KR20180027098A - 아크 소호부 구조체 - Google Patents

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KR20180027098A
KR20180027098A KR1020160114259A KR20160114259A KR20180027098A KR 20180027098 A KR20180027098 A KR 20180027098A KR 1020160114259 A KR1020160114259 A KR 1020160114259A KR 20160114259 A KR20160114259 A KR 20160114259A KR 20180027098 A KR20180027098 A KR 20180027098A
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Abstract

차단기용 아크 소호부 구조체에 있어서, 차단기용 아크 소호부 구조체에 있어서, 일측 면상의 소정 부위에 고정 접점(110)이 마련되어 있는 제2 평판부(130), 타측 면상의 제1 평판부(120), 상기 제1 평판부(120)와 제2 평판부(130)는 소정 간격으로 이격되어 한 쌍의 갈고리형 삽입부로 연접하는 형태를 가지는 라인 터미널(100), 상기 갈고리형 삽입부 사이에 회전축을 중심으로 상하로 회전 운동이 가능하게 상기 라인 터미널(100)에 근접 설치되며, 일측에는 상기 라인 터미널(100)에 마련된 상기 고정 접점(110)과 접촉되는 가동 접점(210)을 가지는 무빙 바(200), 상기 라인 터미널(100)의 삽입부에 삽입되는 아크 가이드 어셈블리(300) 및 복수의 그리드(410)와 상기 복수의 그리드(410)를 좌우에서 고정하는 한 쌍의 아크 슈트(420, 440)를 포함하여, 상기 아크 가이드 어셈블리(300) 상측에 위치해 아크를 소호하는 아크 슈트 어셈블리(400)를 포함하고, 상기 아크 가이드 어셈블리(300)는 아크 가이드(310) 및 제1 분산형 아크런너(320), 제2 분산형 아크런너(340)를 포함하여, 발생한 아크를 상기 한 쌍의 아크런너(320,340)를 통해 상기 아크슈트 어셈블리(400)로 유도하는 것을 특징으로 한다.
상기한 과제 해결수단을 통해 본 발명은, 고온 고압의 아크가 발생한 경우 분산형 구조를 통해서 발생한 고온 고압의 아크를 잘게 끊어서 아크 슈트 어셈블리로 유도하여 처리함으로써 안전성을 크게 향상시킬 수 있다.

Description

아크 소호부 구조체{ARC EXTINGUISHING STRUCTURES}
본 발명은 아크 소호부 구조체에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 단락 사고 시 발생하는 고온 고압의 아크를 분산하여 유도하고 처리하는 아크 소호부 구조체에 관한 것이다.
본 발명은 차단기 및 개폐기용 아크 소호부 구조체에 관한 것으로서, 특히 단락 사고 시 발생하는 고온 고압의 아크를 분산형 아크런너(320. 340)를 이용하여 분산하여 유도하고 처리하는 아크 소호부 구조체에 관한 것이다.
일반적으로, 차단기는 배선용 차단기와 누전차단기 등으로 구분될 수 있다. 상기 배선용 차단기는 전선의 보호 또는 부하의 개폐를 위해서, 또한 과부하 또는 단락사고의 발생시 전로를 차단하기 위한 목적으로 사용되는 산업용 전기기기를 말한다. 그리고 상기 누전차단기는 상기 배선용 차단기의 기능에 더하여 누전이나 감전 또는 지락 사고의 발생시 규정동작시간 내에 전로를 차단하기 위한 기능이 추가된 전기적 안전장치라 할 수 있다.
이러한 차단기들의 가장 중요한 기능 중 하나는 단락 등의 사고가 발생하였을 경우에 효과적으로 부하전로를 차단시키는 단락차단성능이다. 이러한 차단성능을 충족시키기 위해서는 무엇보다 만족할 만한 소호 성능을 구비하는 것이 필요하다. 이는 전류가 차단되는 순간인 고정 접점과 가동 접점간의 개리 순간에 발생 되는 아크에 의한 고열 및 아크가스압력 등을 얼마나 효과적으로 억제, 소멸 또는 배출시킬 수 있는가 하는 기술적 향상성의 문제이다.
