KR102255209B1 - 원전 격납용기 라이너 플레이트 이동식 검사장치 - Google Patents

원전 격납용기 라이너 플레이트 이동식 검사장치 Download PDF

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도화식
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Abstract

본 발명은 원전의 격납용기 라이너 플레이트 이동식 검사장치로서, 본체 하면에 형성된 흡입공을 통해 공기를 흡입하는 모터를 구비한 몸체부와, 상기 몸체부에 연결된 무한궤도식 이동수단을 구비한 이동부 및 상기 몸체부에 연결되어 초음파로 라이너플레이트를 검사하는 검사부를 포함하고, 상기 이동부는 상기 몸체부의 하부에 진공 영역을 형성할 수 있도록 상기 흡입공 주위를 둘러싼 형태로 무한궤도식 이동수단이 연결된다. 본 발명에 따르면, 이동식 검사장치가 라이너 플레이트 벽면에 안정적으로 부착되어 주행하는 한편, 자동 초음파 검사를 수행하여 원전 격납용기 라이너 플레이트 검사를 안전하고 편리하게 수행할 수 있다.

Description

원전 격납용기 라이너 플레이트 이동식 검사장치{Mobile inspection device for containment liner plate}
본 발명은 원전 격납용기 라이너 플레이트(Containment Liner Plate, CLP) 이동식 검사장치로서, 보다 상세하게는 격납용기 라이너 플레이트의 표면을 자율 주행하면서 자동으로 초음파 검사를 수행하는 검사장치에 관한 것이다.
원자력발전소의 격납용기 라이너 플레이트(CLP)는 격납용기 콘크리트 벽체의 내부 면을 둘러싼 C/S 재질의 플레이트이다. CLP는 격납용기의 콘크리트 벽체와 맞닿아 있는데, 벽체의 콘크리트 조인트(CJ) 부근에서 부식 등에 의해 결함이 발생할 수 있다. 따라서, 정기적인 CLP 건전성 평가가 필요하며, CLP 건전성 평가 시 자동초음파검사(Automatic Ultrasonic Testing, AUT) 방법을 사용한다. AUT는 초음파로 CLP의 두께를 측정함으로써 결함 여부를 파악하는 방법으로서, 종래에 사람이 직접 초음파 장비로 CLP의 콘크리트 조인트(CJ) 부근 포인트를 직접 측정하였다.
하지만, CLP는 높이가 약 40m에 이르는 원통 형상으로서, 사람이 직접 AUT 검사를 하려면 고소작업용 비계 설치가 수반된다. 따라서, 비계의 설치와 해체에 따른 시간과 비용이 막대할 뿐만 아니라, 고소작업에 따른 검사 인원의 안전문제가 발생한다. 또한, AUT 측정 포인트의 수도 매우 많으므로 검사 인원이 일일이 측정하는 것은 검사 품질과 측정 결과의 신뢰 저하를 초래한다.
등록특허 제10-2160053호
따라서 본 발명은 원격 자율주행으로 CLP의 AUT 검사 수행이 가능한 이동식 검사장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 원전 격납용기 라이너 플레이트 이동식 검사장치로서, 본체 하면에 형성된 흡입공을 통해 공기를 흡입하는 모터를 구비한 몸체부와, 상기 몸체부에 연결된 무한궤도식 이동수단을 구비한 이동부 및 상기 몸체부에 연결되어 초음파로 라이너플레이트를 검사하는 검사부를 포함하고, 상기 이동부는, 상기 몸체부의 하부에 진공 영역을 형성할 수 있도록 상기 흡입공 주위를 둘러싼 형태로 무한궤도식 이동수단이 연결된 것을 일 측면으로 한다.
상기 이동부는, 상기 몸체부의 하부 양 측방 가장자리에 연결된 측방무한궤도와, 상기 몸체부의 하부 전방 가장자리에 연결된 전방무한궤도와, 상기 몸체부의 하부 후방 가장자리에 연결된 후방무한궤도를 구비하고, 상기 측방무한궤도와 상기 전방무한궤도 및 상기 후방무한궤도의 궤도 벨트는 고무 또는 스폰지 재질로 이루어진다.
