KR102000734B1 - 비접촉식 접지저항 측정기능을 갖는 접지단자함 - Google Patents

비접촉식 접지저항 측정기능을 갖는 접지단자함 Download PDF

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Abstract

본 발명은 비접촉식 접지저항 측정기능을 갖는 접지단자함에 관한 것으로, 그 구성은 대지에 접지된 접지극과 연결되는 접지선에 전기적으로 연결되는 다수의 접지단자를 갖는 접지단자함에 있어서,
내부가 관통되며, 측면에는 코일선이 감겨 형성되되, 내부 중심에는 상기 접지선이 수직 관통되는 제1관통형 센서;와, 상기 제1관통형 센서의 하부에 위치되는 것으로, 내부가 관통되며, 측면에는 코일선이 감겨 형성되되, 내부 중심에는 상기 접지선이 수직 관통되는 제2관통형 센서;와, 마이크로프로세서의 제어를 통해 작동하는 것으로, 상기 제1관통형 센서의 코일선으로 일정한 전압을 인가하여 전자유도작용으로 상기 접지선에서 접지극으로 전류를 흐르게 하는 전압 출력부;와, 상기 접지선에 흐르는 전류에 의해 상기 제2관통형 센서의 코일선으로 유도되는 전압 값을 측정하는 전압 측정부;와, 상기 전압 측정부에 측정된 전압 값을 기준으로 상기 접지선에 흐르는 전류 값을 검출하여 상기 접지선의 접지저항 값을 측정하는 마이크로프로세서;로 구성된 것을 특징으로 하는 것으로서,
대지에 접지된 접지극과 전기적으로 연결되는 접지선으로 제1관통형 센서와 전압 출력부를 통해 강제로 전류를 흘려보내고, 그 흐르는 전류 값을 제2관통형 센서와 전압 측정부를 통해 검출하고, 그 검출된 전류 값을 기반으로 마이크로프로세서에서 접지선의 접지저항 값을 측정하게 함으로, 매우 간편하고 편리하게 접지선의 접지저항 값을 측정할 수 있을 뿐만 아니라, 측정에 요구되는 기기가 접지단자함 내에 설치되어 주기적인 접지의 접지저항 측정을 통해 실시간으로 접지의 안전성을 검출할 수 있어 전기적인 안전사고를 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.
더욱이, 실시간으로 측정되는 접지선의 접지저항 값이 영상출력부를 통해 출력되는 동시에, 접지상태에 따라 안전, 주의, 경보상태로 출력하여 관리자가 용이하게 접지의 상태를 인지하도록 유도하여 매우 효과적인 접지의 관리를 유도할 수 있는 효과가 있다.

Description

비접촉식 접지저항 측정기능을 갖는 접지단자함{Ground terminal box with non-contact type ground resistance measurement equipment}
본 발명은 비접촉식 접지저항 측정기능을 갖는 접지단자함에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 대지에 접지된 접지극과 전기적으로 연결되는 접지선으로 제1관통형 센서와 전압 출력부를 통해 강제로 전류를 흘려보내고, 그 흐르는 전류 값을 제2관통형 센서와 전압 측정부를 통해 검출하고, 그 검출된 전류 값을 기반으로 마이크로프로세서에서 접지선의 접지저항 값을 측정하게 함으로, 매우 간편하고 편리하게 접지선의 접지저항 값을 측정할 수 있을 뿐만 아니라, 측정에 요구되는 기기가 접지단자함 내에 설치되어 주기적인 접지의 접지저항 측정을 통해 실시간으로 접지의 안전성을 검출할 수 있어 전기적인 안전사고를 미연에 방지할 수 있는 비접촉식 접지저항 측정기능을 갖는 접지단자함에 관한 것이다.
통상적으로 접지(earth, ground)란 대지에 전기적으로 단자를 접속하는 것이며, 이 전기적 단자 역할을 하는 것이 접지극(접지봉)이다. 즉 전기관련 설비기기가 접지선과 접지극을 통해 대지에 접지되어 전류가 전극을 통해 대지에 흘러들어갈 때 쉽게 흐르느냐의 여부는 접지저항에 달려 있다.
