KR100646188B1

KR100646188B1 - 축열식 소각장치

Info

Publication number: KR100646188B1
Application number: KR1020050003101A
Authority: KR
Inventors: 유 득 김
Original assignee: 유 득 김
Priority date: 2005-01-13
Filing date: 2005-01-13
Publication date: 2006-11-23
Also published as: KR20060082558A

Abstract

본 발명은 외부로부터 도입라인(500)을 통해 도입되는 미정화 또는 미처리된 가스가 유로전환수단(V1,V2,V3,V4)에 의해 상기 제1 축열부재(100)로 유입되어 지나 퍼니스(200)를 경유한 후 제2 축열부재(110)에서 배출되도록 하거나 상기 제2 축열부재(110)로 유입되어 지나 퍼니스를 경유한 후 제1 축열부재(100)에서 배출되도록 구성된 축열식 소각장치에 있어서, 상기 제1, 제2 축열부재(100)(110)에서 배출되는 가스를 도입받아 소정의 속도로 흐르도록 하여 외부로 배출시키는 버퍼수단(300)과; 상기 도입라인(500)상에 일정 간격 이격되게 설치되는 제1,2 송풍기(400)(410)와; 상기 버퍼수단(300)내의 가스중의 일부가 바이패스되어 상기 미정화 또는 미처리된 가스가 도입되는 도입라인(500)중 상기 제1,2 송풍기(400)(410) 사이의 도입라인(500)에 합류 접속되도록 설치되는 바이패스 라인(310)과; 상기 버퍼수단(300)에서 상기 바이패스 라인(310)측으로 유동되는 미정화된 가스의 압력을 감지하는 제1 압력감지수단(311)과; 상기 바이패스 라인(310)측으로부터 유동되어 상기 버퍼수단(300)측으로 흐르는 미처리된 가스의 압력을 감지하는 제2 압력감지수단(312)과; 상기 제1, 제2 압력감지수단(311)(312)에서 감지된 가스의 압력에 따라 상기 제1, 제2 송풍기(400)(410)를 제어하는 제어수단(313)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

축열, 버퍼, 바이패스, 송풍기

Description

축열식 소각장치{Incineration device}

도 1 및 도 2는 종래 기술에 의한 축열식 소각장치의 구성을 나타낸 도면.

도 3은 본 발명에 의한 축열식 소각장치의 구성을 나타낸 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 : 제1 축열부재

110 : 제2 축열부재

200 : 퍼니스

300 : 버퍼수단

310 : 바이패스 라인

400 : 제1 송풍기

500 : 도입라인

본 발명은 축열식 소각장치에 대한 것으로, 더욱 상세하게는 미처리된 가스를 1차 정화시킨 후, 역방향으로 2차 정화시킬때 발생되는 소정량의 미처리 가스를 버퍼수단에 수용한 후 이를 다수 회수하여 정화시킴으로써 보다 효과적으로 생산 라인상에서 발생되는 가스를 완전히 처리할 수 있도록 한 축열식 소각장치에 과한 것이다.

탄화수소화합물을 총칭하는 휘발성유기화합물은 화학공장, 폐수처리장, 자동차 공장등의 도장작업시 발생하는 악취가 심하게 나는 물질로서, 오존 등 광화학스모그 원인물질 뿐만 아니라 발암성을 나타내는 유해물질이며, 지구온난화와 성층권 오존층 파괴의 원인 물질이자 대기중 악취물질로서 환경 및 건강에 나쁜 영향을 초래하는 등 다양한 형태로 대기에 영향을 미친다.

현재 알려진 휘발성유기화물 처리기술에는 소각법, 흡착제거법, 흡수법, 냉각응축법, 생물학적 처리 및 분리막 기술등이 있으며, 이중 축열식 소각로가 많이 이용되고 있다.

축열식 소각로(Regeneration Thermal Oxidizer)란 기존의 직화식 간접 열교환 열소각방식(일반소각로 방식) 대신 휘발성 유기화 물을 함유한 폐가스를 소각한 후, 소각할때 발생되는 열을 표면적이 넓고 반영구적으로 사용할 수 있는 세라믹(ceramic) 충전재를 통해서 회수하여 소각로의 운전비용을 획기적으로 줄일 수 있는 설비로서, 소각로 운전에 드는 비용이 작고, 설치 면적을 최소화 할 수 있다.

