KR102653482B1 - 폐글라스울을 재활용한 보도블럭 및 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 폐글라스울을 재활용한 보도블럭에 관한 것으로서, 폐글라스울, 1차골재 및 시멘트로 이루어지며, 내부에 공극이 형성되어 투수성을 가지는 하부층(110); 상기 하부층(110)의 상부에 적층되어 함께 성형되며, 2차골재 및 시멘트로 이루어지며, 내부에 공극이 형성되어 투수성을 가지는 상부층(120);으로 구성되고, 1차골재는 2차골재에 비하여 상대적으로 입경이 크고, 폐글라스울은 미리 설정된 크기로 분쇄된 것이 사용되고, 상기 하부층(110)과 상기 상부층(120) 각각은 성형과정에서 시멘트 100중량부에 대하여 물 5 내지 15중량부가 첨가되는 것을 특징으로 하는 폐글라스울을 재활용한 보도블럭 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 폐글라스울을 재활용한 보도블럭에 관한 것으로서, 입경이 서로 다른 골재가 사용된 상부층과 하부층으로 구성되며, 강도와 투수성 확보와 함께 폐기물 재활용의 효과를 거둘 수 있는 것을 특징으로 한다.
일반적으로 글라스울(glass wool) 또는 유리섬유(glass fiber)는 규산염을 주성분으로 하는 유리를 용융ㆍ가공하여 섬유 모양으로 가공한 것을 말하는데, 글라스 파이버(glass fiber)라고도 한다.
이러한 글라스울 또는 유리섬유는 가볍고, 내열성, 내식성, 내습성, 단열성, 흡음성 등이 우수할 뿐만 아니라, 녹슬지 않으며, 열에 대한 변형이 적으며, 가공하기 쉽다는 특징이 있다.
또한 글라스울 또는 유리섬유의 지름이 가늘수록 유연성이 증가하는 특성이 있기 때문에 강화 플라스틱 원료, 전기 절연재, 건축자재, 선박의 몸체, 스키용품, 가정용 욕조, 헬멧, 테니스 라켓, 의자, 항공기 부품, 낚싯대, 흡음(방음)재, 단열재, 장식용 직물 등 매우 다양한 산업분야에서 널리 활용되고 있다.
이러한 글라스울 또는 유리섬유가 폐기될 경우 대부분 소각이나 매립에 의한 처리가 이루어지고, 이로 인하여 환경오염의 문제가 심각한데, 특히 석유화학 시설의 단열재로 사용되는 경우 3~4년 내외의 주기로 교체가 필요하여 폐기물이 지속적으로 발생하게 된다.
이러한 폐글라스울 또는 폐유리섬유의 재활용에 대한 연구는 국내외에서 많이 이루어지고 있는데, 특히 폐기물 재처리 공정상의 친환경성(처리공정 상의 분진과 소음 그리고 2차적 환경 유해물질 배출 등의 감소) 확보와 함께 폐기물의 재자원화 방안에 대하여 관심이 집중되고 있다.
[선행기술문헌]
등록특허 제10-0334140호
등록특허 제10-1847852호
본 발명은 폐기물인 폐글라스울을 재활용한 보도블럭 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 그 목적은 다음과 같다.
첫째, 폐글라스울의 재활용을 통하여 보도블럭을 제작함으로써 폐기물 감소 및 폐기물 처리비용 절감을 도모함을 본 발명의 목적으로 한다.
둘째, 보도블럭을 상부층과 하부층으로 구성되도록 제작하고, 하부층에만 폐글라스울이 포함되고 상부로 노출되는 상부층에는 폐글라스울이 포함되지 않아 보도블럭의 노후화에 따라 분쇄된 폐글라스울이 지면이나 대기로 노출되지 않도록 함을 본 발명의 또 다른 목적으로 한다.
셋째, 보도블럭의 상부층과 하부층을 서로 다른 입경을 가지는 골재를 사용하여 제작함으로써 외적 미감을 저해하지 않으면서 충분한 투수성을 확보할 수 있는 새로운 구조의 보도블럭을 제공함을 본 발명의 또 다른 목적으로 한다.
넷째, 충분한 투수공간과 강도를 확보할 수 있는 새로운 구조의 보도블럭을 제공함을 본 발명의 또 다른 목적으로 한다.
