KR101286341B1 - 이중구조 가마 - Google Patents

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Abstract

비교적 높은 온도를 형성하는 재벌구이용 소성실로부터 배출되는 폐열을 초벌구이용 소성실로 유입되도록 하여 초벌구이용 소성실이 가열되도록 한 이중구조 가마가 개시된다. 본 발명에 따른 이중구조 가마는 제 1화구가 관통되어 상기 화구로부터 공급되는 열기에 의해 제 1설정온도로 가열되는 제 1소성실, 상기 제 1소성실의 하부에 배치되고 상기 제 1소성실에 연통되어 상기 제 1소성실 내부의 상기 열기가 배출되는 통로를 형성하는 제 1연도, 상기 제 1연도의 일측방에 배치되고 상기 제 1연도에 연통되되, 상기 제 1연도로부터 배출되는 상기 열기가 상승기류를 따라 유입될 수 있도록 상기 제 1연도보다 높게 배치되어 상기 제 1연도에 연통되는 제 2연도, 상기 제 2연도의 상부에 배치되고 상기 제 2연도와 연통되어 상기 제 2연도를 통과하는 상기 열기가 내부로 유입되어 제 2설정온도로 가열되는 제 2소성실 및 상기 제 2연도의 일측방에 배치되고 상기 제 2연도에 연통되어 상기 제 2연도를 통과한 상기 열기가 상기 제 2소성실의 외부로 배출되는 통로를 형성하는 굴뚝을 포함한다.

Description

이중구조 가마{Double structure kiln}
본 발명은 이중구조 가마에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 도자기의 초벌구이 및 재벌구이에 사용되는 이중구조 가마에 관한 것이다.
가마는 소성(燒成), 용융(熔融) 등의 열처리 공정을 수행하기 위해서 사용하는 장치로, 주로 도자기 등의 제조에 사용된다. 도자기 제조에 사용되는 일반적인 가마는 화구를 통한 소성실 내부에 열기를 보내고, 상승 열기를 소성실 아래에 위치한 연도를 통하여 배출하고, 이 열기가 굴뚝을 통해 배출하는 구조로 이루어진다.
일반적으로 도자기는 하나의 소성실에서 초벌구이와 재벌구이를 하는 방식으로 제조된다. 즉, 도자기 기물을 제작하여 소성실에 재임하고, 소성실을 초벌구이에 적당한 온도(약 800~850℃)로 가열하여 도자기 기물을 초벌구이한다.
그리고 초벌구이된 도자기 기물을 소성실에서 꺼내어 도자기 기물에 유약을 바르고, 초벌구이가 이루어진 소성실에 도자기 기물을 재임하여 다시 재벌구이에 적당한 온도(약 1200~1350℃)로 재가열하여 재벌구이한다.
이와 같이 종래의 도자기의 제조방식은 도자기 기물에 유약을 바르기 위해 하나의 소성실을 이용하여 초벌구이와 재벌구이로 나누어 제조하는 방식을 채택하고 있다.
이때, 소성실이 초벌구이에 적당한 온도에 도달되는 데에는 대략 5시간 정도의 시간이 필요하며, 소성실이 재벌구이에 적당한 온도에 도달하는 데에는 대략 6~7시간 정도의 시간이 필요하다.
또한, 재벌구이를 마친 후에 다른 도자기 기물을 초벌구이 하기 위해, 소성실의 내부 온도가 150℃로 냉각될 때까지 기다려야 한다. 왜냐하면, 소성실 내부와 소성실 외부의 급격한 온도차에 의해 기물이 손상되는 것을 방지하기 위해서이다. 이에 따라 소성실이 냉각되기까지 적어도 하루 정도의 시간이 필요하다.
이와 같이 하나의 소성실로 이루어지는 가마를 사용하여 도자기를 제조하게 되면, 초벌구이에 소요되는 시간, 재벌구이에 소요되는 시간, 소성실의 냉각에 소요되는 시간, 소성실의 재가열에 소요되는 시간 등 필요 이상으로 시간이 소요되어 생산성이 저하되며, 도자기의 단가가 상승되는 문제점이 있다.
