KR101224188B1 - 겹침 접착 구조를 가지는 래핑형 복합재료 기둥내진보강 장치 - Google Patents

겹침 접착 구조를 가지는 래핑형 복합재료 기둥내진보강 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 겹침 접착 구조를 가지는 래핑형 복합재료 기둥내진보강 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 상호간 동일한 형상을 가지는 암, 수 역할의 제 1, 2보강재가, 기둥을 기준으로 상호간 대향되며 기둥의 외주연을 감싸면서 기둥의 내진보강이 되도록 하며, 제 1, 2보강재 상호간 및 기둥과 제 1, 2보강재 상호간의 결합력이 증대된 구조를 가지도록 하며, 규격화된 기둥뿐만 아니라 다양한 단면을 가지는 기둥에도 용이하게 적용되어 사용될 수 있는, 경량이면서 시공이 편리하고 공기가 짧은 겹침 접착 구조를 가지는 래핑형 복합재료 기둥내진보강 장치에 관한 것이다.

Description

겹침 접착 구조를 가지는 래핑형 복합재료 기둥내진보강 장치{Wrapping Type Reinforcement Device using Composite Material with Single-lap joints for Seismic Reinforcement of Column}
본 발명은 내진을 위한 보강을 요하는 기둥에 내진성능을 확보하면서 손쉬운 시공이 가능한 겹침 접착 구조를 가지는 래핑형 복합재료 기둥내진보강 장치에 관한 것이다.
건축물은 판상 내지 괴상의 구조물과 구조물로서 상부에 위치하는 상부구조물들을 물리적으로 지지하는 기둥으로 이루어지는 것이 일반적이며, 따라서 기둥은 구조물의 하중과 기타 그 위에서 가해지는 여러 하중들을 충분히 견딜 수 있어야 하며, 또한 지진이나 풍압 등 수평방향에서 가해지는 외력에 대해서도 충분히 견딜 수 있어야 한다. 만일 기둥이 이를 견디지 못한다면 붕괴되며, 그에 물리적으로 지지되는 상부구조물들 또한 붕괴를 면할 수 없게 된다.
특히, 콘크리트 기둥의 지진에 대한 내진설계는 매우 중요하다. 콘크리트 기둥을 보강하는 방법으로 콘크리트의 단면을 확대하거나 철근메쉬, 철근 등을 삽입하는 콘크리트 중타공법, FRP 시트를 현장에서 수지함침하는 섬유 랩핑시공, 강판을 기둥에 용접보강하는 강판 랩핑시공 등 여러 방법이 현장여건에 따라 적용된다.
하지만, 상기 콘크리트 중타공법의 경우, 시공기간이 길고, 신구 콘크리트 상호간의 접착이 용이치 않을 수 있다는 문제점이 있고, 섬유 랩핑시공의 경우에는 현장제품사용으로 인한 공기(工期)가 장기화된다는 단점이 있고, 강판 랩핑시공의 경우에는 용접공정이 추가된다는 점과 무거운 재료 사용으로 자중이 증가되는 문제점이 있었다.
즉 상기 종래의 보강재 및 보강공법은 시공이 어렵고 복잡하다는 단점이 있었고, 보강대상이 되는 기둥이 벽체를 포함하는 구조물인 경우, 상기 기둥의 내진보강작업을 위해서는 벽체를 해체해야만 하였기에, 작업공정, 작업시간, 작업비용이 증가된다는 큰 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 지진에 대한 건축 및 토목 구조물의 붕괴방지를 위한 내진보강시공이 가능토록 하되, 기둥의 연성능력을 확보할 수 있으며, 시공이 간편하여 시공기간이 단축될 수 있고, 벽체와 일체인 기둥의 경우에도 벽을 해체하지 않고 시공할 수 있는 시공이 용이한 겹침 접착 구조를 가지는 래핑형 복합재료 기둥내진보강 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기에 설명될 것이며, 본 발명의 실시예에 의해 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타낸 수단 및 조합에 의해 실현될 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 수단으로서, 내진보강대상 기둥(10)의 외주연 둘레에 단일 또는 다수 랩핑되는 보강장치에 있어서, 상기 내진보강대상 기둥(10)의 외주연에 전체 또는 국부적으로 랩핑되는 제 1보강재(30); 상기 제 1보강재(30)와 대향되도록 내진보강대상 기둥(10)의 외주연에서 랩핑되되, 상기 제 1보강재(30)와 일부분이 겹쳐지는 제 2보강재(40); 상기 제 1, 2보강재(30, 40) 상호간의 겹침면(A)을 접착시키기 위한 보강재 접착부재(50); 상기 내진보강대상 기둥(10)과 제 1, 2보강재(30, 40) 상호간의 접촉면에 도포되는 기둥 접착부재(60); 로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 건축 및 토목 구조물의 기둥의 내진 보강시공이 가능한 효과가 있다.
