KR102125303B1 - 저전력 마이크로 버블 생성장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 저전력 마이크로 버블 생성장치에 관한 것으로서, 내부에 상부가 개방된 제 1 공간부가 형성되고 하부에 상기 제 1 공간부와 연통되는 원수 유입구가 형성되며 외면 일측에 산소공급구가 형성된 내부몸체와, 상기 내부몸체의 외측에 형성되고 내부에 제 2 공간부가 형성되며 상단 일측에 유입구가 형성되고 외면 일측에 유출구가 형성된 외부몸체를 포함하는 본체부 및 중공의 관체 형상으로서 상기 제 1 공간부에 수용되고, 외면 일측에 상기 제 1 공간부와 상기 중공을 연통하는 다수개의 유입공이 형성된 회전 유도부 및 임펠러가 회전 가능하게 설치된 하단부가 상기 제 1 공간부의 상부를 차폐하도록 결합되고, 상단 일측이 상기 유입구와 연결되는 압송부를 포함하여 이루어진다.
상기와 같은 본 발명에 의하면, 간단한 구조로 장치의 소형화가 가능할 뿐 아니라 별도의 교반수단을 사용하지 않고도 고농도의 산소를 포화시킬 수 있어 이에 따라 장치의 제작비용을 크게 절감할 수 있게 된다.
또한, 본 발명은 고압펌프 및 고압탱크가 별도로 요구되지 않아 고압펌프 및 고압탱크의 설치를 위한 별도의 설치공간이 필요하지 않을 뿐 아니라 고압펌프 및 고압탱크가 별도로 요구되지 않는 간단한 구조로 인해 기존 물탱크에 바로 설치하여 사용할 수 있으므로 사용자에게 사용의 편의성을 제공하게 된다.

Description

저전력 마이크로 버블 생성장치{Low power micro bubble generator}
본 발명은 저전력 마이크로 버블 생성장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 간단한 구조로 장치의 소형화가 가능할 뿐 아니라 별도의 교반수단을 사용하지 않고도 산소를 고농도로 포화시킬 수 있도록 한 저전력 마이크로 버블 생성장치에 관한 것이다.
일반적으로 식물의 성장에 있어서 기본적으로 물, 산소 그리고 기타 기체들을 필요로 하며, 식물의 성장에 필요로 하는 여러가지 기체들 중에서 특히 산소는 가장 중요한 기체로서, 밭갈이를 하는 이유도 흙 속에 공기 즉, 산소를 불어 넣기 위함이다.
좋은 흙은 단립구조가 발달한 흙으로서 보수성과 통기성을 가지고 있는데 이러한 흙은 식물의 뿌리에 쾌적한 환경을 조성하여 식물의 생육에 좋은 영향을 준다.
이를 위하여 종래에는 스프링클러, 분사호스, 점적호스를 사용하여 관수함으로써 땅속으로 흘러들어가는 물과 함께 공기가 흙 속 기공을 통하여 근권부(뿌리에 가까운 곳)에 공급되도록 하고 있다.
그런데, 이는 단순히 물을 분사하여 공기와 접촉되도록 한 후, 땅속으로 공급되도록 하는 것으로서, 공급되는 물에 충분한 양의 산소가 포화되지 않아 이를 통해 식물이 필요로 하는 산소요구량을 충족시키는데 한계가 있다.
이에 식물이 필요로 하는 산소량을 충족시키기 위해 물에 산소를 미리 용해시켜 생성된 산소수를 식물에 살포하는 방식이 제안되었다.
한편, 산소수의 생성을 위한 일반적인 방식으로는 잠수식 다공성 확산부재 또는 벤츄리 노즐을 통해 산소를 수중으로 유입하여 산소와 물 사이의 접촉면적을 증가시킴으로써 산소를 용해하는 방식이 있다.
