KR100561089B1 - 바이오 칩을 이용한 음식물 쓰레기 소멸장치 및 그를이용한 소멸방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 음식물 쓰레기를 소멸시키는 장치에 관한 것으로써, 상기 음식물 쓰레기를 투입하여 바이오 칩 내에 서식하는 미생물을 이용해 분해, 발효, 소멸시킬 수 있도록 하며 상기 바이오 칩을 내장하는 저장부와; 상기 저장부 내의 음식물 쓰레기와 바이오 칩을 교반하여 상을 균일하게 만드는 교반기와; 상기 교반기를 가동할 때 상기 음식물 쓰레기가 분해, 소멸되도록 공기를 공급하는 공기공급부와; 상기 공급된 공기와 함께 음식물 쓰레기를 분해, 발효, 소멸시킬 수 있도록 온도를 유지해 주는 열교환부와; 상기 저장부 내의 음식물 쓰레기를 분해, 소멸 시 발생하는 악취를 제거하는 탈취부와; 상기 저장부 내의 음식물 쓰레기를 분해, 발효, 소멸시킬 때 발생하는 수증기를 외부로 배출하는 배출팬(Fan)과; 상기 교반기를 회전시키는 동력전달부, 열교환부, 탈취부 및 배출팬을 구동 및 제어하는 제어부로 구성된다.
바이오 칩, 음식물 쓰레기, 교반기
Description
도 1은 본 발명에 따른 음식물 쓰레기 소멸장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 음식물 쓰레기 소멸방법의 흐름도이다.
도 3은 본 발명에 따른 유기물의 분해 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 4는 본 발명에 따른 음식물 쓰레기 분해 메카니즘을 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명에 따른 음식물 용량(70㎏)에 따른 특성평가 그래프이다.
도 6은 본 발명에 따른 음식물 용량(80㎏)에 따른 특성평가 그래프이다.
도 7은 본 발명에 따른 저장부(22) 내의 공기량 변화(공기가 없을 때)에 따른 특성평가 그래프이다.
도 8은 본 발명에 따른 저장부(22) 내의 공기량 변화(공기를 다량 공급할 때)에 따른 특성평가 그래프이다.
도 9는 본 발명에 따른 열교환부(30)의 온도 변화(60℃)에 따른 특성평가 그래프이다.
도 10은 본 발명에 따른 열교환부(30)의 온도 변화(20℃)에 따른 특성평가 그래프이다.
※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ※
10 : 음식물 쓰레기 투입구 22 : 저장부
24 : 교반기 26 : 동력전달부
28 : 공기 유입구 29 : 공기공급부
30 : 열교환부 32 : 탈취부
34 : 배출팬(Fan) 36 : 제어부
본 발명은 바이오 칩을 이용한 음식물 쓰레기 소멸장치 및 그를 이용한 소멸방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 유기질이 함유되어 있는 음식물 쓰레기나 동식물의 단백질, 지방, 탄수화물 등을 바이오 칩 내의 미생물을 이용하여 발효, 분해, 소화시켜 물과 탄산가스로 변화되도록 하는 바이오 칩을 이용한 음식물 쓰레기 소멸장치 및 그를 이용한 소멸방법에 관한 것이다.
일반적으로 음식물 쓰레기란 농·축·수산물 유통과정 중에서 버려지는 쓰레기와, 가정 및 음식점 등에서 조리과정 중 식품을 버림으로써 발생되는 식품쓰레기와, 먹고 남은 음식물찌꺼기, 식품폐기물을 말한다. 상기 음식물 쓰레기의 주성분 중에서 가장 중요한 유기물은 자연계에 널리 분포되어 있는 폴리머(Polymer)이며, 셀룰로오스(Cellulose), 헤미셀룰로오스(Hemicellulose), 키틴(Chitin), 키토산(Chitosan)과 같이 분해가 잘 이루어지지 않는 난분해성 물질(Xenobiotics)로 구성되어 있다.
