KR101797614B1 - Scr reactor in ship or marin structure - Google Patents

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Abstract

촉매가 내장된 하우징을 포함하고 선박 또는 해양구조물에 설치되는 SCR 리액터가 개시된다. 이 SCR 리액터는, 상기 하우징의 입구와 출구 사이에 위치하며, 배기가스와의 반응을 위한 촉매가 위치하는 주 배기 통로와; 상기 입구로 들어온 배기가스를 상기 주 배기 통로를 거치지 않게 우회시켜 상기 출구로 보내는 바이패스 통로를 상기 하우징의 내부에 포함한다.An SCR reactor comprising a housing with a catalyst and installed in a vessel or an offshore structure is disclosed. The SCR reactor includes a main exhaust passage which is located between an inlet and an outlet of the housing and in which a catalyst for reaction with the exhaust gas is located; And a bypass passage for bypassing the exhaust gas entering the inlet through the main exhaust passage and sending the exhaust gas to the outlet is included in the housing.

Description

선박 또는 해양구조물의 ＳＣＲ 리액터{SCR REACTOR IN SHIP OR MARIN STRUCTURE} SCR REACTOR IN SHIP OR MARIN STRUCTURE OF SHIP OR OCEAN STRUCTURE

본 발명은 선박 또는 해양구조물에서 배기가스 중의 질소산화물(NOx)을 저감하는데 이용되는 SCR 리액터에 관한 것이며, 더 상세하게는, 배기가스를 우회시키는 바이패스 통로를 포함하는 선박 또는 해양구조물의 SCR 리액터에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an SCR reactor used for reducing nitrogen oxides (NOx) in an exhaust gas in a ship or an offshore structure, and more particularly, to an SCR reactor for a ship or an offshore structure including a bypass passage for bypassing exhaust gas .

SCR이 선박 또는 해양 구조물의 운전 중 발생하는 배기가스 중의 질소산화물, 즉, NOx의 저감에 이용되고 있다. 예로써, 선박의 엔진 또는 보일러 등에서 발생하는 NOx 제거를 위해 SCR이 이용된다. SCR 배기가스 정화장치는, 선택적 촉매 환원법을 이용한 NOx 저감 장치로서, 촉매 중에 배기가스와 환원제를 동시에 통과시키면서 NOx를 환원제와 반응시켜 질소와 수증기로 환원처리하도록 구성된다. SCR is used for the reduction of nitrogen oxides, that is, NOx, in the exhaust gas generated during operation of a ship or an offshore structure. For example, SCR is used to remove NOx from the ship's engine or boiler. The SCR exhaust gas purification apparatus is configured to reduce NOx to nitrogen and water vapor by reacting NOx with a reducing agent while simultaneously passing exhaust gas and a reducing agent through the catalyst, using a selective catalytic reduction method.

선박 등 해양구조물에는 환경규제에 맞게 NOx를 저감하기 위한 SCR 리액터가 배기가스 정화장치의 일부로 설치된다. 선박의 경우, SCR 리액터를 운용해야 하는 지역보다 운용이 불필요한 지역이 더 넓기 때문에, 불필요한 SCR 리액터의 사용을 막기 위해, SCR 리액터의 외부에 배기가스 바이패스관을 별도로 더 설치한다.In marine structures such as ships, SCR reactors for reducing NOx in accordance with environmental regulations are installed as part of the exhaust gas purifier. In the case of ships, an additional exhaust gas bypass pipe is installed outside the SCR reactor to prevent the use of unnecessary SCR reactors, since the operation area is wider than the area where the SCR reactor should be operated.

도 1은 선박 등에 설치되고 외부에 바이패스관이 결합되어 있는 종래의 SCR 리액터를 도시한 도면이다. 1 is a view showing a conventional SCR reactor having a bypass pipe connected to a ship and the like.