그러나, 위와 같은 방식은 산소의 공급량 대비 산소의 용해효율이 현저하게 낮아 산소의 소모량이 많으므로 비경제적일 뿐 아니라, 물 속에 용해된 산소가 쉽게 탈기되는 단점이 있어 식물이 필요로 하는 산소요구량을 충족시킬 수 있는 고농도의 용존 산소수를 생성하는데 한계가 있다.
이러한 이유로 최근에는 물속의 용존 산소량을 증대시키기 위해 밀폐된 용기에 물과 산소를 충전하고 가압된 상태에서 장시간 체류시켜 용해하는 가압 용해방식이 널리 사용되고 있다.
그러나, 위와 같은 가압 용해방식은 견고한 탱크, 고양정 펌프 및 고압산소탱크를 필요로 하기 때문에 장치의 부피가 크고 중량이 무거우며 무엇보다 산소수의 단위 생산비용이 높은 문제점이 있다.
한국공개실용 제2013-0003301호 “산소용해장치”
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 종래 가압용해 방식에 필수적으로 사용되는 고압펌프 및 고압탱크가 별도로 요구되지 않은 간단한 구조로 장치의 소형화가 가능할 뿐 아니라 별도의 교반수단을 사용하지 않고도 고농도의 산소를 포화시킬 수 있도록 한 저전력 마이크로 버블 생성장치를 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 내부에 상부가 개방된 제 1 공간부가 형성되고 하부에 상기 제 1 공간부와 연통되는 원수 유입구가 형성되며 외면 일측에 산소공급구가 형성된 내부몸체와, 상기 내부몸체의 외측에 형성되고 내부에 제 2 공간부가 형성되며 상단 일측에 유입구가 형성되고 외면 일측에 유출구가 형성된 외부몸체를 포함하는 본체부 및 중공의 관체 형상으로서 상기 제 1 공간부에 수용되고, 외면 일측에 상기 제 1 공간부와 상기 중공을 연통하는 다수개의 유입공이 형성된 회전 유도부 및 임펠러가 회전 가능하게 설치된 하단부가 상기 제 1 공간부의 상부를 차폐하도록 결합되고, 상단 일측이 상기 유입구와 연결되는 압송부를 포함하는 것을 특징으로 하는 저전력 마이크로 버블 생성장치가 제공된다.
여기서, 상기 회전 유도부는 하단으로부터 상부 방향으로 내경이 감소하는 제 1 구간과, 상기 제 1 구간의 끝으로부터 상부 방향으로 내경이 증가하는 제 2 구간으로 형성되되, 상기 다수개의 유입공은 상기 제 1 구간에 형성되는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 다수개의 유입공은 중공이 형성된 내주면으로부터 외주면 방향으로 만곡지게 형성되는 것이 보다 바람직하다.
또한, 상기 내부몸체의 상단부 외면 일측에는 상기 제 1 공간부와 상기 제 2 공간부를 연통하는 바이패스 홀이 더 형성되는 것이 더욱 바람직하다.
아울러, 상기 외부몸체의 내측 상단으로부터 하방으로 연장 형성되고, 상기 제 2 공간부를 제 1 이동로와 제 2 이동로로 분할하는 격벽이 더 형성되는 것이 바람직하다.
상기와 같은 본 발명에 의하면, 간단한 구조로 장치의 소형화가 가능할 뿐 아니라 별도의 교반수단을 사용하지 않고도 고농도의 산소를 포화시킬 수 있어 이에 따라 장치의 제작비용을 크게 절감할 수 있게 된다.
또한, 본 발명은 고압펌프 및 고압탱크가 별도로 요구되지 않아 고압펌프 및 고압탱크의 설치를 위한 별도의 설치공간이 필요하지 않을 뿐 아니라 고압펌프 및 고압탱크가 별도로 요구되지 않는 간단한 구조로 인해 기존 물탱크에 바로 설치하여 사용할 수 있으므로 사용자에게 사용의 편의성을 제공하게 된다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 저전력 마이크로 버블 생성장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 저전력 마이크로 버블 생성장치의 분해사시도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 저전력 마이크로 버블 생성장치의 단면도이다.
