KR20160017380A - 액화연료 증발가스 처리장치 및 이를 포함하는 액화연료 증발가스 공급 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예는 액화연료를 공급하는 과정에서 발생한 증발가스를 회수하여 규격화된 저장용기에 저장하고, 이를 항만 등의 운송설비를 이용하여 신속하게 운송할 수 있도록 한 액화연료 증발가스 처리장치 및 이를 포함하는 액화연료 증발가스 공급 시스템을 제공하는 것으로, 본 발명의 일 측면에 따른 액화연료 증발가스 처리장치는 액화연료가 저장된 저장탱크; 상기 저장탱크에 저장된 액화연료를 연료가스 추진수단의 연료저장탱크로 공급하는 공급라인; 상기 추진수단의 연료저장탱크에 액화연료를 공급하는 과정에서 증발한 증발가스를 회수하는 회수라인; 및 상기 저장탱크의 상부 일측에 탈착가능토록 제공되어 상기 회수라인을 통해 회수된 증발가스가 저장되는 증발가스 단위저장모듈;을 포함한다.

Description

액화연료 증발가스 처리장치 및 이를 포함하는 액화연료 증발가스 공급 시스템 {LNG BOG TREATMENT APPARATUS AND LNG BOG SUPPLY SYSTEM HAVING THE SAME}
본 발명은 액화연료 증발가스 처리장치 및 이를 포함하는 액화연료 증발가스 공급 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 액화연료를 선박 등의 저장탱크로 공급하는 과정에서 발생하는 액화연료 증발가스를 재활용 가능토록 처리하는 액화연료 증발가스 처리장치 및 이를 포함하는 액화연료 증발가스 공급 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 선박은 디젤 등의 석유연료를 연료로 사용하여 운행되고 있으며, 이러한 화석연료의 연소시 발생하는 배가스에 의한 대기환경이 오염되고 있는 실정이다.
이에 따라, 국제해사기구(IMO) 및 유럽의 선박 배가스 규제정책이 강화되고 있으며, 배가스의 배출량을 줄이기 위한 노력이 요구되고 있다.
최근에는 선박의 배가스 배출량을 줄이기 위해 기존의 석유연료를 사용하는 대신에 유해 배가스량이 적은 액화연료를 연료가스로 기화하여 연료로 사용하는 선박이 개발되어 사용되고 있다.
이러한 액화연료로는 액화천연가스(이하, LNG)는 천연가스를 극저온(대략 -163℃)으로 냉각하여 얻을 수 있으며, 가스 상태일 때에 비해 부피가 대략 1/600배로 줄어든다. 따라서 액화연료, 일례로 LNG는 액화천연가스로 액화된 상태로 저장되며, 연료로 사용시 이를 가스상태로 기화하여 사용한다.
한편, LNG는 액화상태로 유지하기 위해서는, 이를 저장하기 위해서는 극저온의 유지를 위한 단열처리된 저장탱크가 필수적으로 요구되고 있다.
그러나, 이러한 저장탱크도 급격한 온도 변화나 충격, 또는 크랙(crack) 등으로 인해 LNG가 누출될 수 있고, 심할 경우 폭발할 위험성도 있다.
상기한 이유 등으로 인해 연료가스 추진선박에 액화연료를 공급하기 위한 액화연료 공급설비를 갖춘 항만시설은 소수에 불과하며, 안전 등의 이유로 기존 항구와 거리가 상당히 떨어져 있어 접근성이 제한되고 있다.
또한, 기존에 항만시설에 액화연료 공급시설을 구축하기 위해서는 많은 규제와 더불어 비용이 소요되는 현실적인 어려움으로 있다.
최근에는 액화연료를 저장하는 저장탱크 및 이 저장탱크에 저장된 액화연료를 선박의 연료로 공급하는 공급설비를 갖춘 공급선박이 개발되어 사용되고 있다.
