KR20230046520A - 중단열 콘크리트 벽체의 단열재 고정장치 - Google Patents

중단열 콘크리트 벽체의 단열재 고정장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 중단열 콘크리트 벽체의 단열재 고정장치에 관한 것으로, 좀더 상세하게 설명하자면, 중단열 콘크리트 벽체를 시공할 때 외부 거푸집인 갱폼(gang form)과 내부 거푸집인 유로폼(wooden-steel form) 사이에 배치되는 단열재의 위치와 간격을 고정시켜 주는 단열재 고정장치에 관한 것이다.

Description

중단열 콘크리트 벽체의 단열재 고정장치{Fixing device of heat insulating material for sandwich concrete wall}
본 발명은 중단열 콘크리트 벽체의 단열재 고정장치에 관한 것으로, 좀더 상세하게 설명하자면, 중단열 콘크리트 벽체를 시공할 때 외부 거푸집인 갱폼(gang form)과 내부 거푸집인 유로폼(wooden-steel form) 사이에 배치되는 단열재의 위치와 간격을 고정시켜 주는 단열재 고정장치에 관한 것이다.
일반적으로 건축물을 구성하는 콘크리트 벽체에 대한 단열방법은 단열재를 설치하는 위치에 따라 내단열과 외단열 및 중단열로 구분할 수 있다. 먼저 내단열은 단열재를 벽체 내면, 즉 실내 쪽에 설치하는 공법으로서, 날씨와 상관없이 간편하게 단열공사를 실시할 수 있고 공사비용이 저렴한 장점이 있으나, 단열효과를 저하시키는 소위 열교현상(thermal bridge)이 발생할 수 있고, 벽체 내면에 결로현상이 발생하는 문제가 있다.
다음으로 외단열은 단열재를 벽체 외면, 즉 실외 쪽에 단열재를 설치하는 방법으로서, 열교현상이 없어서 단열효과가 우수하고 결로현상이 발생하지 않는 장점이 있으나, 전문적인 시공인력이 필요하고 상대적으로 공사비가 높은 단점이 있다. 마지막으로 중단열은 단열재를 벽체 중간에 설치하는 방법으로서, 내단열과 외단열의 단점은 보완하고 장점은 살릴 수 있는 효과가 있다.
첨부 도 1은 통상적인 중단열 시공방법을 나타낸 도면으로서, 외측 거푸집인 갱폼(1)과 내측 거푸집인 유로폼(2) 사이에 단열재(3)를 배치하고, 양쪽 거푸집과 단열재(3) 사이에 콘크리트(C)를 타설하여 외측벽체(4)와 내측벽체(5)를 형성한다. 이때 상기 갱폼(1)과 유로폼(2) 사이에는 폼타이(6)가 설치된다.
상기 폼타이(6)는 긴결재(緊結材)로서 콘크리트(C)를 타설할 때는 갱폼(1)과 유로폼(2)을 지지해 주는 기능을 하지만, 양쪽 거푸집을 제거한 이후에는 외측벽체(4)와 단열재(3) 및 내측벽체(5)를 구조적으로 일체화 시켜 주는 기능을 한다. 이러한 폼타이(6)로서 봉 형상의 세파볼트는 지지력은 강하지만, 단면적이 넓어서 소위 점형 열교현상을 일으킬 우려가 높고, 납작한 플랫타이(flat tie)는 열교현상이적어서 단열효과는 우수하지만 상대적으로 지지력이 취약한 단점이 있다.
그리고 상기 단열재(3)는 콘크리트(C)의 하중에 의해서 좌우 양쪽에서 상당한 측압을 받게 되고, 양쪽 측압 사이에 불균형이 발생하면 단열재(3)의 위치가 변경되거나, 단열재(3)와 단열재(3) 사이의 틈새가 벌어지면서 부실시공의 원인이 될 수 있다.
이러한 기술적 과제를 해결하기 위하여 종래에도 국내 특허 제10-1366503호(2014년 02월 18일), 특허 제10-1441399호(2014년 09월 11일), 특허 제10-1889264호(2018년 08월 09일), 특허 제10-2025991호(2019년 09월 20일) 및 특허 제10-2176086호(2020년 11월 03일) 등에는 중단열 공법을 보다 효과적으로 실시할 수 있는 기술들이 소개되어 있다.