일반적으로, 저전압(통상 저압으로 약칭됨) 전기계통에 있어 배선용 차단기는 과전류나 단락전류와 같은 정격전류보다 수십퍼센트 내지 수백 퍼센트 큰 사고전류로부터 부하와 설비를 보호해 주는 역할을 한다. 사고전류는 크게 과부하전류와 단락전류로 구분되며, 각각의 전류가 기준치 이상으로 흐르게 되면 차단기는 선로를 개방하게 된다.
특히 단락전류가 흐를 경우의 전류량은 설비용량에 따라 적게는 수백 A에서 많게는 수만 A까지 흐르게 되며, 이 순간 배선용 차단기가 동작하여 회로를 개방, 즉 차단하게 된다. 배선용 차단기의 단락전류로 인한 동작 메커니즘에 있어, 선로의 개방 순간에 배선용 차단기 내부의 접점(가동 접점과 고정 접점)이 서로 이격되고 접점 사이에는 아크(ARC)가 발생되며 발생된 아크는 접점이 완전히 개리된 후에도 접점 사이에서 수ms 형성되어 있다. 발생한 아크는 열과 압력을 가지고 있어 배선용 차단기의 기계적 소손(燒損)을 유발시킬 수 있으며, 이는 작업자의 안전과도 직결되는 문제이다.
단락전류로부터 차단기 자체의 기계적/전기적 소손 방지를 위하여 기계적 동작시간을 줄이는 연구와 아크를 최대한 빠르게 소호하기 위한 연구가 활발하게 이루어 지고 있으며, 아크로 인한 가스 배기를 효율적으로 하는 배선용 차단기 내부의 구조, 그리고 아크 열에 견디도록 하는 재료연구 등 아크 소호에 유리하도록 하는 다양한 연구가 진행되고 있는 실정이다.
대한민국 공개특허 특2003-0026391호(2003.04.03.)
본 발명의 목적은 분산형 아크런너를 가지는 소호부 구조체를 통하여, 단락 사고시 발생하는 아크를 효율적으로 유도하고 처리하는 소호부 구조체를 제공 하는 데 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 일측 면상의 소정 부위에 고정 접점(110)이 마련되어 있는 제2 평판부(130), 타측 면상의 제1 평판부(120), 상기 제1 평판부(120)와 제2 평판부(130)는 소정 간격으로 이격되어 한 쌍의 갈고리형 삽입부로 연접하는 형태를 가지는 라인 터미널(100), 상기 갈고리형 삽입부 사이에 회전축을 중심으로 상하로 회전 운동이 가능하게 상기 라인 터미널(100)에 근접 설치되며, 일측에는 상기 라인 터미널(100)에 마련된 상기 고정 접점(110)과 접촉되는 가동 접점(210)을 가지는 무빙 바(200), 상기 라인 터미널(100)의 삽입부에 삽입되는 아크 가이드 어셈블리(300) 및 복수의 그리드(410)와 상기 복수의 그리드(410)를 좌우에서 고정하는 한 쌍의 아크 슈트(420, 440)를 포함하여, 상기 아크 가이드 어셈블리(300) 상측에 위치해 아크를 소호하는 아크 슈트 어셈블리(400)를 포함하고, 상기 아크 가이드 어셈블리(300)는 아크 가이드(310) 및 제1 분산형 아크런너(320), 제2 분산형 아크런너(340)를 포함하여, 발생한 아크를 상기 한 쌍의 아크런너(320,340)를 통해 상기 아크슈트 어셈블리(400)로 유도하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한 상기 제1 분산형 아크런너(320)는 상기 아크 가이드(310)의 상부 일측에 구비된 홈을 통해 하단에 고정되며, 상기 제2 분산형 아크런너(340)은 상기 아크 가이드(310)의 상부 타측에 구비된 홈에 끼워져 소정의 거리를 두어 마주보게 이격 되어 위치하며, 발생한 아크를 분산하여 상기 아크 슈트 어셈블리(400)로 이송시키는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한 상기 아크 가이드(310)는 상기 라인 터미널(100)의 상기 고정 접점(110)이 노출되고, 무빙 바(200)와의 절연거리를 확보하여 상기 갈고리형 삽입부로 삽입되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한 상기 아크 가이드(310)의 재질은 나일론을 재료로 한 플라스틱인 것을 특징으로 할 수 있다.