도 4는 도 3의 A-A'의 단면도이다.
도 5 는 본 발명의 일실시예에 따른 저전력 마이크로 버블 생성장치의 동작을 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 회전 유도부에 산소가 유입되는 동작을 설명하기 위한 도면이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 어느 곳에서든지 동일한 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 또한 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 저전력 마이크로 버블 생성장치의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 저전력 마이크로 버블 생성장치의 분해사시도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 저전력 마이크로 버블 생성장치의 단면도이고, 도 4는 도 3의 A-A'의 단면도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 저전력 마이크로 버블 생성장치는 본체부(10), 회전 유도부(20) 및 압송부(30)를 포함하여 이루어진다.
본체부(10)는 내부몸체(11) 및 외부몸체(12)를 포함하여 이루어진다.
내부몸체(11)는 대략 원통 형상으로서 내부에 상부가 개방된 제 1 공간부(S1)가 형성되고, 하부에 제 1 공간부(S1)와 연통되는 원수 유입구(11a)가 형성되며 외면 일측에 산소 공급구(11b)가 형성된다.
여기서, 산소 공급구(11b)에는 외부에 설치된 산소 공급장치(미도시)로부터 공급되는 산소의 공급경로를 제공하는 산소 공급관(40)이 결합된다.
그리고, 제 1 공간부(S1)가 형성된 내부몸체(11)의 내주면 상단 일측에는 둘레 방향을 따라 후술하는 회전 유도부(20)의 상단이 안착되는 걸림턱(11c)이 돌출 형성된다.
이러한 내부몸체(11)는 제 1 공간부(S1)가 원수 유입구(11a) 및 산소 공급구(11b)를 통해 외부로부터 공급되는 산소와 물을 수용할 수 있는 공간을 제공함과 아울러, 유입되는 산소와 물을 회전 믹싱하여 산소수를 생성하는 후술할 회전 유도부(20)의 설치영역을 제공한다.
아울러, 내부몸체(11)의 상단부 외면 일측에는 제 1 공간부(S1)와 외부몸체(12)의 제 2 공간부(S2)를 연통하는 바이패스 홀(11d)이 더 형성된다.
이러한 바이패스 홀(11d)은 후술하는 외부몸체(12)의 제 2 공간부(S2)로 유입되는 산소수 중 물 속에 미처 용해되지 못해 제 2 공간부(S2)의 상부로 부상하는 산소를 제 1 공간부(S1)로 재유입시키는 역할을 한다.
외부몸체(12)는 내부몸체(11)의 외측에 내부몸체(11)를 감싸도록 형성되고, 내부에 제 2 공간부(S2)가 형성되며, 상단 일측에 유입구(12a)가 형성되고, 외면 일측에 유출구(12b)가 형성된다.
이러한 외부몸체(12)는 유입구(12a)가 연결관(50)을 통해 후술하는 압송부(30)의 배출구(31b)와 연결되어 유입구(12a)를 통해 내부몸체(11)에서 생성된 산소수를 압송부(30)로부터 전달받아 제 2 공간부(S2)에 수용함과 아울러 유출구(12b)를 통해 산소수를 외부로 배출하는 역할을 한다.
그리고, 외부몸체(12)는 유출구(12b)가 형성된 영역의 내측 상단으로부터 하방으로 연장 형성되고, 제 2 공간부(S2)를 제 1 이동로(F1)와 제 2 이동로(F2)로 분할하는 격벽(12c)이 더 형성된다.
위와 같은 격벽(12c)은 유입구(12a)를 통해 제 2 공간부(S2)로 유입된 산소수 중 일부가 유출구(12b)를 통해 외부로 유출되기 전에 제 1 이동로(F1) 및 제 2 이동로(F2)를 경유하도록 하여 산소수의 체류시간을 증대시킴으로써, 미처 용해되지 못한 산소가 물에 보다 많이 용해될 수 있는 충분한 시간을 확보할 수 있도록 하는 역할을 한다.