따라서 전기시설물을 보호하고, 전기 사고를 예방하기 위하여 접지공사가 필요하며, 상기 접지공사는 규정 값 이내의 접지저항을 유지하도록 정확하게 시공이 이루어질 필요가 있다.
한편, 접지저항을 측정하는 일방적인 방식으로 전위하강법이 이용된다. 이러한 전위하강법은 접지저항을 측정하고자 하는 접지극과 충분히 이격된 거리에 전류보조극을 설치하고, 상기 접지극과 전류보조극 사이에 전위보조극을 설치한 후, 상기 접지극과 전류보조극 사이에 전류를 인가하면 접지극과 전위보조극 사이에 전위차가 발생하게 된다. 이때, 상기 전위차를 이용하여 상기 접지극의 접지저항을 측정하게 된다.
하지만, 상기와 같이 전위하강법에 의한 접지저항의 측정은 별도의 전류보조극과 전위보조극의 설치가 요구되므로 측정이 불편할 뿐만 아니라, 접지공사가 시공된 최초에 접지저항을 측정한 후에 전류보조극과 전위보조극은 회수되므로 주기적인 접지저항 측정이 곤란함으로 장기간 시간이 흐른 뒤에 접지의 안전성을 검출할 수 없어 접지 불량으로 인한 전기적인 안전사고에 노출될 수 있는 위험이 있다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 제반 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 그 목적은 대지에 접지된 접지극과 전기적으로 연결되는 접지선으로 제1관통형 센서와 전압 출력부를 통해 강제로 전류를 흘려보내고, 그 흐르는 전류 값을 제2관통형 센서와 전압 측정부를 통해 검출하고, 그 검출된 전류 값을 기반으로 마이크로프로세서에서 접지선의 접지저항 값을 측정하게 함으로, 매우 간편하고 편리하게 접지선의 접지저항 값을 측정할 수 있을 뿐만 아니라, 측정에 요구되는 기기가 접지단자함 내에 설치되어 주기적인 접지의 접지저항 측정을 통해 실시간으로 접지의 안전성을 검출할 수 있어 전기적인 안전사고를 미연에 방지할 수 있는 비접촉식 접지저항 측정기능을 갖는 접지단자함을 제공함에 있다.
더욱이, 실시간으로 측정되는 접지선의 접지저항 값이 영상출력부를 통해 출력되는 동시에, 접지상태에 따라 안전, 주의, 경보상태로 출력하여 관리자가 용이하게 접지의 상태를 인지하도록 유도하여 매우 효과적인 접지의 관리를 유도할 수 있는 비접촉식 접지저항 측정기능을 갖는 접지단자함을 제공함에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 비접촉식 접지저항 측정기능을 갖는 접지단자함은 대지에 접지된 접지극과 연결되는 접지선에 전기적으로 연결되는 다수의 접지단자를 갖는 접지단자함에 있어서,
내부가 관통되며, 측면에는 코일선이 감겨 형성되되, 내부 중심에는 상기 접지선이 수직 관통되는 제1관통형 센서;와, 상기 제1관통형 센서의 하부에 위치되는 것으로, 내부가 관통되며, 측면에는 코일선이 감겨 형성되되, 내부 중심에는 상기 접지선이 수직 관통되는 제2관통형 센서;와, 마이크로프로세서의 제어를 통해 작동하는 것으로, 상기 제1관통형 센서의 코일선으로 일정한 전압을 인가하여 전자유도작용으로 상기 접지선에서 접지극으로 전류를 흐르게 하는 전압 출력부;와, 상기 접지선에 흐르는 전류에 의해 상기 제2관통형 센서의 코일선으로 유도되는 전압 값을 측정하는 전압 측정부;와, 상기 전압 측정부에 측정된 전압 값을 기준으로 상기 접지선에 흐르는 전류 값을 검출하여 상기 접지선의 접지저항 값을 측정하는 마이크로프로세서;를 더 포함하며,
상기 마이크로프로세서에서 검출되는 상기 접지선의 접지저항 값을 영상으로 출력하여 제공하는 영상출력부;를 더 포함하며,
상기 마이크로프로세서는 최초 검출되는 상기 접지선의 접지저항 값을 기준 접지값으로 설정하고, 그 외에 실시간 측정을 통해 검출되는 상기 접지선의 접지저항 값은 실시간 접지값으로 설정하며,
실시간 접지값이 기준 접지값의 120% 이하이면 상기 영상출력부를 통해 안전상태로 출력하며, 실시간 접지값이 기준 접지값의 120%를 초과하면 상기 영상출력부를 통해 주의상태로 출력하며, 실시간 접지값이 기준 접지값의 150%를 초과하면 상기 영상출력부를 통해 경보상태로 출력하며,
상기 제1관통형 센서는 높은 주파수 성분의 전류가 흐를 수 있도록 페라이트 재질로 제작되고, 높은 전류에서 상기 제1관통형 센서의 포화를 방지하기 위해 상기 제1관통형 센서에 공극이 형성되는 것을 특징으로 한다.