도 1을 참조하면, 종래의 SCR 리액터는 촉매(미도시됨)가 내장된 하우징(1)을 포함한다. 하우징(1)은 상대적으로 매우 작은 단면적을 갖는 입구(1a)와 출구(1b)를 포함한다. 하우징(1)의 외부에는 바이패스관(3)이 위치하며, 이 바이패스관(3)의 양단은 하우징(1)의 입구(1a) 및 출구(1b)에 각각 연결된다. 하우징의 입구(1a) 및 출구(1b) 각각에는 촉매가 내장된 하우징(1) 내로 배기가스가 들어오고 나가는 것이 선택적으로 이루어질 수 있도록, 댐퍼 또는 밸브와 같은 입구 개폐 유닛(2a) 및 출구 개폐 유닛(2b)이 설치된다. 상기 입구 개폐 유닛(2a) 및 출구 개폐 유닛(2b)이 상기 입구(1a) 및 출구(1b)를 개방한 상태에서는 배기가스가 SCR 리액터의 내부, 더 구체적으로는, 촉매가 내장된 하우징(1)을 통과하며, 그 과정에서 촉매 반응을 통해 NOx를 저감하는 촉매 반응이 일어난다.Referring to Figure 1, a conventional SCR reactor includes a housing 1 with a catalyst (not shown) embedded therein. The housing 1 includes an inlet 1a and an outlet 1b having a relatively small cross-sectional area. A bypass tube 3 is located outside the housing 1. Both ends of the bypass tube 3 are connected to the inlet 1a and the outlet 1b of the housing 1, respectively. An inlet opening and closing unit 2a such as a damper or a valve and an outlet opening and closing unit 2a such as a valve are provided in each of the inlet 1a and the outlet 1b of the housing so that the exhaust gas can be selectively introduced into and discharged from the housing 1, (2b). When the inlet opening / closing unit 2a and the outlet opening and closing unit 2b open the inlet 1a and the outlet 1b, the exhaust gas flows into the interior of the SCR reactor, more specifically, ). In the process, a catalytic reaction occurs in which NOx is reduced through a catalytic reaction.

SCR 리액터의 운용이 불필요한 경우, 입구 개폐 유닛(2a) 및 출구 개폐 유닛(2b) 각각이 하우징(1)의 입구(1a) 및 출구(1b)를 폐쇄하며, 이에 의해, 배기가스는 SCR 리액터의 하우징(1) 내부를 통과하지 못하고, 바이패스관(3)을 통해 SCR 리액터를 우회하여 흐른다.When the operation of the SCR reactor is not necessary, each of the inlet opening / closing unit 2a and the outlet opening / closing unit 2b closes the inlet 1a and the outlet 1b of the housing 1, It passes through the bypass pipe 3 and bypasses the SCR reactor without passing through the inside of the housing 1.

그러나, 종래의 경우, SCR 리액터 설치시 하우징(1)의 외측에 별도의 바이패스관(3)을 마련해야 하므로, 그에 따른 추가적인 설치 공간의 확보가 필요하고, 설치 공간의 확보는 우회하는 배기가스의 배압 손실, 유속 감소, 그을음의 정체 등의 관점에서 면밀히 고려되어야 하며, 하우징(1)의 외부에서 바이패스관(3)의 보온 및 보호를 위한 추가의 요소들 및 부품들이 많이 소요되어야 한다. However, in the conventional case, a separate bypass pipe 3 must be provided outside the housing 1 when the SCR reactor is installed. Accordingly, it is necessary to secure additional space for installation of the SCR reactor. The back pressure loss, the flow velocity reduction, the stagnation of the soot, and the like, and additional elements and parts for protecting and protecting the bypass pipe 3 from the outside of the housing 1 should be consumed.

따라서, 본 발명이 해결하려는 하나의 과제는, 배기가스의 바이패스 통로를 SCR 리액터의 하우징 내부에 통합시켜, 공간 운용성을 높이고 외부 바이패스관의 보호 및 보온 이용되었던 요소들 및 부품들을 생략할 수 있어 경제적이고 안정적 선박 또는 해양구조물의 SCR 리액터를 제공하는 것이다. One problem to be solved by the present invention is therefore to integrate the bypass passage of the exhaust gas inside the housing of the SCR reactor to improve the space operability and to omit the elements and parts which have been used for the protection and insulation of the external bypass tube Which provides an economical and stable SCR reactor for ships or offshore structures.