회전 유도부(20)는 중공(S)의 원통 형상으로서 상단부 외면 일측에 둘레방향을 따라 외측 방향으로 환턱(21)이 돌출 형성되고, 이러한 환턱(21)이 내부몸체(11)의 걸림턱(11c)에 지지되어 제 1 공간부(S1)에 수용된다.
이러한 회전 유도부(20)의 내부 중공(S)은 하단으로부터 상부 방향으로 내경이 감소하는 제 1 구간(T1)과, 제 1 구간(T1)의 끝으로부터 상부 방향으로 내경이 증가하는 제 2 구간(T2)으로 형성된다.
그리고, 제 1 구간(T1)과 대응되는 회전 유도부(20)의 외면에는 상하 및 둘레방향을 따라 일정 간격 이격되게 형성되고, 회전 유도부(20)의 내부 중공(S)과 연통되는 다수개의 유입공(22)이 형성되며, 다수개의 유입공(22)은 도 4에 도시된 바와 같이, 회전 유도부(20)의 내부 중공(S)이 형성된 내주면으로부터 외주면 방향으로 만곡지게 형성되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 회전 유도부(20)의 내부 중공(S)은 원수 유입구(11a)를 통해 제 1 공간부(S1)로 유입된 물이 이동되는 경로를 제공하고, 다수개의 유입공(22)은 산소 공급구(11b)를 통해 제 1 공간부(S1)로 유입된 산소가 회전 유도부(20)의 내부 중공(S)으로 유입되는 경로를 제공한다.
위와 같은 회전 유도부(20)는 내부 중공(S)으로 유입되는 물을 다수개의 유입공(22)을 통해 유입되는 산소를 통해 회전시켜 와류가 형성되도록 하여 이를 통해 산소를 마이크로 버블 형태로 쪼갬으로써, 산소를 물에 용해시켜 산소수를 생성하는 역할을 한다.
압송부(30)는 임펠러(32)가 회전 가능하게 설치된 하단부가 제 1 공간부(S1)의 상부를 차폐하도록 결합되고, 상단 일측이 연결관(50)을 통해 외부몸체(12)의 유입구(12a)에 연결되어 회전 유도부(20)에 의해 생성된 산소수를 외부몸체(12)의 제 2 공간부(S2)로 압송시키기 위한 수단으로서, 하우징(31), 임펠러(32) 및 동력수단(33)을 포함한다.
하우징(31)은 통 형상으로서 하단에 흡입구(31a)가 형성되고, 상단 일측에 배출구(31b)가 형성되며, 흡입구(31a)가 형성된 하단부가 내부몸체(11)의 개방된 상부를 차폐하도록 결합되고, 상단 일측에 형성된 배출구(31b)가 연결관(50)을 통해 외부몸체(12)의 유입구(12a)에 연결된다.
임펠러(32)는 흡입구(31a)가 형성된 하우징(31)의 하단부 내부에 회전 가능하게 설치되고, 판상으로 형성된 다수개의 수직날개가 방사상으로 형성되며, 동력수단(33)에 의해 회전함으로써 내부몸체(11)의 제 1 공간부(S1)에서 생성된 산소수를 흡입하여 상방으로 이송시키게 된다.
이 때, 제 1 공간부(S1)에서 생성된 산소수는 흡입구(31a)를 통해 유입되면서 회전하는 임펠러(32)에 부딪힘에 따라 미처 물에 용해되지 않은 산소가 물에 보다 잘 용해될 수 있도록 한번 더 마이크로 버블 형태로 잘게 쪼개어짐에 따라 보다 많은 양의 산소가 물에 용해될 수 있게 된다.
이에 따라 본 발명은 고농도의 용존산소가 포화된 산소수의 생성이 가능하게 된다.
그리고, 동력수단(33)은 임펠러(32)의 회전력을 제공하기 위한 것으로서, 일반적인 모터가 사용될 수 있다.
또한, 본 발명은 압송부(30)의 하단부가 내부몸체(11)의 개방된 상부에 착탈 가능하게 결합되는 구조로 인해 압송부(30)의 교체가 요구되는 경우, 간단하게 교체가 가능하여 유지보수가 보다 용이한 장점이 있다.