상기와 같은 종래 음식물 쓰레기를 처리하는 방법에 있어서, 음식물 쓰레기를 용기에 담아 분리시킨 것을 수거하여 쓰레기 매립지로 운반하는 과정과 상기 운반된 음식물 쓰레기를 매립할 때 악취가 발생하는 문제점이 있었다. 또한, 상기 음식물 쓰레기는 수분 함량이 높고 이물질을 함유하고 있기 때문에, 음식물 쓰레기가 부패하는 과정에서 악취와 침출수가 발생되어 주위 환경을 오염시켜 사회적인 심각성이 부각되고 있으며, 쓰레기 매립지로의 운반을 위한 운반수단 및 운반비 등의 처리비용이 많이 드는 문제점이 있었다.
상기 음식물 쓰레기의 발생원은 음식점 42%, 가정 41%, 대형유통업소 13%, 집단급식소 4%로 음식점과 가정에서 대부분 발생하고 있으며, 상기 음식물 쓰레기가 정부의 관리대상이 되어 감량화와 재활용 방법에 관한 정책개발 및 처리기술의 연구개발에 투자를 확대하고 처리시설도 확충하고 있으나, 최근의 매스컴과 보도에 의하면 이 또한 처리방법 미숙으로 자원화 및 재활용이 어려워 시급한 대책이 필요한 실정이다
상기 설명한 바와 같이, 음식물 쓰레기는 전국에 있는 쓰레기 매립지에서 악취와 침출수를 발생시키는 주범이어서, 상기 음식물 쓰레기를 처리하는 것이 사회 문제로 대두되고 있기 때문에, 음식물 쓰레기를 매립하는 것에 대한 금지 시행령이 공포되어 2005년 1월 1일부터 시행되고 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 과거에도 음식물 쓰레기 처리기가 개발되었으나 탈취기능이 부실하여 악취가 발생하며, 분해력이 약해 음식물 쓰레기 투입량 중 상당량이 분해되지 못하고 잔여물로 남는다는 문제점이 있었고, 음식물 쓰레기 투입시 물기를 최대한 제거한 후 투입해야 했으며 수분조절제를 수시로 넣어야 하는 사용상의 불편함이 있었다.
또한, 기존 음식물 쓰레기 처리기는 대부분 고온발효식으로 구동되었기 때문에 전력 소모가 커서 유지비가 많이 지출되며, 가온장치가 24시간 작동되어 기능의 고장이 잦은 문제점이 나타났다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 착안된 것으로, 유기질이 함유되어 있는 음식물 쓰레기나 동식물의 단백질, 지방, 탄수화물 등이 미생물에 의해 발효, 분해, 소화되면서 무기화되어 물과 탄산가스로 변화시키는 역할을 하는 바이오 칩을 이용한 음식물 쓰레기 소멸장치 및 그를 이용한 소멸방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은 2중 탈취기능으로 악취발생을 최소화하고, 바이오 칩 을 반영구적으로 사용하여 잔여물 없이 음식물 쓰레기를 소멸시키는 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 바이오 칩 내에 서식하는 미생물 활성화에 의거하여 상온에서 작동하기 때문에 유지관리비가 적게 들고, 주요 기능만으로 구성되어 기계 고장을 최소화시킨 음식물 쓰레기 소멸장치를 제공하며, 상기 음식물 쓰레기 소멸장치에서 토양 미생물을 사용하여 분해하는 방법을 제공함으로써 음식물 쓰레기 처리에 대한 사용자의 거부감을 최소화 할 수 있는 음식물 쓰레기 소멸방법을 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 바이오 칩을 이용한 음식물 쓰레기 소멸장치의 구성을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 음식물 쓰레기 소멸장치의 사시도이다.