바람직하게는, 상기 검사부는, 검사면에 수직하며 상기 몸체부의 일 측에 연결된 수직프레임과, 검사면에 평행하고 상기 수직프레임에 이동 가능하게 연결된 수평프레임과, 상기 수평프레임에 연결된 돌출암과, 상기 돌출암에 연결된 탐촉부를 구비한다.
바람직하게는, 상기 돌출암은, 상기 수평프레임의 중간에 연결된 제1 돌출암과, 상기 제1 돌출암을 기준으로 좌우 대칭으로 위치한 제2 돌출암 및 제3 돌출암을 구비하고, 상기 제2 돌출암 및 제3 돌출암은 상기 수평프레임을 따라 이동 가능하여 간격 조절이 가능하다.
본 발명에 따르면, 원전 라이너 플레이트의 초음파 검사가 정확하고 객관적으로 수행되어 측정값의 신뢰도가 증가한다. 또한, 초음파 검사 수행 시 고소작업을 제거할 수 있으므로 검사 방법의 안전성이 증대되며, 고소작업용 비계 설치/해체 작업이 제거되어 검사 수행 시 소모되는 비용 및 시간을 현저하게 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 격납용기 라이너 플레이트 이동식 검사장치를 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 격납용기 라이너 플레이트 이동식 검사장치의 하면을 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 격납용기 라이너 플레이트 이동식 검사장치의 검사부를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 격납용기 라이너 플레이트 이동식 검사장치의 탐촉부를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 격납용기 라이너 플레이트 이동식 검사장치를 이용하여 초음파 검사를 수행하는 모습을 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 격납용기 라이너 플레이트 이동식 검사장치의 접촉매질 분사시스템을 개략적으로 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 격납용기 라이너 플레이트 이동식 검사장치의 데이터처리 시스템을 개략적으로 도시한 것이다.
도 8은 디스플레이부에서 초음파 신호를 표시하는 화면을 개략적으로 도시한 것이다.
도 9는 초음파 신호를 표시하는 화면의 사진을 도시한 것이다.
도 10은 라이너 플레이트의 3D 모델에 초음파 신호 데이터를 연동하여 라이너 플레이트의 결함 부위를 3D로 시각화한 것이다.
본 발명의 일실시예에서 제시되는 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있다. 또한, 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예를 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 설명을 생략한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 격납용기 라이너 플레이트 이동식 검사장치(이하, ‘검사장치’라고 함)(100)를 개략적으로 도시한 것이다. 도 2는 검사장치(100)의 하부를 도시하며, 도 3은 검사장치(100)의 검사부(130)를 도시한다.
도 1을 참조하면, 검사장치(100)는 몸체부(110)와 몸체부(110)의 하부에 연결된 이동수단인 이동부(120), 몸체부(110)에 연결되어 초음파 검사를 수행하는 검사부(130)를 포함한다. 또한, 제어부(200)와 위치측정부(300)를 더 포함할 수 있다.
몸체부(110)는 본체 내부에 중공이 형성되고 소정의 크기를 가지며 다른 구성들의 탈부착이 가능하도록 형성된 검사장치(100)의 기본 몸체이다. 몸체부(110)는 본체의 하면에 공기를 흡입할 수 있는 흡입공(116)과 흡입공(116)을 통해 공기를 흡입할 수 있는 진공모터(112)를 포함한다. 진공모터(112)가 공기를 빨아들이는 방식으로 몸체부(110)는 라이너 플레이트(10)에 부착될 수 있다.
또한, 몸체부(110)는 빛을 반사하는 리플렉터(114)를 더 포함한다. 리플렉터(114)는 검사장치(100)의 위치를 측정하기 위해 구비된다. 리플렉터(114)는 위치측정부(300)에서 발신하는 광학 신호를 반사함으로써, 위치측정부(300)가 검사장치(100)의 위치 좌표를 측정할 수 있도록 한다.
