KR100895079B1 - 밀도 및 형상변화를 이용한 배가스 정제장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 장기간 연속운전을 하는 대형 회전기인 고로 송풍기의 축수에 공급되는 윤활유의 원활한 순환과 함께 오일에 혼입된 가스성분을 효과적으로 분리하기 위한 밀도 및 형상변화를 이용한 배가스 정제장치에 관한 것으로서, 오일탱크(1)로부터 오일산화물질 및 유증기를 공급하는 드래프트 팬(2)과 연통되면서 내부에 튜브뭉치(122)가 내장된 쿨러 본체(110)와, 이의 출측과 연통 설치되는 오일스크린(152)과, 이의 하부에 연통 설치되는 분리기(150)와, 이의 하부에 연통 설치되면서 상기 유청정기(5)로 오일을 공급하는 집유탱크(160)로 이루어지는 기유분리수단(100)과; 상기 오일스크린(152)의 상부와 파이프(8)로 연통되면서 다수의 천공홀(231)이 형성된 버블헤드(230)와, 분사된 배가스를 포집하기 위한 물을 상부에서 살수하도록 살수펌프(242)와 연통 설치되는 살수노즐(241)과, 포집실(210) 상하부에 연통 설치되는 배유밸브(262) 및 배수밸브(261)와, 상기 서비스탱크(220)의 일측 상부면에 연통 설치되는 수위조절밸브(264)로 이루어지는 워터필터링수단(200)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 밀도 및 형상변화를 이용한 배가스 정제장치를 제공한다.
정제장치, 기유분리수단, 워터필터링수단, 쿨러, 버블헤드
Description
도 1은 종래기술에 따른 유증기의 배기장치의 공정을 개략적으로 도시한 개념도;
도 2는 본 발명에 따른 밀도 및 형상변화를 이용한 배가스 정제장치의 전체 구성을 도시한 전체 구성도;
도 3은 본 발명에 따른 밀도 및 형상변화를 이용한 배가스 정제장치를 구성하는 기유분리수단을 도시한 분리사시도;
도 4는 본 발명에 따른 밀도 및 형상변화를 이용한 배가스 정제장치를 구성하는 기유분리수단의 입측 및 출측 캡을 도시한 정면도;
도 5는 본 발명에 따른 밀도 및 형상변화를 이용한 배가스 정제장치를 구성하는 기유분리수단의 가스흐름을 도시한 가스흐름도;
도 6은 본 발명에 따른 밀도 및 형상변화를 이용한 배가스 정제장치를 구성하는 워터필터링 수단을 도시한 분리사시도이다.
♠도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ♠
1:오일탱크 5:유청정기 2:드래프트 팬 122:튜브뭉치
110:쿨러 본체 152:오일스크린 150:분리기 160:집유탱크
100:기유분리수단 8:이송파이프 230:버블헤드 242:살수펌프
241:살수노즐 210:포집실 220:서비스탱크 200:워터필터링수단
201:필터본체 262:배유밸브 261:배수밸브 264:수위조절밸브
본 발명은 밀도 및 형상변화를 이용한 배가스 정제장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 장기간 연속운전을 하는 대형 회전기인 고로 송풍기의 축수에 공급되는 윤활유의 원활한 순환과 함께 오일에 혼입된 가스성분을 효과적으로 분리하기 위하여 윤활유의 오일탱크에 부압을 인가하기 위한 밀도 및 형상변화를 이용한 배가스 정제장치에 관한 것이다.
일반적으로, 종래의 유증기 배기장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 오일탱크(1) 내부에 유입된 오일 산화물질 및 유증기가 드래프트 팬(Draft Fan; 2)에 의해 미스트 분리기(Mist Separator; 3)에 인가되면 오일은 오일탱크(1)로 유입되고, 더스트를 포함한 유증기는 브레더(Breather; 4)를 통하여 방출되도록 되어있다.