상기 도 1에서 도시된 바와 같이, 상기 음식물 쓰레기를 투입하기 위한 음식물 쓰레기 투입구(10)와; 상기 음식물 쓰레기 투입구(10)로 투입된 음식물 쓰레기를 분해 및 발효시키기 위한 바이오 칩을 내장하며 상기 음식물 쓰레기가 상기 바이오 칩에 투입되도록 구성한 저장부(22)와; 상기 저장부(22) 내에 형성하며 상기 저장부 내의 음식물 쓰레기를 교반하여 상을 균일하게 만들도록 구성한 교반기(24) 와; 상기 교반기(24)를 회전시키는 동력전달부(26)와; 상기 교반기(24)를 가동할 때 상기 음식물 쓰레기가 분해 및 발효되도록 공기를 유입하는 공기 유입구(28)를 포함하여 구성한 공기공급부(29)와; 상기 공기공급부(29)로 공기를 공급하여 상기 음식물 쓰레기의 분해 및 발효가 진행됨에 따라 발효열이 발생하게 되는데, 이 때 발생한 열을 지속적으로 상온으로 유지하도록 구성한 열교환부(30)와; 상기 저장부(22) 내의 음식물 쓰레기가 분해, 발효되면서 발생하는 악취를 제거하도록 구성한 탈취부(32)와; 상기 저장부(22) 내의 음식물 쓰레기가 분해, 발효되면서 발생하는 수증기를 외부로 배출하도록 구성한 배출팬(Fan)(34)과; 상기 동력전달부(26), 공기공급부(29), 열교환부(30), 탈취부(32), 배출팬(34)를 구동 및 제어하도록 구성한 제어부(36)로 이루어진다.
상기 교반기(24)는 교반기의 중심축에서 바깥 방향으로 다수개의 혼합축을 형성하여 상기 저장부 내의 음식물 쓰레기, 바이오 칩, 공기가 잘 혼합되도록 하며 상기 음식물 쓰레기를 교반시켜 균일한 상으로 만들도록 구성한다.
상기 바이오 칩은 셀룰로오스 65 ~ 85 %, 리그닌체 10 ~ 25 %, 펜토산체 5 ~ 10 %로 구성되며, 빈틈율은 70 ~ 80 % 이고, 크기는 0.5 ~ 5 ㎜인 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 구체적으로 설명하고자 한다.
도 2는 본 발명에 따른 음식물 쓰레기 소멸방법의 흐름도이다.
상기 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 음식물 쓰레기를 바이오 칩이 내장된 저장부(22)에 투입하는 제 1 단계와; 상기 제 1 단계에서 투입된 음식물 쓰레기를 균일하게 만들도록 교반시키는 제 2 단계와; 상기 제 2 단계에서 교반시킨 음식물 쓰레기가 바이오 칩 내에서 분해 및 발효되도록 공기를 공급시키는 제 3 단계와; 상기 제 3 단계에서 공기를 공급하여 음식물 쓰레기가 분해 및 발효되면서 열, 가스, 수증기를 발생시키는 제 4 단계와; 상기 제 4 단계에서 발생하는 열을 열교환부(30)를 이용하여 상온으로 유지시키는 제 5 단계와; 상기 제 4 단계에서 발생하는 가스와 수증기를 배출팬(Fan)을 구동하여 배출시키는 제 6 단계와; 상기 제 6 단계에서 가스와 수증기를 배출시킨 후 탈취부를 이용하여 악취를 제거하는 제 7 단계와; 상기 제 7 단계에서 악취가 제거된 산출물을 배출시키는 제 8 단계로 이루어진다.
상기 제 2 단계에서 음식물 쓰레기를 교반시키는 시간은 상기 음식물 쓰레기의 양에 따라 제어부(36)에서 조절하는 것을 특징으로 한다.
도 3은 본 발명에 따른 유기물의 분해 과정을 나타낸 흐름도이다.
상기 유기물의 분해는 도 3에 나타낸 바와 같이, 호기성 박테리아에서 발생되는 산소로 인하여 단백질은 프로테리아제에 의해 아미노산으로 분해된다. 또한, 지방은 리바제에 의해 지방산과 글리세린으로 분해되며, 탄수화물은 셀루라제에 의해 포도당으로 분해되어, 최종적으로는 상기 유기물이 물과 이산화탄소로 분해된 다.