또한, 이러한 도자기의 제조방식은 연료의 과도한 소비로 인한 생산비용의 증가, 이산화탄소의 배출량 증가로 인한 환경오염의 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 비교적 높은 온도를 형성하는 재벌구이용 소성실로부터 배출되는 폐열을 초벌구이용 소성실로 유입되도록 하여 초벌구이용 소성실이 가열되도록 한 이중구조 가마를 제공하기 위한 것이다.
본 발명에 따른 이중구조 가마는 제 1화구가 관통되어 상기 화구로부터 공급되는 열기에 의해 제 1설정온도로 가열되는 제 1소성실, 상기 제 1소성실의 하부에 배치되고 상기 제 1소성실에 연통되어 상기 제 1소성실 내부의 상기 열기가 배출되는 통로를 형성하는 제 1연도, 상기 제 1연도의 일측방에 배치되고 상기 제 1연도에 연통되되, 상기 제 1연도로부터 배출되는 상기 열기가 상승기류를 따라 유입될 수 있도록 상기 제 1연도보다 높게 배치되어 상기 제 1연도에 연통되는 제 2연도, 상기 제 2연도의 상부에 배치되고 상기 제 2연도와 연통되어 상기 제 2연도를 통과하는 상기 열기가 내부로 유입되어 제 2설정온도로 가열되는 제 2소성실 및 상기 제 2연도의 일측방에 배치되고 상기 제 2연도에 연통되어 상기 제 2연도를 통과한 상기 열기가 상기 제 2소성실의 외부로 배출되는 통로를 형성하는 굴뚝을 포함한다.
상기 이중구조 가마는 상기 제 2연도의 내부에 설치되며 상기 제 1연도로부터 유입되는 상기 열기를 상기 제 2소성실로 안내하는 안내벽을 더 포함할 수 있다.
상기 이중구조 가마는 상기 제 1연도와 상기 안내벽의 사이에 배치되어 상기 제 2소성실을 향해 개방되는 제 2화구를 더 포함할 수 있다.
상기 이중구조 가마는 상기 굴뚝의 바닥면에 관통되는 제 3화구를 더 포함할 수 있다.
상기 이중구조 가마는 상기 안내벽에 설치되며 일단이 상기 제 1연도를 향해 개방되고 상기 굴뚝으로 연장되어 타단이 상기 굴뚝에서 개방되는 배기관을 더 포함하며, 상기 열기의 일부는 상기 배기관을 통해 상기 굴뚝으로 향하고, 나머지의 상기 열기는 상기 제 2소성실로 안내될 수 있다.
상기 이중구조 가마는 상기 굴뚝의 내부에 설치되어 상기 굴뚝의 외측을 향해 상기 열기가 배출되도록 하는 배기 팬(fan)을 더 포함할 수 있다.
상기 열기는 가스, 석유, 장작 중 적어도 어느 하나 이상을 연소시켜 발생될 수 있다.
상기 이중구조 가마는 상기 제 1소성실의 개폐되는 측벽의 외측 또는 상기 제 2소성실의 개폐되는 측벽의 외측에 설치되며, 상기 제 1소성실 또는 상기 제 2소성실에 재임되는 기물이 상기 제 1소성실 또는 상기 제 2소성실에 대차방식으로 반입될 수 있도록 하며, 상기 제 1소성실 또는 상기 제 2소성실에 재임된 상기 기물이 대차방식으로 반출될 수 있도록 하는 기물이송기를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 이중구조 가마는 재벌구이용 소성실로부터 배출되는 폐열을 이용하여 초벌구이를 수행할 수 있으므로 열 손실 및 연료의 소비를 절감 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 이중구조 가마는 재벌구이 및 초벌구이를 함께 수행할 수 있으므로, 생산효율을 높일 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 이중구조 가마는 이산화탄소 배출량을 감소시켜 환경오염을 줄일 수 있는 효과가 있다.
도 1은 제 1실시예에 따른 이중구조 가마를 나타낸 사시도이다.
도 2는 제 1실시예에 따른 이중구조 가마를 나타낸 단면도이다.
도 3은 제 2실시예에 따른 이중구조 가마를 나타낸 단면도이다.