상기한 종래의 미스트 분리기(Mist Separator; 3)의 경우 내경을 확장하여 가스의 유속을 저하시켜서 오일성분은 낙하 시키고, 가스는 필터를 통과시키면서 유성분을 회수하도록 설계되어 있으나, 오일을 주성분으로 하는 유증기 및 유 산화물의 경우 축수에서 교환한 열을 포함하고 있어서 대단히 입자가 적고 가벼운 상태 를 유지하고 있기 때문에 미스트 분리기(Mist Separator; 3)에 의해 수거되지 못하고 대부분의 유증기와 산화물질이 대기로 방출되어서 환경오염 및 윤활유의 낭비를 초래하는 문제점이 있으며,
또한, 상기 발생된 유산화물과 결합한 유성분이 미스트 분리기(3)의 필터를 막아 배기성능을 저해하는 문제점이 있다.
상기한 문제점들을 해결하기 위하여, 본 발명은 배기가스를 냉각시켜 증기형태의 오일을 액화시켜서 비중차이에 의한 기유분리를 유도하여 회수된 오일을 정제과정을 거친 다음, 오일탱크로 되돌려 줌으로써 유증기의 포집 효율을 극대화하고 산화물에 의한 윤활유의 열화를 방지하고 대기에 방출되는 유증기와 가스에 함유된 유산화물을 제거함으로써 환경오염을 방지하고 누출되는 오일을 재순환시켜 자원의 재활을 가능하게 하는 밀도 및 형상변화를 이용한 배가스 정제장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 오일탱크 내부에 유입된 오일산화물질 및 유증기로부터 오일 및 가스성분으로 분리하여 유청정기로 정제하는 배가스 정제장치에 있어서, 상기 오일탱크로부터 오일산화물질 및 유증기를 공급하는 드래프트 팬과 연통되면서 내부에 다수의 튜브로 이루어지는 튜브뭉치가 내장된 쿨러 본체와, 이의 출측과 연통 설치되는 오일스크린과, 이의 하부에 연통 설치되는 분리기와, 이의 하부에 연통 설치되면서 상기 유청정기로 오일을 공급하는 집유탱 크로 이루어지는 기유분리수단과; 상기 기유분기수단을 구성하는 상기 오일스크린의 상부와 파이프로 연통되면서 다수의 천공홀이 형성된 버블헤드와, 이로부터 분사된 배가스를 포집하기 위한 물을 상부에서 살수하도록 살수펌프와 연통 설치되는 살수노즐과, 상기 버블헤드 및 살수노즐이 수용되는 포집실 및 이의 후면부에 형성되는 서비스탱크로 이루어지는 필터본체와, 상기 포집실 상하부에 연통 설치되는 배유밸브 및 배수밸브와, 상기 서비스탱크의 일측 상부면에 연통 설치되는 수위조절밸브로 이루어지는 워터필터링수단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 밀도 및 형상변화를 이용한 배가스 정제장치를 제공한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성을 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 밀도 및 형상변화를 이용한 배가스 정제장치의 전체 구성을 도시한 전체 구성도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 밀도 및 형상변화를 이용한 배가스 정제장치는 크게, 기유분리수단(100)과 워터필터링수단(200)으로 구성된다.
본 발명을 구성하는 기유분리수단(100)은 드래프트 팬(Draft fan; 2)의 출구에서 입측 캡(130)의 가스입구(131)까지 파이프라인(6)으로 연결되고, 쿨러 본체(110)에는 냉각수라인(7)이 연결되어있어 가스와 열교환을 하도록 되어 있다.
또한, 상기 쿨러본체(110)의 출측 캡(140)에 연결된 분리기(Separator; 150)의 하부에는 집유탱크(160)를 연결하여 수합된 오일은 오일라인(9)을 통하여 유청정기(Oil Purifier; 5)의 입측으로 공급되도록 되어있다.
상기 분리기(150)와 워터필터링수단(200)은 오일스크린(152) 상부의 플랜지(153)와 이송파이프(8)를 통하여 연결되어 있고, 상기 워터필터링수단(200)의 외측에는 유면계(211), 배수밸브(261), 배유밸브(262) 및 배수라인(11)과 수위조절밸브(264)와 메이크업라인(10) 등이 부착되어 있다.
또한, 상부에는 청정공기를 대기로 방출하기 위한 에어 브레더(Air Breather; 251)가 있는 점검 캡(250)을 취부되어있다.
