KR101192271B1 - 차량용 천연목재 무늬목 내장재 및 그 제조방법 - Google Patents

차량용 천연목재 무늬목 내장재 및 그 제조방법 Download PDF

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재영웰릭스 주식회사
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Abstract

특유의 질감 및 목재로서의 장점을 살린 차량용 천연목재 무늬목 내장재 제조방법으로서, 습기를 갖는 천연목재를 나이프(knife)를 이용하여 0.1㎜ 내지 1㎜의 두께로 절삭하고, 증기로 쪄서 목재종이를 얻는 과정; 상기 무늬목 목재종이 한장으로 압착 빈공간을 메우고, 대나무, 식물 등은 여러 장 겹치고 압착 성형하여 목재의 패턴과 무늬를 갖는 천연목재 무늬목 패턴층(10)을 얻는 과정; 상기 천연목재 무늬목 패턴층(10)을 사출금형에 투입한 후, 상기 천연목재 무늬목 패턴층(10)의 후면에 수지를 후방 사출하여 수지층(20)을 형성하는 과정; 및 상기 수지가 후방 사출된 천연목재 무늬목 패턴층(10)의 전면에 투명 보호층(30)을 코팅하는 과정;을 포함하는 차량용 천연목재 무늬목 내장재 제조방법이 소개된다.

Description

차량용 천연목재 무늬목 내장재 및 그 제조방법{INTERIOR TRIM USING REAL WOOD AND PRODUCTION METHOD THEREOF}
본 발명은 천연목재 특유의 질감 및 무늬를 그대로 살린 차량용 천연목재 무늬목 내장재 및 그 제조방법에 관한 것이다.
석유 고갈의 가능성 및 환경 문제에 관한 인식이 저변화되면서 친환경 기술의 개발에 관한 관심이 어느 때보다 높다.
대표적인 석유 소모원인자 이산화탄소 등 오염물질의 배출원인 차량과 관련하여, 고효율 차량에서부터 아예 석유를 소모하지 않는 연료전지차, 전기차 등의 개발에 이르기까지 많이 친환경 기술이 개발되고 있다.
차량 내의 내장재에도 플라스틱 등 많은 양의 석유합성물질의 사용된다. 천연소재가 사용되기도 하나 비용 문제로 인해 극히 일부만 사용될 뿐 천연소재보다는 세련된 형태의 인테리어의 개발에 보다 집중되어 있다.
그러나 차량 내장재에 사용된 플라스틱 등은 환경호르몬을 배출할 뿐만 아니라, 이의 폐기 과정에서도 많은 오염물질을 발생시키게 된다. 석유합성물질을 대체하는 친환경 천연소재의 개발 노력이 차량 내장재와 관련해서는 아직 미흡하다고 할 수 있다.
한편, 차량용 고급 내장재로서 우드나 메탈, 또는 가죽 질감이 흔히 선호된다. 그러나 이들 질감을 내기 위해 사용되는 재료는 기본적으로 석유합성물질이며, 질감 선택의 폭 또한 너무 좁다. 보다 다양하며 친환경에 근접한 차량 내장재의 개발이 필요하다.
본 발명은 상술한 바와 같은 종래기술의 문제점에 대한 인식에 기초하여 제안된 것으로, 친환경적이며 기존의 우드나 메탈, 또는 가죽 질감을 대체할 수 있는 우수한 질감을 갖는 새로운 형태의 차량용 천연목재 무늬목 내장재 및 그 제조방법을 제공함을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 천연목재를 이용 무늬목을 얇게 절삭하고 미건조 상태에서 압착 건조시켜 천연목재 무늬목 성형품을 만드는 과정에서 천연목재 내부의 기포를 제거하고 강도를 높이기 위해서 요철이 형성된 압착판으로 천연목재를 압착하도록 하는 차량용 천연목재 내장재 및 그 제조방법을 제공함을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 천연목재 성형품의 전면과 후면에 각각 투명 보호층과 수지층을 형성하기 위해서 가운데에 있는 상형이 턴테이블에 의해 회전하면서 좌우측의 하형과 교대로 결합되어 성형이 이루어지도록 하는 차량용 천연목재 내장재 및 그 제조방법을 제공함을 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은 습기를 갖는 천연목재를 나이프(knife)를 이용하여 0.1㎜ 내지 1㎜의 두께로 절삭하고, 증기로 쪄서 무늬목 목재종이를 얻는 과정; 상기 무늬목 목재종이 여러 장을 겹치고 압착 성형하여 목재의 패턴과 무늬를 갖는 천연목재 무늬목 패턴층(10)을 얻는 과정; 상기 천연목재 무늬목 패턴층(10)을 사출금형에 투입한 후, 상기 천연목재 무늬목 패턴층(10)의 후면에 수지를 후방 사출하여 수지층(20)을 형성하는 과정; 및 상기 수지가 후방 사출된 천연목재 무늬목 패턴층(10)의 전면에 투명 보호층(30)을 코팅하는 과정;을 포함한다.