도 4는 본 발명에 따른 음식물 쓰레기 분해 메카니즘을 나타낸 것으로서, 유기물의 분해과정과 온도변화의 상관관계를 나타낸 그래프이다.
상기 도 4의 그래프에서 볼 수 있듯이, 호기성 균은 유기물을 영양원으로 섭취하여 탄수화물, 단백질, 지방 등의 유기물을 산화분해하고, 상기 산화분해된 유기물은 탄산가스, 물, 질소, 메탄 등의 무기화합물로 방출된다. 상기 분해과정이 진행됨에 따라 발효열이 발생하여 온도가 상승하며, 유기물이 산화·분해되어 무기화합물로 방출되면서 호기성 균이 감소하고 온도가 하강하게 된다.
상기 호기성 균은 공기 중의 산소를 이용하여 유기물을 산화·분해하고 무기화합물로 방출하기 때문에 공기 양이 부족하면 호기성 균이 감소 내지는 사장되므로, 상기 호기성 균이 증식하기에 좋은 환경을 조성하기 위해 공기공급부(29), 열교환부(30), 배출팬(34)을 포함하여, 적절한 공기 공급과 수분 조절이 되도록 구성하였다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 바이오 칩을 이용한 음식물 쓰레기 소멸장치는 지방(地方)과 토지(土地)에 적당한 박테리아 등의 토양 미생물군이 반드시 생존하고 있다는 사실에 착안하여, 여타의 인공적으로 만들어진 종균이나 타 지방(地方)에서 효과가 있었던 종균을 전혀 투입하지 않고, 그 지방(地方) 토양의 미생 물이 증식하기 좋은 환경을 조성하여 적절한 토양원을 형성함으로써 가장 효율적인 발효 효과를 가져올 수 있도록 하였다.
도 5와 도 6은 각각 본 발명에 따른 음식물 용량이 70㎏일 경우와 80㎏일 경우에 따른 특성평가 그래프이다.
상기 도 5와 도 6의 음식물 용량에 따른 특성평가 실험 조건을 설명하면, 3분 교반 후 10분간 정리하고 열교환부(30)의 온도는 63℃로 일정하게 유지하며 산소공급을 소량으로 동일 적용하고, 도 5의 실험에는 음식물의 용량을 70㎏으로 하고 도 6의 실험에는 음식물의 용량을 80㎏으로 적용하여 측정한 결과를 나타낸 것이다.
도 7과 도 8은 각각 본 발명에 따른 저장부(22)(Tank) 내의 공기량이 전혀 없을 경우와 공기량이 다량일 경우에 따른 특성평가 그래프이다.
상기 도 7과 도 8의 저장부내의 공기량 변화에 따른 특성평가 실험 조건을 설명하면, 음식물 용량은 64㎏으로 하고 3분 교반 후 10분간 정리하며 열교환부(30)의 온도는 20℃로 일정하게 유지하는 것으로 동일 적용하고, 도 7의 실험에는 공기를 전혀 공급하지 않고 도 8의 실험에는 공기를 다량 공급하여 측정한 결과를 나타낸 것이다.
도 9와 도 10은 각각 본 발명에 따른 열교환부(30)의 온도가 60℃일 경우와 20℃일 경우에 따른 특성평가 그래프이다.
상기 도 9와 도 10의 열교환부의 온도 변화에 따른 특성평가 실험 조건을 설명하면, 음식물 용량은 63㎏으로 하고 3분 교반 후 10분간 정리하며 산소를 다량 공급하는 것을 동일 적용하고, 도 9의 실험에는 열교환부(30)의 온도는 63℃로 하고 도 10의 실험에는 열교환부의 온도는 20℃로 적용하여 측정한 결과를 나타낸 것이다.
