KR20190103637A - 용액성장법에 의한 박막형성장치, 박막형성방법 및 cigs계 태양전지의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 구성이 간단하고 가격이 상대적으로 저렴한 장비를 이용하여 정확하게 용액성장된 박막의 두께를 확인할 수 있는 박막형성장치에 관한 것으로, 박막을 형성하기 위한 원료물질이 포함된 용액이 담기는 반응조; 용액에 일단이 침지되며 서로 이격된 2개의 탐침; 상기 탐침에 연결되어 탐침 사이의 저항을 측정하는 측정기를 포함하여 구성되며, 용액에 침지된 탐침 표면에 형성된 박막에 의한 저항의 변화를 통해서 반응조에 담긴 기판의 표면에 형성된 박막의 두께를 실시간으로 측정할 수 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명은, 간단하고 저렴하게 구성할 수 있는 장비를 추가하여 용액성장법의 단점인 박막의 두께 제어가 어려운 문제를 해결함으로써, 빠르고 저렴한 용액성장법으로도 제품의 효율을 높일 수 있는 최적으로 두께로 박막을 성장시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 장비는 두께 측정을 위한 탐침부를 재사용하기 용이할 뿐만 아니라 장기간 사용이 가능하기 때문에, 장비의 제작비용과 운영비용이 낮아지는 뛰어난 효과가 있다.
본 발명은, 간단하고 저렴하게 구성할 수 있는 장비를 추가하여 용액성장법의 단점인 박막의 두께 제어가 어려운 문제를 해결함으로써, 빠르고 저렴한 용액성장법으로도 제품의 효율을 높일 수 있는 최적으로 두께로 박막을 성장시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 장비는 두께 측정을 위한 탐침부를 재사용하기 용이할 뿐만 아니라 장기간 사용이 가능하기 때문에, 장비의 제작비용과 운영비용이 낮아지는 뛰어난 효과가 있다.
Description
본 발명은 용액성장법으로 박막을 형성하는 장치에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 용액성장법으로 박막을 형성하는 과정에서 박막의 두께를 실시간으로 확인할 수 있는 장치에 관한 것이다.
최근 심각한 환경오염 문제와 화석 에너지 고갈로 차세대 청정에너지 개발에 대한 중요성이 증대되고 있다. 그 중에서도 태양전지는 태양 에너지를 직접 전기 에너지로 전환하는 장치로서, 공해가 적고, 자원이 무한적이며 반영구적인 수명이 있어 미래 에너지 문제를 해결할 수 있는 에너지원으로 기대되고 있다.
태양전지는 광흡수층으로 사용되는 물질에 따라서 다양한 종류로 구분되며, 현재 가장 많이 사용되는 것은 실리콘을 이용한 실리콘 태양전지이다. 그러나 최근 실리콘의 공급부족으로 가격이 급등하면서 박막형 태양전지에 대한 관심이 증가하고 있다. 박막형 태양전지는 얇은 두께로 제작되므로 재료의 소모량이 적고, 무게가 가볍기 때문에 활용범위가 넓다. 이러한 박막형 태양전지의 재료로서 실용화가 진행된 물질로는 CdTe가 있으며, 최근에는 높은 광흡수 계수를 가지는 CIGS(Copper Indium Gallium Selenide)가 각광받고 있다.
CIGS계 태양전지는 CIGS계 광흡수층과 PN접합을 구성하는 버퍼층으로서 CdS박막을 형성하는 것이 일반적이며, 이러한 CdS박막의 형성방법으로는 진공증착, 스퍼터링, 화학기상성장법(chemical vapor deposition), 스크린 프린팅(screen printing), 전착법(electrochemical deposition 또는 electroplating), 용액성장(chemical bath deposition; CBD)법 등이 있다.