도 3은 본 발명에 따른 밀도 및 형상변화를 이용한 배가스 정제장치를 구성하는 기유분리수단을 도시한 분리사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 밀도 및 형상변화를 이용한 배가스 정제장치를 구성하는 기유분리수단의 입측 및 출측 캡을 도시한 정면도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명을 구성하는 기유분리수단(100)은 쿨러 본체(110)와 튜브세트(120), 입측 및 출측 캡(130,140), 출측 캡(140)에 직결된 분리기(150) 및 집유탱크(160) 등으로 구성되는데, 본 발명에 따른 기유분리수단(100)에 장치한 쿨러 본체(110)의 경우 액화된 유증기가 쿨러(110) 하부에 고여서 가스의 흐름을 방해하는 문제점을 해결하기 위하여 일반적인 냉각기와는 다르게 다수개의 튜브로 이루어진 튜브뭉치(122) 외측으로 냉각수가 흐르고, 내측으로 가스가 흐르도록 하였으며,
상기 쿨러 본체(110) 내부에는 튜브뭉치(122)의 변형방지와 냉각수의 유로 결정을 위한 다공형의 튜브가이드(111)가 마련되어 있다.
상기 튜브세트(120)는 다공형의 튜브 플레이트(121)와 튜브뭉치(122)로 구성되어 있으며, 상기 튜브뭉치(122)는 상기 튜브 플레이트(121)와 쿨러 본체(110)의 튜브가이드(111)에 삽입하면 3개의 그룹으로 나눠서 Y형으로 배치되도록 되어 있고 입, 출측 캡(130,140)에 의해서 가스의 진행방향이 결정된다.
상기 입측 캡(130)과 출측 캡(140) 내부에는 가스의 진행방향을 조정하기 위하여, 도 5에 도시된 바와 같이, 12시 방향에서 4시 방향까지 격막을 설치한 입측 가이드(132)와, 4시 방향에서 7시 방향까지 격막을 설치한 출측 가이드(142)가 형성되어 있는데, 상기 가스입구(131)를 통해 들어온 가스가 본 입측 및 출측 가이드(132.142)에 의해 상측의 튜브(122)를 통하여 출측 캡(140)에 도달하면 측면의 튜브(122)를 통하여 입측 캡(130)으로 되돌아가고, 다시 하측튜브(122)를 통하여 출측 캡(140)으로 진행하여 가스출구(141)를 통하여 분리기(150)로 들어가도록 가스의 진행방향을 결정한다.
상기 출측 캡(140)에 직결된 분리기(150)는 액화된 오일을 가스에서 분리하기위한 장치로써 오일출구(151) 및 오일스크린(152)으로 구성되어있는데, 상기 오일출구(151)는 집유탱크(160)와 플랜지로 연결하도록 되어있고,
상기 오일스크린(152)은 분리기(150)에 유입된 기체상태의 오일이 집유탱크(160)로 향할 수 있도록 하기위한 장치로써, 잔존하는 유증기가 스크린(152) 표면에 충돌하면 표면에 묻어있던 오일의 응력에 의해 오일이 제거되면서 가스만 오일스크린(152) 안쪽의 가스출구(153)를 통해 워터필터(200)에 전달된다.
상기 집유탱크(160)는 분리기(150)에서 분리된 오일을 수합하여 유청정기(Oil Purifier; 5)에 보내기위한 장치인데, 측면에 유면계(161)가 설치되 어 있어서 유면이 일정레벨 이상 상승 시 하부의 밸브를 열어 오일을 배출시킬 수 있도록 구성되어있다.
도 6은 본 발명에 따른 밀도 및 형상변화를 이용한 배가스 정제장치를 구성하는 워터필터링 수단을 도시한 분리사시도이다.
본 발명을 구성하는 워터필터링 수단(200)은 잔류 유성분과 가스에 포함된 산화물을 제거하는 목적을 달성하기 위한 장치로써, 도 6에 도시된 바와 같이, 필터본체(201)는 내부에서 오일 차단판(202)과 슬러지 차단판(203)에 의해 포집실(210)과 서비스탱크(220)로 구분되게 된다.