또한, 본 발명은 기둥이 벽체와 일체인 경우에도, 기둥에 내진보강보강이 가능한 효과가 있다.
또한, 본 발명은 규격화된 기둥뿐만 아니라, 다양한 단면형상을 가지는 기둥에도 유연하게 적용되어 내진보강이 가능한 효과가 있다.
또한, 본 발명은 운반 및 시공, 보수가 간편하고, 작업시간이 짧고 작업공정이 간단하며, 인력감소와 자재절감으로 인한 비용절감의 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 벽체가 일체로 된 기둥에 설치되는 랩핑 보강장치를 나타낸 일실시예의 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 기둥에 설치된 랩핑 보강장치를 나타낸 일실시예의 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 제 1, 2보강재를 나타낸 일실시예의 사시도.
도 4는 본 발명에 따른 제 1, 2보강재를 나타낸 또 다른 실시예의 사시도.
도 5는 본 발명에 따른 랩핑 보강장치를 기둥에 설치하는 모습을 나타낸 일실시예의 순서도.
도 6은 본 발명에 따른 랩핑 보강장치를 벽체가 일체로 된 기둥에 설치하는 모습을 나타낸 일실시예의 순서도.
본 발명의 여러 실시예들을 상세히 설명하기 전에, 다음의 상세한 설명에 기재되거나 도면에 도시된 구성요소들의 구성 및 배열들의 상세로 그 응용이 제한되는 것이 아니라는 것을 알 수 있을 것이다. 본 발명은 다른 실시예들로 구현되고 실시될 수 있고 다양한 방법으로 수행될 수 있다. 또, 장치 또는 요소 방향(예를 들어 "전(front)", "후(back)", "위(up)", "아래(down)", "상(top)", "하(bottom)", "좌(left)", "우(right)", "횡(lateral)")등과 같은 용어들에 관하여 본원에 사용된 표현 및 술어는 단지 본 발명의 설명을 단순화하기 위해 사용되고, 관련된 장치 또는 요소가 단순히 특정 방향을 가져야 함을 나타내거나 의미하지 않는다는 것을 알 수 있을 것이다. 또한, "제 1(first)", "제 2(second)"와 같은 용어는 설명을 위해 본원 및 첨부 청구항들에 사용되고 상대적인 중요성 또는 취지를 나타내거나 의미하는 것으로 의도되지 않는다.
본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위해 아래의 특징을 갖는다.
이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하도록 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이를 위한 본 발명의 일실시예를 살펴보면,
내진보강대상 기둥(10)의 외주연 둘레에 단일 또는 다수 랩핑되는 보강장치에 있어서, 상기 내진보강대상 기둥(10)의 외주연에 전체 또는 국부적으로 랩핑되는 제 1보강재(30); 상기 제 1보강재(30)와 대향되도록 내진보강대상 기둥(10)의 외주연에서 랩핑되되, 상기 제 1보강재(30)와 일부분이 겹쳐지는 제 2보강재(40); 상기 제 1, 2보강재(30, 40) 상호간의 겹침면(A)을 접착시키기 위한 보강재 접착부재(50); 상기 내진보강대상 기둥(10)과 제 1, 2보강재(30, 40) 상호간의 접촉면에 도포되는 기둥 접착부재(60); 로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 1, 2보강재(30, 40)는 내진보강대상 기둥(10)에 대응되도록 복수번의 절곡부(33)가 형성된 'ㄷ'자 형태이되, 제 1, 2보강재(30, 40)가 상호간 마주보며 양단부가 겹쳐지면서 내진보강대상 기둥(10)에 랩핑되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 1, 2보강재(30, 40)는 내진보강대상 기둥(10)의 외주면에 대응접촉되는 성형부(31); 상기 성형부(31) 길이 중단에 다수 형성되며, 휘어져 절곡이 가능한 유연부(32);로 이루어지며, 제 1, 2보강재(30, 40)가 상호간 마주보며 양단부가 겹쳐지면서 내진보강대상 기둥(10)에 랩핑되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 1, 2보강재(30, 40)는 유리섬유, 탄소섬유, 아라미드 섬유, 알루미늄, 스틸, SUS의 재질 중 어느 하나로 이루어지거나, 또는 복수개가 조합되어 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 내진보강대상 기둥(10)의 양측으로 벽체(20)가 일체로 구성되어 있는 경우, 상기 제 1, 2보강재(30, 40)가 관통될 수 있는 관통홀(21)이 내진보강대상 기둥(10) 양측의 벽체(20)에 각각 천공형성되어 있도록 하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 1, 2보강재(30, 40)의 외측에서부터 내진보강대상 기둥(10)까지 관통되어 체결됨으로써, 제 1, 2보강재(30, 40)를 내진보강대상 기둥(10)에 고정시키는 파워핀(70); 이 구비되는 것을 특징으로 한다.