이중에서 용액성장법은 공정이 간단해서 대면적의 박막을 빠르고 값싸게 제조할 수 있는 방법으로 주목을 받고 있으며, 박막의 화학적 양론비(stoichiometry)가 Cd:S=1:1로서 정확하고 막질이 치밀하며 균질성 등이 우수하여 고효율 태양전지를 개발하는데 사용되고 있다.
그러나 상기 용액성장법은 반응물질의 수용액이 담긴 반응조 내에서 반응이 이루어지기 때문에 매질에 의해 박막 두께의 실측이 어렵다. 따라서 반응용액의 pH, 반응온도, 반응농도, 반응시간 등의 반응조건을 제어하여 박막의 두께를 조절하고 있다. 하지만 상기 방법도 양산공정에 적용할 때에는 다수의 조건 중 어느 한 조건의 미세한 변화에 따라 박막의 물리적 성질은 물론 박막 두께가 다르게 형성될 수 있으므로, 제조된 제품 품질의 균일성이 떨어질 수 있다. 물론 샘플링에 의해 두께 검사에 의해 제품의 불량률을 낮추고 있으나, 검사를 위한 시간과 비용이 소요되는 단점이 있다.
따라서 별도의 샘플링 검사 없이 용액성장법에 의해 버퍼층을 형성하는 과정에서 박막의 두께를 측정할 수 있도록 하여 재현성이 좋으면서도 빠르고 쉽게 우수한 특성의 박막을 양산할 수 있는 방법에 대한 연구가 필요하며, 대한민국 등록특허 제10-1032890호 에서는 용액성장법을 위한 수용액 내에 진동자를 함께 침지하여 진동수의 변화를 확인하거나 수용액의 광투과도를 확인하는 방법을 제시하고 있다. 하지만 이에 사용되는 장비가 고가이고, 진동자의 경우에 재사용 과정이 복잡하고 액체 내에서 오작동을 일으키는 경우가 발생하는 단점이 있다.
본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서 구성이 간단하고 가격이 상대적으로 저렴한 장비를 이용하여 정확하게 용액성장된 박막의 두께를 확인할 수 있는 박막형성장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 용액성장법에 의한 박막형성장치는, 박막을 형성하기 위한 원료물질이 포함된 용액이 담기는 반응조; 용액에 일단이 침지되며 서로 이격된 2개의 탐침; 상기 탐침에 연결되어 탐침 사이의 저항을 측정하는 측정기를 포함하여 구성되며, 용액에 침지된 탐침 표면에 형성된 박막에 의한 저항의 변화를 통해서 반응조에 담긴 기판의 표면에 형성된 박막의 두께를 실시간으로 측정할 수 있는 것을 특징으로 한다.
이때, 탐침이 귀금속 재질로 구성되면 탐침 표면에 형성된 박막을 제거한 뒤에 재사용할 수 있으며, 귀금속 재질로는 Pt가 바람직하다.
측정기에서 측정된 저항을 통해서 박막의 두께를 산출하는 연산부를 더 포함할 수 있다.
박막을 형성하는 대상인 기판을 용액에서 꺼내는 회수장치를 더 포함하여, 박막의 두께가 설정된 두께가 되는 경우에 자동으로 기판을 회수하도록 구성할 수 있다.
반응조에 담긴 용액을 가열하는 가열장치와 용액의 온도를 측정하고 제어하는 온도제어장치 및 용액을 교반하는 교반장치를 더 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 형태에 의한 박막형성방법은, 원료물질이 포함된 용액을 준비하는 준비 단계; 박막을 형성하는 대상인 기판을 용액에 침지하여 용액성장법으로 박막을 형성하는 박막 형성 단계; 및 기판을 용액에서 꺼내서 회수하는 회수 단계를 포함하여 구성되며, 상기 박막 형성 단계에서 서로 이격된 2개의 탐침의 일단을 용액에 함께 침지하여 탐침 사이의 저항을 측정함으로써 기판에 형성되는 박막의 두께를 실시간으로 측정하는 것을 특징으로 한다.