상기 투명 보호층(30)은, 상기 사출금형을 이용한 사출과정을 통해 상기 천연목재 무늬목 패턴층(10)의 전면에 코팅된 것을 특징으로 한다.
서로 마주보는 면에 돌기(102a, 106a)가 돌출 형성된 상판(102)과 하판(106)으로 상기 목재종이를 압착하여 상기 천연목재 무늬목 패턴층(10)을 만드는 것을 특징으로 한다.
상기 사출금형은 스핀형판 성형기(200)로서, 어느 일측에 고정적으로 설치되는 고정금형(202); 상기 고정금형(202)과 마주보는 곳에 이격 설치되어 실린더(208)에 의해 전후로 활주이동하는 이동금형(206); 상기 고정금형(202)과 상기 이동금형(206)의 사이에 설치되어 실린더(208)에 의해 전후로 활주이동하면서 제자리에서 회전하는 중간금형(204); 상기 이동금형(206)의 하부에 설치되어 레일(214)을 따라 이동하는 슬라이드 바퀴(212); 상기 중간금형(204)의 하부에 설치되어 상기 중간금형(204)을 회전시키는 턴테이블(216)을 포함한다.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항의 제조방법에 의해 제조된 것으로서, 습기를 갖는 천연목재를 나이프를 이용하여 0.1㎜ 내지 1㎜의 두께로 절삭하고, 증기로 쪄서 무늬목 목재종이를 얻고, 상기 무늬목 목재종이 한 장을 압착 성형하여 얻어지는 천연목재 무늬목 패턴층(10); 상기 천연목재 무늬목 패턴층(10)의 전면에 코팅된 투명 보호층(30); 및 상기 천연목재 무늬목 패턴층(10)의 후면에 적층된 수지층(20);을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 수지층(20)에는 이를 관통하여 상기 천연목재 무늬목 패턴층(10)에 연결되는 통기홀이 다수 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 천연목재는 냉대, 온대, 아열대 기후에 자라는 활엽수, 침엽수, 대나무, 식물 중의 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같은 본 발명에 의하면, 천연목재 무늬목을 사용하므로 친환경적이며 천연목재에 의한 무정형의 다양한 질감을 표현할 수 있으므로, 기존의 합성수지 소재의 대체가 가능하다.
또한 본 발명에 의하면 통기홀을 통해 천연목재 패턴층에 공기가 유입될 수 있으므로 천연목재가 갖는 필터 효과를 통해 공기정화의 효과를 제공할 수 있다.
또한 본 발명에 의하면 요철이 형성된 진동하는 압착판 사이에 천연목재 무늬목을 넣고 천연목재 무늬목 성형품을 제작함으로써 성형품의 강도가 높아지고, 천연목재 무늬목 사이에 있는 기포를 충분히 제거하여 제품의 불량률을 낮출 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일례에 따른 천연목재 무늬목 내장재의 개념도,
도 2는 도 1에 도시된 내장재의 층구조,
도 3은 본 발명의 일례에 따른 천연목재 무늬목 내장재 제조공정의 흐름도,
도 4는 천연목재 무늬목을 압착하여 성형하는 압착판의 구조를 나타낸 개념도,
도 5는 사출성형과 코팅을 순차적으로 진행하는 스핀형판 성형기의 구조를 나타낸 사시도,
도 6a 내지 6f는 스핀형판 성형기를 이용하여 사출성형과 코팅이 순차적으로 이루어지는 과정을 나타낸 개념도이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대하여 구체적으로 살펴본다.