상기 오일 차단판(202)은 본체의 일정높이 이상에 벽을 설치함으로써 오일 차단판(202)보다 낮은 레벨의 세척수만 서비스탱크(220)로 이동할 수 있도록 되어있고, 상기 슬러지 차단판(203)은 본체(201)의 바닥에서 일정높이까지 벽을 설치하여 슬러지 차단판(202)을 초과하는 세척수만 이동할 수 있음에 따라 포집실(210)의 물은 오일 차단판(202)과 슬러지 차단판(203)이 중첩되는 범위의 물만 서비스탱크(220)로 이동될 수 있도록 구성되어있다.
워터필터링 수단(200)을 구성하는 포집실(210)은, 상기 설명한 도 2에 도시된 바와 같이, 전면에 내부를 확인하기 위한 유면계(211)가 있고, 외측면에는 포집실(210)에 수집된 오일을 배유시키기 위한 배유밸브(262)와 슬러지를 포함한 세척수를 배출시키기 위한 배수밸브(261)가 설치되어있다.
상기 필터본체(201)의 상부에는 에어 브레더(Air Breather; 251)이 설치된 배기커버(250)를 설치하도록 되어있으며, 하부에는 내부의 정비나 슬러지 제거를 위한 소제구(215)가 형성되어 있다.
상기 필터본체(201)의 내부에는, 본체(201)를 부분 절단한 형태인 도 6의 부분 확대도에 도시된 바와 같이, 버블헤드(230)와 살수노즐(241)이 설치되어 있고, 하부에는 버블 차단판(270)을 삽입하기 위한 차단판 슬롯(214)이 있다.
또한, 필터본체(201)에는 서비스탱크(220)가 형성되는데, 이 서비스탱크(220)의 기능은 오염도가 낮은 포집실(210)의 중층수를 공급받아 포집실(210)에 살수하기 위한 탱크로서, 내부에는 살수펌프(242)와 탱크의 레벨저하 시 이를 보충하기 위한 메이크업밸브(263)가 장착되어있으며 외측에는 정비 및 배유작업 시 필요한 수위조절밸브(264)가 취부되어있고 살수펌프(242) 작동시 통에 발생하는 부압으로 인한 포집실(210)에 있는 슬러지 및 오일의 유입을 막기 위한 호흡구(221)가 상부에는 탱크 내부를 점검할 수 있는 점검 커버(222)를 덮을 수 있도록 되어있다.
상기 버블헤드(230)는 세척수와 더스트가 효과적으로 접촉할 수 있도록 세척수 내에서 배가스를 기포형상으로 분사하기 위한 장치로써 헤더의 상하부와 벽측면에 다수의 천공홀(231)이 형성되어 있으며 내부에 누적될 수 있는 슬러지 등을 제거하기 위해서 포집실(210)에 탈, 부착이 가능하게 되어있다.
본 발명의 워터필터링 수단(200)을 구성하는 살수기(240)는 포집실(210) 내부에 물을 분사시켜 가스에 잔존하는 더스트를 수세하기 위한 장치로써, 살수노즐(241)과 살수펌프(242) 및 조절밸브(243)로 구성되어 있는데,
상기 살수펌프(242)는 세척수 내에 잠길 수 있도록 하여 밀폐공간에서 펌프 에 발생하는 열을 효과적으로 냉각할 수 있는 구조를 가질 수 있도록 하였으며, 분사노즐(241)을 하부로 20도 정도의 각도로 하향 기울게 설치함으로써 포집실(210) 내부에서 더스트와 접촉할 수 있는 면적을 극대화하도록 하였다.
또한, 배기커버(250)는 에어 브레터(Air Breather; 251)가 설치되어있어서 포집실(210)의 보호와 청정공기의 배기구 역할을 동시에 수행할 수 있도록 구성 하였다.
이하, 본 발명의 작용에 관하여 상세하게 설명한다.