또한 축열식 소각로의 처리 효율은 99%이상으로 매우 높으며 2차 오염 요인이 작을 뿐 아니라 폐가스중에 VOC의 농도가 300vppm이상이면 자체의 연소열로 인하여 소각시 보조연료가 필요없게 된다.

상기 축열식 소각로를 좀더 자세히 설명하면 다음과 같다.

축열식 소각로는 배기가스의 폐열을 최대한 회수하여 흡입가스 예열에 이용 하는 것으로, 이 폐열회수를 극대화하기 위해 열교환기를 사용하지 않고, 세라믹을 직접 가열 및 냉각하여 재생하는 방법이다.

한편, 상기 세라믹 이외에 열교환기로 튜브형(shell tube type) 또는 판평(plate type) 일반 열교환기를 사용하는 경우 열교환기 입구와 출구가스 온도차가 100 ~200 정도이며, 사용온도범위가 제한적이다.

하지만 세라믹을 사용하는 경우 최고 사용온도가 950 로 매우 높고 재생시 온도차를 20 내외로 관리할 수 있어서 열 회수율이 98%정도이다.

상기 축열식 소각로에 대하여 설명하면, 운전초기 소각로(10)내의 세라믹(1 및 2)의 상부측에 위치한 버너(11)를 작동시켜 상부 퍼니스(12)의 온도가 소각로(10)의 운전 온도가 되게 가열한 후, 도 1에 도시된 바와 같이 밸브(V1)와 밸브(V4)를 개방하여 전처리 가스를 도 1과 같이 화살표 방향으로 투입한다.

이때의 가스의 온도는 세라믹(1)을 통과하면서 그 온도가 소각로(10)의 온도까지 예열되어 가스에 포함된 유기가스는 산화되기 시작하여 적정한 체류시간을 갖고 상부 퍼니스(12)를 통과하면서 모든 유기물은 약 800 에서 산화된다.

이후, 처리된 고온의 가스는 세라믹(2)을 통과하여 세라믹(2)에서 거의 모든 열을 배출하며 세라믹(1)의 입구측 온도보다 10~30 높은 온도까지 냉각된다.

다음으로 일정 시간 경과후(1.5분~3분 경과) 도 2에 도시된 바와 같이, 밸브(V2)와 밸브(V3)를 개방하는 반면에 밸브(V1)와 밸브(V4)를 폐쇄하여 가스의 유동 방향을 절환하면, 가스는 세라믹(2)을 통과한 후 상부 퍼니스(12)를 지나 세라믹(1)을 통해 배출된다.

상기와 같이, 일정 시간 간격(1.5분~3분)을 두고 가스 유동 방향을 도 1과 도 2에 도시된 바와 같이 반복 절환하게 되면, 도 1의 상태에서 세라믹(1)의 하부에 위치한 하부 퍼니스(13)에 존재하는 전처리 가스는 처리되지 않은 상태로 도 2의 상태로 전환될때 외부로 배출되는 문제점이 있었다.