이와 같이, 선박이나 항만시설에 제공되는 액화연료를 공급하는 공급설비는 선박 등으로 액화연료를 공급하는 과정에서 많은 양의 증발가스(BOG, Boil Off Gas)가 발생하고 있으며, 이러한 증발가스를 회수하여 저장, 처리하는 작업이 필요하다.
일례로, 약 4,000m3의 액화천연가스 연료탱크를 가지는 Aframax tanker는 시간당 150kg 이상의 증발가스가 지속적으로 탱크 내에서 발생한다. 또한, 선박의 대형화에 따라 액화천연가스 탱크가 커지므로 증발가스 발생량은 훨씬 많아지게 된다.
이와 같이, 저장탱크로부터 발생한 LNG의 증발가스는 주성분이 메탄가스로 이루어져 대기중으로 방출시 환경을 오염시킬 수 있으므로, 태워서 방출하거나 재액화하는 방법이 사용되고 있다.
그러나, 증발가스를 태워 대기중으로 배출할 경우, 증발가스의 낭비로 경제적인 손실이 발생하는 요인이 되고, 물론이고 증발가스 연소공기로 인한 재오염이나, 가열공기로 인한 환경오염우려도 있다.
또한, 증발가스를 재액화하는 설비는 상당히 고가로 설치비용 및 이를 운영하기 위한 운영비용이 소요되고 있으며, 이러한 재액화설비를 위한 설치공간의 제약으로 인해 선박의 공간 활용성도 낮아지는 요인이 되고 있다.
본 발명의 일 실시예는 액화연료를 공급하는 과정에서 발생한 증발가스를 회수하여 규격화된 저장용기에 저장하고, 이를 항만 등의 운송설비를 이용하여 신속하게 운송할 수 있도록 한 액화연료 증발가스 처리장치 및 이를 포함하는 액화연료 증발가스 공급 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 액화연료 증발가스 처리장치는 액화연료가 저장된 저장탱크; 상기 저장탱크에 저장된 액화연료를 연료가스 추진수단의 연료저장탱크로 공급하는 공급라인; 상기 추진수단의 연료저장탱크에 액화연료를 공급하는 과정에서 증발한 증발가스를 회수하는 회수라인; 및 상기 저장탱크의 상부 일측에 탈착가능토록 제공되어 상기 회수라인을 통해 회수된 증발가스가 저장되는 증발가스 단위저장모듈;을 포함한다.
또한, 상기 회수라인은 상기 추진수단의 연료저장탱크와 상기 증발가스 단위저장모듈 사이에 연결되어 상기 연료저장탱크에서 증발된 증발가스가 이동하는 회수배관과, 상기 회수배관의 일측에 제공되어 상기 회수배관을 이동하는 증발가스를 압축하여 상기 증발가스 단위저장모듈로 이송하는 적어도 하나의 압축기를 포함할 수 있다.
또한, 상기 회수라인은 상기 저장탱크와 상기 증발가스 단위저장모듈 사이에 연결되어 상기 저장탱크에서 증발된 증발가스가 이동하는 보조 회수배관과, 상기 보조 회수배관의 일측에 제공되어 상기 보조 회수배관을 이동하는 증발가스를 압축하여 상기 증발가스 단위저장모듈로 이송하는 적어도 하나의 보조 압축기를 포함할 수 있다.
상기 증발가스 단위저장모듈이 상기 저장탱크의 상부를 따라 이동하며 상기 회수라인과 연결되도록 상기 증발가스 단위저장모듈의 하부에 제공되는 스키드 이송부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 저장탱크의 상부에 제공되어 상기 스키드 이송부의 이동을 안내하는 레일부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 증발가스 단위저장모듈은 단열저장공간을 갖는 규격 컨테이너를 포함할 수 있다.