이동부(120)는 몸체부(110)의 하부에 연결된 이동수단으로서, 무한궤도식 이동수단을 포함한다. 도 2를 참조하면, 이동부(120)는 몸체부(110)의 하부 전방에 위치한 전방무한궤도(124)와 몸체부(110)의 하부 후방에 위치한 후방무한궤도(126) 및 몸체부(110)의 하부 측방에 위치한 측방무한궤도(122)를 포함한다.
몸체부(110)에서 전방은 이동부(120)가 일반적으로 동작할 때 몸체부(110)가 이동하는 방향을 기준으로 한다. 본 실시예에서는 몸체부(110)에서 검사부(130)가 연결된 방향을 전방으로 설명한다.
도 2에서 도시한 것과 같이, 이동부(120)는 몸체부(110)의 하부에 진공영역(118)이 형성되도록 흡입공(116)의 주위를 둘러싼 형태로 구비될 수 있다. 무한궤도식 이동수단에서 궤도 바퀴의 외주를 따라 순환하는 궤도 벨트는 고무 또는 스폰지 등 진공영역(118)을 밀폐하기 유리한 재질로 구비된다. 바람직하게는, 측방무한궤도(122)는 네오프렌 재질의 궤도 벨트를 구비하고, 전방무한궤도(124) 및 후방무한궤도(126)는 라텍스 재질의 궤도 벨트를 구비할 수 있다.
진공모터(112)가 작동하여 흡입공(116)에서 공기를 빨아들이면, 진공영역(118)에 진공이 형성되어 기압이 낮아지고, 검사장치(100)에 흡착력이 발생하여 몸체부(110)를 라이너 플레이트(10) 벽면에 부착시킨다.
검사부(130)는 라이너 플레이트(10) 면에 초음파 검사를 수행하는 구성으로서, 수직프레임(132)과 수평프레임(134), 수평프레임(134)에 연결된 돌출암(136) 및 돌출암(136)에 연결된 탐촉부(138)를 포함한다.
수직프레임(132)은 검사 대상인 라이너 플레이트(10)의 면(이하, ‘검사면’이라 함)에 수직으로 형성되고 몸체부(110)의 전방 일 측에 연결된다. 또한, 수직프레임(132)은 수평프레임(134)의 수직 이동을 안내하는 수직가이드(132a)를 구비한다.
수평프레임(134)은 검사면에 평행하게 형성되고 수직프레임(132)에 연결되며, 수직가이드(132a)를 따라 이동하여 위치를 가변한다. 또한, 수평프레임(134)은 돌출암(136)의 수평 이동을 안내하는 수평가이드(134a)를 구비한다. 제어부(200)는 수평프레임(134)의 수직 이동을 미세하게 제어할 수 있다.
돌출암(136)은 수평프레임(134)에 연결되며, 수평가이드(134a)를 따라 위치를 가변한다. 돌출암(136)의 단부에 탐촉부(138)가 연결되며, 탐촉부(138)는 초음파 신호를 송수신하여 초음파 검사를 수행하는 구성이다. 탐촉부(138)는 초음파를 송수신하는 탐촉자(138a)와 탐촉자(138a)의 주위를 둘러싸고 90도의 중심각 차이로 위치한 네 개의 롤바(138b)를 포함한다.
도 4는 탐촉부(138)의 하면을 도시한 것이다. 네 개의 롤바(138b)는 탐촉자(138a)가 검사면에 과도하게 밀착되어 파손되는 것을 예방하고, 탐촉자(138a)가 검사면에 수직인 상태로 초음파를 발신하게 하여 라이너 플레이트(10) 두께측정의 정확도를 향상한다. 롤바(138b)는 롤베어링과 스프링(미도시)을 포함한다.