다섯째, 시공 현장의 상황이나 여건을 고려하여 배열 방식을 선택할 수 있는 새로운 구조의 보도블럭을 제공함으 본 발명의 또 다른 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 창작된 본 발명의 기술적 구성은 다음과 같다.
본 발명은 폐글라스울을 재활용한 보도블럭에 관한 것으로서, 폐글라스울, 1차골재 및 시멘트로 이루어지며, 내부에 공극이 형성되어 투수성을 가지는 하부층(110); 상기 하부층(110)의 상부에 적층되어 함께 성형되며, 2차골재 및 시멘트로 이루어지며, 내부에 공극이 형성되어 투수성을 가지는 상부층(120);으로 구성되고, 1차골재는 2차골재에 비하여 상대적으로 입경이 크고, 폐글라스울은 미리 설정된 크기로 분쇄된 것이 사용되고, 상기 하부층(110)과 상기 상부층(120) 각각은 성형과정에서 시멘트 100중량부에 대하여 물 5 내지 15중량부가 첨가되는 것을 특징으로 한다.
아울러, 본 발명은 폐글라스울을 재활용한 보도블럭 제조방법에 관한 것으로서, 분쇄된 폐글라스울 및 시멘트를 미리 설정된 중량비로 혼합하는 제1단계; 제1단계가 끝난 후 1차골재 및 물을 미리 설정된 중량비로 투입하고 혼합하여 하부 조성물을 준비하는 제2단계; 시멘트, 2차골재 및 물을 미리 설정된 중량비로 혼합하여 상부 조성물을 준비하는 제3단계; 보도블럭 형상에 대응하는 성형틀(310)을 준비하고, 성형틀(310)에 하부 조성물을 미리 설정된 중량만큼 투입하는 제4단계; 성형틀(310) 내부로 투입된 하부 조성물의 상부를 1차 가압판(210)으로 진동 압착하여 다지며, 1차 가압판(210)은 하부면에 파형 또는 요철 형상이 구비된 것이 사용되는 제5단계; 하부 조성물의 상부에 상부 조성물을 미리 설정된 중량만큼 투입하는 제6단계; 성형틀(310) 내부로 투입된 상부 조성물의 상부를 2차 가압판(220)으로 진동 압착하여 다지며, 2차 가압판(220)은 하부면에 수직통공(130)을 형성하는 돌기(225)가 구비된 것이 사용되는 제7단계; 건조로(410) 내부에서 55 내지 65℃의 온도를 유지하면서 20 내지 30시간 동안 1차 양생하는 제8단계; 및, 성형틀(310)을 제거하고 1차 양생된 보도블럭을 야외에서 25일 내지 35일 동안 2차 양생하는 제9단계;로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 구성에 따른 기술적 효과는 다음과 같다.
첫째, 폐글라스울의 재활용을 통하여 보도블럭을 제작함으로써 지속적으로 발생되는 글라스울(유리섬유) 폐기물을 감소시키고, 폐기물 처리비용을 절감할 수 있다.
둘째, 보도블럭을 상부층과 하부층으로 구성되도록 제작하고, 하부층에만 폐글라스울이 포함되고 상부로 노출되는 상부층에는 폐글라스울이 포함되지 않아 보도블럭의 노후화에 따라 분쇄된 폐글라스울이 지면이나 대기로 노출되지 않도록 할 수 있다.
셋째, 보도블럭의 상부층과 하부층을 서로 다른 입경을 가지는 골재를 사용하여 제작함으로써 외적 미감을 저해하지 않으면서 충분한 투수성을 확보할 수 있다.
넷째, 충분한 투수공간과 함께 필요한 강도를 확보할 수 있는 새로운 구조의 보도블럭을 제공할 수 있다.
다시 말하면, 투수성이 상대적으로 높은 하부층(110)에는 폐글라수울을 사용하여 강도를 보강하고, 투수성이 상대적으로 낮은 상부층(120)에는 수직통공(130)을 구비하여 투수성을 보완하고, 보도블럭의 측면에는 측면홈(140)을 형성하여 투수공간을 추가확보할 수 있는 새로운 구조의 보도블럭을 제공할 수 있다.