먼저 도 1 내지 도 2를 참조하여 차량용 천연목재 내장재에 대하여 살펴본다.
도 1에서 보듯이, 본 발명에 따른 천연목재 무늬목 내장재는 자동차 플라스틱 인테리어 부품(Interior Part)에 적용될 수 있다.
도 2를 참조하면, 이러한 천연목재 무늬목 내장재는 천연목재 무늬목 패턴층(10)의 후면에 수지층(20)이 적층되고 전면에 투명 보호층(30)이 코팅된 구조로 이루어진다.
상기 수지층(20)은 차량 내장재로서의 형상과 강성 유지를 위하여 천연목재 무늬목 패턴층(10)의 후면에 전체에 사출 성형된 층으로서, 독성이 없는 폴리프로필렌 수지가 이용된다.
도 2에 명확히 나타내지는 않았으나, 위의 수지층(20)에는 이를 관통하여 천연목재 무늬목 패턴층(10)에 연결되는 다수의 통기홀이 형성된다. 천연목재 무늬목 패턴층(10)은 필터로서 공기정화 기능을 하며 천연목재 무늬목 패턴층(10)에도 통기홀과 연결된 홀이 형성될 수 있다.
상기 투명 보호층(30)은 바람직하게는 나노 폴리우레탄 셀(Nano PU Cell) 공법을 통해 폴리우레탄의 부드럽고 질긴 느낌을 나노셀 타입으로 구조화된 폴리우레탄 액상 도료의 코팅층이다.
상기 천연목재 무늬목 패턴층(10)의 재료가 종이이므로, 이를 덮는 투명 보호층(30)은 투명성은 물론 난연성, 스크래치성 등의 특성을 가질 필요가 있다. 상기 폴리우레탄 코팅층은 이러한 조건에 적합하며 폴리우레탄폼과 스킨의 질감을 모두 갖는다.
다음으로 도 3은 본 발명의 일례에 따른 천연목재 무늬목 내장재 제조공정의 흐름도로서, 도 3을 참조하여 위와 같은 차량용 천연목재 무늬목 내장재의 제조방법에 대하여 살펴본다.
목재 절삭 공정
천연목재 무늬목을 절삭하여 반건조 또는 미건조 상태에서 압착하여 천연목재 무늬목의 무늬가 그대로 형성된 천연목재 무늬목 성형품을 만든다.
본 발명에 사용되는 천연목재 무늬목에는 냉,온대의 침엽수, 활엽수, 대나무, 식물무늬 마 등 다양한 무늬를 가지고 있는 목재 등이 포함된다.
가공하지 않은 천연목재 무늬목을 나이프(knife)를 이용해서 얇게 절삭하여 종이형상으로 만든다. 목재종이의 두께는 0.1㎜ 내지 1㎜ 정도인 것이 바람직하다. 절삭된 목재종이는 고온의 증기로 찌는 과정을 거치면서 점성이 커진다.
증기로 찌는 과정을 거친 목재종이는 수분을 함유하고 있는데, 압착 성형 과정에서 종이가 부러지거나 찢어지는 것을 방지하기 위해서 함수율이 8 내지 10% 정도가 되도록 반건조하거나, 자연 함수율 그대로 미건조 상태에서 작업이 이루어지도록 한다.
무늬목 목재의 절삭 방법은 무늬목 목재를 고정한 상태에서 직선운동을 하는 나이프로 표면을 절삭하여 목재종이를 생산하는 방법과, 나이프를 고정한 상태에서 목재를 180° 또는 360°회전시키면서 표면을 절삭하여 곡면의 목재종이를 생산하는 방법이 사용된다.
절삭과정에서 생산된 목재종이를 그대로 사용할 수도 있지만, 다양한 무늬를 형성하고 강도를 높이기 위해서 여러 장을 겹쳐서 사용할 수도 있다. 천연목재에서 생산된 종이는 특성상 그 각각의 패턴이 동일하지 않아서 자연스러운 효과를 낼 수 있다.