한편, 돌출암(136)은 세 개가 수평프레임(134)에 연결될 수 있다. 수평프레임(134)의 중앙에 하나의 돌출암(136)이 연결되고, 나머지 두 개는 중앙으로부터 대칭으로 소정의 간격을 두고 연결될 수 있다. 바람직하게는, 세 개의 돌출암(136)에 각각 연결된 세 개의 탐촉부(138)는 서로 50mm 간격으로 위치할 수 있다. 검사부(130)는 복수의 돌출암(136)을 구비하여 초음파 검사 영역을 넓히고 라이너 플레이트(10)의 결함을 정밀하게 파악한다. 또한, 제어부(200)가 돌출암(136)의 위치 및 간격을 미세하게 제어할 수 있다.
도 5는 검사장치(100)를 이용하여 초음파 검사를 수행하는 모습을 도시하며, 도 6은 검사장치(100)의 접촉매질 분사시스템(160)을 개략적으로 도시한다.
도 5에서 도시한 바와 같이, 검사장치(100)는 라이너 플레이트(10) 벽면에 부착되어 검사 궤적을 따라 주행하며, 자동으로 초음파 검사를 수행할 수 있다. 이때, 제어부(200)는 원격 또는 유선 통신으로 검사장치(100)의 속도와 검사부(130)의 X, Y 좌표를 제어할 수 있다. 위치측정부(300)는 검사장치(100)의 X, Y 좌표를 측정하고, 측정된 좌표를 제어부(200)로 송신한다. 제어부(200)는 위치측정부(300)에서 전달된 검사장치(100)의 좌표를 기반으로 검사장치(100)의 움직임을 자동 제어할 수 있다. 즉, 제어부(200)는 이동부(120)의 구동 모터를 제어하여 검사장치(100)가 원하는 좌표에 위치하도록 자동으로 이동시킬 수 있다.
검사장치(100)는 제어부(200)에 미리 입력된 검사 궤적을 따라 주행하면서, 적절한 간격마다 초음파 검사를 수행한다. 바람직하게는, 검사장치(100)는 상기 검사 궤적을 따라 300mm 간격마다 초음파 검사를 수행할 수 있다.
또한, 제어부(200)는 위치측정부(300)로부터 검사장치(100)의 실제 위치를 전송받는다. 전송받은 검사장치(100)의 실제 위치 데이터로 제어부(200)는 몸체부(110)의 위치를 보정하며, 검사장치(100)의 주행 궤적을 수정하고, 이동부(120)를 제어할 수 있다.
도 6을 참조하면, 검사장치(100)는 접촉매질 분사시스템(160)을 포함할 수 있다. 접촉매질 분사시스템(160)은 탐촉자(138a)가 초음파를 원활하게 송수신하기 위해 검사면에 접촉매질인 탈이온수를 자동으로 분사하는 시스템이다. 접촉매질 분사시스템(160)은 돌출암(136)에 연결되어 검사면에 접촉매질을 분사하는 노즐(168)과 접촉매질의 저장 용기(162) 및 접촉매질을 이송하는 이송관(166)을 구비한다.
용기(162)는 그 용량이 100cc 이하인 것이 바람직하며, 몸체부(110)에 구비될 수 있다. 접촉매질 분사 모터는 초소형 air 공급용 모터(164)를 구비하며, 접촉매질 분사는 제어부(200)에 의해 작동이 제어된다. 접촉매질은 적어도 5시간 이상 연속 분무가 가능한 것이 바람직하다.
도 7은 검사장치(100)의 데이터처리 시스템(이하, ‘데이터 시스템’이라고 함)을 개략적으로 도시한 것이다. 데이터 시스템은 검사장치(100)로부터 데이터를 전달받아 처리하는 데이터처리부(170)를 포함하고, 데이터처리부(170)에서 받은 신호를 화면에 표시하는 디스플레이부(180) 및 3차원으로 시각화하는 3D시각화부(190)를 포함한다.