또한, 상기 액화연료 증발가스 처리장치는 상기 저장탱크의 수용공간을 갖는 항만시설 또는 선박에 제공될 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 측면에 따른 액화연료 증발가스 공급 시스템은 항만시설 또는 선박에 제공되는 전술된 액화연료 증발가스 처리장치; 상기 항만시설 또는 상기 선박의 일측에 제공되어 상기 증발가스 단위저장모듈을 운송하는 운송 크레인; 및 상기 운송 크레인에 의해 운송된 상기 증발가스 단위저장모듈에 저장된 증발가스를 활용하는 사용설비 또는 상기 증발가스 단위저장모듈을 사용설비로 운송하는 운송차량;을 포함한다.
여기서, 상기 사용설비는 증발가스 저장탱크 또는 증발가스를 연료로 사용하는 플랜트설비를 포함할 수 있다.
또한, 상기 증발가스 단위저장모듈은 단열저장공간을 갖는 규격 컨테이너를 포함하고, 상기 운송차량은 컨테이너 운송차량을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 액화연료를 공급하는 과정에서 발생하는 증발가스를 효율적으로 저장하고 처리할 수 있어 시간과 노력이 대폭 줄어들 수 있다. 또한, 액화연료가스 공급선박에 증발가스 재액화를 위한 시스템을 추가할 필요가 없어 비용이 획기적으로 줄어들고, 공급선박의 공간활용 측면에서도 상당한 효과가 있다.
또한, 본 발명은 액화연료 증발가스 처리장치를 통해 증발가스를 회수하여 재활용이 가능하고, 재활용을 위해 소요되는 시간과 비용을 최소화할 수 있으며, 신속한 이송작업이 가능하다.
일례로, 액화연료 공급선박에 제공된 액화연료 증발가스 처리장치를 이용하여 연료가스 추진선박으로 액화연료를 공급하는 과정에서 발생한 증발가스를 회수하여 액화연료 공급선박에 실린 연료가스 저장공간을 갖는 규격의 컨테이너에 보관할 수 있으며, 액화연료 공급선박이 항만에 정박된 상태에서 컨테이너를 이용하여 신속하게 하역할 수 있고, 이와 같이 하역된 컨테이너는 별도의 저장탱크에 연결하여 증발가스를 회수하거나 컨테이너 차량에 탑재하여 연료가스를 필요로 하는 사용처로 신속하게 수송할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액화연료 증발가스 처리장치를 도시한 간략도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 액화연료 증발가스 처리장치의 증발가스 단위저장모듈을 적재한 선박의 측면도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 액화연료 증발가스 처리장치를 포함하는 액화연료 증발가스 공급 시스템을 도시한 간략도.
이하, 본 발명의 일 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명의 실시형태는 여러 가지의 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로만 한정되는 것은 아니다. 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액화연료 증발가스 처리장치를 도시한 간략도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 액화연료 증발가스 처리장치의 증발가스 단위저장모듈을 적재한 선박의 측면도이다.
도 1과 도 2를 참고하면, 본 실시예의 액화연료 증발가스 처리장치(100)는 액화연료가 저장된 저장탱크(110)를 포함할 수 있다.
이러한 저장탱크(110)는 육상의 항만시설에 제공될 수 있으며, 해상에서 운항가능한 선박(10)에 제공될 수 있다. 또한, 저장탱크(110)의 상부는 선박(10)의 상부 갑판일 수 있다.
또한, 저장탱크(110)에 저장된 액화연료는 연료가스를 연료로 추진되는 추진수단(30), 예컨대 다른 선박(30)으로 공급될 수 있으며, 이를 위해 액화연료 증발가스 처리장치(100)는 저장탱크(110)에 저장된 액화연료를 연료가스 추진수단(30)의 연료저장탱크(40)로 공급하는 공급라인(120)을 포함할 수 있다.
공급라인(120)은 저장탱크(110)와 연료저장탱크(40) 사이에 제공되는 공급배관(122)과, 공급배관(122)의 일측에 제공되어 저장탱크(110)에 저장된 액화연료를 펌핑하기 위한 펌프(124)를 포함할 수 있다.