첨부 도 2는 상기 특허 제10-1441399호(2014년 09월 11일)에 소개된 중단열 벽체의 시공방법을 인용한 것으로, 갱폼(300)과 유로폼(400) 사이에 단열재(200)와 철근골조(F)가 배치되고, 상기 갱폼(300)과 유로폼(400) 사이에는 단열재(200)를 관통하는 합성 폼타이(100)가 설치되어 있는 구조를 보여주고 있다.
그리고 상기 합성 폼타이(100)는, 단열재(200)에 삽입되는 연결봉(110)과, 상기 연결봉(110)의 일측 단부에 결합되는 체결플레이트(120) 및 유로폼 타이부재(160)와, 상기 연결봉(110)의 타측 단부에 결합되는 갱폼 타이부재(150)를 포함하여 구성된다. 상기 연결봉(110)에는 단열재(200)의 일면에 밀착되는 원판 형상의 고정플레이트(111)와, 양쪽 타이부재(150,160)가 결합되는 암수 인서트(130,140)가 설치되어 있다.
상기 합성 폼타이(100)는 양쪽 타이부재(150,160)가 갱폼(300)과 유로폼(400)에 각각 고정된 상태에서 고정플레이트(111)와 체결플레이트(120)가 단열재(200)의 양면을 지지하고 있기 때문에 콘크리트를 타설할 때 단열재(200)의 위치가 변경될 우려가 없다. 또한, 상기 연결봉(110)과 체결플레이트(120)는 단열효과가 우수한 FRP 재질로 이루어져 있어서 열교현상을 차단할 수 있는 효과가 있다.
그러나 상기 합성 폼타이(100)는, 단열재(200)에다 다수개의 타이홀(H)을 천공하고, 갱폼(300)에는 다수개의 갱폼 타이부재(150)와 연결봉(110)을 설치한 상태에서, 상기 타이홀(H)에다 각각 상기 연결봉(110)을 삽입한 다음, 체결플레이트(120)와 유로폼 타이부재(160)를 결합해야 한다. 이때 단열재(200)에 천공되는 타이홀(H)의 위치를 갱폼(300)에 설치되는 갱폼 타이부재(150)의 위치와 정확하게 일치시켜야 하는 어려움이 있다.
일반적으로 폼타이(6)가 약 30 Cm 정도의 간격으로 설치된다는 점을 고려하면, 단열재(200) 한 개당 약 15~20개 정도의 연결봉(110)이 설치되어야 한다. 따라서 단열재(200)에는 15~20개 정도의 타이홀(H)을 천공해야 하고, 이러한 타이홀(H)의 위치가 갱폼(300)에 고정되어 있는 연결봉(110)의 위치와 모두 정확하게 일치해야 하는데, 이러한 작업은 생각보다 매우 까다롭다.
특히 다수개의 단열재(200)를 잇달아 설치할 경우, 갱폼(300)에 설치된 연결봉(110)의 위치와 단열재(200)에 천공되어 있는 타이홀(H)의 위치가 정확히 일치하지 않으면, 단열재(200)와 단열재(200) 사이의 간격이 벌어져서 열교현상이 발생할 수 있다. 또한 고정플레이트(111)와 체결플레이트(120) 사이의 간격을 변경할 수 없기 때문에 상기 간격과 일치하는 두께를 갖는 단열재(200)만 사용해야 한다는 한계가 있다.
특허 제10-1366503호(2014년 02월 18일) 특허 제10-1441399호(2014년 09월 11일) 특허 제10-1889264호(2018년 08월 09일) 특허 제10-2025991호(2019년 09월 20일) 특허 제10-2176086호(2020년 11월 03일)
이상 살핀 바와 같이, 중단열 콘크리트 벽체의 시공은 골조공사와 단열공사 및 콘크리트 타설공사를 동시에 진행한다. 이러한 중단열 작업과정에서 갱폼과 유로폼 사이에 배치된 단열재의 위치와 간격이 변경되지 않아야 하고, 작업과정이 용이해야 하며, 시공 이후에는 내부벽체와 단열재 및 외부벽체가 구조적으로 일체화 되어야 하고, 열교현상으로 인한 열손실이 발생하지 않아야 한다.