탐침을 재사용하기 위하여 탐침 표면에 형성된 박막을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.
회수 단계에서, 박막의 두께가 설정된 두께가 되는 경우에 회수장치에 의해서 자동으로 기판을 용액에서 꺼내도록 구성할 수 있다.
본 발명의 또 다른 형태에 의한 CIGS계 태양전지의 제조방법은, 하부 기판, 하부 전극, CIGS계 광흡수층, 버퍼층 및 상부 전극이 순차로 적층된 CIGS계 태양전지를 제조하는 방법으로서, CIGS계 광흡수층의 위에 CdS 재질의 버퍼층을 형성하는 공정이, 원료물질이 포함된 용액을 반응조에 준비하는 준비 단계; 하부 전극과 CIGS계 광흡수층이 순차 형성된 기판을 용액에 침지하여 용액성장법으로 CdS박막을 형성하는 박막 형성 단계; 및 CdS박막이 형성된 기판을 용액에서 꺼내서 회수하는 회수 단계를 포함하여 구성되며, 상기 박막 형성 단계에서 서로 이격된 2개의 탐침의 일단을 용액에 함께 침지하여 탐침 사이의 저항을 측정함으로써 CIGS계 광흡수층 위에 형성되는 CdS박막의 두께를 실시간으로 측정하는 것을 특징으로 한다.
탐침을 재사용하기 위하여 탐침 표면에 형성된 CdS박막을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.
회수 단계에서, CdS박막의 두께가 설정된 두께가 되는 경우에 회수장치에 의해서 자동으로 기판을 용액에서 꺼내도록 구성할 수 있다.
상술한 바와 같이 구성된 본 발명은, 간단하고 저렴하게 구성할 수 있는 장비를 추가하여 용액성장법의 단점인 박막의 두께 제어가 어려운 문제를 해결함으로써, 빠르고 저렴한 용액성장법으로도 제품의 효율을 높일 수 있는 최적으로 두께로 박막을 성장시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 장비는 두께 측정을 위한 탐침부를 재사용하기 용이할 뿐만 아니라 장기간 사용이 가능하기 때문에, 장비의 제작비용과 운영비용이 낮아지는 뛰어난 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 용액성장법에 의한 박막형성장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에서 두께를 측정하는 원리를 설명하기 위한 모식도이다.
도 3은 CIGS계 태양전지의 일반적인 구조를 도시한 모식도이다.
도 2는 본 발명에서 두께를 측정하는 원리를 설명하기 위한 모식도이다.
도 3은 CIGS계 태양전지의 일반적인 구조를 도시한 모식도이다.
첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 용액성장법에 의한 박막형성장치의 구성을 나타낸 도면이다.
본 실시예의 박막형성장치는 반응조(100)와 두께 측정을 위한 탐침부(300) 및 측정기(400)를 포함하여 구성된다.
반응조(100)는 용액성장법에 의해서 박막을 형성하기 위한 원료물질이 포함된 용액(200)이 담겨진다. 또한, 도시되지 않았지만, 용액성장법에 의해서 박막이 형성될 수 있도록 용액(200)을 가열하기 위한 가열장치와 온도 센서가 설치되며, 용액(200)을 교반하기 위한 교반장치도 설치된다. 가열장치와 온도 센서에 의해서 용액(200)의 온도가 일정하게 유지될 수 있고, 교반장치에 의해서 용액(200)을 지속적으로 교반함으로써 박막의 성장에 따라 용액에 포함된 원료물질의 농도 구배가 생기지 않고 원료물질이 지속적으로 접촉되도록 한다.