한편, 액화연료 증발가스 처리장치(100)는 추진수단의 연료저장탱크(40)에 액화연료를 공급하는 과정에서 액화연료가 기화되며 증발가스(BOG; Boil Off Gas)가 발생할 수 있다.
이와 같이 발생된 증발가스는 회수라인(130)을 통해 회수될 수 있다. 회수라인(130)은 연료가스 추진수단(30)의 연료저장탱크(40)에 연계되어 증발가스를 회수하도록 제공될 수 있다.
회수라인(130)은 연료가스 추진수단(30)의 연료저장탱크(40)와 증발가스 단위저장모듈(140) 사이에 연결되는 회수배관(132)을 포함할 수 있다. 회수배관(132)에는 연료저장탱크(40)에서 증발된 증발가스가 증발가스 단위저장모듈(140)로 이송될 수 있다.
또한, 회수배관(132)의 일측에는 적어도 하나의 압축기(134)가 제공될 수 있다. 압축기(134)는 회수배관(132)을 통해 공급되는 증발가스를 압축하여 증발가스 단위저장모듈(140)로 이송할 수 있다.
한편, 회수라인(130)은 연료가스 추진수단(30)과 연결되지 않은 상태, 즉 연료가스 추진수단(30)의 연료저장탱크(40)로 액화연료를 공급하지 않더라도, 저장탱크(110)에 저장된 액화가스들이 외부와의 열교환이나, 펌프의 작동 등에 의해 증발될 수 있다.
이와 같이, 저장탱크(110)에서 증발된 증발가스는 저장탱크(110)의 상부에 모이게 되며, 이와 같이 모인 증발가스는 회수라인을 통해 증발가스 단위저장모듈(140)로 회수하는 것이 바람직하다.
이를 위해, 회수라인(130)은 저장탱크(110)와 증발가스 단위저장모듈(140) 사이에 연결되는 보조 회수배관(136)을 포함할 수 있다.
또한, 보조 회수배관(136)의 일측에는 적어도 하나의 보조 압축기(138)가 제공될 수 있다. 보조 압축기(138)는 보조 회수배관(136)을 통해 공급되는 증발가스를 압축하여 증발가스 단위저장모듈(140)로 이송할 수 있다.
본 실시예에서 증발가스 단위저장모듈(140)은 저장탱크(110)의 상부를 따라 이동가능하게 제공될 수 있다. 이를 위해, 증발가스 단위저장모듈(140)의 하부에는 저장탱크(110)의 상부를 따라 이동이 용이하도록 (도시되지 않은) 스키드 이송부가 제공될 수 있다.
증발가스 단위저장모듈(140)은, 저장탱크(110) 상부를 따라 이동되어 회수배관(132)과 연결될 수 있고, 증발가스가 완충된 상태에서 증발가스 단위저장모듈 보관공간으로 이동될 수 있다. 또한, 증발가스 단위저장모듈(140)이 보관공간으로 이동되면, 다른 증발가스 단위저장모듈(140)이 저장탱크(110) 상부를 따라 이동되어 회수배관(132)으로부터 증발가스를 공급받도록 연결될 수 있다.
본 실시예에서 증발가스 단위저장모듈(140)은 선박(10)의 상부에 용이하게 이동가능하므로, 선박(10)의 상부 일측에서 회수라인(130)의 길이를 최소로 할 수 있는 위치에 증발가스 충진공간이 마련될 수 있다.
더욱 바람직하게는 저장탱크(110)의 상부에는 스키드 이송부의 이동을 안내하는 레일부가 제공될 수 있다. 즉, 증발가스 단위저장모듈(140)은 스키드 이송부가 레일부에 안내되며 증발가스 충진공간과 증발가스 단위저장모듈 보관공간 사이를 이송할 수 있다.