이에 본 발명의 목적은 중단열 콘크리트 벽체의 시공함에 있어서 갱폼과 유로폼 사이에 배치된 단열재의 위치와 간격을 고정시켜 주는 것으로, 작업과정이 용이하고, 시공 이후에는 내부벽체와 단열재 및 외부벽체를 일체로 결합해 주면서 열교현상을 일으키지 않는 단열재 고정장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 중단열 콘크리트 벽체의 단열재 고정장치는, 갱폼(1)과 유로폼(2) 사이에 배치되는 단열재(3)의 위치와 간격을 고정시켜 주는 것으로,
상기 단열재(3)의 외면에 밀착되는 고정판(11)과, 상기 고정판(11)의 외면 중앙에 직립(直立)하여 단부가 갱폼(1)의 측면에 접촉 지지되는 간격유지봉(12)과, 상기 고정판(11)의 내면 중앙에 구비된 암나사공(13)을 포함하여 구성되는 단열성 플라스틱 재질의 스페이스캡(10)과;
제1 단부가 상기 단열재(3)를 폭 방향으로 관통하여 상기 스페이스캡(10)의 암나사공(13)에 결합되고, 제2 단부는 상기 유로폼(2)의 측면에 접촉 지지되는 나사봉(20)과;
상기 나사봉(20)이 통과하는 중앙홀(31)을 갖는 밀착판(30)과;
상기 나사봉(20)에 나사 결합되어 상기 밀착판(30)을 단열재(30)의 내면에 밀착시켜 주는 결속너트(40); 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 고정판(11)은 단열재(3) 속으로 침투 하도록 상기 암나사공(13)의 주변에 돌출된 다수개의 고정돌기(14)를 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 단열재 고정장치는 중단열 콘크리트 벽체를 시공할 때 갱폼과 유로폼 사이에 배치되는 단열재를 견고하게 고정시켜 줌으로써, 콘크리트를 타설할 때 상기 단열재의 위치와 간격이 변경될 우려가 없고, 따라서 단열효과가 우수한 벽체를 시공할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명에 따른 단열재 고정장치를 사용하면, 갱폼과 유로폼의 구조에 따라 특정 위치에 타이홀(H)이 관통되어 있는 단열재를 미리 준비할 필요가 없고, 또한 다양한 두께의 단열재를 제한 없이 사용할 수 있어서 작업효율을 높을 뿐 아니라, 긴결재로서 열교현상이 적은 플랫타이를 사용하더라도 외측벽체와 단열재 및 내측벽체를 구조적으로 견고하게 일체화 시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 통상적인 중단열 콘크리트 벽체의 시공방법을 나타낸 단면도,
도 2는 종래 기술에 소개된 합성 폼타이(100)의 구조 및 사용 방법을 나타낸 도면,
도 3은 본 발명에 따른 단열재 고정장치의 구성을 나타낸 사시도,
도 4는 도 3에서 스페이스캡(10)의 단면도,
도 5는 도 3에서 밀착판(30)의 사시도,
도 6은 본 발명에 따른 단열재 고정장치의 사용상태를 나타낸 단면도이다.
이하, 첨부한 도면을 이용하여 본 발명을 상세하게 설명한다. 다만, 첨부 도면은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시한 것이므로 이들 실시예에 의해서 본 발명의 권리범위가 제한되는 것은 아니다. 또한 본 발명을 실시하는데 꼭 필요한 구성이라 하더라도 종래기술에 소개되어 있거나, 통상의 기술자가 공지기술로부터 용이하게 실시할 수 있는 사항에 대해서는 구체적인 설명을 생략한다.
그리고 본 발명에서, ‘제1 ~’ 이나 ‘제2 ~’ 또는 ‘외면’ 이나 ‘내면’ 이라 함은 하나의 구성요소 내에서 서로 대응하는 위치를 구분하기 위하여 사용하는 용어로서, 상대적인 의미를 갖는 것이므로 서로 바꾸어 사용해도 무방하다.
본 발명에 따른 단열재 고정장치는 중단열 콘크리트 벽체를 시공할 때 갱폼(1)과 유로폼(2) 사이에 배치되는 단열재(3)의 위치와 간격을 고정시켜 주는 것으로, 도 3에서 보는 바와 같이, 스페이스캡(10)과 나사봉(20), 밀착판(30) 및 결속너트(40)를 포함하여 구성된다.