상기 구성을 설명하면서 참조한 각각의 도면을 참조하여 다음과 같이 설명한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 윤활유탱크(1) 내부의 유증기와 산화물을 포함한 가스가 드래프트 팬(Draft Fan; 2)에 의해 기유분리수단(100)의 가스입구(131)를 통하여 입측 캡(130)에 들어오면 "도 4에 도시된 입, 출측 캡(130,140)에 부설된 입, 출측 가이드(132,142)에 의해 가스의 진행방향이 전환되면서 튜브뭉치(122)외측을 흐르는 냉각수와 열교환이 진행됨에 따라 유증기가 냉각되어 액체상태로 된다.
상기 냉각된 유증기와 가스가 출측 캡(140)의 분리기(Separator; 150)에 들어오게 되면 공기보다 무거운 오일은 오일출구(151)로 향하게 되며, 유증기로 잔류하는 오일은 오일스크린(152)에 부딪히면서 표면에 묻어있는 유성분과 결합하면서 액화되어 입자가 커지면 하부의 오일출구(151)를 통해 집유탱크(160)에 모이게 되는데, 상기 집유탱크(160)의 레벨이 상승하면 유청정기(5)로 이송하여 정제과정을 거친 다음 윤활유 탱크(1)로 되돌려 보냄으로써 재활용된다.
가스통로(153)를 통해 상부로 나온 더스트와 일부 유증기를 포함한 가스는 파이프(8)를 통하여 워터필터링 수단(200)의 포집실 (210)에 설치된 버블헤더(230)로 공급되게 되어 세척수 내에서 작은 공기방울 형태로 부상하면서 더스트는 세척수와 접촉하면서 포집되어 슬러지 형태로 탱크의 바닥에 잔류하게 되고, 유성분은 세척수와의 비중차이에 의해 세척수의 상단에 뜨게 되는데 가스에 잔류하는 더스트나 유성분은 포집실(210) 상부에 있는 배기구(251)로 향하는 도중 살수노즐(241)에서 분사되는 세척수와 접촉하면서 포집실(210)에 남게되고 청정한 공기만 배출되게 된다.
살수작업에 의해 포집실(210)의 레벨을 서비스탱크(220)보다 높아지게 됨에 따라 세척수의 자연순환이 이뤄지게 되는데 이때 포집된 슬러지는 슬러지 차단판(203)에 걸려 포집실(210) 바닥 소제구(215)에 고이게 되고 슬러지 차단판(203)과 오일 차단판(202)이 중첩되는 레벨의 세척수만 서비스탱크(220)로 되돌아감에 따라 유성분과 슬러지를 포함하지 않은 중층수만 살수펌프(242)로 공급되게 되어 슬러지의 수집 및 살수기(240)의 작동에 관한 신뢰성을 확보할 수 있다.
본 발명을 구성하는 워터필터링 수단(200)의 포집실(210) 내에 오일 및 슬러지의 처리에 있어서 배유작업을 하기 위해서는 포집실(210)에 설치된 배유밸브(262)를 개방한 다음 수위조정밸브(264)를 열어 탱크 내의 수위를 올리면서 상층부에 있는 오일이 배유한 다음 수위조절밸브(264)와 배유밸브(262)를 닫아주면 되고, 하부에 누적된 슬러지를 배출하기위해서는 배수밸브(261)를 개방시키면 메이크업 밸브(Makeup Vlave; 263)에 의해서 자동으로 세척수가 보충되면서 슬러지를 포함한 세척수가 배출되게 되며,
상기 포집실(210)의 세척수가 완전히 배출되면 상부의 살수노즐(241)에서 분사되는 세척수에 의해서 포집실(210) 내부에 잔류하는 슬러지를 배출할 수 있다.
그리고 상기 포집실(210) 내의 오염이 심하거나 내부의 정비를 요할 때에는 하부에 있는 소제구(215)를 개방하여 정비한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면 1차적인 냉각법에 의해 유증기를 입자가 큰 액상의 오일로 환원시켜 기유분리기를 통해 분리하여 유청정기로 공급하여 이물질이 여과된 오일을 탱크로 되돌려 줌으로써 자원의 재활용이 가능하고 오일의 오염을 예방할 수 있으며, 슬러지를 포함한 가스를 수중에서 버블형태로 분사시켜 물과 접촉에 의한 슬러지를 포집하고 살수작업을 통하여 가스 속에 포함된 슬러지를 제거하는 2단계의 공정에 의해 완전히 제거하기 때문에 대기오염을 효과적으로 예방할 수 있으며, 슬러지 포집방법에 있어서 물리적인 필터를 사용하지 않고 일반 담수를 사용하기 때문에 자체 폐수처리가 가능한 설비에서는 원가절감효과를 기대할 수 있는 실용상의 효과가 있다.