상기한 도 5 내지 도 10에서의 실험에 따르면, 음식물의 양을 상대적으로 많게 적용할 때 반응시간이 빠르고, 공기를 충분하게 공급하였을 때 온도가 급상승하며, 열교환부의 온도를 높게 적용할 때 온도가 급상승하는 결과를 볼 수 있다.
음식물의 양이 많다는 것은 유기물이 풍부하다는 것이며, 반응시간이 빠르다는 것은 미생물이 활발하게 활동했다는 뜻이다. 미생물이 활발하게 활동할 때 반응 속도가 빠르며, 미생물의 반응에 따른 발열에 의해 온도가 상승하는 것이므로, 상기한 실험에서 미생물이 증식하기 좋은 환경을 파악할 수 있다.
실험의 결론으로는 음식물의 양이 많고 공기가 충분하게 공급되며 열교환부의 온도가 높은 환경에서 미생물이 증식하기 좋다는 것이며, 본 발명은 상기 적합한 환경을 조성할 수 있도록 구성하였다.
이상의 실시 예들은 본 발명을 설명하기 위한 것으로, 상기 본 발명의 범위 는 실시 예에 한정되지 않으며, 첨부된 특허 청구범위에 의거하여 정의되는 본 발명의 범주 내에 당업자들에 의하여 변형 또는 수정 될 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 실시 예에 구체적으로 나타난 각 구성의 요소의 형상 및 구조는 변형하여 실시할 수 있다는 것이다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 본 발명은 2중 탈취기능으로 음식물 쓰레기의 분해과정에서 악취발생이 거의 없다.
둘째, 본 발명은 바이오 칩을 사용하여 분해 및 발효를 하기 때문에 음식물 쓰레기의 잔여물이 발생되지 않는다.
셋째, 본 발명은 반영구적인 바이오 칩을 사용하므로 음식물 쓰레기 소멸장치를 사용할 때마다 바이오 칩을 교환할 필요가 없다.
넷째, 본 발명은 토양의 미생물을 사용하여 분해 및 발효를 하므로 사용자에게 음식물 분해에 대한 거부감을 줄일 수 있다.
다섯째, 본 발명은 상온에서 작동하므로 종래 고온발효식과는 달리, 가온할 필요가 없어서 유지 관리비가 적게 소요된다.
여섯째, 본 발명은 음식물 쓰레기를 분해 및 발효하는데 필요한 주요 기능만으로 구성되어 장치의 고장이 적다.
Claims (4)
- 음식물 쓰레기를 소멸시키기 위한 장치에 있어서,상기 음식물 쓰레기를 투입하기 위한 음식물 쓰레기 투입구(10);상기 음식물 쓰레기 투입구(10)로 투입된 음식물 쓰레기를 분해 및 발효시키기 위해 셀룰로오스 65 ~ 85 %, 리그닌체 10 ~ 25 %, 펜토산체 5 ~ 10 %로 구성되고, 빈틈율은 70 ~ 80 % 이며, 크기는 0.5 ~ 5 ㎜ 바이오 칩을 내장하여 상기 음식물 쓰레기가 상기 바이오 칩에 투입되도록 구성한 저장부(22);상기 저장부(22) 내에 형성하며 중심축에서 바깥 방향으로 다수개의 혼합축을 형성하여 상기 저장부 내의 음식물 쓰레기와 공기가 혼합되도록 하고, 상기 저장부 내의 음식물 쓰레기를 교반하여 상을 균일하게 만들도록 구성한 교반기(24);상기 교반기(24)를 회전시키는 동력전달부(26);상기 교반기(24)를 가동할 때 음식물 쓰레기가 분해 및 발효되도록 상기 바이오 칩의 호기성 균을 통해 공기 중의 산소를 이용하여 유기물을 산화·분해하고 무기화합물로 방출하는데 상기 호기성 균이 증식할 수 있도록 공기를 유입하는 공기 유입구(28)를 포함하여 구성한 공기공급부(29);상기 공기공급부(29)로 공기를 공급하여 상기 음식물 쓰레기의 분해 및 발효가 진행됨에 따라 발효열이 발생하게 되는데, 이 때 발생한 열을 지속적으로 상온으로 유지하도록 구성한 열교환부(30);상기 저장부(22) 내의 음식물 쓰레기가 분해, 발효되면서 발생하는 악취를 제거하도록 구성한 탈취부(32);상기 저장부(22) 내의 음식물 쓰레기가 분해, 발효되면서 발생하는 수증기를 외부로 배출하도록 구성한 배출팬(Fan)(34);상기 동력전달부(26), 공기공급부(29), 열교환부(30), 탈취부(32), 배출팬(34)을 구동 및 제어하도록 구성한 제어부(36);로 이루어지는 바이오 칩을 이용한 음식물 쓰레기 소멸장치.