먼저 상기 스페이스캡(10)은 외측 거푸집인 갱폼(1)과 단열재(3) 사이에 설치되는 것으로, 단열성 플라스틱 재질로 이루어지며, 고정판(11)과 간격유지봉(12) 및 암나사공(13)을 포함하여 구성된다.
상기 고정판(11)은 단열재(3)의 외면에 밀착되는 것으로, 원판 형상인 것이 바람직하지만 다각형 형상이라도 무방하다. 상기 고정판(11)의 내면에는 적소에 다수개의 침상돌기(14)가 돌출되어 있는 것이 바람직하다.
상기 침상돌기(14)는 단열재(3) 속으로 침투하여 고정판(11)의 밀착력을 강화시켜 주는 기능을 한다. 첨부 도면에서는 상기 침상돌기(14)가 4개인 경우를 예시하였으나, 그 개수와 위치는 적절히 변경될 수 있다.
상기 간격유지봉(12)은 상기 고정판(11)의 외면 중앙에 소정의 길이로 직립(直立) 설치되어 있는 봉체로서, 그 자유 단부가 상기 갱폼(1)의 측면에 접촉 지지된다. 따라서 상기 간격유지봉(12)의 길이에 의해서 갱폼(1)과 단열재(3) 사이의 간격, 즉 외측벽체(4)의 두께가 결정된다.
상기 고정판(11)과 간격유지봉(12)의 외면에는 갱폼(1)과 단열재(3) 사이에 채워지는 콘크리트(C), 즉 외측벽체(4)와의 결속력을 강화시켜 주는 요철부(도면에는 나타내지 않았음)가 형성되어 있는 것이 바람직하다.
상기 암나사공(13)은 상기 나사봉(20)의 제1 단부가 체결되는 곳으로, 상기 고정판(11)의 내면 중앙에 구비되어 있다. 상기 암나사공(13)의 주변에는 상기 침상돌기(14)가 등간격으로 배치되어 있다. 또한 상기 간격유지봉(12)의 내부에는 상기 암나사공(13)에서 연결되는 중앙홀(12a)이 관통되어 있는 것이 바람직하다.
상기 중앙홀(12a)은 스페이스캡(10)을 성형하는데 소요되는 단열성 플라스틱 재료의 소모량을 절감시켜 주고, 상기 나사봉(20)을 통해서 전달되는 열기를 차단하여 단열효과를 향상시켜 주는 기능을 한다. 또한 상기 중앙홀(12a)은 나사봉(20)의 길이를 조절할 수 있도록 상기 나사봉(20)의 제1 단부를 수용한다.
상기 암나사공(13)은 플라스틱 재질의 스페이스캡(10)을 성형할 때 스페이스캡(10) 내부에 일체로 성형될 수도 있으나, 도 4와 같이 스페이스캡(10) 내부에 인서트 사출되는 금속 재질의 매립형 너트(13a)로 구성될 수도 있다.
상기 암나사공(13)가 매립형 너트(13a)일 경우, 상기 고정판(11)의 외면에는 상기 간격유지봉(12)의 하단부를 둘러싸는 덧살부(15)가 구비되어 있는 것이 바람직하다. 상기 덧살부(15)는 매립형 너트(13a)를 구조적으로 지탱하면서 매립형 너트(13a)를 통해 전달되는 열기를 차단하여 단열효과를 높여주는 기능을 한다.
다음으로 상기 나사봉(20)은 소정의 길이를 갖는 금속재질의 전산볼트로서, 제1 단부는 상기 단열재(3)를 폭 방향으로 관통하여 상기 스페이스캡(10)의 암나사공(13)에 결합 고정된다, 그리고, 제2 단부는 유로폼(2)의 내측에 접촉 지지된다.
상기 단열재(3) 밖으로 노출되는 나사봉(20)의 길이에 의해서 단열재(3)와 유로폼(2) 사이의 간격, 즉 내측벽체(5)의 두께가 결정된다. 상기 나사봉(20)의 제1 단부를 간격유지봉(12)의 중앙홀(12a) 속으로 깊숙이 삽입할수록 단열재(3) 밖으로 노출되는 나사봉(20)의 길이가 짧아진다.
