KR20050036804A - 선저도료 코팅방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 선저도료 코팅방법에 관한 것으로, 특히 상온경화형 유기 액상 수지 100 중량부에 대하여 유리 분말(glass power) 10 내지 400 중량부를 포함하는 코팅 조성물을 선박의 선저에 코팅하고, 상기 코팅 조성물의 수지가 경화되기 전에 유리비드를 수지의 상면에 분사하여 경화시키는 것을 특징으로 하는 선저도료의 코팅방법에 관한 것이다. 본 발명의 선저도료 코팅방법은 수중 생물이 선박 선저부에 부착되는 것을 효과적으로 방지할 수 있는 동시에 분산안정성, 내마모성, 내구성, 및 내스크래치성이 우수하며, 시공이 용이하고, 대형 선박의 항해시 항력을 줄여주어 경제성이 뛰어나다.

Description

선저도료 코팅방법 {COATING METHOD FOR SHIP-BOTTOM PAINT}
본 발명은 선저도료 코팅방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수중 생물이 선박 선저부에 부착되는 것을 효과적으로 방지할 수 있는 동시에 분산안정성, 내마모성, 내구성, 및 내스크래치성이 우수하며, 시공이 용이하고, 대형 선박의 표면저항을 줄여 줄 수 있는 선저도료용 코팅 조성물에 관한 것이다.
선박의 선저부는 항시 물과 접촉하며, 특히 바다를 항해하는 큰 선박의 경우 선저부분에는 패류, 조류 등의 부착생물이 부착하여 번식한다. 이들 부착생물은 유체저항의 증가 등을 일으키며, 선박표면의 코팅부분을 훼손시켜 선박기능을 저하시키는 등 바람직하지 않은 상태를 초래한다. 따라서 통상의 선박의 경우 매 1 내지 2년마다 선저부분을 코팅하고 있는 실정이다.
또한 종래 상기와 같은 해수 및 담수 유해생물의 부착번식을 방지하기 위하여 아산화구리, 유기 주석 화합물 등의 방오제가 사용되어 왔으며, 현재까지도 많이 사용되고 있다.
그러나 최근 중금속이나 유해원소에 의해서 하천, 해수 등이 오염되거나 물고기를 매개로 해서 인체에 해가 되는 등 사회적인 문제를 일으키고 있다. 따라서, 방오제로서 아산화구리, 유기 주석 화합물 등의 사용은 제한적으로 사용되어야 한다.
한편 일본공개특허공보 소53-9320호 및 일본공개특허공보 소55-40608호에는 비중금속 방오제로 N-아릴 말레이미드류 화합물 등에 대하여 개시하고 있다. 그러나 비중금속 방오제의 방오효과는 유기 주석 화합물과 비교하여 현저히 낮으며, 비중금속계 방오제 중 비교적 효과가 있는 것은 어패류에 대한 잔류성이 있다는 문제점이 있다. 또한, N-아릴 말레이미드류는 용매중에서 안정성이 나쁘고 방오도료로서 조제한 경우 유효성분이 결정으로서 석출되어 저장안정성이 나쁘다는 문제점이 있다.
따라서, 수중부착 생물방제 효과가 우수하며, 어패류에 대한 안정성 및 분산안정성이 우수한 선저도료용 코팅 조성물에 대한 연구가 더욱 필요한 실정이다.
상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자, 본 발명은 선박 선저부에 어패류를 포함한 수중 생물이 부착되는 것을 효과적으로 방지할 수 있는 선저도료 코팅방법 및 상기 방법에 의하여 선저가 코팅된 선박을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은 내마모성, 내구성, 내충격성, 및 내스크래치성이 우수할 뿐만 아니라, 코팅이 용이하고, 큰 선박의 표면저항을 줄여줌으로써 경제적인 선저도료 코팅방법 및 상기 방법에 의하여 선저가 코팅된 선박을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 선저도료의 코팅방법에 있어서, 상온경화형 유기 액상 수지 100 중량부에 대하여 유리 분말(glass power) 10 내지 400 중량부를 포함하는 코팅 조성물을 선박의 선저에 코팅하고, 상기 코팅 조성물의 수지가 경화되기 전에 유리비드를 수지의 상면에 분사하여 경화시키는 것을 특징으로 하는 선저도료의 코팅방법을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 선저도료의 코팅방법에 의하여 선저가 코팅된 선박을 제공한다.