도 4는 제 3실시예에 따른 이중구조 가마를 나타낸 단면도이다.
도 5는 제 4실시예에 따른 이중구조 가마를 나타낸 단면도이다.
도 6은 제 5실시예에 따른 이중구조 가마를 나타낸 단면도이다.
이하, 본 실시예에 따른 이중구조 가마에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 제 1실시예에 따른 이중구조 가마를 나타낸 사시도이며, 도 2는 제 1실시예에 따른 이중구조 가마를 나타낸 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 제 1실시예에 따른 이중구조 가마(100a)는 제 1소성실(110), 제 2소성실(120)의 일측방에 배치되는 제 2소성실(120), 제 1소성실(110)의 하방에 배치되는 제 1연도(130), 제 2소성실(120)의 하방에 배치되는 제 2연도(140), 제 2연도(140)의 일측방에 배치되는 굴뚝(150)을 포함한다.
제1, 2 소성실(110, 120)은 내부로 기물(11)이 출입될 수 있도록 하는 제1, 2 도어(111, 121)가 각각 설치된다. 이때, 제 1도어(111) 또는 제 2도어(121)의 외부에는 복수개의 기물이 수용되는 기물지지대(10)가 배치될 수 있으며, 기물(11)이 수용된 기물지지대(10)를 대차방식으로 제 1소성실(110) 또는 제 2소성실(120)로 출입시키는 기물이송기(160)가 설치될 수 있다. 기물이송기(160)는 기물지지대(10)를 제 1소성실(110)의 내부 또는 제 2소성실(120)의 내, 외부로 이송하는 것으로, 레일과 레일을 따라 선형이송되는 이송모듈, 지게차 등으로 마련될 수 있다.
상술될 설명에서, 기물(11)은 제 1소성실(110) 또는 제 2소성실(120)의 외부에서 기물지지대(160)에 수용되고, 기물지지대(160)는 대차 방식으로 제 1소성실(110) 또는 제 2소성실(120)에 출입되는 것으로 설명하고 있다.
다른 실시예로, 기물지지대(160)는 제 1소성실(110) 또는 제 2소성실(120)의 내부에 설치되며, 기물(11)은 트레이(tray)에 수용되어 작업자에 기물(11)이 수용된 트레이를 기물지지대(160)에 출입시킴으로써 제 1소성실(110) 또는 제 2소성실(120)에 출입될 수 있다.
제 1소성실(110)은 제1 설정온도로 가열되어 기물(11)의 재벌구이용 소성실로 사용되며, 제 2소성실(120)은 제1 설정온도보다 낮은 제2 설정온도로 가열되어 기물(11)의 초벌구이용 소성실로 사용된다. 제1 설정온도는 대략 1250~1300℃ 이며, 제2 설정온도는 대략 800~850℃ 일 수 있다.
이에 따라 제 1소성실(110)에는 제 1화구(112)가 관통된다. 제 1화구(112)는 제 1소성실(110)의 하부에 배치되는 연소장치(미도시)에 연결되어 연소장치(미도시)에 의해 발생되는 열기가 제 1소성실(110)로 공급되도록 한다. 제 1화구(112) 및 연소장치(미도시)는 제 1소성실(110)의 내부가 균일한 온도로 가열될 수 있도록 제 1소성실(110)의 하부에 복수 개소에 설치될 수 있다. 이에 따라 복수의 연소장치(미도시)는 기물(11)의 재료, 기물(11)의 처리방법에 따라 가스, 석유, 장작 중 적어도 어느 하나 이상을 연소시켜 열기를 발생시킬 수 있다. 예를 들어, 복수의 연소장치(미도시)는 모두 가스, 석유, 장작 중 어느 하나를 연소시켜 열기를 발생시킬 수 있으며, 다른 실시예로, 복수의 연소장치(미도시) 중 어느 하나는 가스를 연소시켜 열기를 발생시킬 수 있으며, 나머지는 가스를 제외한 석유 또는 장작 중 어느 하나를 연소시켜 열기를 발생시킬 수 있다.