이하, 도 1 내지 6을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 겹침 접착 구조를 가지는 래핑형 복합재료 기둥내진보강 장치를 상세히 설명하도록 한다.
본 발명의 겹침 접착 구조를 가지는 래핑형 복합재료 기둥내진보강 장치는 내진보강을 필요로 하는 내진보강대상 기둥(10)의 외주연을 감싸는 구조를 가지는 것으로, 내진보강대상 기둥(10)의 길이방향을 향해 본 발명의 겹침 접착 구조를 가지는 래핑형 복합재료 기둥내진보강 장치가 전체 혹은 상호간 이격되며 다수개 형성될 수 있는 것으로, 제 1보강재(30), 제 2보강재(40), 보강재 접착부재(50), 기둥 접착부재(60), 파워핀(70)을 포함한다.
상기 제 1보강재(30)와 제 2보강재(40)는 내진보강을 요하는 기둥(내진보강대상 기둥(10))의 외주연 둘레에 감싸며 설치(랩핑, Wrapping Type)되는 것으로, 상기 제 1, 2보강재(30, 40)는 상호간 동일한 형상을 가진다.
단, 내진보강대상 기둥(10)을 사이에 두고, 제 1보강재(30)와 제 2보강재(40)가 상호간 마주보면서 내진보강대상 기둥(10)을 감싸는 것으로, 제 1, 2보강재(30, 40)가 내진보강대상 기둥(10)을 감쌀 시, 제 1, 2보강재(30, 40) 상호간의 일부분(더욱 자세히는 양단부)은 내진보강대상 기둥(10)의 외주연에서 겹치는 형태가 되면서, 내진보강대상 기둥(10)을 감싸는 형태가 되도록 한다.
이러한, 상기 제 1, 2보강재(30, 40)는 유리(Glass), 카본(Cabon, 탄소섬유), 아라미드(Aramid) 등의 섬유, 알루미늄(Aluminum), 스틸(Steel), SUS 중 하나의 재질이 사용되거나, 또는 유리섬유, 탄소섬유, 아라미드 섬유, 알루미늄, 스틸, SUS 중 복수개(또는 복수개 이상)가 상호간 조합되어 이루어질 수 있도록 한다.
이러한, 상기 제 1, 2보강재(30, 40)의 형상으로, 본 발명에서는 두가지를 제시하고 있다.
첫번째 형상은 제 1, 2보강재(30, 40)가 소정의 폭을 가지는 판재형상이되, 이러한 제 1, 2보강재(30, 40)의 길이방향으로 중단에 절곡부(33)가 복수번 형성되도록 하여, 'ㄷ'자 형상이 되도록 하는 것이다. 이로써, 내진보강대상 기둥(10)을 감쌀 시, 제 1보강재(30)가 내진보강대상 기둥(10)의 좌측에서 'ㄷ'자 형태로 감쌌다면, 제 2보강재(40)는 제 1보강재(30)와 마주보며 대향되는 방향, 즉 내진보강대상 기둥(10)의 우측에서 제 1보강재(30)의 양단부와 겹치는 형태로 감싸도록 하는 것이다.
즉, 이러한 본 발명의 첫번째 형상은 내진보강대상 기둥(10)의 규격 및 내진성능 확보에 따라 폭, 두께 등이 결정될 수 있으며, 보강재 성형(함침)작업이 없으므로 시공이 용이하며, 시공 및 시공 후 관리기간이 짧아지는 것이다.
두번째 형상은 제 1, 2보강재(30, 40)가 유연성을 가지도록 한 것으로, 제 1, 2보강재(30, 40) 각각이 성형부(31)와 유연부(32)로 이루어지는 판재 형상이 되도록 한 것이다.