이하 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명의 선저도료 코팅방법은 상온경화형 유기 액상 수지와 유리 분말(glass power)을 포함하는 코팅 조성물을 선박의 선저에 코팅하고, 상기 코팅 조성물의 수지가 경화되기 전에 유리비드를 수지의 상면에 분사하여 경화시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 사용되는 상기 상온 경화형 유기 액상 수지는 종래에 사용되던 에폭시계, 아크릴계, 우레탄계, 알키드계, 폴리에스테르계, 또는 폴리비닐클로라이드계 등이 그대로 사용될 수 있다. 상기 에폭시계 수지(epoxy based resin)는 디글리실(diglycidyl) 타입과 트리글리실(triglycidyl) 타입 중에서 분자량이 350 내지 3,000 MW의 범위인 무용제 또는 용제 희석용 에폭시 수지가 바람직하다. 상기 아크릴계 수지(arcryl based resin)는 메타아크릴산 유도체를 주성분으로 하는 용제형의 아크릴 우레탄, 수성 아크릴하이드로졸, 에멀젼 무용제형 아크릴 실란, 또는 자외선 경화형 아크릴 등이 바람직하다. 상기 알키드계 수지(alkyd based resin)은 다염기산과 다가알코올 에스테르 화합물로 변성시킨 도료형태의 알키드 수지가 바람직하며, 로진(rosin), 페놀(phenol), 에폭시(epoxy), 비닐스티렌 모노머(vinyl styrene monomer), 아이소시아네이트(isocyanate), 또는 실리콘(silicon) 등으로 변성시킨 알키드 수지들도 사용이 가능하다. 상기 폴리비닐클로라이드계는 PVC의 플라스틱졸 액상 수지를 사용하는 것이 바람직하다.
이들 수지들은 코팅 조성물의 바인더로 작용하며, 내산, 및 내알칼리성을 부여하며, 필요시 경화제를 첨가하여 경화되도록 하며, 경화속도를 조절하기 위하여 경화촉진제를 사용할 수도 있다. 이들 경화제 및 경화촉진제의 선택은 수지의 종류와 양에 따라서 결정할 수 있음은 물론이다.
이와 같은 상온 경화형 유기 액상 수지는 함량이 너무 낮으면 바인더 능력이 미약하게 되며, 그 함량이 너무 높으면 유리 분말의 함량이 감소하게 되므로 강도, 및 물성이 전반적으로 좋지 않게 된다는 문제점이 있다.
본 발명에 사용되는 상기 유리 분말은 수지에 혼합되어 코팅조성물의 점도를 증가시키고, 수지의 경화 후에는 수지의 공극을 메꿔주므로 내충격성을 증대시키고, 표면경도를 강화시켜서 내마모성, 내구성, 및 내스크래치성을 향상시키는 작용을 한다.
상기 유리 분말은 다양한 입자 형상과 입자 크기의 것을 사용할 수 있으며, 유리 분말의 입자는 일반 유리를 분쇄하여 얻는 것으로 유리 조성은 A, C, E, 내알칼리성 유리 분말 조성 등 수지와의 상용성이 있는 것이라면 특별히 한정되지 않는다. 특히 유리 분말의 입자크기는 10 ㎛ 내지 1 mm인 경우 코팅에 따른 작업의 용이성과 물성에 있어서 더욱 좋다.