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이상에서와 같이 본 발명에 따른 비접촉식 접지저항 측정기능을 갖는 접지단자함에 의하면, 대지에 접지된 접지극과 전기적으로 연결되는 접지선으로 제1관통형 센서와 전압 출력부를 통해 강제로 전류를 흘려보내고, 그 흐르는 전류 값을 제2관통형 센서와 전압 측정부를 통해 검출하고, 그 검출된 전류 값을 기반으로 마이크로프로세서에서 접지선의 접지저항 값을 측정하게 함으로, 매우 간편하고 편리하게 접지선의 접지저항 값을 측정할 수 있을 뿐만 아니라, 측정에 요구되는 기기가 접지단자함 내에 설치되어 주기적인 접지의 접지저항 측정을 통해 실시간으로 접지의 안전성을 검출할 수 있어 전기적인 안전사고를 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.
더욱이, 실시간으로 측정되는 접지선의 접지저항 값이 영상출력부를 통해 출력되는 동시에, 접지상태에 따라 안전, 주의, 경보상태로 출력하여 관리자가 용이하게 접지의 상태를 인지하도록 유도하여 매우 효과적인 접지의 관리를 유도할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 비접촉식 접지저항 측정기능을 갖는 접지단자함의 개념도
도 2는 도 1에 도시된 비접촉식 접지저항 측정기능을 갖는 접지단자함을 통해 접지선의 접지저항 측정을 설명하기 위한 도면
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 비접촉식 접지저항 측정기능을 갖는 접지단자함을 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략한다.
도 1과 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 비접촉식 접지저항 측정기능을 갖는 접지단자함을 도시한 것으로, 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 비접촉식 접지저항 측정기능을 갖는 접지단자함의 개념도를, 도 2는 도 1에 도시된 비접촉식 접지저항 측정기능을 갖는 접지단자함을 통해 접지선의 접지저항 측정을 설명하기 위한 도면을 각각 나타낸 것이다.
상기 도면에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 비접촉식 접지저항 측정기능을 갖는 접지단자함(100)은 대지에 접지된 접지극(1)과 연결되는 접지선(2)에 전기적으로 연결되는 다수의 접지단자(3a)를 갖는 접지단자함(3)에 있어서,
제1관통형 센서(10)와, 제2관통형 센서(20)와, 전압 출력부(30)와, 전압 측정부(40)와, 마이크로프로세서(50)를 더 포함하고 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 제1관통형 센서(10)는 내부가 관통되며, 측면에는 코일선(11)이 감겨 형성되되, 내부 중심에는 상기 접지선(2)이 수직 관통되도록 한다.