한편, 이러한 압송부(30)는 수심이 깊은 기존 물탱크에 용이하게 설치할 수 있도록 측면 일측으로부터 상방으로 절곡 연장 형성되는 파지 와이어(34)를 더 포함한다.
도 5 는 본 발명의 일실시예에 따른 저전력 마이크로 버블 생성장치의 동작을 설명하기 위한 개략적인 단면도이고, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 회전 유도부에 산소가 유입되는 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 5 및 도 6을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 저전력 마이크로 버블 생성장치(1)의 동작을 설명하면, 원수 유입구(11a)를 통해 내부몸체(11)의 제 1 공간부(S1)로 유입되는 물은 산소 공급구(11b)를 통해 내부몸체(11)의 제 1 공간부(S1)로 유입되는 산소의 압력에 의해 회전 유도부(20)의 중공(S) 내부로 유입된다.
그리고, 회전 유도부(20)의 중공(S) 내부로 유입된 물은 내경이 좁아지는 제 1 구간(T1)의 상부로 이동되면서 속도가 빨라짐에 따라 압력의 강하가 발생하게 되고, 이에 따라 제 1 공간부(S1)로 유입된 산소는 회전 유도부(20)의 외면에 형성된 다수개의 유입공(22)을 통해 회전 유도부(20)의 중공(S) 내부로 유입되게 된다.
이 때, 도 6에 도시된 바와 같이, 회전 유도부(20)에 형성된 다수개의 유입공(22)이 중공(S)이 형성된 내주면으로부터 외주면 방향으로 만곡지게 형성됨에 따라 다수개의 유입공(22)을 통해 회전 유도부(20)의 중공(S) 내부로 유입되는 산소가 물을 회전시키게 되고, 이러한 물의 회전에 의해 회전 유도부(20)의 중공(S) 내부에서는 와류가 형성되면서 산소가 물에 용해되기 쉬운 마이크로 버블 형태로 미세하게 쪼개진다.
이에 따라 산소가 물에 보다 용이하게 용해됨에 따라 고농도의 용존산소가 포함된 산소수가 생성된다.
한편, 회전 유도부(20)에 의해 생성된 산소수가 압송부(30)에 의해 상방으로 이동하여 압송부(30)의 흡입구(31a)로 유입될 때, 회전 유도부(20)에서 미처 물에 용해되지 못한 산소도 동반 이동하게 된다.
이 때, 미처 물에 용해되지 못한 산소가 압송부(30)의 흡입구(31a)로 유입되면서 임펠러(32)의 수직날개에 부딪혀 물에 용해되기 쉬운 마이크로 버블 형태로 미세하게 쪼개짐에 따라 이동과정에서 보다 많은 산소가 물에 용해되어 보다 많은 양의 산소수가 생성된다.
그리고, 압송부(30)의 흡입구(31a)로 유입된 산소수는 압송부(30)의 배출구(31b), 연결관(50) 및 외부몸체(12)의 유입구(12a)를 거쳐 외부몸체(12)의 제 2 공간부(S2)로 유입된 후, 유출구(12b)를 통해 외부로 유출된다.
이 때, 외부몸체(12)의 제 2 공간부(S2)로 유입된 산소수 중 일부는 유출구(12b)를 통해 외부로 유출되기 전에 격벽(12c)에 의해 분할된 제 1 이동로(F1) 및 제 2 이동로(F2)를 경유하면서 체류시간이 증가함에 따라 보다 많은 산소가 물에 용해될 수 있는 충분한 시간을 확보할 수 있게 된다.
아울러, 외부몸체(12)의 제 2 공간부(S2)로 유입된 미처 물에 용해되지 못한 산소는 상부로 부상한 후, 바이패스 홀(11d)을 통해 내부몸체(11)의 제 1 공간부(S1)로 재유입되게 된다.