본 발명의 일측면에 따라 촉매가 내장된 하우징을 포함하고 선박 또는 해양구조물에 설치되는 SCR 리액터가 제공된다. 상기 SCR 리액터는 상기 하우징의 입구와 출구 사이에 위치하며, 배기가스와의 반응을 위한 촉매가 위치하는 주 배기 통로와; 상기 입구로 들어온 배기가스를 상기 주 배기 통로를 거치지 않게 우회시켜 상기 출구로 보내는 바이패스 통로를 상기 하우징의 내부에 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an SCR reactor including a housing having a catalyst built therein and installed in a ship or an offshore structure. Wherein the SCR reactor is disposed between an inlet and an outlet of the housing and includes a main exhaust passage in which a catalyst for reaction with the exhaust gas is located; And a bypass passage for bypassing the exhaust gas entering the inlet through the main exhaust passage and sending the exhaust gas to the outlet is included in the housing.

일 실시예에 따라, 상기 주 배기 통로와 상기 바이패스 통로 중 하나를 상기 입구 및 상기 출구에 선택적으로 연결시키도록 상기 입구 및 상기 출구에 설치된 제1 경로 변경 유닛과 제2 경로 변경 유닛을 포함한다.According to one embodiment, there is provided a first path changing unit and a second path changing unit installed at the inlet and the outlet for selectively connecting one of the main exhaust passage and the bypass passage to the inlet and the outlet .

일 실시예에 따라, 상기 바이패스 통로는 입구단과 출구단이 상기 제1 경로 변경 유닛과 상기 제2 경로 변경 유닛에 의해 상기 입구와 상기 출구에 연결되는 바이패스관의 내부에 한정 형성되고, 상기 바이패스관 외부에는 상기 주 배기 통로가 한정 형성된다.According to one embodiment, the bypass passage is formed in an inner portion of a bypass pipe in which an inlet end and an outlet end are connected to the inlet and the outlet by the first path changing unit and the second path changing unit, And the main exhaust passage is formed outside the bypass pipe.

일 실시예에 따라, 상기 바이패스관은 상기 하우징의 중앙에 위치하고 상기 주 배기 통로는 상기 하우징 내에서 상기 바이패스관을 둘러싸도록 위치한다. According to one embodiment, the bypass tube is located at the center of the housing and the main exhaust passage is positioned to surround the bypass tube in the housing.

본 발명에 따르면, 배기가스의 바이패스 통로를 SCR 리액터의 하우징 내부에 통합시켜, 공간 운용성을 높일 수 있고 외부의 바이패스관 보호 및 보온에 이용되었던 기존의 요소들 및 부품들을 생략할 수 있어 보다 더 경제적이다. 또한, 배기가스 바이패스 통로를 SCR 리액터의 하우징 중앙에 위치시킴으로써, 설치 공간을 대폭 줄일 수 있음과 동시에 배기관의 압력 손실 최소화할 수 있다.According to the present invention, it is possible to integrate the bypass passage of the exhaust gas into the housing of the SCR reactor, thereby enhancing the space operability and omitting the existing elements and parts used for external bypass pipe protection and insulation It is more economical. Further, by placing the exhaust gas bypass passage at the center of the housing of the SCR reactor, the installation space can be largely reduced and the pressure loss of the exhaust pipe can be minimized.