상기한 과제 해결수단을 통해 본 발명은, 고온 고압의 아크가 발생한 경우 분산형 구조를 통해서 발생한 고온 고압의 아크를 잘게 끊어 아크 슈트 어셈블리로 유도하여 이를 처리함으로써 안전성과 효율성을 크게 향상시킬 수 있다.
본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는, 첨부도면은 본 발명에 대한 실시예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 아크 소호부 구조체의 분해 사시도이다.
도 2 는 본 발명의 실시예에 따른 아크 소호부 구조체의 결합 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 아크 가이드 어셈블리(300)의 결합사시도이다.
도 4의 (a), (b)는 본 발명의 실시예에 따른 아크 가이드 어셈블리(300)의 분해도이다.
도 4의 (c)는 아크 가이드 어셈블리(300)의 평면도이다.
도 5의 (a), (b)는 본 발명의 일실시예에 따른 아크 슈트 어셈블리(400)의 결합사시도 및 우측면도이다.
도 6의 (a)와 (b)는 본 발명의 일실시예에 따라 아크 소호부 구조체의 동작 방식을 구체적으로 설명하기 위한 사시도이다.
본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해서 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 하나의 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. 이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 부저형 누전차단기를 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 아크 소호부 구조체의 분해 사시도이고, 도 2 는 본 발명의 실시예에 따른 아크 소호부 구조체의 결합 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 차단기용 아크 소호부 구조체는 일측 면상의 소정 부위에 고정 접점(110)이 마련되어 있는 제2 평판부(130), 타측 면상의 제1 평판부(120), 상기 제1 평판부(120)와 제2 평판부(130)는 소정 간격으로 이격되어 한 쌍의 갈고리형 삽입부로 연접하는 형태를 가지는 라인 터미널(100), 상기 갈고리형 삽입부 사이에 회전축을 중심으로 상하로 회전 운동이 가능하게 상기 라인 터미널(100)에 근접 설치되며, 일측에는 상기 라인 터미널(100)에 마련된 상기 고정 접점(110)과 접촉되는 가동 접점(210)을 가지는 무빙 바(200), 상기 라인 터미널(100)의 삽입부에 삽입되는 아크 가이드 어셈블리(300) 및 복수의 그리드(410)와 상기 복수의 그리드(410)를 좌우에서 고정하는 한 쌍의 아크 슈트(420, 440)를 포함하여, 상기 아크 가이드 어셈블리(300) 상측에 위치해 아크를 소호하는 아크 슈트 어셈블리(400)를 포함하고, 상기 아크 가이드 어셈블리(300)는 아크 가이드(310) 및 제1 분산형 아크런너(320), 제2 분산형 아크런너(340)를 포함하여, 발생한 아크를 상기 한 쌍의 아크런너(320,340)를 통해 상기 아크슈트 어셈블리(400)로 유도하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 차단기용 아크 소호부 구조체는 라인 터미널(100), 무빙 바(200), 아크 가이드 어셈블리(300), 아크 슈트 어셈블리(400)로 크게 구성되며, 상기 라인 터미널(100)은 제1 평판부(120), 제2 평판부(130)를 포함하며 제2 평판부(130)에는 고정 접점(FIXED CONTACT)(110)이 마련되어 있다. 또한 상기 각 평판부(120, 130)는 소정 간격으로 이격되며, 대칭을 이루도록 하는 한 쌍의 갈고리형 삽입부를 포함한다.