본 실시예에서 증발가스 단위저장모듈(140)은 단열저장공간(144)을 갖는 규격 컨테이너(142)를 포함할 수 있다. 이러한 증발가스 단위저장모듈(140)은 단열저장방식에 따라 다양한 방식으로 사용될 수 있으며, 일례로 압력식 ISO 컨테이너 탱크를 포함할 수 있다. 또한, 증발가스 단위저장모듈(140)은, 규격에 따라 20ft, 40ft 등의 규격으로 제조될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 액화연료 증발가스 처리장치(100)를 포함하는 액화연료 증발가스 공급 시스템을 도시한 간략도이다.
도 3을 참고하면, 본 실시예의 액화연료 증발가스 공급시스템(200)은, 전술된 액화연료 증발가스 처리장치(100)를 포함하며, 증발가스 단위저장모듈(140)을 운송하는 운송 크레인(220)을 포함할 수 있다. 운송 크레인(220)은 항만설비(210) 또는 선박(10)의 일측에 제공될 수 있으며, 증발가스가 저장된 증발가스 단위저장모듈(140)을 하역하거나, 내부가 빈 증발가스 단위저장모듈(140)을 상역 또는 이동하는데 사용될 수 있다.
또한, 액화연료 증발가스 공급시스템(200)은 운송 크레인(220)에 의해 운송된 증발가스 단위저장모듈(140)을 증발가스를 활용하는 사용설비로 운송하거나, 증발가스 단위저장모듈(140)을 사용설비로 운송하는 운송차량(230)을 포함할 수 있다.
일례로, 본 실시예에서 증발가스 사용설비는 육상의 항만설비(210)나 다른 선박(10) 등에 제공되는 증발가스 저장탱크를 포함할 수 있고, 연료가스 발전플랜트 또는 기타 화학플랜트 등의 플랜트 설비를 포함할 수 있다.
또한, 본 실시예에서 증발가스 단위저장모듈(140)은 단열저장공간(144)을 갖는 규격 컨테이너(142)를 포함할 수 있으며, 운송차량(230)은 이러한 규격 컨테이너를 운송할 수 있는 컨테이너 운송차량(230)일 수 있다.
운송차량(230)은 증발가스가 저장된 컨테이너(142)가 탑차된 상태에서 이를 별도로 떨어져 있는 증발가스 사용설비로 운송하여 증발가스를 공급할 수 있다.
이와 같이, 본 실시예의 액화연료 증발가스 공급시스템(200)은 선박(10) 등에 제공된 액화연료 저장탱크(110)에 저장된 액화연료를 공급라인(120)을 통해 연료가스 추진선박(30)의 저장탱크(40)에 공급할 수 있고, 이 과정에서 발생된 증발가스를 회수라인(130)을 통해 회수하여 증발가스 단위저장모듈(140)에 저장할 수 있다.
또한, 액화연료 증발가스 공급시스템(200)은 액화연료 저장탱크(110)를 갖는 선박(10)이 항만설비(210) 등에 정박될 경우, 증발가스가 저장된 증발가스 단위저장모듈(140)을 운송 크레인(220)을 이용하여 신속하게 항만설비(220)에 하역할 수 있으며, 이에 따라 회수된 증발가스를 신속하게 하역하여 이용할 수 있으므로, 액화연료 및 증발가스의 하역을 위한 정박소요시간을 줄일 수 있다.
또한, 본 실시예에서 액화연료 증발가스 공급시스템(200)은 액화연료 추진선박(10)의 저장탱크(110)에서 발생하는 증발가스의 양에 따라 증발가스 단위저장모듈(140)의 개수를 늘려서 선박(10) 등에 적재할 수 있다. 따라서, 본 실시예의 액화연료 증발가스 공급시스템(200)은 증발가스의 발생량에 따라 증발가스 단위저장모듈(140)의 적재수를 증감하여 증발가스 저장용량을 자유롭게 조절할 수 있다.