도 1은 종래 선박 또는 해양구조물에 설치되었던 SCR 리액터를 설명하기 위한 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박 또는 해양구조물의 SCR 리액터를 도시한 사시도.
도 3의 (a) 및 (b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 SCR 리액터에 있어서 촉매 반응이 일어나는 상태와, 촉매 반응 없이 바이패스 통로를 통해 배기가스가 배기되는 상태를 각각 설명하기 위한 도면들.1 is a view for explaining an SCR reactor installed in a conventional ship or an offshore structure;
2 is a perspective view illustrating an SCR reactor of a ship or an offshore structure according to an embodiment of the present invention;
3 (a) and 3 (b) are views for respectively illustrating a state in which a catalytic reaction occurs in an SCR reactor according to an embodiment of the present invention, and a state in which exhaust gas is exhausted through a bypass passage without a catalytic reaction; field.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 다음에 소개되는 실시예는 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면에 있어서, 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타내며, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The following embodiments are provided by way of example so that those skilled in the art can fully understand the spirit of the present invention. Therefore, the present invention is not limited to the embodiments described below, but may be embodied in other forms. In the drawings, the same reference numerals denote the same elements, and the width, length, thickness, and the like of the elements may be exaggerated for convenience.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박 또는 해양구조물의 SCR 리액터를 도시한 사시도이다. 도 2를 도시함에 있어서, 외부로 노출되지 않는 부분들 중 중요 부분은 점선으로 나타내었고, 일부 다른 요소와의 구분이 필요한 요소들에 대하여 해치로 표시하여 구분하였음에 유의한다.2 is a perspective view illustrating an SCR reactor of a ship or an offshore structure according to an embodiment of the present invention. In FIG. 2, it is noted that an important part of the parts that are not exposed to the outside is indicated by a dotted line, and the elements that need to be separated from some other elements are indicated by hatches.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 SCR 리액터는 촉매(미도시됨)가 내장된 하우징(10)을 포함한다. 도면으로 볼 때, 상기 하우징(10)의 하부 중앙 및 상기 하우징(10)의 상부 중앙 각각에는 상대적으로 작은 단면적을 갖는 배기가스의 입구(11a) 및 출구(11b)가 형성된다. 도시되지는 않았지만, 상기 입구(11a) 및 상기 출구(11b) 각각은 하우징(10)의 외측에서 배기가스 배관과 접속된다.Referring to FIG. 2, the SCR reactor according to an embodiment of the present invention includes a housing 10 having a catalyst (not shown) incorporated therein. In the drawings, an inlet 11a and an outlet 11b of exhaust gas having a relatively small cross-sectional area are formed in the lower center of the housing 10 and the upper center of the housing 10, respectively. Although not shown, each of the inlet 11a and the outlet 11b is connected to the exhaust gas pipe on the outside of the housing 10.

또한, 상기 SCR 리액터는 상기 하우징(10)의 중앙을 관통하듯이 설치 또는 형성된 바이패스관(14)을 포함한다. 상기 하우징(10)은 상기 바이패스관(14)의 외측 공간에 SCR 촉매(미도시됨)를 포함한다. 즉, 상기 하우징(10) 내 상기 바이패스관(14)의 외측 공간은 배기가스가 흐르면서 SCR 촉매 반응을 일으키는 주 배기 통로가 되며, 상기 바이패스관(14) 내부에 한정된 공간은 SCR 촉매 반응이 불필요한 경우 배기가스를 주 배기 통로로부터 벗어나게 우회시켜 촉매 반응 없이 흐르는 배기가스의 우회 통로가 된다. Also, the SCR reactor includes a bypass pipe 14 installed or formed so as to pass through the center of the housing 10. The housing 10 includes an SCR catalyst (not shown) in an outer space of the bypass pipe 14. That is, the outer space of the bypass pipe 14 in the housing 10 serves as a main exhaust passage for causing the SCR catalytic reaction as the exhaust gas flows, and the space defined in the bypass pipe 14 is the SCR catalytic reaction The exhaust gas is diverted from the main exhaust passage so as to bypass the exhaust gas flowing without the catalyst reaction.

상기 SCR 리액터는 상기 바이패스관(14)의 내측으로 한정된 바이패스 통로와, 바이패스관(14)의 외측으로 한정된 주 배기통로 중 하나로 배기가스의 흐름을 변경 또는 스위칭하는 제1 경로 변경 유닛(16a) 및 제2 경로 변경 유닛(16b)을 포함한다. 제1 경로 변경 유닛(16a) 및 제2 경로 변경 유닛(16b) 각각은 복수의 댐퍼, 복수의 통로 개폐기 또는 복수의 개폐 밸브의 조합으로 이루어질 수 있다. The SCR reactor includes a first path changing unit (not shown) for changing or switching the flow of the exhaust gas to one of a bypass path defined inside the bypass pipe 14 and a main exhaust path defined outside the bypass pipe 14 16a and a second path changing unit 16b. Each of the first path changing unit 16a and the second path changing unit 16b may be a combination of a plurality of dampers, a plurality of passage switches, or a plurality of on / off valves.