상기 유리 분말은 조성물 수지 고형분 100 중량부에 대하여 10 내지 400 중량부로 포함되는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 50 내지 100 중량부로 포함되는 것이다. 그 함량이 10 중량부 미만일 경우에는 코팅 조성물의 점도가 낮아지고 경화 후에는 수축 팽창이 증가할 수 있으며, 400 중량부를 초과할 경우에는 점도가 너무 증가하고, 수지 함량이 낮아져서 강도가 낮아질 수 있고, 이후 수지 상면에 분사, 고정되는 유리비드가 탈락 될 수 있다는 문제점이 있다.
또한 본 발명의 선저도료 코팅방법은 상기 코팅 조성물의 수지가 경화되기 전에 수지의 상면에 유리비드를 분사하여 고정시키는 단계를 포함하는 바, 상기 유리 비드는 구형, 타원형, 또는 이에 준하는 모든 형상의 유리 비드를 사용할 수 있으며, 다양한 크기가 분포된 것부터 일정한 크기만을 선별한 것까지 모두 사용할 수 있다. 바람직하기로는 구형의 유리비드가 선박의 선저에 작은 크기의 돌기(엠보싱)를 형성시켜 코팅층의 표면저항을 줄여 줄 수 있기 때문에 더욱 좋다. 또한 바람직하게는 상기 유리 비드의 입자크기는 100 ㎛ 내지 3 mm인 것이 좋다. 상기 유리비드의 입자크기가 100 ㎛ 미만이거나 3 mm를 초과할 경우에는 선박의 선저에 수중생물이 부착하는 것을 방지하는 효과가 떨어질 수 있다.
더욱 바람직하게는 상기 유리비드가 발수처리된 유리비드인 경우 코팅층의 장력이 낮아져 수중생물의 부탁을 더욱 감소시킬 수 있어 좋다. 발수처리된 유리비드는 유리비드에 공지의 발수처리방법을 적용하여 제조한 유리비드를 사용할 수 있음은 물론이며, 구체적인 일예로는 대한민국 특허출원 제10-1997-0002042호에 기재된 방법으로 제조된 발수유리를 사용할 수 있다.
또한 상기 유리 비드의 사용량은 특별히 한정되는 것은 아니나, 코팅조성물의 수지 고형분 100 중량부에 대하여 10 내지 200 중량부로 포함되는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 50 내지 100 중량부로 포함되는 것이다. 함량이 상기 범위내인 경우 코팅부분의 물성과 수중생물의 부착방지 효과가 모두 좋다.
또한 상기 유리비드의 분사방법은 유리비드를 수지의 상면에 고르게 분사되어, 분사된 유리비드의 일정부분이 수지에 고정될 수 있도록 박히고, 일정부분은 수지 밖으로 돌출되어 돌기(엠보싱)를 형성시킬 수 있는 방법이면 특별히 한정되는 것은 아니며, 바람직하게는 노즐 또는 스프레이를 이용하는 것이 좋다.
또한 본 발명의 선저도료 코팅방법은 바람직하게는 상기 코팅조성물에 전도성 도료를 더욱 포함하는 것이 좋다. 이 경우 코팅층의 표면장력이 더욱 낮아져 수중생물의 부착을 더욱 감소시킬 수 있다. 바람직하기로는 상기 전도성 도료가 끝단에 극성인 카르복시기를 가진 알긴산 나트륨 또는 알긴산 칼륨이며, 사용량은 수지고형분 100 중량부에 대하여 0.1 내지 10 중량부를 포함하는 것이 좋다.
또한 본 발명에 있어서 상기 코팅 조성물은 필요에 따라 유리 섬유(glass fiber)를 포함할 수 있다. 상기 유리 섬유는 수지 내에 존재하여 경화되는 코팅 조성물의 인장력을 증가시키고, 균열을 방지하는 역할을 한다. 이와 같은 유리 섬유는 E 글래스 조성의 장유리 섬유가 바람직하며, 내알칼리성 조성의 섬유도 사용이 가능하다.