다시말해, 판재형상을 가지면서 내진보강대상 기둥(10)의 외주면에 대응접촉되는 성형부(31)(Fiber + 기지(基址)재료가 혼합)와, 상기 성형부(31)의 길이방향 중간에 복수번 또는 다수번 형성되는 유연부(32)(Fiber)로 이루어지도록 하는데, 상기 성형부(31) 부분은 휘어지지 않되, 상기 유연부(32) 부분이 사용자의 임의대로 휘어질 수 있는 부분이 되도록 한 것이다. 즉 두번째 형상의 경우, 일자 형태의 판재 형상을 가지는 제 1, 2보강재(30, 40)가 유연부(32) 부분마다 휘어져 'ㄷ'자 등으로 절곡될 수 있는 형태를 가지도록 한 것이다.
물론, 이러한 두번째 형상 또한 첫번째 형상과 마찬가지로 내진보강대상 기둥(10)의 규격 및 내진성능확보에 따라 폭, 두께가 달라질 수 있음이다. 더불어, 내진보강대상 기둥(10) 단면이 일정하지 않은 경우에도, 제 1, 2보강재(30, 40)에 부분적으로 유연부(32)라는 유연구간이 존재하므로, 내진보강을 위한 내진보강대상 기둥(10)의 단면에 대하여 유연적으로 대응이 가능하다. (사용자의 실시예에 따라서 두번째 형상에서의 유연부(32)는 사용자가 현장에서 함침 및 성형할 수 있음이다.)
상기 보강재 접착부재(50)는 전술된 제 1, 2보강재(30, 40)가 상호간 대향되어 내진보강대상 기둥(10)의 외주연을 감쌀 시, 상호간의 접촉부분에 도포됨으로써 상기 제 1, 2보강재(30, 40) 상호간이 접착될 수 있도록 한 것이다.
즉, 상기 제 1, 2보강재(30, 40)가 상호간 첫번째 형상처럼 'ㄷ'자 형상일시, 복수번의 절곡부(33)로 인해 절곡된 제 1, 2보강재(30, 40)의 양단부 부분이 상호간 접착되도록, 상호간 겹쳐지는 양단부의 겹침면(A)에 도포되도록 한 것이다.
이러한, 상기 보강재 접촉부재로 본 발명에서는 에폭시를 이용한 접착(ex: 에폭시(Epoxy) 접착제)이 사용었지만, 이는 상기 제 1, 2보강재(30, 40)의 겹침면(A) 상호간을 접촉할 수 있는 것이라면, 사용자의 실시예에 따라 다양한 접착제 종류가 사용될 수 있음이다.
상기 기둥 접착부재(60)는 내진보강대상 기둥(10)의 외주연을 감싸는 제 1, 2보강재(30, 40)가 내진보강대상 기둥(10)의 외주연에 확실하게 접착될 수 있도록 하기 위한 것이다.
이러한 기둥 접착부재(60)를 통한 제 1, 2보강재(30, 40)의 접착공정 전, 상기 내진보강대상 기둥(10)은 제 1, 2보강재(30, 40)가 시공되는 시공면 부위를 사전에 전처리하여 표면을 고르게 할 수 있음이며, 또한 표면 강화제(11)(ex: 콘크리트 표면 강화제, 콘크리트에 침투하여 콘크리트 내 석회 및 기타 가용성 입자와 반응하여 단단한 막을 형성.)가 내진보강대상 기둥(10)의 시공면 부위에 도포되어 균일한 면이 되도록 하는 등, 제 1, 2보강재(30, 40)와 내진보강대상 기둥(10)의 상호간 접착력 증대를 위한 사전작업이 시행될 수 있음이다.
이러한, 상기 기둥 접착부재(60)는 내진보강대상 기둥(10)의 외주연과 접촉되는 제 1, 2보강재(30, 40)의 접촉면에 도포되도록 하였지만, 사용자의 실시예에 따라서는 내진보강대상 기둥(10)의 시공면에 기둥 접착부재(60)를 도포할 수도 있음이다.
상기 파워핀(70)은 전술된 바와 같이, 내진보강대상 기둥(10)의 외주연에 기둥 접착부재(60)를 통해 제 1, 2보강재(30, 40)가 상호간 대향되며 외주연을 감싸되, 상기 제 1, 2보강재(30, 40) 또한 보강재 접착부재(50)로 상호간의 겹침면(A)이 접착되어 고정되는 형태를 가지는데, 상기 파워핀(70)은 이렇게 내진보강대상 기둥(10)에 상호간 대향되며 겹쳐져 감싸고 있는 제 1, 2보강재(30, 40)를 내진보강대상 기둥(10)에 고정하기 위한 것이다.