다섯째, 시공 현장의 상황이나 여건을 고려하여 도2에 도시된 바와 같이 배열 방식을 자유롭게 선택할 수 있다.
도1은 본 발명의 구체적 실시예를 도시한다.
도2는 본 발명의 다른 구체적 실시예를 도시한다.
도3은 본 발명의 제조과정을 개략적으로 도시하는 개념도이다.
도2는 본 발명의 다른 구체적 실시예를 도시한다.
도3은 본 발명의 제조과정을 개략적으로 도시하는 개념도이다.
이하에서는 본 발명의 구체적 실시예를 첨부도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.
본 발명은 폐글라스울을 재활용한 보도블럭에 관한 것으로서, 도1에 도시된 것처럼 하부층(110)과 상부층(120)으로 구성된다.
하부층(110)은 폐글라스울, 1차골재 및 시멘트로 이루어지며, 내부에 공극이 형성되어 투수성을 가진다.
상부층(120)은 이러한 하부층(110)의 상부에 적층되어 함께 성형되며, 2차골재 및 시멘트로 이루어지며, 내부에 공극이 형성되어 투수성을 가진다.
폐글라스울은 석유화학 시설의 폐기물이나 건축이나 선박 폐기물 등에서 수거되어 미리 설정된 크기로 분쇄된 후 사용되는데, 본 발명의 구체적 실시예에서는 입경 1 내지 3 mm 로 분쇄된 것이 사용된다.
상부층(120)은 하부층과는 달리 폐글라스울이 포함되지 않으며, 하부층(110)에 사용되는 1차골재는 상부층(120)에 사용되는 2차골재에 비하여 상대적으로 입경이 크다.
1차골재는 입경 8 내지 12 mm 가 사용되며, 건축 폐기물 등을 재활용한 재생골재가 사용될 수도 있다.
2차골재는 보도블럭의 상부 표면을 형성한다는 것을 고려하여 재생골재를 사용하지 않으며, 입경 2 내지 3 mm 인 골재가 사용된다.
따라서, 상부층(120)은 하부층(110)에 비하여 상대적으로 균일하고 깔끔한 느낌을 지니게 된다.
아울러, 하부층(110)은 상부층(120)에 비하여 공극이 크고 투수성이 높은 구조가 되고, 이러한 구조적 특성으로 인하여 하부층(110)이 상부층(120)에 비하여 상대적으로 강도가 저하될 수 있는데, 폐글라스울이 강도 보강 역할을 하면서 이러한 문제점을 최소화하게 된다.
하부층(110)의 조성비를 보면, 시멘트 100중량부에 대하여 폐글라스울 15 내지 25중량부, 1차골재 450 내지 550중량부, 물 5 내지 15중량부의 비율로 혼합된다.
상부층(120)의 조성비를 보면, 시멘트 100중량부에 대하여 2차골재 300 내지 350중량부, 물 5 내지 15중량부의 비율로 혼합된다.
시멘트의 종류는 특별히 한정되지 않으며, 이미 상용화되어 있는 일반적인 백시멘트, 포틀랜드 시멘트 등에서 선택될 수 있다.
하부층(110)을 구성하는 하부 조성물과 상부층(120)을 구성하는 상부 조성물은 각각 별개로 혼합된 후 순차적으로 성형틀(310)에 투입되는데, 하부 조성물을 먼저 성형틀(310)에 투입한 후 1차 가압판(210)으로 하부 조성물의 상부를 진동 압착하여 다지는데, 1차 가압판(210)의 표면에 파형 또는 요철 형상이 구비되어 있는 경우 하부 조성물의 상부면도 그에 따라 파형 또는 요철 형상으로 다져진다.
여기서 하부층(110) 상부면 표면에 형성되는 파형 또는 요철 각각은 하부로 갈수록 폭이 커지는 형상으로 다져지면서 그 상부에 투입되는 상부층(120)을 형성하는 상부 조성물이 자연스럽게 파형 또는 요철 형상의 빈 공간을 채우게 된다.
여기서 하부층(110) 상부면 표면에 형성되는 파형 또는 요철 각각은 하부로 갈수록 폭이 커지는 형상으로 다져지면서 그 상부에 투입되는 상부층(120)을 형성하는 상부 조성물이 자연스럽게 파형 또는 요철 형상의 빈 공간을 채우게 된다.