상기 유리 섬유는 섬유경이 10 내지 20 ㎛인 유리 섬유를 균일한 스텐드(stand) 길이로 절단한 절단 섬유(chopped fiber) 또는 평균 섬유 길이로 분쇄하여 제조한 분쇄 섬유(milled fiber)가 사용될 수 있다. 특히, 절단 섬유는 2 내지 12 mm 정도의 섬유 길이로 재단된 것이 바람직하며, 분쇄 섬유는 평균 섬유길이가 100 내지 300 ㎛인 것이 바람직하다. 특히 분쇄 섬유가 수지 모르타르의 인장력 보강 및 분산성 면을 고려할 때 바람직하며, 절단 섬유와 분쇄 섬유를 혼합하여 사용할 수도 있다.
상기 유리 섬유는 조성물 수지 고형분 100 중량부에 대하여 1 내지 50 중량부로 포함되는 것이 바람직하다. 상기 유리 섬유의 함량이 상기 범위 내인 경우 인장강도, 내구성 및 분산 등 작업이 특히 유리한 장점이 있다.
또한 본 발명의 선저도료용 코팅 조성물은 필요에 따라 충진제, 안료, 점탄성 조절제, 보조 방오제, 증점제, 침강방지제 등의 첨가제를 추가로 포함할 수 있다.
또한 본 발명의 선저도료 코팅방법에 있어서 코팅의 두께는 선박의 종류, 코팅층의 내구성, 경제성 등을 고려하여 적절히 조절할 수 있음은 물론이며, 수지의 표면에 고정되는 유리비드를 포함하여 500 내지 7000 ㎛의 두께인 것이 특히 바람직하다.
또한 본 발명은 상기 선저도료 코팅방법에 의하여 선저가 코팅된 선박을 제공하는 바, 본 발명에 따라 선저가 코팅된 선박은 선박 선저부에 수중 생물이 부착되는 것을 효과적으로 방지할 수 있는 동시에 내마모성, 내구성, 내충격성, 및 내스크래치성이 우수하다. 또한 코팅된 선저부분의 표면이 돌기가 형성됨으로써 선박의 항해시 물에 대한 저항이 훨씬 줄기 때문에 더 적은 연료와 힘으로 항해를 할 수 있어 표면저항을 줄여줌으로써 경제적인 장점이 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
[실시예]
실시예 1
상온경화형 액상 수지로서 에폭시 액상 수지(국도화학 제조 YD-128) 1 kg에 벤질 알코올 20 g을 혼합하고, 여기에 평균입도 200 메쉬, 비중 2.54의 유리 분말 500 g, 및 안료 10 g을 일반 혼합기에서 혼합하여 코팅 조성물을 제조하였다. 또한 샌드 블라스트 처리된 철판(15×30×0.2 ㎝)에 우레탄 프라이머를 도장한 후 2 일간 건조시켰다. 상기 건조된 시편에 비닐실러를 도포한 후 1 일간 건조시키고, 상기 코팅 조성물을 약 600 ㎛가 되도록 코팅한 후, 수지가 경화되기 전에 평균입도가 1 mm인 유리비드를 스프레이로 분사하여 분사된 유리의 일부분이 수지에 박혀 고정되고, 일부분은 수지 밖으로 돌출되어 돌기를 형성되도록 하여 경화를 시켰다. 상기 건조된 시편을 울산 방어진 앞바다 수심 1.5 M 이하에 침적시켜 방오성을 측정하고, 유효시험 면적에 대하여 오염분포 면적을 백분율로 환산한 하기 평가기준에 따라 평가하였다. 이때, 방오성은 3 개월에 한번씩 확인하였다. 또한 건조된 시편의 내마모성을 측정하였다. 측정방법은 테이버 내마모성 시험방법 ASTM No. D1044에 의거하여 측정하였다. 상기 결과 중 가장 뛰어난 물성을 보이는 것을 5점, 중간을 성질을 보이는 것을 3점, 가장 나쁜 물성을 보이는 것을 1점으로 하여 10회 반복하여 평균치를 기재하였으며, 결과는 하기 표 1과 같다.