제 1연도(130)는 제 1소성실(110)에 연통되어 제 1소성실(110) 내부의 열기가 제 1소성실(110)의 외부로 배출되는 통로를 형성한다. 제 2연도(140)는 제 1연도(130)를 통해 배출되는 열기가 내부로 유입될 수 있도록 제 1연도(130)에 연통되며, 열기가 제 2소성실(120)의 내부로 유입될 수 있도록 제 2소성실(120)에도 연통된다. 제 2연도(140)의 내부에는 제 2연도(140)로 유입되는 열기를 제 2소성실(120)로 안내하는 안내벽(170)이 설치된다.
이때, 제 2연도(140)는 제 1연도(130)의 일측방에 배치되되, 제 1연도(130)로부터 유입되는 열기가 상승기류를 따라 제 2연도(140)의 내부로 원활하게 유입되며, 제 2연도(140)의 열기가 제 2소성실(120)로 원활하게 유입될 수 있도록 제 1연도(130)보다 높은 위치에 설치된다.
굴뚝(150)은 제 2소성실(120)에서 순환되고 다시 제 2연도(140)를 따라 배출되는 열기가 제 2소성실(120)의 외부로 배출될 수 있도록 제 2연도(140)에 연통된다.
굴뚝(150)에는 산소량 조절용 댐퍼(damper;151)가 설치될 수 있다. 산소량 조절용 댐퍼(151)는 산소의 유입을 조절할 수 있도록 한다.
즉, 산소량 조절용 댐퍼(151)를 개방하면, 굴뚝(150)을 통해 배출되는 열기의 배출량이 억제된다. 이에 따라 제 1실시예에 따른 이중구조 가마(100a)에는 불완전 연소가 이루어져 환원불을 제어할 수 있다. 따라서 산소 조절용 댐퍼(151)의 개방량에 따라 유약이 도포된 기물(11)의 색상을 변화시켜 심미감을 느낄 수 있는 기물(11)을 생산할 수 있다.
이와 반대로, 산소량 조절용 댐퍼(151)를 폐쇄하면 제 1실시예에 따른 이중구조 가마(100a)에서 발생된 열기는 굴뚝(160)을 통해 원활하게 배출될 수 있다. 따라서 제 1실시예에 따른 이중구조 가마(100a)에서는 산소와 연료가 원활하게 혼합되어 그을음이 발생되지 않는 산화불을 사용할 수 있다.
또한, 굴뚝(150)에는 배기량 조절용 댐퍼(152)가 설치될 수 있다. 배기량 조절용 댐퍼(152)는 기상 조건에 따라 굴뚝(150)을 통해 배출되는 배기량이 조절할 수 있도록 한다. 즉, 기상조건이 양호한 경우에는 굴뚝(150)이 최대 개방되도록 하여 배기 효율을 향상시킬 수 있으며, 기상조건이 열악한 경우에는 굴뚝(150)이 최소 개방되도록 하여 기상조건에 영향을 덜 받을 수 있도록 한다.
이하, 제 1실시예에 따른 이중구조 가마의 작동에 대해 상세히 설명하도록 한다.
먼저, 기물지지대(10)에는 초벌구이가 완료되고 재벌구이를 하기 위한 기물(11)이 수용된다. 제 1도어(111)가 개방되고, 기물이송기(160)는 기물지지대(10)를 제 1소성실(110)의 내부로 반입시킨다. 또한, 기물지지대(10)에는 초벌구이를 하기 위한 기물(11)이 수용된다. 제 2도어(121)가 개방되고, 기물이송기(160)는 기물지지대(10)를 제 2소성실(120)의 내부로 반입시킨다. 이와 같이 제 1소성실(110)과 제 2소성실(120)에 기물(11)이 수용된 기물지지대(10)가 각각 반입되면, 제 1도어(111)와 제 2도어(121)가 폐쇄된다.
이어, 연소장치(미도시)에 의해 열기가 공급되며, 열기는 제 1화구(112)를 통해 제 1소성실(110)의 내부로 유입된다. 제 1소성실(110)로 열기가 유입됨에 따라 제 1소성실(110)은 제 1설정온도에 도달하며, 제 1소성실(110)에 재임된 기물(11)은 재벌구이될 수 있다.