이를 위한 상기 파워핀(70)은 제 1, 2보강재(30, 40)의 외주연에서부터 내진보강대상 기둥(10)까지 박힘으로써, 제 1, 2보강재(30, 40)가 내진보강대상 기둥(10)에 확실히 고정이 될 수 있도록 한 것으로, 단일개 또는 기둥의 둘레를 따라 다수개가 형성되도록 할 수 있음이다. 이러한 상기 파워핀(70)으로는 못을 박는 네일 건(Nailer)등이 사용될 수 있음이다.
더불어, 본 발명의 겹침 접착 구조를 가지는 래핑형 복합재료 기둥내진보강 장치는 내진보강을 필요로 하는 내진보강대상 기둥(10) 양측에 벽체(20)가 일체로 형성되어 있는 경우, 상기 내진보강대상 기둥(10) 양측의 벽체(20)에 각각 제 1, 2보강재(30, 40)가 관통될 수 있는 관통홀(21)이 천공형성되도록 함으로써, 벽체(20)와 일체로 되어 있는 내진보강대상 기둥(10)의 경우에도 내진보강대상 기둥(10)의 외주연 둘레를 제 1, 2보강재(30, 40)가 감싸며 내진보강할 수 있도록 한다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변경이 가능함은 물론이다.
10: 내진보강대상 기둥 11: 표면 강화제
20: 벽체 21: 관통홀
30: 제 1보강재 31: 성형부
32: 유연부 33: 절곡부
40: 제 2보강재 50: 보강재 접착부재
60: 기둥 접착부재 70: 파워핀
A: 겹침면

Claims (6)

  1. 내진보강대상 기둥(10)의 외주연 둘레에 단일 또는 다수 랩핑되는 보강장치에 있어서,
    상기 내진보강대상 기둥(10)의 외주연에 전체 또는 국부적으로 랩핑되는 제 1보강재(30);
    상기 제 1보강재(30)와 대향되도록 내진보강대상 기둥(10)의 외주연에서 랩핑되되, 상기 제 1보강재(30)와 일부분이 겹쳐지는 제 2보강재(40);
    상기 제 1, 2보강재(30, 40) 상호간의 겹침면(A)을 접착시키기 위한 보강재 접착부재(50);
    상기 내진보강대상 기둥(10)과 제 1, 2보강재(30, 40) 상호간의 접촉면에 도포되는 기둥 접착부재(60);로 이루어지며,
    상기 제 1, 2보강재(30, 40)는 내진보강대상 기둥(10)의 외주면에 대응접촉되는 성형부(31)와, 상기 성형부(31) 길이 중단에 다수 형성되며, 휘어져 절곡이 가능한 유연부(32)로 이루어지며, 제 1, 2보강재(30, 40)가 상호간 마주보며 양단부가 겹쳐지면서 내진보강대상 기둥(10)에 랩핑되는 것을 특징으로 하는 겹침 접착 구조를 가지는 래핑형 복합재료 기둥내진보강 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1, 2보강재(30, 40)는
    유리섬유, 탄소섬유, 아라미드 섬유, 알루미늄, 스틸, SUS의 재질 중 어느 하나로 이루어지거나, 또는 복수개가 조합되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 겹침 접착 구조를 가지는 래핑형 복합재료 기둥내진보강 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 내진보강대상 기둥(10)의 양측으로 벽체(20)가 일체로 구성되어 있는 경우,
    상기 제 1, 2보강재(30, 40)가 관통될 수 있는 관통홀(21)이 내진보강대상 기둥(10) 양측의 벽체(20)에 각각 천공형성되어 있도록 하는 것을 특징으로 하는 겹침 접착 구조를 가지는 래핑형 복합재료 기둥내진보강 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1, 2보강재(30, 40)의 외측에서부터 내진보강대상 기둥(10)까지 관통되어 체결됨으로써, 제 1, 2보강재(30, 40)를 내진보강대상 기둥(10)에 고정시키는 파워핀(70); 이 구비되는 것을 특징으로 하는 겹침 접착 구조를 가지는 래핑형 복합재료 기둥내진보강 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH1077683A (ja) 1996-09-03 1998-03-24 Denki Kagaku Kogyo Kk 鋼板の接合構造およびこの鋼板の接合構造を適用した構造物の補強構造
KR100761511B1 (ko) 2007-01-30 2007-09-27 (주)국민산업 복합섬유판과 고강도 그물망을 이용한 콘크리트구조물 내진보강공법
JP2011102515A (ja) 2009-11-12 2011-05-26 Kikuo Sugita 耐震ｌ字状補強金具
KR101072234B1 (ko) * 2011-04-06 2011-10-12 박춘욱 기둥 내진 성능향상 및 지속적인 체결력 유지용 체결부를 구비하는 복합재료 보강장치

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