천연목재 무늬목 패턴층 제작공정
위와 같이 제작된 목재종이 여러 장을 겹치고 압착 성형하여 천연목재 무늬목 패턴을 갖는 천연목재 무늬목 패턴층(10)을 제작한다. 제작된 무늬목 목재종이는 조금씩 서로 다른 다양한 형태의 무늬목 패턴이 만들어진다.
도 4는 무늬목 천연목재를 압착하여 성형하는 압착판의 구조를 나타낸 개념도이다.
압착판(100)은 서로 마주보게 설치되는 상판(102)과 하판(106)으로 이루어지며, 상판(102)과 하판(106)의 서로 마주보는 면에는 작은 돌기(102a, 106a)가 많이 돌출 형성된다. 돌기(102a, 106a)는 목재종이를 누를 때, 목재종이 내부에 있는 기포를 제거하기 위한 용도로 사용된다. 돌기(102a, 106a)는 상판(102)과 하판(106)의 두 면에 모두 형성할 수도 있지만, 어느 하나에만 형성할 수도 있을 것이다.
상판(102)과 하판(106)은 각각 실린더(104, 108)에 의해 움직이면서 가운데에 위치한 목재종이를 압착하여 성형품을 만든다. 그리고 실린더(104, 108)는 짧은 시간에 전후로 왕복 운동을 하면서 상판(102)과 하판(106)에 진동을 발생한다. 목재종이는 진동하는 압착판(100)에서 더욱 견고하게 압착 성형되어 강도가 향상될 수 있다.
천연목재 무늬목 성형품 제작에 사용되는 목재종이는 습기를 머금은 것이 좋다. 천연목재 무늬목 성형품으로 성형할 때 습기에 의해 무늬목 목재종이는 조금 더 쉽게 신축될 수 있으며, 또한 쉽게 찢어지지 않아 성형과정이 용이해진다.
예로서 A-필러 트림용 천연목재 성형품을 제작하는 경우, 천연목재 성형품은 A-필러 트림의 외면 형상을 갖도록 성형된다.
수지층 후방 사출공정
위와 같이 제작된 천연목재 무늬목 성형품의 후면에, 형상의 유지 및 강성을 위해 수지층이 사출된다.
상기 천연목재 무늬목 성형품은 제작하고자 하는 내장재 형상이 음각된 사출금형 내에 투입되며, 금형 합형 후 천연목재 무늬목 성형품 후면으로부터 수지층이 후방 사출된다.
투명 보호층 코팅공정
위와 같이 후방 사출이 완료된 천연목재 무늬목 성형품의 전면에 내스크래치성, 난연성 등을 갖는 투명 보호층이 코팅된다.
상기 투명 보호층은 스프레이 코팅될 수 있을 것이나, 공정의 단순화 및 공정 효율을 위해 사출금형을 이용하여 천연목재 무늬목 성형품의 전면으로부터 폴리우레탄 액상 도료를 사출하여 투명 보호층을 형성한다.
이와 같이 사출에 의해 투명 보호층을 형성할 수 있도록, 사출금형은 동일 하형을 사용하되, 수지층 후방 사출 시에 사용되는 제1 상형, 투명 보호층의 전면 사출 시에 사용되는 제2 상형의 형태로 상형은 2개가 사용될 수 있다.
공정 흐름에 따라 제1 및 제2 상형은 하형에 대해 합형 및 탈형될 수 있도록 제어된다.
도 5는 사출성형과 코팅을 순차적으로 진행하는 스핀형판 성형기의 구조를 나타낸 사시도이며, 도 6a 내지 6f는 스핀형판 성형기를 이용하여 사출성형과 코팅이 순차적으로 이루어지는 과정을 나타낸 개념도이다.
스핀형판 성형기(200)는 어느 일측에 고정적으로 설치되는 고정금형(202)과, 고정금형(202)과 마주보는 곳에 이격 설치되어 전후로 활주이동하는 이동금형(206)과, 고정금형(202)과 이동금형(206)의 사이에 설치되어 전후로 활주이동하면서 제자리에서 회전하는 중간금형(204)을 포함한다.