무빙 바(200)의 일측에는 상기 고정 접점(110)과 접촉하는 가동 접점(MOVING CONTACT)(210)이 구비되며 이는 회전축을 중심으로 상하로 회전 운동하여 상기 라인 터미널(100)의 고정 접점(110)과 접촉하거나 이격될 수 있다.
일 실시예로서 상기 라인 터미널(100)과 무빙 바(200) 재질은 순동일 수 있으며, 상기 고정 접점(110)과 가동 접점(210)의 재질은 은일 수 있다.
아크 가이드 어셈블리(300)는 상기 라인 터미널(100)의 갈고리형 삽입부에 삽입되는데, 이 때, 상기 라인 터미널의(100) 고정 접점(110)만이 노출되게 하여, 무빙 바(200)의 가동 접점(210)과 접촉 또는 이격될 수 있도록 한다. 아크 가이드(310)는 상기 라인 터미널(100)을 감싸 발생한 아크로 부터 라인 터미널(100)이 소손되는 것을 막아준다.
여기서 아크 가이드(310)는 절연체로서 재질은 나일론을 기반으로 한 플라스틱으로 구성되어 있다. 라인 터미널(100)의 고정 접점(110)과 무빙 바(200)의 가동 접점(210)의 성분은 은(Ag)으로 되어 있어, 만약 아크 가이드(310)의 성분이 플라스틱이 아니라면 발생한 아크에 의해 라인 터미널(100)이 소손될 수 있다. 나일론 재질의 플라스틱은 탄소성분으로부터의 절연저항이 높다는 측면도 고려한 것이다.
이러한 아크 가이드(310)는 상기 무빙 바(200)와의 절연거리를 확보하고 아크압을 모아서 상측으로 유도하는 기능을 한다.
또한 상기 아크 가이드(310)의 상부에는 상기 제1 분산형 아크런너(320)와 제2 분산형 아크런너(340)를 결합하기 위한 홈이 각각 존재하여 제1 분산형 아크런너(320)와 제2 분산형 아크런너(340)가 상기 홈 각각에 끼워진다.
한편 아크 가이드 어셈블리(300)의 상부에는 아크 슈트 어셈블리(400)가 결합되는데, 아크 슈트 어셈블리(400)는 유도된 아크의 압력을 낮추며 분산시키며 냉각시키는 기능을 한다. 아크 슈트 어셈블리(400)는 복수개의 그리드(410)와 이를 고정시키는 한 쌍의 아크 슈트인 제1 아크슈트(420) 및 제2 아크슈트(440)로 구성되어, 상기 아크 가이드 어셈블리(300)의 상단에 위치하여 커버(미도시)에 의해 고정된다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 아크 가이드 어셈블리(300)의 결합사시도이고, 도 4의 (a), (b)는 본 발명의 실시예에 따른 아크 가이드 어셈블리(300)의 분해도이고, 도 4의 (c)는 아크 가이드 어셈블리(300)의 평면도이다.
도 3 및 도 4의 (a), (b), (c)를 참조하면, 아크 가이드 어셈블리(300)는 아크 가이드(310), 제1 분산형 아크런너(320), 제2 분산형 아크런너(340)를 포함하고 있음을 알 수 있다. 상기 아크 가이드(310)의 상부에는 상기 제1 분산형 아크런너(320)와 제2 분산형 아크런너(340)를 결합하기 위한 홈이 존재하는데, 제1 분산형 아크런너(320)는 일측에 구비된 홈에 끼워져 내려와 상기 아크 가이드(310)의 하부에 고정된다. 상기 제2 분산형 아크런너(340)은 상기 아크 가이드(310)의 상부 타측에 구비된 홈에 끼워짐으로(또는 결합하여) 한 쌍의 분산형 아크런너(320, 340)는 소정의 거리를 두어, 마주보게 이격되어 위치한다, 한 쌍의 아크런너(320, 340)는 발생한 아크를 잘 게 끊어 상기 아크 슈트 어셈블리(400)로 이송시키는 역할을 한다.