여기서, 상기 제1관통형 센서(10)는 높은 주파수 성분의 전류가 흐를 수 있도록 페라이트 재질로 제작되고, 높은 전류에 의한 상기 제1관통형 센서(10,20)의 자속 포화를 방지하기 위해 상기 제1관통형 센서(10)에 공극(70)이 형성되도록 하나, 이러한 재질 및 구조로 한정하여 제작하는 것은 물론 아니며, 낮은 주파수를 사용할 경우 철심과 같은 재질로 제작할 수 있음은 물론이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 제2관통형 센서(20)는 상기 제1관통형 센서(10)의 하부에 위치되는 것으로, 내부가 관통되며, 측면에는 코일선(21)이 감겨 형성되되, 내부 중심에는 상기 접지선(2)이 수직 관통되도록 한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 전압 출력부(30)는 후설될 상기 마이크로프로세서(50)의 제어를 통해 작동하는 것으로, 상기 제1관통형 센서(10)의 코일선(11)으로 일정한 전압을 인가하여 전자유도작용으로 상기 접지선(2)에서 접지극(1)으로 전류를 흐르게 한다.
여기서, 상기 전압 출력부(30)에서 인가되는 전압은 상기 접지선(2)의 접지저항을 측정하기 위해 상기 접지선(2)으로 전류가 흐르도록 유도하기 위해 임의로 인가되는 전압으로, 도 2a에 도시된 바와 같이 상기 전압 출력부(30)에서 상기 제1관통형 센서(10)의 코일선(11)으로 전압(V1)을 인가하면, 상기 코일선(11)의 저항으로 인해 인가된 전압에 대한 전류(I1)가 흐르게 되므로 전자유도작용으로 상기 접지선(2)으로 전류(Ig)가 접지극 방향으로 흐르게 된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 전압 측정부(40)는 상기 접지선(2)에 흐르는 전류에 의해 상기 제2관통형 센서(20)의 코일선(21)으로 유도되는 전압 값을 측정하도록 한다.
즉, 도 2a에 도시된 바와 같이 상기 접지선(2)으로 흐르는 전류(Ig)는 자속을 형성하고, 그 자속은 상기 제2관통형 센서(20)에 감긴 코일선(21)과 쇄교되면서 상기 코일선(21)에는 상기 접지선(2)에 흐르는 전류에 대한 전압(Vo)이 발생하는데, 이때 발생하는 전압(Vo)은 상기 전압 측정부(40)에서 측정되어 상기 마이크로프로세서(50)로 전송된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 마이크로프로세서(50)는 상기 전압 측정부(40)에 측정된 전압 값을 기준으로 상기 접지선(2)에 흐르는 전류 값을 검출하여 상기 접지선(2)의 접지저항 값을 측정하도록 한다.
즉, 상기 마이크로프로세서(50)는 상기 제2관통형 센서(20)에서 발생되는 전압(Vo) 값을 기준으로 상기 접지선(2)에 흐르는 전류(Ig) 값을 검출하게 되며, 이렇게 검출된 전류(Ig) 값과 상기 전압 출력부(30)에서 인가된 전압(V1) 값을 통해 상기 접지선의 접지저항(R) 값(전압(V1)/전류(Ig))을 검출하게 된다.
여기서, 상기 제2관통형 센서(20)에 발생되는 전압(Vo) 값에 대한 상기 접지선(2)에 흐르는 전류(Ig) 값의 검출은 반복된 실험을 통해 상기 제2관통형 센서(20)에 발생되는 다양한 전압 값에 대한 상기 접지선(2)에 흐르는 전류 값 정보를 데이터화하여 저장하고, 그 저장된 정보를 기준으로 상기 제2관통형 센서(20)에 발생되는 전압 값에 대한 상기 접지선(2)에 흐르는 전류 값을 검출하는 방식으로 수행된다.
한편, 도 1에 도시된 바와 같이 상기 마이크로프로세서(50)에서 검출되는 상기 접지선(2)의 접지저항 값을 영상으로 출력하여 제공하는 영상출력부(60);를 더 포함하여, 도 2b에 도시된 바와 같이 관리자가 상기 영상출력부(60)를 통해 출력되는 영상을 기반으로 상기 접지선(2)의 접지저항 값에 대한 정보를 명확하게 인지할 수 있도록 유도한다.