탐침부(300)와 측정기(400)는 용액성장법으로 형성 및 성장되는 박막의 두께를 측정하기 위한 구성요소이다. 탐침부(300)는 2개의 탐침(310, 320)이 서로 이격되어 위치하고, 일단이 용액(200)에 침지되며, 테프론 등의 절연물질(330)을 사용하여 탐침(310, 320)의 끝부분을 특정된 양만큼만 노출시킴으로써 용액(200)에 침지되는 탐침(310, 320)의 면적을 제한한다. 측정기(400)는 탐침(310, 320)의 타단에 연결되어 전기저항을 측정하며, 멀티미터 수준의 저항측정이 가능한 장비를 모두 적용할 수 있다.
용액성장법은 박막을 형성하고자하는 기판을 용액(200)에 침지시킨 상태에서 용액의 반응에 의해서 박막이 가판의 표면에 형성 및 성장하는 방법이다. 이때, 상기한 교반장치에 의해서 용액에 포함된 원료물질의 농도 구배가 생기지 않기 때문에, 박막을 성장시키는 장소인 기판과 탐침부(300)의 표면에서 거의 동일하게 박막이 형성된다.
탐침(310, 320)의 표면에도 박막이 형성 및 성장하며, 표면에 형성된 박막에 의해서 탐침(310, 320) 사이에 측정되는 저항에도 변화가 발생한다. 이때, 도 2에 도시된 것과 같이, 탐침(310, 320) 사이에 측정된 저항은 박막이 형성되기 전에는 용액(200)에 의한 저항값(R=Rsol)이었지만, 탐침(310, 320)의 표면에 박막이 형성된 경우에는 용액(200)에 의한 저항값에 박막에 의한 저항값이 추가되어 변화(R=Rsol+R박막)한다. 박막에 의해서 추가되는 저항값(R박막)은 박막의 두께에 따라 변화하므로 저항의 변화를 통해서 탐침(310, 320)의 표면에 형성된 박막의 두께를 계산할 수 있다. 형성된 박막의 면적에 따른 영향도 있을 수 있으나, 용액(200)에 침지된 탐침 끝부분의 면적(단면적과 노출길이)이 결정되어 있기 때문에, 박막의 두께를 측정하는 것이 가능하다. 도시되지 않았지만, 본 실시예의 박막형성장치는 저항의 변화를 통해 박막의 두께를 계산하는 연산장치를 포함할 수 있다.
나아가 연산장치와 함께 박막이 원하는 두께에 이르렀을 때에 기판의 용액의 밖으로 꺼내는 회수장치를 더 구비할 수 있으며, 연산장치와 회수장치를 제어하는 제어부를 통해서 박막이 설정된 두께까지 성장하였을 때에 자동으로 기판을 회수하도록 구성할 수 있다.
그리고 탐침(310, 320)을 Pt와 같은 귀금속으로 구성하면, 표면에 형성된 박막을 제거한 뒤에 재사용할 수 있기 때문에 재사용에 용이하며, 장기간의 사용이 가능하다.
본 실시예의 박막형성장치 및 이를 이용한 박막형성방법은 특히 CIGS계 태양전지에서 버퍼층으로 적용되는 CdS박막을 형성하는 과정에서 적용될 수 있으며, 이를 기준으로 설명한다.
도 3은 CIGS계 태양전지의 일반적인 구조를 도시한 모식도이다.
일반적인 CIGS계 태양전지는 하부 기판(500) 위에 하부 전극(600), 광흡수층(700), 버퍼층(800) 및 상부 전극(900)이 순차적으로 적층된 구조를 포함한다.
버퍼층(800)인 CdS박막은 광흡수층(700)의 상부에 형성되는 것이 일반적이므로, CIGS계 광흡수층(700)까지 적층된 기판을 도 1에 도시된 박막형성장치의 반응조(100)에 담긴 용액(200)에 침지하여 용액성장법으로 CdS박막을 형성 및 성장시킨다.