하부 조성물의 상부면에 파형 또는 요철 형상이 형성된 후 상부 조성물을 투입하고 2차 가압판(220)으로 진동 압착하여 다지고, 함께 양생하면 상부층(120)과 하부층(110)의 경계면은 파형 또는 요철 형상으로 서로 맞물리는 구조로 하나의 보도블럭이 완성되어 서로 다른 조성물로 이루어진 상부층(120)과 하부층(110)의 경계에서 결합력을 극대화시킬 수 있다.
수직통공(130)은 상부층(120)의 상부면에서 시작하여 상부층(120) 내부를 수직으로 관통하여 하부층(1210)의 상부와 연결되어 보도블럭의 투수 성능을 향상시키는 역할을 한다.
이러한 수직통공(130)은 상부 조성물을 성형틀(310)에 투입한 후 2차 가압판(220)으로 진동 압착하는 과정에서 형성되는데, 2차 가압판(220)에는 수직통공(130)에 대응하는 형상과 크기의 돌기(225)가 형성되어 있기 때문이다.
수직통공(130)의 직경이나 수량 등은 보드블록의 크기를 고려하여 적절히 선택될 수 있다.
하부층(110)과 상부층(120)으로 구성되는 보도블럭은 도1에 도시된 것처럼 평면 형상은 전체적으로 정사각형이 되거나, 별도로 도시하지 않았으나 일측 변의 길이가 타측 변의 길이보다 긴 직사각형이 될 수도 있다.
도2에는 본 발명의 다른 구체적 실시예로서, 정사각형의 각 변 중앙부에 측면홈(140)이 구비되는 경우를 도시한다.
이러한 측면홈(140)은 정사각형의 내부를 향하여 미리 설정된 폭과 길이만큼 절개되는데, 측면홈의 바닥 길이(2a)는 측면홈(140)이 형성되지 않은 좌우 양측 모서리 부위 길이(a)의 합과 동일하여 이웃하는 보도블럭의 측면홈(140) 위치가 일치되도록 배치하면 서로 마주 보는 측면홈(140) 사이에 공간으로 배수 통로(150)가 형성되어 보도블럭을 설치할 때 포설하는 모래와 같은 충진재로 그 공간이 채워지더라도 투수 성능을 어느 정도 확보할 수 있고, 측면홈(140)에 이웃하는 보도블럭의 모서리 부위가 끼워지도록 엇갈리게 배치하면 이웃하는 보도블럭이 서로 맞물리는 구조가 되어 상호 결착 상태를 안정적으로 유지할 수 있다.
도3에 도시된 것처럼 폐글라스울을 재활용한 보도블럭은 다음과 같은 과정으로 제조된다.
(1) 제1단계
분쇄된 폐글라스울 및 시멘트를 미리 설정된 중량비로 혼합하는 과정이다.
폐글라스울은 석유화학 시설의 폐기물이나 건축이나 선박 폐기물 등에서 수거되어 미리 설정된 크기로 분쇄하는데, 본 발명의 구체적 실시예에서는 입경 1 내지 3 mm 로 분쇄한다.
시멘트는 이미 상용화되어 있는 일반적인 백시멘트, 포틀랜드 시멘트 등에서 선택될 수 있다.
1차골재를 투입하기 전에 분쇄된 폐글라스울을 시멘트와 먼저 혼합(교반)하여 시멘트 내부에 분쇄된 폐글라스울이 골고루 분포되도록 한다.
시멘트와 폐글라스울은 시멘트 100중량부에 폐글라스울 15 내지 25 중량부의 비율로 혼합한다.
(2) 제2단계
제1단계가 끝난 후 1차골재 및 물을 미리 설정된 중량비로 투입하고 혼합(교반)하여 하부 조성물을 준비하는 과정이다.
1차골재와 물은 시멘트 100중량부에 1차골재 450 내지 550중량부, 물 5 내지 15중량부의 비율로 혼합된다.
즉, 하부 조성물은 시멘트, 폐글라스울, 1차골재 및 물로 구성되는데, 그 조성비는 시멘트 100중량부에 대하여 폐글라스울 15 내지 25중량부, 1차골재 450 내지 550중량부, 물 5 내지 15중량부가 된다.