전술한 바와 같이, 본 발명은 간단한 구조의 회전 유도부에 의해 유입되는 산소가 물에 용해되기 쉬운 마이크로 버블 형태로 쪼개지면서 고농도로 포화됨에 따라 종래 가압용해 방식에 필수적으로 사용되는 고압펌프 및 고압탱크가 별도로 요구되지 않는 간단한 구조로 인해 장치의 소형화가 가능할 뿐 아니라 별도의 교반수단을 사용하지 않고도 고농도의 용존산소가 포함된 산소수를 생성할 수 있게 된다.
또한, 본 발명은 종래 가압용해 방식에 사용되는 고압펌프 및 고압탱크가 별도로 요구되지 않아 고압펌프 및 고압탱크의 설치를 위한 별도의 설치공간이 필요하지 않을 뿐 아니라 고압펌프 및 고압탱크가 별도로 요구되지 않은 간단한 구조로 인해 파지 와이어를 통해 기존 물탱크에 바로 설치하여 사용할 수 있으므로 사용자에게 사용의 편의성을 제공하게 된다.
비록 본 발명이 상기 바람직한 실시 예들과 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서, 첨부된 특허 청구범위는 본 발명의 요지에 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.
1 : 저전력 마이크로 버블 생성장치 10 : 본체부
11 : 내부몸체 11a : 원수 유입구
11b : 산소 공급구 11c : 걸림턱
11d : 바이패스 홀 12 : 외부몸체
12a : 유입구 12b : 유출구
12c : 격벽 20 : 회전 유도부
21 : 환턱 22 : 유입공
30 : 압송부 31 : 하우징
31a : 흡입구 31b : 배출구
32 : 임펠러 33 : 동력수단
34 : 파지 와이어 40 : 산소 공급관
50 : 연결관 F1 : 제 1 이동로
F2 : 제 2 이동로 T1 : 제 1 구간
T2 : 제 2 구간 S1 : 제 1 공간부
S2 : 제 2 공간부 S : 중공

Claims (5)

  1. 내부에 상부가 개방된 제 1 공간부가 형성되고 하부에 상기 제 1 공간부와 연통되는 원수 유입구가 형성되며 외면 일측에 산소공급구가 형성된 내부몸체와, 상기 내부몸체의 외측에 형성되고 내부에 제 2 공간부가 형성되며 상단 일측에 유입구가 형성되고 외면 일측에 유출구가 형성된 외부몸체를 포함하는 본체부와;
    중공의 관체 형상으로서 상기 제 1 공간부에 수용되고, 외면 일측에 상기 제 1 공간부와 상기 중공을 연통하는 다수개의 유입공이 형성된 회전 유도부와;
    임펠러가 회전 가능하게 설치된 하단부가 상기 제 1 공간부의 상부를 차폐하도록 결합되고, 상단 일측이 상기 유입구와 연결되는 압송부를 포함하는 것을 특징으로 하는 저전력 마이크로 버블 생성장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 회전 유도부는
    하단으로부터 상부 방향으로 내경이 감소하는 제 1 구간과, 상기 제 1 구간의 끝으로부터 상부 방향으로 내경이 증가하는 제 2 구간으로 형성되되,
    상기 다수개의 유입공은 상기 제 1 구간에 형성되는 것을 특징으로 하는 저전력 마이크로 버블 생성장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 다수개의 유입공은 중공이 형성된 내주면으로부터 외주면 방향으로 만곡지게 형성되는 것을 특징으로 하는 저전력 마이크로 버블 생성장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 내부몸체의 상단부 외면 일측에는 상기 제 1 공간부와 상기 제 2 공간부를 연통하는 바이패스 홀이 더 형성되는 것을 특징으로 하는 저전력 마이크로 버블 생성장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 외부몸체의 내측 상단으로부터 하방으로 연장 형성되고, 상기 제 2 공간부를 제 1 이동로와 제 2 이동로로 분할하는 격벽이 더 형성되는 것을 특징으로 하는 저전력 마이크로 버블 생성장치.
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