제 1소성실(110), 제 1연도(130), 제 2연도(140), 제 2소성실(120) 및 굴뚝(150)은 서로 연통되며, 대기는 기온이 높을수록 부피가 팽창된다. 따라서, 열기는 제 1소성실(110)에서 제 1연도(130)로 유입되고, 제 1연도(130)로 이동된 열기는 제 2연도(140)로 유입된다.
이때, 제 2연도(140)는 제 1연도(130)의 일측방에 배치되되, 제 1연도(130)보다 높은 위치에 배치되므로, 제 1연도(130)와 제 2연도(140)의 사이에는 상승기류가 발생되어 열기는 제 2연도(140)로 원활하게 유입되고 제 2연도(140)로 유입된 열기는 안내벽(170)에 의해 제 2소성실(120)로 유입된다.
이와 같이 제 2소성실(120)로 열기가 유입됨에 따라 제 2소성실(120)은 제 2설정온도에 도달하며, 제 2소성실(120)에 재임된 기물(11)은 초벌구이 될 수 있다.
이어, 제 2소성실(120)에서 순환된 열기는 다시 안내벽(170) 이후의 제 2연도(140)를 통해 굴뚝(150)으로 유입되고, 굴뚝(150)을 통해 제 1실시예에 따른 이중구조 가마(100a)의 외부로 배출된다.
이하, 다른 실시예에 따른 이중구조 가마에 대해 설명하도록 한다.
이하에서 설명되는 이중구조 가마의 구성은 상술된 제 1실시예에 따른 이중구조 가마의 구성과 대동소이하다. 따라서 이하의 설명에서는 상술된 제 1실시예에 따른 이중구조 가마와 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하고 상세한 설명을 생략하도록 한다. 이하의 설명에서 상세한 설명이 생략된 구성요소에 대해서는 상술된 제 1실시예에 따른 이중구조 가마에 대한 설명을 참조하여 이해할 수 있을 것이다.
도 3은 제 2실시예에 따른 이중구조 가마를 나타낸 단면도이다.
도 3을 참조하면, 제 2실시예에 따른 이중구조 가마(100b)는 제 1연도(130)와 안내벽(170)의 사이에서, 제 2소성실(120)을 향해 개방되는 제 2화구(141)를 더 포함한다. 제 2화구(141)는 연소장치(미도시)에 연결되어 제 1소성실(110)로 공급되는 열기와는 별도의 열기가 제 1연도(130)와 안내벽(170)의 사이로 공급되도록 한다.
따라서, 제 2실시예에 따른 이중구조 가마(100b)는 제 1연도(130)와 제 2연도(140)의 사이에서 발생되는 상승기류의 이동속도가 향상되므로, 결과적으로 제 1소성실(110)의 열기가 제 2소성실(120)로 원활하게 유입될 수 있다.
도 4는 제 3실시예에 따른 이중구조 가마를 나타낸 단면도이다.
도 4를 참조하면, 제 3실시예에 따른 이중구조 가마(100c)는 굴뚝(150)의 바닥면을 관통하는 제 3화구(153)가 설치된다. 제 3화구(153)는 연소장치(미도시)에 연결되어 제 1소성실(110)로 공급되는 열기와는 별도의 열기가 공급되도록 한다.
따라서, 제 3실시예에 따른 이중구조 가마(100c)는 굴뚝(150)을 통해 제 2소성실(120)의 외부로 배출되는 열기의 이동속도가 향상되므로, 결과적으로 제 1소성실(110)의 열기가 제 2소성실(120)로 원활하게 유입될 수 있다.
도 5는 제 4실시예에 따른 이중구조 가마를 나타낸 단면도이다.
도 5를 참조하면, 제 4실시예에 따른 이중구조 가마(100d)는 안내벽(170)에 배기관(142)이 설치된다. 배기관(142)은 일단이 제 1연도(130)를 향해 개방되며, 타단이 굴뚝(150)으로 연장되어 굴뚝(150)에서 개방된다. 이러한 배기관(142)은 안내벽(170)에 가로막혀 제 2소성실(120)로 안내되는 열기의 일부가 제 2연도(140)를 관통하여 굴뚝(150)으로 향할 수 있도록 한다.