검사장치(100)는 초음파센서(102)를 통해 초음파 신호를 수신/증폭하고, A/D 컨버터(104)는 수신된 아날로그 초음파 신호를 디지털 신호로 전환한다. 검사장치(100) 측 트랜시버(106)는 상기 디지털 신호를 케이블(108)을 통해 데이터처리부(170)로 송신한다. 케이블(108)은 UTP 케이블을 사용하며, 길이는 30m 내외면 족하다.
케이블(108)의 타단에 연결된 데이터처리부(170) 측 트랜시버(172)는 검사장치(100)에서 전송한 디지털 신호를 수신하고, D/A컨버터(174)는 수신된 디지털 신호를 아날로그 신호로 전환한다.
검사장치(100)에서 아날로그 신호를 디지털 신호로 전환하여 데이터처리부(170)에 전송하고, 데이터처리부(170)에서 전송받은 디지털 신호를 다시 아날로그 신호로 전환하는 신호 전달 시스템은 신호 전달 시 노이즈와 손실을 줄이는 효과가 있다.
데이터처리부(170)는 초음파 검사를 수행한 모든 라이너 플레이트(10) 상의 좌표에 관한 초음파 신호 데이터를 저장할 수 있다. 또한, 저장된 데이터를 불러와 신호를 평가할 수 있다.
디스플레이부(180)는 데이터처리부(170)에서 수신한 초음파 신호를 화면에 표시하는 구성이다. 디스플레이부(180)는 초음파 신호를 A Scan, B Scan, C Scan으로 동시에 표시할 수 있다. A Scan은 그래프의 X 축을 거리 또는 깊이 축으로 하고, Y 축을 진폭 축으로 하여 초음파 신호를 표시한다. B Scan은 초음파 신호를 단면도로 표시하며, C Scan은 라이너 플레이트(10)에서 반사된 초음파 신호를 평면도로 이미지화하여 표시한다.
도 8은 디스플레이부(180)에서 초음파 신호를 표시하는 화면의 각 영역을 개략적으로 도시하며, 도 9는 초음파 신호가 표시된 화면을 도시한다. 도면에서 도시한 바와 같이, 하나의 화면에 A Scan 영역(182)과 B Scan 영역(184) 및 C Scan 영역(186)을 동시에 표시할 수 있다.
디스플레이부(180)에서 초음파 신호를 A Scan, B Scan, C Scan 방식으로 동시에 표시함으로써 초음파 신호의 종합적인 평가가 가능하고, 라이너 플레이트(10) 평가 결과의 신뢰도를 향상시킨다.
한편, 도 10은 라이너 플레이트(10)의 초음파 검사 데이터와 라이너 플레이트(10)의 3D 모델 데이터를 조합하여 라이너 플레이트(10)의 결함을 3D 모델로 시각화한 것이다.
3D시각화부(190)는 라이너 플레이트(10)의 3D 모델 데이터에 데이터처리부(170)에 저장된 초음파 검사 데이터를 연동하여, 라이너 플레이트(10)의 결함을 3D 모델로 시각화할 수 있다. 또한, 3D시각화부(190)는 라이너 플레이트(10)의 결함 부분을 결함의 심각도에 따라 색 변화를 주어 표현할 수 있다. 따라서, 3D시각화부(190)는 원전 격납용기에 발생한 결함의 심각도와 발생 위치 및 분포 등 주요 현황을 쉽게 확인할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 당업자에게 명백할 것이다.