아울러, 도 2의 세라믹(2)의 하부에 위치한 하부 퍼니스(14)에 존재하는 전처리 가스는 처리되지 않은 상태로 도 1의 상태로 전환될때 외부로 배출되는 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은 미처리된 가스를 1차 정화시킨 후, 역방향으로 2차 정화시킬때 발생되는 소정량의 미처리 가스를 버퍼수단에 수용한 후 이를 다수 회수하여 정화시킴으로써 보다 효과적으로 생산 라인상에서 발생되는 가스를 완전히 처리할 수 있도록 한 축열식 소작장치를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 외부로부터 도입라인을 통해 도입되는 미정화 또는 미처리된 가스가 유로전환수단(V1,V2,V3,V4)에 의해 상기 제1 축열부재로 유입되어 지나 퍼니스를 경유한 후 제2 축열부재에서 배출되도록 하거나 상기 제2 축열부재로 유입되어 지나 퍼니스를 경유한 후 제1 축열부재에서 배출되도록 구성된 축열식 소각장치에 있어서, 상기 제1, 제2 축열부재에서 배출되는 가스를 도입받아 소정의 속도로 흐르도록 하여 외부로 배출시키는 버퍼수단과; 상기 도입라인상에 일정 간격 이격되게 설치되는 제1,2 송풍기와; 상기 버퍼수단내의 가스중의 일부가 바이패스되어 상기 미정화 또는 미처리된 가스가 도입되는 도입라인중 상기 제1,2 송풍기 사이의 도입라인에 합류 접속되도록 설치되는 바이패스 라인과; 상기 버퍼수단에서 상기 바이패스 라인측으로 유동되는 미정화된 가스의 압력을 감지하는 제1 압력감지수단과; 상기 바이패스 라인측으로부터 유동되어 상기 버퍼수단측으로 흐르는 미처리된 가스의 압력을 감지하는 제2 압력감지수단과; 상기 제1, 제2 압력감지수단에서 감지된 가스의 압력에 따라 상기 제1, 제2 송풍기를 제어하는 제어수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명에 의한 축열식 소각장치의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 외부로부터 도입되는 미정화 또는 미처리된 가스가 유로전환수단에 의해 상기 제1 축열부재(100)로 유입되어 지나 퍼니스(200)를 경유한 후 제2 축열부재(110)에서 배출되도록 하거나 상기 제2 축열부재(110)로 유입되어 지나 퍼니스를 경유한 후 제1 축열부재(100)에서 배출되도록 구성된 축열식 소각장치에 관한 것으로 이 부분에 대한 것은 종래 기술에 이미 언급하였기에 본 발명에서는 생략하기로 하고, 본 발명의 요지만 설명하기로 한다.

상기 축열식 소각장치의 구성을 보다 상세하게 설명하기로 한다.

도시된 바와 같이, 소정 크기의 소각로 본체(A)와, 상기 소각로 본체(A)의 내부에 일정 간격 이격되게 설치됨과 아울러 이격 공간 사이에 퍼니스(200)가 형성되도록 설치되는 세라믹 재질의 제1, 제2 축열부재(100)(200)와, 상기 퍼니스(200)내의 온도가 소정 온도가 되도록 가열하는 가열수단(230)과, 상기 미정화 또는 미처리된 가스가 도입되는 도입라인(500)과, 상기 도입라인(500)에서 각각 1개씩 분기되어 상기 소각로 본체(A)의 양단과 연통되도록 연결되는 제1, 제2 유입라인(510)(520)과, 상기 소각로 본체(A)의 양단에 각각 설치되어 가스가 배출되는 배출 라인(530)(540)과, 상기 유입라인(510)(520)상에 각각 설치되는 개폐밸브(V1)(V2), 상기 배출라인(530)(540)상에 각각 설치되는 개폐밸브(V3)(V4)로 이루어진다.

상기와 같은 구성에서 밸브(V1)가 개방되고, 밸브(V2)가 폐쇄되며, 밸브(V3)가 폐쇄되며, 밸브(V4)가 개방된 경우에는 도입라인(500)을 통해 흐르는 가스가 유입라인(510)을 통해 제1 축열부재(100)를 경유하여 퍼니스(200)를 통과한 다음, 제2 축열부재(110)를 통과한 후, 배출라인(540)을 통해 외부로 배출된다.(정방향 사이클)

한편, 밸브(V1)가 닫히고, 밸브(V2)가 개방되며, 밸브(V3)가 개방되며, 밸브(V4)가 폐쇄된 경우에는 도입라인(500)을 통해 흐르는 가스가 유입라인(510)을 통해 제2 축열부재(110)를 경유하여 퍼니스(200)를 통과한 다음, 제1 축열부재(100)를 통과한 후, 배출라인(530)을 통해 외부로 배출된다.(역방향 사이클)

여기서, 미설명 부호 150은 버너수단인다.

본 발명은 상기와 같은 구성에서 버퍼수단(300)과, 바이패스 라인(310)과, 제1 송풍기를 포함한다.

상기 버퍼수단(300)은 상기 배출라인(530)(540)을 통해 상기 제1, 제2 축열부재(100)(110)에서 배출되는 가스를 도입받아 소정의 속도로 흐르도록 하여 외부로 배출시키는 역할을 한다.