이때, 기판과 함께 탐침부(300)의 일단을 용액(200)에 침지함으로써, 기판과 함께 탐침(310, 320)에도 CdS박막을 형성 및 성장시키며, 측정기(400)에 측정된 저항을 통해서 CdS박막의 두께를 실시간으로 측정할 수 있고, 원하는 두께로 CdS박막이 성장한 경우에 기판을 용액(200)에서 꺼냄으로써 원하는 두께의 CdS박막을 형성할 수 있다.
앞서 살펴본 것과 같이, 제어부와 기판을 회수하는 회수장치를 적용하여 설정된 두께까지 CdS박막이 성장된 경우에 자동으로 기판을 회수하는 것이 가능하다.
이상에서 살펴본 본 발명을 적용하면, 간단하고 저렴하게 구성할 수 있는 장비를 사용하여 용액성장법의 단점인 박막의 두께 제어가 어려운 문제를 해결함으로써, 빠르고 저렴한 용액성장법으로도 제품의 효율을 높일 수 있는 최적으로 두께로 박막을 성장시킬 수 있는 효과가 있다.
이상 본 발명을 바람직한 실시예를 통하여 설명하였는데, 상술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화가 가능함은 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 보호범위는 특정 실시예가 아니라 특허청구범위에 기재된 사항에 의해 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상도 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 반응조
200: 용액
300: 탐침부
310, 320: 탐침
330: 절연물질
400: 측정기
500: 하부 기판
600: 하부 전극
700: 광흡수층
800: 버퍼층
900: 상부 전극
200: 용액
300: 탐침부
310, 320: 탐침
330: 절연물질
400: 측정기
500: 하부 기판
600: 하부 전극
700: 광흡수층
800: 버퍼층
900: 상부 전극
Claims (12)
- 박막을 형성하기 위한 원료물질이 포함된 용액이 담기는 반응조;
용액에 일단이 침지되며 서로 이격된 2개의 탐침;
상기 탐침에 연결되어 탐침 사이의 저항을 측정하는 측정기를 포함하여 구성되며,
용액에 침지된 탐침 표면에 형성된 박막에 의한 저항의 변화를 통해서 반응조에 담긴 기판의 표면에 형성된 박막의 두께를 실시간으로 측정할 수 있는 것을 특징으로 하는 용액성장법에 의한 박막형성장치.
- 청구항 1에 있어서,
상기 탐침이 귀금속 재질로 구성되어, 탐침 표면에 형성된 박막을 제거한 뒤에 재사용할 수 있는 것을 특징으로 하는 용액성장법에 의한 박막형성장치.
- 청구항 2에 있어서,
상기 탐침이 Pt 재질인 것을 특징으로 하는 용액성장법에 의한 박막형성장치.
- 청구항 1에 있어서,
상기 측정기에서 측정된 저항을 통해서 박막의 두께를 산출하는 연산부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 용액성장법에 의한 박막형성장치.
- 청구항 1에 있어서,
박막을 형성하는 대상인 기판을 용액에서 꺼내는 회수장치를 더 포함하여, 박막의 두께가 설정된 두께가 되는 경우에 자동으로 기판을 회수하는 것을 특징으로 하는 용액성장법에 의한 박막형성장치.
- 청구항 1에 있어서,
반응조에 담긴 용액을 가열하는 가열장치와 용액의 온도를 측정하고 제어하는 온도제어장치 및 용액을 교반하는 교반장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 용액성장법에 의한 박막형성장치.
- 원료물질이 포함된 용액을 준비하는 준비 단계;
박막을 형성하는 대상인 기판을 용액에 침지하여 용액성장법으로 박막을 형성하는 박막 형성 단계; 및
기판을 용액에서 꺼내서 회수하는 회수 단계를 포함하여 구성되며,
상기 박막 형성 단계에서 서로 이격된 2개의 탐침의 일단을 용액에 함께 침지하여 탐침 사이의 저항을 측정함으로써 기판에 형성되는 박막의 두께를 실시간으로 측정하는 것을 특징으로 하는 박막형성방법.