중간금형(204)과 이동금형(206)은 실린더(208)에 의해 전후로 활주이동한다.
그리고 고정금형(202)과 이동금형(206)은 가장자리를 관통하는 가이드봉(210)에 의해 정확한 방향으로 이동할 수 있다.
이동금형(206)의 하부에는 슬라이드 바퀴(212)가 설치되며, 슬라이드 바퀴(212)는 직선상으로 설치된 레일(214)을 따라 움직이면서 전후 방향으로 이동한다.
중간금형(204)의 하부에는 모터(도면 미도시)에 의해 회전하는 턴테이블(216)이 설치된다. 턴테이블(216)은 이동금형(206)과 함께 전후 방향으로 활주이동할 수 있도록 구성된다.
고정금형(202)과 이동금형(206)은 각각 제1 상형과 제2 상형으로 사용되며, 중간금형(204)은 공통 하형으로 사용된다.
도 6a 내지 6f를 참조하여 제조과정을 설명하면, 먼저 이동금형(206)이 고정금형(202)으로부터 이격되는 방향으로 이동하면서 탈형이 이루어진다.(도 6a) 이때 중간금형(204)도 이동금형(206)과 같은 방향으로 이동하는데, 중간금형(204)은 고정금형(202)과 이동금형(206)의 중간에 위치해야 하므로, 중간금형(204)의 이동 거리는 이동금형(206)의 이동 거리의 절반이 된다. 탈형된 상태에서 내부의 음각된 공간에 천연목재 무늬목 패턴층(10)을 삽입한다. 천연목재 무늬목 패턴층(10)은 중간금형(204)에 삽입되는데, 천연목재 무늬목 패턴층(10)의 후면이 중간금형(204)의 내부 음각된 공간을 향하도록 한다.
이동금형(206)과 중간금형(204)이 고정금형(202) 방향으로 이동하면서 세 개의 금형(202, 204, 206)이 합형되면 내부에 사출성형을 위한 공간이 형성된다. 그리고 중간금형(204) 내부의 수지 주입구(204b)를 통해 수지를 주입하여 사출성형을 한다.(도 6b) 수지는 천연목재 무늬목 성형품의 후면으로 사출되어 천연목재 무늬목 패턴층(10)의 후면에 수지층(20)을 형성한다.
수지층(20)의 형성이 완료되면 다시 이동금형(206)과 중간금형(204)이 고정금형(202)으로부터 이격되면서 탈형이 이루어진다.(도 6c) 이때 중간금형(204)에는 후면에 수지층(20)이 형성된 천연목재 무늬목 패턴층(10)이 삽입되어 있다.
탈형이 이루어진 상태에서 턴테이블(216)이 회전하면서 중간금형(204)을 회180도 회전시킨다.(도 6d) 중간금형(204)이 회전하면 천연목재 무늬목 패턴층(10)이 이동금형(206) 방향으로 옮겨지게 되고, 고정금형(202)과 마주보는 면에는 아무것도 없는 상태가 된다. 작업자는 중간금형(204)의 비어있는 면에 새로운 천연목재 무늬목 패턴층(10)을 삽입한다.
그리고 이동금형(206)과 중간금형(204)이 이동하면서 합형된다.(도 6e) 합형이 이루어진 상태에서 이동금형(206)과 중간금형(204)이 만나서 생기는 성형공간에는 수지층(20)이 형성된 천연목재 무늬목 패턴층(10)이, 고정금형(202)과 중간금형(204)이 만나서 생기는 성형공간에는 새로운 천연목재 무늬목 패턴층(10)이 삽입되어 있게 된다.
이 상태에서 이동금형(206) 내부의 수지 주입구(206b)를 통해서는 폴리우레탄 액상 도료를 사출하고, 중간금형(204) 내부의 수지 주입구(204b)를 통해서는 수지를 사출한다. 이동금형(206)의 수지 주입구(206b)를 통해 주입된 액상 도료는 천연목재 무늬목 패턴층(10)의 전면과 만나게 되며, 천연목재 무늬목 패턴층(10)의 전면에 투명 보호층(30)을 형성한다. 그리고 중간금형(204) 내부에서는 도 6b에서 설명한 바와 같은 방식으로 천연목재 무늬목 패턴층(10)의 후면에 수지층(20)이 형성된다.