Claims (6)
- 오일탱크(1) 내부에 유입된 오일산화물질 및 유증기로부터 오일 및 가스성분으로 분리하여 유청정기(5)로 정제하는 배가스 정제장치에 있어서,상기 오일탱크(1)로부터 오일산화물질 및 유증기를 공급하는 드래프트 팬(2)과 연통되면서 내부에 다수의 튜브로 이루어지는 튜브뭉치(122)가 내장된 쿨러 본체(110)와, 상기 쿨러 본체의 출측과 연통 설치되는 오일스크린(152)과, 상기 오일스크린의 하부에 연통 설치되는 분리기(150)와, 상기 분리기의 하부에 연통 설치되면서 상기 유청정기(5)로 오일을 공급하는 집유탱크(160)로 이루어지는 기유분리수단(100)과;상기 기유분리수단(100)을 구성하는 상기 오일스크린(152)의 상부와 파이프(8)로 연통되면서 다수의 천공홀(231)이 형성된 버블헤드(230)와, 상기 버블헤드로부터 분사된 배가스를 포집하기 위한 물을 상부에서 살수하도록 살수펌프(242)와 연통 설치되는 살수노즐(241)과, 상기 버블헤드(230) 및 살수노즐(241)이 수용되는 포집실(210) 및 상기 포집실의 후면부에 형성되는 서비스탱크(220)로 이루어지는 필터본체(201)와, 상기 포집실(210) 상하부에 연통 설치되는 배유밸브(262) 및 배수밸브(261)와, 상기 서비스탱크(220)의 일측 상부면에 연통 설치되는 수위조절밸브(264)로 이루어지는 워터필터링수단(200)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 밀도 및 형상변화를 이용한 배가스 정제장치.
- 제1항에 있어서,상기 기유분리수단(100)을 구성하는 쿨러 본체(110)는 상기 쿨러 본체에 내장되는 튜브뭉치(122)가 튜브 플레이트(121) 및 튜브가이드(111)에 삽입되어 3개의 그룹으로 나누어 Y형으로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 밀도 및 형상변화를 이용한 배가스 정제장치.
- 제1항 내지 제2항에 있어서,상기 기유분리수단(100)을 구성하는 쿨러 본체(110)는 Y형 격막을 설치한 입측 가이드(132) 및 출측 가이드(142)와, 상기 입측 가이드의 외면부에 연통 설치되는 가스입구(131)가 형성된 입측 캡(130) 및 상기 출측 가이드의 외면부에 연통 설치되는 가스출구(141)가 형성된 출측 캡(140)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 밀도 및 형상변화를 이용한 배가스 정제장치.
- 제1항에 있어서,상기 워터필터링수단(200)은 워터필터링수단을 구성하는 필터본체(201)의 포집실(210) 상부면에 연통 설치되는 에어 브레더(Air Breather; 251)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 밀도 및 형상변화를 이용한 배가스 정제장치.
- 제1항에 있어서,상기 워터필터링수단(200)을 구성하는 필터본체(201)의 포집실(210)과 서비스탱크(220)는 버블 차단판(270) 및 오일 차단판(202), 슬러지 차단판(203)으로 경계되어지는 것을 특징으로 하는 밀도 및 형상변화를 이용한 배가스 정제장치.
- 제1항에 있어서,상기 기유분리수단(100)을 구성하는 집유탱크(160) 및 상기 워터필터링수단(200)을 구성하는 포집실(210)은 상기 집유탱크 및 포집실의 전면부에 내부 레벨을 확인하기 위한 유면계(161,211)가 설치되는 것을 특징으로 하는 밀도 및 형상변화를 이용한 배가스 정제장치.
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