본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되지 아니하며, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
10: 선박 30: 연료가스 추진수단
40: 연료저장탱크 100: 액화연료 증발가스 처리장치
110: 저장탱크 120: 공급라인
130: 회수라인 140: 증발가스 단위저장모듈
132: 회수배관 134: 압축기
136: 보조 회수배관 138: 보조 압축기
200: 액화연료 증발가스 공급시스템 210: 항만설비
220: 운송 크레인 230: 운송차량

Claims (10)

  1. 액화연료가 저장된 저장탱크;
    상기 저장탱크에 저장된 액화연료를 연료가스 추진수단의 연료저장탱크로 공급하는 공급라인;
    상기 추진수단의 연료저장탱크에 액화연료를 공급하는 과정에서 증발한 증발가스를 회수하는 회수라인; 및
    상기 저장탱크의 상부 일측에 탈착가능토록 제공되어 상기 회수라인을 통해 회수된 증발가스가 저장되는 증발가스 단위저장모듈;
    을 포함하는 액화연료 증발가스 처리장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 회수라인은
    상기 추진수단의 연료저장탱크와 상기 증발가스 단위저장모듈 사이에 연결되어 상기 연료저장탱크에서 증발된 증발가스가 이동하는 회수배관과,
    상기 회수배관의 일측에 제공되어 상기 회수배관을 이동하는 증발가스를 압축하여 상기 증발가스 단위저장모듈로 이송하는 적어도 하나의 압축기를 포함하는 액화연료 증발가스 처리장치.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 회수라인은
    상기 저장탱크와 상기 증발가스 단위저장모듈 사이에 연결되어 상기 저장탱크에서 증발된 증발가스가 이동하는 보조 회수배관과,
    상기 보조 회수배관의 일측에 제공되어 상기 보조 회수배관을 이동하는 증발가스를 압축하여 상기 증발가스 단위저장모듈로 이송하는 적어도 하나의 보조 압축기를 포함하는 액화연료 증발가스 처리장치.
  4. 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,
    상기 증발가스 단위저장모듈이 상기 저장탱크의 상부를 따라 이동하며 상기 회수라인과 연결되도록 상기 증발가스 단위저장모듈의 하부에 제공되는 스키드 이송부를 포함하는 액화연료 증발가스 처리장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 저장탱크의 상부에 제공되어 상기 스키드 이송부의 이동을 안내하는 레일부를 포함하는 액화연료 증발가스 처리장치.
  6. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서, 상기 증발가스 단위저장모듈은
    단열저장공간을 갖는 규격 컨테이너를 포함하는 액화연료 증발가스 처리장치.
  7. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서, 상기 액화연료 증발가스 처리장치는 상기 저장탱크의 수용공간을 갖는 항만설비 또는 선박에 제공되는 액화연료 증발가스 처리장치.
  8. 항만설비 또는 선박에 제공되는 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 따른 액화연료 증발가스 처리장치;
    상기 항만설비 또는 상기 선박의 일측에 제공되어 상기 증발가스 단위저장모듈을 운송하는 운송 크레인; 및
    상기 운송 크레인에 의해 운송된 상기 증발가스 단위저장모듈에 저장된 증발가스를 활용하는 사용설비 또는 상기 증발가스 단위저장모듈을 사용설비로 운송하는 운송차량;
    을 포함하는 액화연료 증발가스 공급시스템.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 사용설비는 증발가스 저장탱크 또는 증발가스를 연료로 사용하는 플랜트설비를 포함하는 액화연료 증발가스 공급시스템.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 증발가스 단위저장모듈은 단열저장공간을 갖는 규격 컨테이너를 포함하고,
    상기 운송차량은 컨테이너 운송차량을 포함하는 액화연료 증발가스 공급시스템.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20200034243A (ko) 2018-09-21 2020-03-31 삼성중공업 주식회사 벙커링 시스템
KR102352046B1 (ko) * 2020-12-02 2022-01-17 재단법인한국조선해양기자재연구원 수소연료전지 추진선박의 수소 연료 공급 방법

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