<평가기준>
5 % 미만의 오염도 매우 우수
20 % 미만의 오염도 우수
50 % 미만의 오염도 보통
70 % 미만의 오염도 나쁨
동물성 생물이 오염된 경우 매우 나쁨
실시예 2
상기 실시예 1의 코팅 조성물에 평균입도 1 mm의 발수유리를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다. 상기 발수유리는 대한민국 특허출원 제10-1997-0002042호에 기재된 발수처리된 유리비드를 사용하였다. 상기 건조된 시편을 상기 실시예 1과 같은 방법으로 방오성을 측정하였으며, 결과는 하기 표 1과 같다.
실시예 3
상기 실시예 1의 코팅 조성물에 알긴산나트륨 100 g을 추가로 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다. 상기 건조된 시편을 상기 실시예 1과 같은 방법으로 방오성을 측정하였으며, 결과는 하기 표 1과 같다.
실시예 4
상기 실시예 1의 코팅 조성물에 평균섬유두께 13.5 ㎛, 평균 섬유길이 300 ㎛의 분쇄 유리 섬유 50 g을 추가로 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다. 상기 건조된 시편을 상기 실시예 1과 같은 방법으로 방오성을 측정하였으며, 결과는 하기 표 1과 같다.
실시예 5
상기 실시예 1의 코팅 조성물에 평균입도 0.1 mm의 유리 비드(지산기업 제조)를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다. 상기 건조된 시편을 상기 실시예 1과 같은 방법으로 방오성을 측정하였으며, 결과는 하기 표 1과 같다.
실시예 6
상기 실시예 1의 코팅 조성물에 평균입도 3 mm의 유리 비드(지산기업 제조)를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다. 상기 건조된 시편을 상기 실시예 1과 같은 방법으로 방오성을 측정하였으며, 결과는 하기 표 1과 같다.
비교예 1
상기 실시예 1에서 유리 분말을 대신하여 아산화 구리를 사용하여 제조한 코팅조성물 만을 코팅하였으며, 상기 건조된 시편을 상기 실시예 1과 같은 방법으로 방오성을 측정하였으며, 결과는 하기 표 1과 같다.
비교예 2
상기 실시예 1에서 유리 분말을 대신하여 유기 주석 화합물을 사용하여 제조한 코팅조성물 만을 코팅하였으며, 상기 건조된 시편을 상기 실시예 1과 같은 방법으로 방오성을 측정하였으며, 결과는 하기 표 1과 같다.
비교예 3
상기 실시예 1에서 유리 분말을 대신하여 N-아릴 말레이미드류 화합물을 사용하여 제조한 코팅조성물 만을 코팅하였으며, 상기 건조된 시편을 상기 실시예 1과 같은 방법으로 방오성을 측정하였으며, 결과는 하기 표 1과 같다.
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5 실시예 6 비교예 1 비교예 2 비교예 3
방오성 3 개월 후 매우 우수 매우 우수 매우 우수 매우 우수 매우 우수 매우 우수 매우 우수 우수 우수
6 개월 후 매우 우수 매우 우수 매우 우수 매우 우수 매우 우수 매우 우수 우수 보통 나쁨
9 개월 후 매우 우수 매우 우수 매우 우수 매우 우수 우수 우수 나쁨 나쁨 매우 나쁨
12 개월 후 우수 매우 우수 매우 우수 우수 보통 보통 매우 나쁨 매우 나쁨 매우 나쁨
내마모성 4.5 4.6 4.5 4.7 4.5 4.5 3.4 3.5 3.3
상기 표 1을 통하여, 본 발명에 따른 실시예 1 내지 6의 선저도료의 코팅방법은 종래의 방오제를 사용한 비교예 1 내지 3과 비교하여 방오 효과 및 내마모성이 우수함을 확인할 수 있었다. 특히 발수유리를 사용한 실시예 2 및 알긴산 나트륨으로 표면 처리를 한 실시예 3의 경우에는 표면의 오염이 거의 발생되지 않아 방오효과에 있어서 더욱 뛰어남을 확인할 수 있었다. 도 1은 본 발명의 실시예 2에 따라 코팅한 것에 대하여 상기 방오성 실험에 따라 12개월 방치시킨 후의 사진이며, 도 2는 비교예 3에 따라 코팅한 것을 상기 방오성 실험에 따라 12개월 방치시킨 후의 사진이다. 상기 도면에서도 나타난 바와 같이 실시예 2의 경우에는 방오성이 매우 양호하나, 비교예 3의 경우에는 방오성이 매우 나쁨을 알 수 있다.