상기 바이패스 라인(310)은 상기 버퍼수단(300)내의 가스중의 일부가 바이패스되어 상기 미정화 또는 미처리된 가스가 도입되는 도입라인(500)에 합류 접속되게 설치된다.

상기 제1 송풍기는 상기 미정화 또는 미처리된 가스가 도입되는 도입라인(500)상에 설치되어 외부로부터 도입되는 상기 가스와 상기 바이패스 라인(310)을 통해 상기 버퍼수단(300)내의 가스를 상기 제1, 제2 축열부재(100)(110)중의 어느 하나로 강제 압송하는 역할을 한다.

여기서, 상기 바이패스 라인(310)이 제1 송풍기의 토출측에 인접하는 도입라인(500)에 합류 접속될수 도 있고, 제1 송풍기의 흡입측에 인접한 도입라인(500)에 합류 접속될수 도 있다.

그리고, 상기 바이패스 라인(310)이 제1 송풍기의 토출측에 인접하는 도입라인(500)에 합류 접속된 경우에 상기 제1 송풍기의 부재번호로 400을 기재하기로 한다.

상기와 같이 제1 송풍기(400)로 인해 미처리 또는 미정화된 가스가 도입라인(500)을 따라 소정의 속도로 이송된다. 이 과정에서 상기 도입라인(500)의 내부를 따라 흐르는 가스의 유속에 의해 버퍼수단(300)내의 정화된 가스는 바이패스 라인(310)를 강제로 빨려들어 상기 도입라인(500)으로 합류된다.

한편, 상기 바이패스 라인(310)이 제1 송풍기의 흡입측에 인접한 도입라인(500)에 합류 접속된 경우에 상기 제1 송풍기의 부재번호로 410을 기재하기로 한다.

상기와 같이 제1 송풍기(410)로 인해 미처리 또는 미정화된 가스가 버퍼수단(300)내의 정화된 가스는 바이패스 라인(310)의 합류점에서 합쳐져 다시 도입라인(500)을 통해 유동된다.

그리고, 본 발명의 도 3에서는 제1 송풍기(400)와, 제1 송풍기(410)만이 도시된 도면으로 도시하지 않고 함께 도시된 도면을 도시하였다.

그러나, 본 발명의 청구항1은 도 3에 도시된 상태로 해석되지 않고 제1 송풍기가 단일로 구성된 것으로 해석하는 것이다.

이상 살펴본 바와 같이, 상기 바이패스 라인(310)은 상기 제1 송풍기(410)(400)의 흡입측과 토출측중 어느 하나에 인접하는 상기 도입라인(500)에 합류 접속된 것이다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 청구항1, 청구항2의 구성에 대한 작용을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 제1 송풍기가 작동되면, 미처리 또는 미정화된 가스는 도입라인(500)을 통해 흐르게 된다.

한편, 제1,제2 축열부재(100)(110)에 의해 정화된 가스가 배출라인(530)(540)을 통해 배출되어 버퍼수단(300)내로 유입되면, 상기 제1 송풍기에 의해 바이패스 라인(310)을 따라 유동되어 다시 도입라인(500)에 합류되어 유동된다.

따라서, 버퍼수단(300)내의 일부 가스를 다시 재활용함으로써 상기 정방향 사이클을 진행한 후 소정 시간 경과하여 다시 역방향 사이클을 가동시키거나, 역방향 사이클을 진행한 후 소정 시간 경과하여 다시 정방향 사이클을 가동시킬때 소각로 본체(A)의 양단부에 각각 형성된 공간부(S1)(S2)에 남아있는 미처리 또는 미정화 가스를 함께 이송시킬수 있게 된다.

이를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

상기 정방향 사이클을 진행한 후 소정 시간 경과하여 다시 역방향 사이클을 가동시키게 되면, 공간부(S1)에는 미처리된 가스가 존재하게 된다.

이때, 상기 공간부(S1)에 존재하는 미처리 가스는 역방향 사이클 가동시의 작용에 의해 배출라인(530)을 따라 버퍼수단(300)내로 유동된다.