상기 바이패스관(14)의 입구단은 상기 제1 경로 변경유닛(16a)에 의해 상기 하우징(10)의 배기가스 입구(11a)에 연결되고, 상기 바이패스관(14)의 출구단은 상기 하우징(10)의 배기가스 출구(11b)에 연결된다. 그리고, 상기 제1 변경유닛(16a)과 상기 제2 변경유닛(16b)의 경로 변경(또는, 스위칭) 의해, 상기 SCR 리액터의 하우징으로 유입되는 배기가스는 상기 바이패스관(14) 내 바이패스 통로를 통과하여 흐르거나 또는 상기 바이패스관(14) 외부의 주 배기 통로를 통과하여 흐른다.The inlet end of the bypass pipe 14 is connected to the exhaust gas inlet 11a of the housing 10 by the first path changing unit 16a, Is connected to the exhaust gas outlet (11b) of the housing (10). The exhaust gas flowing into the housing of the SCR reactor is bypassed by bypassing (or switching) the first changing unit 16a and the second changing unit 16b, Flows through the passage or flows through the main exhaust passage outside the bypass pipe 14. [

도 3의 (a) 및 (b)는 각각 SCR 리액터의 운용이 이루어지는 상태, 즉, SCR 촉매 반응이 이루어지는 상태와, SCR 리액터가 운용되지 않는 상태, 즉, SCR 촉매 반응 없이 배기가스를 흘려 내보내는 상태를 각각 보여준다.3 (a) and 3 (b) are graphs showing a state in which the SCR reactor is operated, that is, a state in which the SCR catalytic reaction is performed and a state in which the SCR reactor is not operated, that is, Respectively.

도 3의 (a)를 참조하면, 제1 경로 변경 유닛(16a) 및 제2 경로 변경 유닛(16b)은, 하우징(10) 내 바이패스관(14) 외측으로 한정된 주 배기 통로(10a)의 입구단 및 출구단을 개방하는 한편, 하우징(10) 내 바이패스관(14) 내측으로 한정된 바이패스 통로(14a)의 입구단 및 출구단을 폐쇄하고 하고 있다. 도 3의 (a)에 도시된 상태에서는, 배기가스가 촉매(17)가 위치하는 주 배기 통로(10a)를 흐르게 되므로, NOx를 저감하는 촉매 반응이 일어난다.3 (a), the first path changing unit 16a and the second path changing unit 16b are disposed in the main exhaust passage 10a defined in the outside of the bypass pipe 14 in the housing 10 And the inlet end and the outlet end of the bypass passage 14a defined inside the bypass tube 14 in the housing 10 are closed while opening the inlet end and the outlet end. In the state shown in FIG. 3A, the exhaust gas flows through the main exhaust passage 10a where the catalyst 17 is located, so that a catalytic reaction for reducing NOx occurs.

도 3의 (b)를 참조하면, 제1 경로 변경 유닛(16a) 및 제2 경로 변경 유닛(16b)은, 하우징(10) 내 바이패스관(14) 내측으로 한정된 바이패스 통로(14a)의 입구단 및 출구단을 개방하는 한편, 하우징(10) 내 바이패스관(14) 외측으로 한정된 주 배기 통로(10a)의 입구단 및 출구단을 폐쇄하고 하고 있다. 도 3의 (b)에 도시된 상태에서는, 배기가스가 촉매(17)가 없는 바이패스 통로(14a)를 통과하되, 촉매(17)가 있는 주 배기 통로(10a)를 통과하지 못하므로, 촉매 반응은 발생하지 않는다.3 (b), the first path changing unit 16a and the second path changing unit 16b are disposed in the bypass passage 14a defined in the bypass tube 14 in the housing 10, The inlet end and the outlet end of the main exhaust passage 10a are opened and the inlet end and the outlet end of the main exhaust passage 10a defined outside the bypass pipe 14 in the housing 10 are closed. 3 (b), the exhaust gas passes through the bypass passage 14a without the catalyst 17 and does not pass through the main exhaust passage 10a in which the catalyst 17 exists, No reaction occurs.