또한, 상기 마이크로프로세서(50)는 최초 검출되는 상기 접지선(2)의 접지저항 값을 기준 접지값으로 설정하고, 그 외에 실시간 측정을 통해 검출되는 상기 접지선(2)의 접지저항 값은 실시간 접지값으로 설정하여,
도 2b에 도시된 바와 같이, 실시간 접지값이 기준 접지값의 120% 이하이면 상기 영상출력부(60)를 통해 안전상태로 출력하며, 실시간 접지값이 기준 접지값의 120%를 초과하면 상기 영상출력부(60)를 통해 주의상태로 출력하며, 실시간 접지값이 기준 접지값의 150%를 초과하면 상기 영상출력부(60)를 통해 경보상태로 출력하여 관리자가 접지의 상태를 명확하게 인지하고 대처할 수 있도록 유도한다.
상기와 같은 구성으로 이루어지는 본 발명의 비접촉식 접지저항 측정기능을 갖는 접지단자함(100)은 대지에 접지된 접지극(1)과 전기적으로 연결되는 접지선(2)으로 상기 제1관통형 센서(10)와 전압 출력부(30)를 통해 강제로 전류를 흘려보내고, 그 흐르는 전류 값을 상기 제2관통형 센서(20)와 전압 측정부(40)를 통해 검출하고, 그 검출된 전류 값을 기반으로 상기 마이크로프로세서(50)에서 접지선(2)의 접지저항 값을 측정하게 함으로, 매우 간편하고 편리하게 상기 접지선(2)의 접지저항 값을 측정할 수 있을 뿐만 아니라, 측정에 요구되는 기기가 접지단자함(3) 내에 설치되어 주기적인 접지의 접지저항 측정을 통해 실시간으로 접지의 안전성을 검출할 수 있어 전기적인 안전사고를 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.
더욱이, 실시간으로 측정되는 접지선(2)의 접지저항 값이 상기 영상출력부(60)를 통해 출력되는 동시에, 접지상태에 따라 안전, 주의, 경보상태로 출력하여 관리자가 용이하게 접지의 상태를 인지하도록 유도하여 매우 효과적인 접지의 관리를 유도할 수 있는 효과가 있다.
상기와 같은 구성을 가진 본 발명의 실시예에 따른 비접촉식 접지저항 측정기능을 갖는 접지단자함(100)을 통해 다음과 같이 접지선(2)의 접지저항(R) 값을 측정한다.
먼저, 도 2a에 도시된 바와 같이 마이크로프로세서(50)는 전압 출력부(30)를 통해 제1관통형 센서(10)의 코일선(11)으로 일정한 전압(V1)을 인가하여 접지선(2)으로 일정한 전류(Ig)가 흐르게 한다.
일 예로, 상기 전압 출력부(30)를 통해 인가되는 전압(V1)이 100V이고, 상기 제1관통형 센서(10)의 코일선(11)으로 인한 저항이 1Ω이면, 상기 코일선(11)으로 100A의 전류(I1)가 흐를 것이며, 상기 접지선(2)에는 코일선(11)으로 흐르는 100A 전류(I1)에 의해 유도되는 전류(Ig)가 흐르게 된다.
그런 후, 도 2a에 도시된 바와 같이 상기 접지선(2)으로 흐르는 전류(Ig)는 자속을 형성하고, 그 자속은 제2관통형 센서(20)에 감긴 코일선(21)과 쇄교되면서 상기 코일선(21)에는 상기 접지선(2)에 흐르는 전류에 대한 전압(Vo)이 발생하는데, 이때 발생하는 전압(Vo)은 전압 측정부(40)에서 측정되어 상기 마이크로프로세서(50)로 전송된다.
그러면, 상기 마이크로프로세서(50)는 상기 제2관통형 센서(20)에서 발생되는 전압(Vo) 값을 기준으로 상기 접지선(2)에 흐르는 전류(Ig) 값을 검출하게 되며, 이렇게 검출된 전류(Ig) 값과 상기 전압 출력부(30)에서 인가된 전압(V1) 값을 통해 상기 접지선의 접지저항(R) 값(전압(V1)/전류(Ig))을 검출하게 된다.