1차골재는 입경 8 내지 12 mm 가 사용되며, 현무암이나 화강암과 같은 석재 분쇄물 등이 사용될 수도 있고, 건축 폐기물 등을 재활용한 재생골재가 사용될 수도 있고, 석재 분쇄물과 함께 건축 폐기물 등을 재활용한 재생골재가 함께 사용될 수도 있다.
(3) 제3단계
시멘트, 2차골재 및 물을 미리 설정된 중량비로 혼합(교반)하여 상부 조성물을 준비하는 과정이다.
상부 조성물의 조성비는 시멘트 100중량부에 대하여 2차골재 300 내지 350 중량부, 물 5 내지 15중량부가 된다.
2차골재는 보도블럭의 상부 표면을 형성한다는 것을 고려하여 재생골재를 사용하지 않으며, 입경 2 내지 3 mm 인 골재가 사용된다.
시멘트는 하부 조성물과 동일한 시멘트를 사용한다.
(4) 제4단계
보도블럭 형상에 대응하는 성형틀(310)을 준비하고, 성형틀(310)에 하부 조성물을 미리 설정된 중량만큼 투입하는 과정이다.
(5) 제5단계
성형틀(310) 내부로 투입된 하부 조성물의 상부를 1차 가압판(210)으로 진동 압착하여 다지는 과정이다.
1차 가압판(210)은 하부면에 파형 또는 요철 형상이 구비된 것이 사용되어 하부 조성물의 상부면에 파형 또는 요철 형상을 형성시킨다.
(5) 제6단계
하부 조성물의 상부에 상부 조성물을 미리 설정된 중량만큼 투입하는 과정이다.
하부 조성물과 상부 조성물의 중량비는 하부 조성물 100중량부에 대하여 상부 조성물 10 내지 30중량부의 비율이 되도록 하면서, 성형되는 보도블럭의 형상 및 크기에 따라 각각의 투입량을 미리 결정한다.
(7) 제7단계
성형틀(310) 내부로 투입된 상부 조성물의 상부를 2차 가압판(220)으로 진동 압착하여 다지는 과정이다.
2차 가압판(220)은 하부면에 돌기(225)가 구비된 것이 사용되어 돌기(225)에 대응하는 형상으로 수직통공(130)을 형성한다.
(8) 제8단계
건조로(410) 내부에서 55 내지 65℃의 온도를 유지하면서 20 내지 30시간 동안 1차 양생하는 과정이다.
건조로(410) 내부로 성형틀(310)을 옮기기 전에 2차 가압판(220)으로 다져진 상부 조성물의 표면에 면적 100㎠ 당 5 내지 10g의 물을 분무하는 과정이 추가될 수도 있다.
물 분무는 1차 양생 과정에서 상부 표면의 수분이 증발하거나 하향 이동하는 것을 보충하기 위함이다.
(9) 제9단계
성형틀(310)을 제거하고 1차 양생된 보도블럭을 야외에서 25일 내지 35일 동안 2차 양생하는 과정이다.
상기한 바와 같이 본 발명의 구체적 실시예를 첨부도면을 참조하여 설명하였으나 본 발명의 보호범위가 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 요지를 변경하지 않는 범위 내에서 다양한 설계변경, 공지기술의 부가나 삭제, 단순한 수치한정 등의 경우에도 본 발명의 보호범위에 속함을 분명히 한다.