10: 라이너 플레이트
20: 격납용기 벽체
100: 본 발명의 일실시예에 따른 원전 격납용기 라이너 플레이트 이동식 검사장치
102: 초음파센서
104: A/D컨버터
106: 트랜시버
108: 케이블
110: 몸체부
112: 진공모터
114: 리플렉터
116: 흡입공
118: 진공영역
120: 이동부
122: 측방무한궤도
124: 전방무한궤도
126: 후방무한궤도
130: 검사부
132: 수직프레임
132a: 수직가이드
134: 수평프레임
134a: 수평가이드
136: 돌출암
138: 탐촉부
138a: 탐촉자
138b: 롤바
160: 접촉매질 분사시스템
162: 용기
164: 펌프
166: 이송관
168: 노즐
170: 데이터처리부
172: 트랜시버
174: D/A컨버터
180: 디스플레이부
182: A Scan 도시 영역
184: B Scan 도시 영역
186: C Scan 도시 영역
190: 3D시각화부
200: 제어부
300: 위치측정부

Claims (10)

  1. 원전의 격납용기 라이너 플레이트 이동식 검사장치로서,
    본체 하면에 형성된 흡입공을 통해 공기를 흡입하는 진공모터를 구비한 몸체부;
    상기 몸체부에 연결되며 무한궤도식 이동수단을 구비한 이동부; 및
    상기 몸체부에 연결되어 라이너 플레이트의 초음파 검사를 수행하는 검사부를 포함하고,
    상기 이동부는,
    상기 몸체부의 하부에 진공 영역을 형성할 수 있도록 상기 흡입공의 주위를 둘러싼 형태로 무한궤도식 이동수단이 연결되며,
    상기 이동부는,
    상기 몸체부의 하부 양 측방 가장자리에 연결된 측방무한궤도와, 상기 몸체부의 하부 전방 가장자리에 연결된 전방무한궤도와, 상기 몸체부의 하부 후방 가장자리에 연결된 후방무한궤도를 구비하고,
    상기 측방무한궤도와 상기 전방무한궤도 및 상기 후방무한궤도의 궤도 벨트는 고무 또는 스폰지 재질로 된 것을 특징으로 하는 이동식 검사장치.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 검사부는,
    검사면에 수직하며 상기 몸체부의 일 측에 연결된 수직프레임과, 검사면에 평행하고 상기 수직프레임에 이동 가능하게 연결된 수평프레임과, 상기 수평프레임에 연결된 돌출암과, 상기 돌출암에 연결된 탐촉부를 구비하는 것을 특징으로 하는 이동식 검사장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 돌출암은,
    상기 수평프레임의 중간에 연결된 제1 돌출암과,
    상기 제1 돌출암을 기준으로 좌우 대칭으로 위치한 제2 돌출암 및 제3 돌출암을 구비하고,
    상기 제2 돌출암 및 제3 돌출암은 상기 수평프레임을 따라 이동 가능하여 간격 조절이 가능한 것을 특징으로 하는 이동식 검사장치.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 탐촉부는,
    탐촉자와,
    상기 탐촉자를 중심으로 90도의 각도 차이로 위치한 네 개의 롤바를 구비한 것을 특징으로 하는 이동식 검사장치.
  6. 청구항 3에 있어서,
    상기 돌출암에 연결된 노즐과 상기 몸체부에 구비된 접촉매질 용기를 더 포함하고,
    상기 접촉매질 용기에 저장된 물이 상기 노즐을 통해 검사면에 분사되는 것을 특징으로 하는 이동식 검사장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 이동부와 상기 검사부를 제어하는 제어부를 더 포함하고,
    상기 제어부는 원격 또는 유선 통신으로 상기 이동부의 이동을 자동 또는 수동으로 제어하며, 상기 검사부의 초음파 검사를 제어할 수 있는 것을 특징으로 하는 이동식 검사장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 제어부는 상기 노즐의 물 분사를 제어할 수 있는 것을 특징으로 하는 이동식 검사장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 몸체부는 리플렉터를 구비하고,
    상기 리플렉터에서 반사되는 광학신호로 상기 몸체부의 위치를 측정하며 상기 제어부로 신호를 전송하는 위치측정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이동식 검사장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 제어부는,
    미리 입력된 검사 궤적을 따라 상기 이동부가 이동하도록 자동으로 제어하며, 상기 위치측정부에서 전달된 신호를 이용하여 상기 몸체부의 위치를 보정하는 것을 특징으로 하는 이동식 검사장치.
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