 영역에서 취해진 유체흐름 측정을 기준으로 조정 또는 제어되는 것을 특징으로 하는 밀봉방법.
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