- 삭제
- 바이오 칩을 이용한 음식물 쓰레기 소멸장치를 이용한 소멸방법에 있어서,상기 음식물 쓰레기를 바이오 칩이 내장된 저장부(22)에 투입하는 제1단계;상기 제1단계에서 투입된 음식물 쓰레기를 균일하게 만들도록 교반시키는 제2단계;상기 제2단계에서 교반시킨 음식물 쓰레기가 셀룰로오스 65 ~ 85 %, 리그닌체 10 ~ 25 %, 펜토산체 5 ~ 10 %로 구성되며, 빈틈율은 70 ~ 80 % 이고, 크기는 0.5 ~ 5 ㎜인 바이오 칩 내에서 분해 및 발효되도록 공기를 공급시키고, 상기 음식물 쓰레기를 교반시키는 시간은 음식물 쓰레기의 양에 따라 제어부(36)에서 조절하는 제3단계;상기 제3단계에서 공기를 공급하여 음식물 쓰레기가 분해 및 발효되면서 열과 가스와 수증기를 발생시키는 제4단계;상기 제4단계에서 발생하는 열을 열교환부(30)를 이용하여 상온으로 유지시키는 제5단계;상기 제4단계에서 발생하는 가스와 수증기를 배출팬(Fan)(34)을 구동하여 배출시키는 제6단계;상기 제6단계에서 가스와 수증기를 배출시킨 후 탈취부(32)를 이용하여 악취를 제거하는 제7단계;상기 제7단계에서 악취가 제거된 산출물을 배출시키는 제8단계;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 바이오 칩을 이용한 음식물 쓰레기 소멸장치를 이용한 소멸방법.
- 삭제
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| KR1020050037968A KR100561089B1 (ko) | 2005-05-06 | 2005-05-06 | 바이오 칩을 이용한 음식물 쓰레기 소멸장치 및 그를이용한 소멸방법 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020050037968A KR100561089B1 (ko) | 2005-05-06 | 2005-05-06 | 바이오 칩을 이용한 음식물 쓰레기 소멸장치 및 그를이용한 소멸방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR100561089B1 true KR100561089B1 (ko) | 2006-03-15 |
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ID=37179612
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020050037968A KR100561089B1 (ko) | 2005-05-06 | 2005-05-06 | 바이오 칩을 이용한 음식물 쓰레기 소멸장치 및 그를이용한 소멸방법 |
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| KR (1) | KR100561089B1 (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102268814B1 (ko) * | 2021-01-13 | 2021-06-23 | 임명준 | 유용(em) 미생물로 악취를 탈취하는 미생물 제품을 이용하여 고속으로 슬러지를 제거하는 방법 |
-
2005
- 2005-05-06 KR KR1020050037968A patent/KR100561089B1/ko not_active IP Right Cessation
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|---|---|---|---|---|
| KR102268814B1 (ko) * | 2021-01-13 | 2021-06-23 | 임명준 | 유용(em) 미생물로 악취를 탈취하는 미생물 제품을 이용하여 고속으로 슬러지를 제거하는 방법 |
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