- 청구항 7에 있어서,
탐침을 재사용하기 위하여 탐침 표면에 형성된 박막을 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 박막형성방법.
- 청구항 7에 있어서,
상기 회수 단계에서, 박막의 두께가 설정된 두께가 되는 경우에 회수장치에 의해서 자동으로 기판을 용액에서 꺼내는 것을 특징으로 하는 박막형성방법.
- 하부 기판, 하부 전극, CIGS계 광흡수층, 버퍼층 및 상부 전극이 순차로 적층된 CIGS계 태양전지를 제조하는 방법으로서,
CIGS계 광흡수층의 위에 CdS 재질의 버퍼층을 형성하는 공정이,
원료물질이 포함된 용액을 반응조에 준비하는 준비 단계;
하부 전극과 CIGS계 광흡수층이 순차 형성된 기판을 용액에 침지하여 용액성장법으로 CdS박막을 형성하는 박막 형성 단계; 및
CdS박막이 형성된 기판을 용액에서 꺼내서 회수하는 회수 단계를 포함하여 구성되며,
상기 박막 형성 단계에서 서로 이격된 2개의 탐침의 일단을 용액에 함께 침지하여 탐침 사이의 저항을 측정함으로써 CIGS계 광흡수층 위에 형성되는 CdS박막의 두께를 실시간으로 측정하는 것을 특징으로 하는 CIGS계 태양전지의 제조방법.
- 청구항 10에 있어서,
탐침을 재사용하기 위하여 탐침 표면에 형성된 CdS박막을 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법.
- 청구항 10에 있어서,
상기 회수 단계에서, CdS박막의 두께가 설정된 두께가 되는 경우에 회수장치에 의해서 자동으로 기판을 용액에서 꺼내는 것을 특징으로 하는 태양전지의 제조방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020180024299A KR102069845B1 (ko) | 2018-02-28 | 2018-02-28 | 용액성장법에 의한 박막형성장치, 박막형성방법 및 cigs계 태양전지의 제조방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020180024299A KR102069845B1 (ko) | 2018-02-28 | 2018-02-28 | 용액성장법에 의한 박막형성장치, 박막형성방법 및 cigs계 태양전지의 제조방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20190103637A true KR20190103637A (ko) | 2019-09-05 |
| KR102069845B1 KR102069845B1 (ko) | 2020-02-11 |
Family
ID=67949774
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020180024299A KR102069845B1 (ko) | 2018-02-28 | 2018-02-28 | 용액성장법에 의한 박막형성장치, 박막형성방법 및 cigs계 태양전지의 제조방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102069845B1 (ko) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06122996A (ja) * | 1992-10-08 | 1994-05-06 | Minolta Camera Co Ltd | 電着膜の形成方法及びその装置 |
| KR101032890B1 (ko) | 2009-02-04 | 2011-05-06 | 한국에너지기술연구원 | Ｃｉｓ계 박막 태양전지용 버퍼층 제조방법 |
| KR20120137929A (ko) * | 2011-06-13 | 2012-12-24 | 주식회사 포스코 | Ｃｉ（ｇ）ｓ태양전지용 기판 및 이를 이용한 ｃｉ（ｇ）ｓ태양전지 |
-
2018
- 2018-02-28 KR KR1020180024299A patent/KR102069845B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06122996A (ja) * | 1992-10-08 | 1994-05-06 | Minolta Camera Co Ltd | 電着膜の形成方法及びその装置 |
| KR101032890B1 (ko) | 2009-02-04 | 2011-05-06 | 한국에너지기술연구원 | Ｃｉｓ계 박막 태양전지용 버퍼층 제조방법 |
| KR20120137929A (ko) * | 2011-06-13 | 2012-12-24 | 주식회사 포스코 | Ｃｉ（ｇ）ｓ태양전지용 기판 및 이를 이용한 ｃｉ（ｇ）ｓ태양전지 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR102069845B1 (ko) | 2020-02-11 |
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