110:하부층
120:상부층
130:수직통공
140:측면홈
2a:측면홈의 바닥 길이 a:모서리 부위 길이
150:배수 통로
210:1차 가압판
220:2차 가압판 225:돌기
310:성형틀
410:건조로
120:상부층
130:수직통공
140:측면홈
2a:측면홈의 바닥 길이 a:모서리 부위 길이
150:배수 통로
210:1차 가압판
220:2차 가압판 225:돌기
310:성형틀
410:건조로
Claims (5)
- 폐글라스울을 재활용한 보도블럭에 관한 것으로서,
폐글라스울, 1차골재 및 시멘트로 이루어지며, 내부에 공극이 형성되어 투수성을 가지는 하부층(110); 및,
상기 하부층(110)의 상부에 적층되어 함께 성형되며, 2차골재 및 시멘트로 이루어지며, 내부에 공극이 형성되어 투수성을 가지는 상부층(120);
으로 구성되고,
1차골재는 2차골재에 비하여 상대적으로 입경이 크고,
폐글라스울은 미리 설정된 크기로 분쇄된 것이 사용되고,
상기 하부층(110)과 상기 상부층(120)의 경계면은 파형 또는 요철 형상으로 서로 맞물리는 구조로 하나의 보도블럭이 완성되어 서로 다른 조성물로 이루어진 상기 상부층(120)과 상기 하부층(110)의 경계에서 결합력이 증대되고,
상기 상부층(120)의 상부면에는 상기 상부층(120) 내부를 수직으로 관통하여 상기 하부층(110)의 상부와 연결되는 수직통공(130);이 구비되고,
상기 하부층(110)은,
시멘트 100 중량부에 대하여 물 : 폐글라스울 : 1차골재가 각각 5 내지 15중량부 : 15 내지 25 중량부 : 450 내지 550 중량부의 비율로 혼합되고,
상기 상부층(120)은,
시멘트 100 중량부에 대하여 물 : 2차골재가 각각 5 내지 15중량부 : 300 내지 350 중량부의 비율로 혼합되고,
상기 하부층(110)의 상부면 표면에 형성되는 파형 또는 요철 각각은 하부로 갈수록 폭이 커지는 형상이고,
상기 하부층(110)과 상기 상부층(120)으로 구성되는 보도블럭의 평면 형상은 전체적으로 정사각형이고,
정사각형의 각 변 중앙부에는 정사각형의 내부를 향하여 미리 설정된 폭과 길이만큼 절개된 측면홈(140)이 구비되되, 상기 측면홈(140)의 바닥 길이(2a)는 상기 측면홈(140)이 형성되지 않은 좌우 양측 모서리 부위 길이(a)의 합과 동일한 것을 특징으로 하는 폐글라스울을 재활용한 보도블럭. - 폐글라스울을 재활용한 보도블럭 제조방법에 관한 것으로서,
분쇄된 폐글라스울 및 시멘트를 미리 설정된 중량비로 혼합하는 제1단계;
제1단계가 끝난 후 1차골재 및 물을 미리 설정된 중량비로 투입하고 혼합하여 하부 조성물을 준비하는 제2단계;
시멘트, 2차골재 및 물을 미리 설정된 중량비로 혼합하여 상부 조성물을 준비하는 제3단계;
보도블럭 형상에 대응하는 성형틀(310)을 준비하고, 성형틀(310)에 하부 조성물을 미리 설정된 중량만큼 투입하는 제4단계;
성형틀(310) 내부로 투입된 하부 조성물의 상부를 1차 가압판(210)으로 진동 압착하여 다지며, 1차 가압판(210)은 하부면에 파형 또는 요철 형상이 구비된 것이 사용되는 제5단계;
하부 조성물의 상부에 상부 조성물을 미리 설정된 중량만큼 투입하는 제6단계;
성형틀(310) 내부로 투입된 상부 조성물의 상부를 2차 가압판(220)으로 진동 압착하여 다지면서 하부 조성물과 상부 조성물의 경계면이 파형 또는 요철 형상으로 서로 맞물리는 구조로 결합되면서 경계에서 결합력이 증대되고, 2차 가압판(220)은 하부면에 수직통공(130)을 형성하는 돌기(225)가 구비된 것이 사용되어 수직통공(130)이 형성되는 제7단계;
건조로(410) 내부에서 55 내지 65℃의 온도를 유지하면서 20 내지 30시간 동안 1차 양생하는 제8단계; 및,
성형틀(310)을 제거하고 1차 양생된 보도블럭을 야외에서 25일 내지 35일 동안 2차 양생하는 제9단계;
로 구성되고,
상기 제8단계에는,
건조로(410) 내부로 성형틀(310)을 옮기기 전에 2차 가압판(220)으로 다져진 상부 조성물의 표면에 면적 100㎠ 당 5 내지 10g의 물을 분무하는 과정이 추가되는 것을 특징으로 하는 폐글라스울을 재활용한 보도블럭 제조방법. - 삭제
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