상기 버퍼수단(300)내로 유입된 미처리된 가스는 바이패스 라인(310)을 따라 다시 바이패스되어 도입라인(500)을 따라 유동되는 미처리된 가스와 합쳐져 유입라인(520)을 따라 공간부(S2)내로 유입되는 것이다.

따라서, 본 발명은 미처리된 가스를 곧바로 외부로 배출시키지 않고 다시 회수하여 처리함으로써, 환경 오염을 미연에 방지할 수 있다.

여기서, 역방향 사이클에서 정방향 사이클로 전환시 미처리 가스를 회수하여 다시 정화시킬 수 있다.

이제까지는 본 발명의 기본 구성 및 작용을 설명하였다.

한편, 본 발명은 상기와 같이 제1 송풍기가 단일개 구비된 경우에서 상기 제1 송풍기와 이격되어 상기 도입라인(500)상에 설치되는 제2 송풍기와, 상기 버퍼수단(300)에서 상기 바이패스 라인(310)측으로 유동되는 미정화된 가스의 압력을 감지하는 제1 압력감지수단(311)과, 상기 바이패스 라인(310)측으로부터 유동되어 상기 버퍼수단(300)측으로 흐르는 미처리된 가스의 압력을 감지하는 제2 압력감지수단(312)과, 상기 제1, 제2 압력감지수단(311)(312)에서 감지된 가스의 압력에 따라 상기 제1, 제2 송풍기를 제어하는 제어수단(313)을 더 포함한다.
여기서, 상기 바이패스 라인(310)은 상기 제1 송풍기와 제2 송풍기 사이의 도입라인(500)상에 합류 접촉되게 설치된다.

상기 제2 송풍기는 도면상에 도시된 바와 같이, 제1 송풍기의 부재번호를 400이라고 부여하면, 410이라고 부여하게 된다.

반면에 도면상에 도시하지는 않았지만 제1 송풍기의 부재번호를 410이라고 한 경우에는 제2 송풍기의 부재번호를 400이라고 한다.

상기와 같이 부가 구성된 본 발명의 작용을 작용을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 정방향 사이클로 가동되면, 제1 송풍기(400)와 제2 송풍기(410)를 구동시킨다.

상기 제1 송풍기(400)에 의해서는 미정화 및 미처리 가스가 도입라인(500)을 통해 일정한 유속으로 유입된다.

그리고, 제2 송풍기(410)에 의해서는 상기 제1 송풍기(400)에서 토출된 미처리 가스를 견인하여 지속적으로 이동시키는 역할을 한다.

여기서, 제2 압력감지수단(312)에 의해 바이패스 라인(310)에서 버퍼수단(300)을 미처리된 가스가 유동되는 것이 감지되면 제어수단(313)은 제2 송풍기(410)의 모터 회전수가 증가되도록 제어하여 상기 바이패스 라인(310)으로 미처리된 가스가 유입되지 않도록 한다.

한편, 본 발명이 정방향 사이클에서 역방향 사이클로 전환되어 가동되는 경우에 버퍼수단(300)내의 존재하는 미처리된 가스가 제1 압력감지수단(311)에 의해 바이패스 라인(310)을 통해 도입라인(500)으로 합류되는 지를 감지하게 되는데, 만약 제1 압력감지수단(311)에 의해 미처리된 가스가 바이패스 라인(310)으로 유동되지 않거나 유동 속도가 일정치 이하인 경우에는 제어수단(313)은 제2 송풍기(410) 를 가동시킨다.

이렇게 되면 버퍼수단(300)내의 미처리된 가스는 대부분 바이패스 라인(310)을 통해 다시 도입라인(500)을 따라 유동하게 된다.

한편, 본 발명은 상기와 같은 구성에서 제1 축열부재(100) 및 제2 축열부재(110)측의 소각로 본체(A)측의 내부 구성 장비가 고장나 더 이상 가동이 되지 않은 경우에는 생산 라인에 영향을 미치지 않고 가스를 계속적으로 처리해주어야 하는 비상 사태가 발생된다.