한편 상기 아크 가이드(310)의 재질은 나일론 재질의 플라스틱일 수 있으며, 제1 분산형 아크런너(320)와 제2 분산형 아크런너(340)의 재질은 강철(STEEL)일 수 있다.
도 5의 (a), (b)는 본 발명의 일실시예에 따른 아크 슈트 어셈블리(400)의 결합사시도 및 우측면도이다.
도 5의 (a)와 (b)를 참조하면, 아크 슈트 어셈블리(400)는, 적층된 복수개의 그리드(410)와, 상기 복수개의 그리드(410)를 양 측에서 고정하여 이탈을 막아주는 한 쌍의 아크 슈트(420, 440)의 결합형태인 것을 알 수 있다. 상기 그리드(410)와 상기 한 쌍의 아크 슈트(420, 440)는 서로 대응하는 돌기와 홈에 의하여 이루어지며 그리드(410)는 대략 ㄷ자 형상으로 이루어져 양 측 가장자리에 돌기를 구비하고 있으며, 한 쌍의 아크 슈트(420, 440)는 그 돌기에 대응하는 홈을 구비함으로써 고정되어 결합한다. 상기 그리드(410)는 아크를 소호할 수 있는 소정의 공간을 두어 적층 됨으로써, 아크 소호공간을 확보할 수 있게 한다. 아크 슈트 어셈블리(400)는 상기 언급한 바와 같이 아크 가이드 어셈블리(300)에서 유도된 아크를 소호하는 기능을 한다. 즉 아크압을 낮추며 분산시키며 냉각시킨다.
일 실시예로서 상기 복수의 그리드(410)의 개수는 5개 일 수 있으며, 적층되는 각각의 그리드(410)는 소정의 각도로 기울어지고 각 층마다 공간을 달리 하여 상기 한 쌍의 아크 슈트(420, 440)와 결합될 수 있다.
한편 일 실시예로서 그리드(410)의 재질은 강철(STEEL)일 수 있으며, 한 쌍의 아크슈트(420,440)의 재질은 절연인 섬유(FIBER)일 수 있다.
도 6의 (a)와 (b)는 본 발명의 일실시예에 따라 아크 소호부 구조체의 동작 방식을 구체적으로 설명하기 위한 사시도이다.
도 6의 (a)와 (b)를 참조하여 설명하면, 정상적인 상태에서는 라인 터미널(100)의 고정 접점(110)과 무빙 바(200)의 가동 접점(210)이 접촉하여 있으나, 단락사고와 같은 이상이 발생한 경우 차단기의 무빙 바(200)가 이격되면서 접접부근에서 고온 고압의 아크가 발생하게 된다. 만약 이 때 발생한 고온 고압의 아크를 차단기 외부로 배출하지 못하면 차단기가 폭발한다든지 아크의 잔재가 차단기의 구동메커니즘에 용융되어서 차단기를 ON/OFF 할 수 없는 문제가 발생한다.
본 발명의 경우, 무빙 바(200)가 이격되어 접점에서 아크가 발생한 경우, 발생한 아크는 제1 분산형 아크런너(320)와 제2 분산형 아크런너(340)로 유도되어 한 쌍의 아크 슈트(420, 440)로 이동한다. 아크는 상기 한 쌍의 아크슈트(420, 440)와 그리드(410)에 의해 분할되어 아크전압을 전원전압보다 높게 상승시켜 단락전류를 제한시켜 아크를 소멸시킨다.