하우징에 바이패스 통로를 일체화하되, 하우징의 외벽을 따라 바이패스관이 통과하는 형성도 고려될 수 있지만, 이는 급격한 유로 변경으로 큰 압력 손실이 발생할 우려가 크다. It is also possible to integrate the bypass passage into the housing, but also to allow the bypass pipe to pass along the outer wall of the housing. However, this may cause a large pressure loss due to a sudden change in the passage.

10: 하우징 10a: 주 배기 통로
11a: 입구 11b: 출구
14: 바이패스관 14a: 바이패스 통로
16a: 제1 경로 변경 유닛 16b: 제2 경로 변경 유닛
17: 촉매10: housing 10a: main exhaust passage
11a: inlet 11b: outlet
14: bypass pipe 14a: bypass pipe
16a: first route changing unit 16b: second route changing unit
17: Catalyst

Claims (4)

선박 또는 해양구조물에 설치되는 SCR 리액터에 있어서,
하우징의 중앙을 관통하도록 형성되는 바이패스 통로;
상기 하우징 내에서 상기 바이패스 통로의 외측 공간에 형성되며, 내부에 SCR 촉매가 포함되는 주 배기 통로; 및
상기 바이패스 통로의 입구 및 출구 측에 형성되어, 배기가스의 흐름을 상기 주 배기 통로와 상기 바이패스 통로 중 어느 하나로 스위칭하는 경로 변경 유닛;을 포함하는 선박 또는 해양구조물의 SCR 리액터.In an SCR reactor installed in a ship or offshore structure,
A bypass passage formed to pass through the center of the housing;
A main exhaust passage formed in an outer space of the bypass passage in the housing, the main exhaust passage including an SCR catalyst therein; And
And a path changing unit formed at an inlet and an outlet side of the bypass passage for switching the flow of the exhaust gas to either the main exhaust passage or the bypass passage. 청구항 1에 있어서,
상기 경로 변경 유닛은,
상기 바이패스 통로의 입구 측에 설치되는 제1 경로 변경 유닛; 및
상기 바이패스 통로의 출구 측에 설치되는 제2 경로 변경 유닛;을 포함하고,
상기 제1 및 제2 경로 변경 유닛은,
상기 SCR 리액터의 운용시에는, 상기 바이패스 통로 측으로의 배기가스의 흐름을 차단하고, 상기 주 배기 통로 측으로의 배기가스의 흐름만 개방하며,
상기 SCR 리액터가 운용되지 않을 때에는, 상기 주 배기 통로 측으로의 배기가스의 흐름을 차단하고, 상기 바이패스 통로 측으로의 배기가스의 흐름만 개방하는 것을 특징으로 하는 선박 또는 해양구조물의 SCR 리액터.The method according to claim 1,
Wherein the route changing unit comprises:
A first path changing unit installed at an entrance side of the bypass passage; And
And a second path changing unit installed at an exit side of the bypass passage,
Wherein the first and second route changing units are configured to:
Wherein when the SCR reactor is operated, the flow of the exhaust gas to the bypass passage side is blocked, only the flow of the exhaust gas to the main exhaust passage side is opened,
Wherein when the SCR reactor is not operated, the flow of the exhaust gas to the main exhaust passage side is blocked, and only the flow of the exhaust gas to the bypass passage side is opened. 청구항 2에 있어서, 상기 바이패스 통로는 입구단과 출구단이 상기 제1 경로 변경 유닛과 상기 제2 경로 변경 유닛에 의해 상기 입구와 상기 출구에 연결되는 바이패스 통로의 내부에 한정 형성되고, 상기 바이패스 통로 외부에는 상기 주 배기 통로가 한정 형성된 것을 특징으로 하는 선박 또는 해양구조물의 SCR 리액터. [3] The apparatus according to claim 2, wherein the bypass passage is defined in the bypass passage through which the inlet end and the outlet end are connected to the inlet and the outlet by the first path changing unit and the second path changing unit, And the main exhaust passage is defined outside the pass passage. 삭제delete
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