일 예로, 상기 전압 측정부(40)에서 측정되는 전압(Vo) 값이 50V이고, 이때 상기 접지선(2)에 흐르는 전류(Ig) 값이 10A이면, 상기 접지선(2)의 접지저항(R)의 값은 100V/10A에 의해 10Ω으로 검출된다.
도 2b에 도시된 바와 같이, 이렇게 검출된 접지선(2)의 접지저항(R) 값은 영상출력부(60)를 통해 관리자에게 영상으로 출력 제공된다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것으로 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명의 사상을 해치지 않는 범위 내에서 당업자에 의한 변형이 가능함은 물론이다. 따라서, 본 발명에서 권리를 청구하는 범위는 상세한 설명의 범위 내로 정해지는 것이 아니라 후술되는 청구범위와 이의 기술적 사상에 의해 한정될 것이다.
1. 접지극 2. 접지선
3. 접지단자함 3a. 접지단자
10. 제1관통형 센서 11, 21. 코일선
20. 제2관통형 센서 30. 전압 출력부
40. 전압 출력부 50. 마이크로프로세서
60. 영상출력부 70. 공극
100. 비접촉식 접지저항 측정기능을 갖는 접지단자함

Claims (4)

  1. 대지에 접지된 접지극(1)과 연결되는 접지선(2)에 전기적으로 연결되는 다수의 접지단자(3a)를 갖는 접지단자함(3)에 있어서,
    내부가 관통되며, 측면에는 코일선(11)이 감겨 형성되되, 내부 중심에는 상기 접지선(2)이 수직 관통되는 제1관통형 센서(10);
    상기 제1관통형 센서(10)의 하부에 위치되는 것으로, 내부가 관통되며, 측면에는 코일선(21)이 감겨 형성되되, 내부 중심에는 상기 접지선(2)이 수직 관통되는 제2관통형 센서(20);
    마이크로프로세서(50)의 제어를 통해 작동하는 것으로, 상기 제1관통형 센서(10)의 코일선(11)으로 일정한 전압을 인가하여 전자유도작용으로 상기 접지선(2)에서 접지극(1)으로 전류를 흐르게 하는 전압 출력부(30);
    상기 접지선(2)에 흐르는 전류에 의해 상기 제2관통형 센서(20)의 코일선(21)으로 유도되는 전압 값을 측정하는 전압 측정부(40); 및
    상기 전압 측정부(40)에 측정된 전압 값을 기준으로 상기 접지선(2)에 흐르는 전류 값을 검출하여 상기 접지선(2)의 접지저항 값을 측정하는 마이크로프로세서(50);를 더 포함하며,
    상기 마이크로프로세서(50)에서 검출되는 상기 접지선(2)의 접지저항 값을 영상으로 출력하여 제공하는 영상출력부(60);를 더 포함하며,
    상기 마이크로프로세서(50)는 최초 검출되는 상기 접지선(2)의 접지저항 값을 기준 접지값으로 설정하고, 그 외에 실시간 측정을 통해 검출되는 상기 접지선(2)의 접지저항 값은 실시간 접지값으로 설정하며,
    실시간 접지값이 기준 접지값의 120% 이하이면 상기 영상출력부(60)를 통해 안전상태로 출력하며, 실시간 접지값이 기준 접지값의 120%를 초과하면 상기 영상출력부(60)를 통해 주의상태로 출력하며, 실시간 접지값이 기준 접지값의 150%를 초과하면 상기 영상출력부(60)를 통해 경보상태로 출력하며,
    상기 제1관통형 센서(10)는 높은 주파수 성분의 전류가 흐를 수 있도록 페라이트 재질로 제작되고, 높은 전류에서 상기 제1관통형 센서(10)의 포화를 방지하기 위해 상기 제1관통형 센서(10)에 공극(70)이 형성되는 것을 특징으로 하는 비접촉식 접지저항 측정기능을 갖는 접지단자함.
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