수지층(20)과 투명 보호층(30)의 형성이 완료되면 탈형을 하고, 완성된 천연목재 무늬목 성형품을 빼낸다. 천연목재 무늬목 성형품을 빼낸 공간에는 다시 새로운 천연목재 무늬목 패턴층(10)을 삽입하고, 중간금형(204)을 회전시켜 성형품의 위치를 변화시킨 후, 전술한 바와 같은 방식의 성형을 반복한다.
이상 본 발명의 특정 실시예에 관하여 도시하고 설명하였지만, 하기의 특허청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명은 다양하게 수정 및 변경될 수 있고 또 이것이 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다는 것이 이해될 필요가 있다.
10: 천연목재 무늬목 패턴층 20: 수지층
30: 투명 보호층 100 : 압착판
102 : 상판 106 : 하판
102a, 106a : 돌기 104, 108 : 실린더
200 : 스핀형판 성형기 202 : 고정금형
204 : 중간금형 206 : 이동금형
208 : 실린더 210 : 가이드봉
212 : 슬라이드 바퀴 214 : 레일
216 : 턴테이블

Claims (7)

  1. 습기를 갖는 천연목재를 나이프(knife)를 이용하여 0.1㎜ 내지 1㎜의 두께로 절삭하고, 증기로 쪄서 무늬목 목재종이를 얻는 과정;
    상기 무늬목 목재종이 여러 장을 겹치고, 서로 마주보는 면에 돌기(102a, 106a)가 돌출 형성된 상판(102)과 하판(106)으로 상기 목재종이를 압착 성형하여 목재의 패턴과 무늬를 갖는 천연목재 무늬목 패턴층(10)을 얻는 과정;
    상기 천연목재 무늬목 패턴층(10)을 사출금형에 투입한 후, 상기 천연목재 무늬목 패턴층(10)의 후면에 수지를 후방 사출하여 수지층(20)을 형성하는 과정; 및
    상기 사출금형을 이용한 사출과정을 통해 상기 수지가 후방 사출된 천연목재 무늬목 패턴층(10)의 전면에 투명 보호층(30)을 코팅하는 과정;을 포함하는, 차량용 천연목재 무늬목 내장재 제조방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 사출금형은
    스핀형판 성형기(200)로서,
    어느 일측에 고정적으로 설치되는 고정금형(202);
    상기 고정금형(202)과 마주보는 곳에 이격 설치되어 실린더(208)에 의해 전후로 활주이동하는 이동금형(206);
    상기 고정금형(202)과 상기 이동금형(206)의 사이에 설치되어 실린더(208)에 의해 전후로 활주이동하면서 제자리에서 회전하는 중간금형(204);
    상기 이동금형(206)의 하부에 설치되어 레일(214)을 따라 이동하는 슬라이드 바퀴(212);
    상기 중간금형(204)의 하부에 설치되어 상기 중간금형(204)을 회전시키는 턴테이블(216)을 포함하는, 차량용 천연목재 무늬목 내장재 제조방법.
  5. 제1항 또는 제4항의 제조방법에 의해 제조된 것으로서,
    습기를 갖는 천연목재를 나이프를 이용하여 0.1㎜ 내지 1㎜의 두께로 절삭하고, 증기로 쪄서 무늬목 목재종이를 얻고, 상기 무늬목 목재종이 한 장을 압착 성형하여 얻어지는 천연목재 무늬목 패턴층(10);
    상기 천연목재 무늬목 패턴층(10)의 전면에 코팅된 투명 보호층(30); 및
    상기 천연목재 무늬목 패턴층(10)의 후면에 적층된 수지층(20);을 포함하는 것을 특징으로 하는, 차량용 천연목재 무늬목 내장재.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 수지층(20)에는 이를 관통하여 상기 천연목재 무늬목 패턴층(10)에 연결되는 통기홀이 다수 형성된 것을 특징으로 하는, 차량용 천연목재 무늬목 내장재.
  7. 삭제
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