아크를 잘게 끊어서 분산시켜 처리하는 과정을 설명한다. 먼저 접점 부근에서 발생한 아크가 새지 않도록하여 상기 아크 가이드(310)가 발생한 아크를 집중 시킨다. 집중된 아크는 제2 분산형 아크런너(340)와 제1 분산형 아크런너(320)를 통해 잘 게 끊어져 아크 슈트 어셈블리(400)로 이송된다. 제1 분산형 아크런너(320)와 제2 분산형 아크런너(340)는 일체로 결합되었던 종래의 구조와 달리 소정의 간격을 두어 이격 되어 있다. 한 쌍의 아크런너(320, 340)가 간격을 두어 이격되는 경우, 아크의 흐름을 지속적으로 끊어, 고온, 고압, 대량으로 발생한 아크를 안전하고 효과적으로 끊어 처리할 수 있게 한다.
이상에서 본 발명의 대표적인 실시예들을 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100 : 라인 터미널(LINE TERMINAL) 110 : 고정 접점(FIXED CONTACT)
120 : 제1 평판부 130 : 제2 평판부
200 : 무빙 바(MOVING BAR) 210 : 가동 접점(MOVING CONTACT)
300 : 아크 가이드 어셈블리 310 : 아크 가이드
320 : 제1 분산형 아크런너 340 : 제2 분산형 아크런너
400 : 아크 슈트 어셈블리 410 : 그리드
420 : 제1 아크슈트 440 : 제2 아크슈트

Claims (4)

  1. 차단기용 아크 소호부 구조체에 있어서,
    일측 면상의 소정 부위에 고정 접점(110)이 마련되어 있는 제2 평판부(130), 타측 면상의 제1 평판부(120), 상기 제1 평판부(120)와 제2 평판부(130)는 소정 간격으로 이격되어 한 쌍의 갈고리형 삽입부로 연접하는 형태를 가지는 라인 터미널(100);
    상기 갈고리형 삽입부 사이에 회전축을 중심으로 상하로 회전 운동이 가능하게 상기 라인 터미널(100)에 근접 설치되며, 일측에는 상기 라인 터미널(100)에 마련된 상기 고정 접점(110)과 접촉되는 가동 접점(210)을 가지는 무빙 바(200);
    상기 라인 터미널(100)의 삽입부에 삽입되는 아크 가이드 어셈블리(300); 및 복수의 그리드(410)와 상기 복수의 그리드(410)를 좌우에서 고정하는 한 쌍의 아크 슈트(420, 440)를 포함하여, 상기 아크 가이드 어셈블리(300) 상측에 위치해 아크를 소호하는 아크 슈트 어셈블리(400)를 포함하고,
    상기 아크 가이드 어셈블리(300)는 아크 가이드(310) 및 제1 분산형 아크런너(320), 제2 분산형 아크런너(340)를 포함하여, 발생한 아크를 상기 한 쌍의 아크런너(320,340)를 통해 상기 아크슈트 어셈블리(400)로 유도하는 것
    을 특징으로 하는 아크 소호부 구조체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 분산형 아크런너(320)는 상기 아크 가이드(310)의 상부 일측에 구비된 홈을 통해 하단에 고정되며, 상기 제2 분산형 아크런너(340)은 상기 아크 가이드(310)의 상부 타측에 구비된 홈에 끼워져 소정의 거리를 두어 마주보게 이격 되어 위치하며, 발생한 아크를 분산하여 상기 아크 슈트 어셈블리(400)로 이송시키는 것을 특징으로 하는 아크 소호부 구조체.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 아크 가이드(310)는 상기 라인 터미널(100)의 상기 고정 접점(110)이 노출되고, 무빙 바(200)와의 절연거리를 확보하여 상기 갈고리형 삽입부로 삽입되는 것을 특징으로 하는 아크 소호부 구조체.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 아크 가이드(310)의 재질은 나일론을 재료로 한 플라스틱인 것을 특징으로 하는 아크 소호부 구조체.
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