또한 유리비드의 평균입경이 다소 작거나(0.1 mm, 실시예 5), 다소 큰(3 mm, 실시예 6)의 경우에는 종래의 방오제에 비하여는 효과가 뛰어나지만, 1년이 경과되는 시점에는 다른 실시예들에 비하여 방오효과가 떨어지는 현상을 보여주었고, 본 발명에 사용되는 유리비드는 0.1 내지 3 mm 정도가 최적의 방오효과를 나타냄을 확인할 수 있었다.
본 발명의 코팅방법에 따르면 선박 선저부에 수중 생물이 부착되는 것을 효과적으로 방지할 수 있는 동시에 내마모성, 내구성, 내충격성, 및 내스크래치성이 우수하고, 시공이 용이하고, 큰 선박의 표면저항을 줄여줌으로써 경제적인 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따라 코팅한 것에 대하여 방오성 실험에 따라 12개월 방치시킨 후의 사진이며,
도 2는 비교예에 따라 코팅한 것을 방오성 실험에 따라 12개월 방치시킨 후의 사진이다.

Claims (10)

  1. 선저도료의 코팅방법에 있어서, 상온경화형 유기 액상 수지 100 중량부에 대하여 유리 분말(glass power) 10 내지 400 중량부를 포함하는 코팅 조성물을 선박의 선저에 코팅하고, 상기 코팅 조성물의 수지가 경화되기 전에 유리비드를 수지의 상면에 분사하여 경화시키는 것을 특징으로 하는 선저도료의 코팅방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 유리비드가 발수처리된 유리비드인 것을 특징으로 하는 선저도료의 코팅방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 유리비드의 입자크기가 100 ㎛ 내지 3 mm인 것을 특징으로 하는 선저도료의 코팅방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 상온 경화형 유기 액상 수지가 에폭시계, 아크릴계, 우레탄계, 알키드계, 폴리에스테르계, 및 폴리비닐클로라이드계로 이루어지는 군으로부터 1 종 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 선저도료 코팅방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 유리 분말의 입자크기가 10 ㎛ 내지 1 mm인 것을 특징으로 하는 선저도료 코팅방법.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 코팅조성물이 전도성 도료를 수지 고형분 100 중량부에 대하여 0.1 내지 10 중량부 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 선저도료 코팅방법.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 코팅 조성물이 섬유경이 10 내지 20 ㎛인 유리 섬유를 균일한 스텐드(stand) 길이로 절단한 절단 섬유(chopped fiber) 또는 평균 섬유길이를 100 내지 300 ㎛로 분쇄한 분쇄 섬유(milled fiber)를 조성물 수지 고형분 100 중량부에 대하여 1 내지 50 중량부로 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 선저도료 코팅방법.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 코팅 조성물이 충진제, 안료, 점탄성 조절제, 보조 방오제, 증점제, 및 침강방지제로 이루어지는 군으로부터 1 종 이상 선택되는 첨가제를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 선저도료 코팅방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 분사되어 경화된 유리비드를 포함하여 선박의 선저에 코팅된 코팅물의 두께가 500 내지 7000 ㎛인 것을 특징으로 하는 선저도료 코팅방법.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항의 선저도료 코팅방법에 의하여 선저가 코팅된 선박.
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