이러한 경우에 대비하여 본 발명에서는 미정화 또는 미처리된 가스가 도입라인(500)을 통해 유입된 후, 바이패스 라인(310)을 통해 버퍼수단(300)으로 우회하여 배출되도록 하는 우회 유로 방향전환수단(600)과, 상기 버퍼수단(300)의 내부 상측에 설치되며, 상기 미처리 또는 미정화된 가스중의 이물질을 흡착하는 활성탄 재질의 흡착탑(330)을 더 포함한다.

상기 우회 유로 방향전수단(600)이 작동되어 제2 송풍기(410)로 미처리 가스의 유입을 차단하게 되면, 제1 송풍기(400)를 통과한 미처리된 가스는 바이패스 라인(310)을 따라 버퍼수단(300)의 내부를 지나 흡착탑(330)을 통과하면서 이물질이 걸러진 상태로 외부로 배출된다.

한편, 본 발명은 상기와 같은 버퍼수단(300)에서 상기 흡착탑(330)의 아래에 해당되는 내부에 가스가 재그 재그로 흐르도록 하는 다수의 격판(320)이 상하로 엇갈리게 설치하였다.

이렇게 함으로써, 버퍼 기능인 급속히 가스가 배출되지 않고 서서히 지그 재그 유동되면서 외부로 배출되어 버퍼수단(300)내의 미처리 가스를 효과적으로 회수할 수 있는 것이다.

이상 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따르면, 미처리된 가스를 1차 정화시킨 후, 역방향으로 2차 정화시킬때 발생되는 소정량의 미처리 가스를 버퍼수단에 수용한 후 이를 다수 회수하여 정화시킴으로써 보다 효과적으로 생산 라인상에서 발생되는 가스를 완전히 처리할 수 있게 된다.

Claims

외부로부터 도입라인(500)을 통해 도입되는 미정화 또는 미처리된 가스가 유로전환수단(V1,V2,V3,V4)에 의해 상기 제1 축열부재(100)로 유입되어 지나 퍼니스(200)를 경유한 후 제2 축열부재(110)에서 배출되도록 하거나 상기 제2 축열부재(110)로 유입되어 지나 퍼니스를 경유한 후 제1 축열부재(100)에서 배출되도록 구성된 축열식 소각장치에 있어서,

상기 제1, 제2 축열부재(100)(110)에서 배출되는 가스를 도입받아 소정의 속도로 흐르도록 하여 외부로 배출시키는 버퍼수단(300)과;

상기 도입라인(500)상에 일정 간격 이격되게 설치되는 제1,2 송풍기(400)(410)와;

상기 버퍼수단(300)내의 가스중의 일부가 바이패스되어 상기 미정화 또는 미처리된 가스가 도입되는 도입라인(500)중 상기 제1,2 송풍기(400)(410) 사이의 도입라인(500)에 합류 접속되도록 설치되는 바이패스 라인(310)과;

상기 버퍼수단(300)에서 상기 바이패스 라인(310)측으로 유동되는 미정화된 가스의 압력을 감지하는 제1 압력감지수단(311)과;

상기 바이패스 라인(310)측으로부터 유동되어 상기 버퍼수단(300)측으로 흐르는 미처리된 가스의 압력을 감지하는 제2 압력감지수단(312)과;

상기 제1, 제2 압력감지수단(311)(312)에서 감지된 가스의 압력에 따라 상기 제1, 제2 송풍기(400)(410)를 제어하는 제어수단(313)을 포함하는 것을 특징으로 하는 축열식 소각장치.
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제 1 항에 있어서,

미정화 또는 미처리된 가스가 도입라인(500)을 통해 유입된 후, 바이패스 라인(310)을 통해 버퍼수단(300)으로 우회하여 배출되도록 하는 우회 유로 방향전환수단(600)과;

상기 버퍼수단(300)의 내부 상측에 설치되며, 상기 미처리 또는 미정화된 가스중의 이물질을 흡착하는 활성탄 재질의 흡착탑(330)을 더 포함하는 것을 특징으로하는 축열식 소각장치.
제 4 항에 있어서,

상기 버퍼수단(300)은, 상기 흡착탑(330)의 아래에 해당되는 내부에 가스가 재그 재그로 흐르도록 하는 다수의 격판(320)이 상하로 엇갈리게 설치된 것을 특징으로 하는 축열식 소각장치.