따라서, 제 4실시예에 따른 이중구조 가마(100d)는 굴뚝(150)을 통해 제 2소성실(120)의 외부로 배출되는 열기의 이동속도가 향상되므로, 결과적으로 제 1소성실(110)의 열기가 원활하게 제 2소성실(120)로 유입될 수 있도록 한다.
도 6은 제 5실시예에 따른 이중구조 가마를 나타낸 단면도이다.
도 5을 참조하면, 제 5실시예에 따른 이중구조 가마(100e)는 굴뚝(150)의 상부에 배기 팬(154)이 설치된다. 배기 팬(154)은 굴뚝(150)을 통해 제 2소성실(120)의 외부로 배출되는 열기의 이동속도를 증가시킨다.
따라서, 제 5실시예에 따른 이중구조 가마는 굴뚝(150)을 통해 제 2소성실(120)의 외부로 배출되는 열기의 이동속도가 향상되므로, 결과적으로 제 1소성실(110)의 열기가 원활하게 제 2소성실(120)로 원활하게 유입될 수 있다.
100a : 이중구조 가마 110 : 제 1소성실
120 : 제 2소성실 130 : 제 1연도
140 : 제 2연도 150 : 굴뚝
160 : 기물이송기 170 : 안내벽

Claims (8)

  1. 제 1화구가 관통되어 상기 화구로부터 공급되는 열기에 의해 제 1설정온도로 가열되는 제 1소성실;
    상기 제 1소성실의 하부에 배치되고 상기 제 1소성실에 연통되어 상기 제 1소성실 내부의 상기 열기가 배출되는 통로를 형성하는 제 1연도;
    상기 제 1연도의 일측방에 배치되고 상기 제 1연도에 연통되되, 상기 제 1연도로부터 배출되는 상기 열기가 상승기류를 따라 유입될 수 있도록 상기 제 1연도보다 높게 배치되어 상기 제 1연도에 연통되는 제 2연도;
    상기 제 2연도의 상부에 배치되고 상기 제 2연도와 연통되어 상기 제 2연도를 통과하는 상기 열기가 내부로 유입되어 제 2설정온도로 가열되는 제 2소성실;및
    상기 제 2연도의 일측방에 배치되고 상기 제 2연도에 연통되어 상기 제 2연도를 통과한 상기 열기가 상기 제 2소성실의 외부로 배출되는 통로를 형성하는 굴뚝;
    상기 제 2연도의 내부에 설치되며 상기 제 1연도로부터 유입되는 상기 열기를 상기 제 2소성실로 안내하는 안내벽;및
    상기 안내벽에 설치되며 일단이 상기 제 1연도를 향해 개방되고 상기 굴뚝으로 연장되어 타단이 상기 굴뚝에서 개방되는 배기관;을 포함하며,
    상기 열기의 일부는 상기 배기관을 통해 상기 굴뚝으로 향하고, 나머지의 상기 열기는 상기 제 2소성실로 안내되는 것을 특징으로 하는 이중구조 가마.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서, 상기 제 1연도와 상기 안내벽의 사이에 배치되어 상기 제 2소성실을 향해 개방되는 제 2화구를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이중구조 가마.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 굴뚝의 바닥면에 관통되는 제 3화구를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이중구조 가마.
  5. 삭제
  6. 제 1항에 있어서, 상기 굴뚝의 내부에 설치되어 상기 굴뚝의 외측을 향해 상기 열기가 배출되도록 하는 배기 팬(fan)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이중구조 가마.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 열기는 가스, 석유, 장작 중 적어도 어느 하나 이상을 연소시켜 발생되는 것을 특징으로 하는 이중구조 가마.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 제 1소성실의 개폐되는 측벽의 외측 또는 상기 제 2소성실의 개폐되는 측벽의 외측에 설치되며, 상기 제 1소성실 또는 상기 제 2소성실에 재임되는 기물이 상기 제 1소성실 또는 상기 제 2소성실에 대차방식으로 반입될 수 있도록 하며, 상기 제 1소성실 또는 상기 제 2소성실에 재임된 상기 기물이 대차방식으로 반출될 수 있도록 하는 기물이송기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이중구조 가마.
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