상기 나사봉(20)의 제2 단부에는 엘라스토머 재질의 보호캡(21)이 씌어져 있는 것이 바람직하다. 상기 보호캡(21)은 금속 재질의 나사봉(20)에 의해서 목재로 이루어진 유로폼(2)이 손상되는 것을 방지하는 기능을 한다.
다음으로 상기 밀착판(30)은 단열재(3)의 내면, 즉 상기 고정판(11)의 반대쪽에 밀착되는 것으로, 도 5와 같이 중앙에는 상기 나사봉(20)이 통과하는 중앙홀(31)이 관통되어 있다. 즉, 상기 밀착판(30)은 중앙홀(31)에 나사봉(20)이 삽입된 상태로 나사봉(20)을 따라 길이방향으로 이동한다.
상기 밀착판(30)의 형상은 상기 고정판(11)의 형상과 대응하는 형상을 갖는 것이 바람직하다. 그리고 상기 밀착판(30)의 재질은 상기 스페이스캡(10)과 동일한 단열성 플라스틱 재질을 사용할 수도 있으나, 금속성 강판을 사용하는 것이 바람직하다.
마지막으로 상기 결속너트(40)는 나사봉(20)에 나사 결합되어 상기 밀착판(30)을 단열재(3)의 내면에 밀착시켜 주는 기능을 한다. 즉, 상기 나사봉(20)에 체결되어 있는 결속너트(40)를 조여주면 상기 밀착판(30)이 단열재(30)의 내면에 견고하게 밀착된다.
이하, 도 6을 참조하여 본 발명에 따른 단열재 고정장치를 이용한 중단열 콘크리트 벽체의 시공방법을 설명한다.
먼저 본 발명에 따른 단열재 고정장치를 준비하고, 통상적인 단열재(3)에다 나사봉(20)의 제1 단부를 관통시킨 다음, 나사봉(20)의 제1 단부에다 스페이스캡(10)을 결합하여 고정판(11)을 단열재(3)의 외면에 밀착시킨다.
그리고 상기 나사봉(20)의 제2 단부를 통해서 밀착판(30)과 결속너트(40)를 체결하고, 상기 결속너트(40)를 조여서 밀착판(30)을 단열재(3)의 내면에 밀착시킨다. 이러한 방법으로 예컨대 단열재(3)의 규격이 90×180 Cm인 경우, 본 발명에 따른 단열재 고정장치를 약 30Cm의 간격으로 18개 정도 설치하는 것이 바람직하다.
다음으로 건축물 시공 장소에다 외측 거푸집인 갱폼(1)을 설치하고, 상기 갱폼(1)에서 소정거리 이격된 위치에 통상적인 방법으로 보강용 철근골조(F)를 설치한다. 그리고 상기 단열재(3)의 외면에 돌출된 간격유지봉(12)을 상기 철근골조(F) 사이로 삽입하여 상기 간격유지봉(12)의 단부를 갱폼(1)의 측면에 밀착시킨다.
다음으로 상기 단열재(3)의 내면에서 소정 거리 이격된 위치에 통상적인 방법으로 보강용 철근골조(F)와 내측 거푸집인 유로폼(2)을 설치한 다음, 통상적인 폼타이(6)를 이용하여 갱폼(1)과 유로폼(2)을 고정시킨다. 상기 폼타이(6)로는 열교현상이 적은 플랫타이(flat tie)를 사용하며, 상기 단열재 고정장치 사이에 적절한 개수로 설치한다.
참고로 건물의 하중을 지탱하는 내력벽(耐力壁)은 통상적으로 내측벽체(5)이므로, 외측벽체(4)에 비해 내측벽체(6)의 두께가 더 두껍고, 내측벽체(6) 내부에는 철근골조(F)가 2겹으로 배치된다.
마지막으로 상기 갱폼(1)과 단열재(3) 및 유로폼(2) 사이의 공간에 각각 콘크리트(C)를 타설하고 양생 과정을 거친 후에 갱폼(1)과 유로폼(2)을 제거하고, 외측벽체(4)와 내측벽체(5) 밖으로 돌출된 폼타이(6)에서 양쪽 단부를 절단, 제거하면, 중단열 콘크리트 벽체가 완성된다.
본 발명에 따른 단열재 고정장치는, 중단열 콘크리트 벽체를 시공할 때 스페이스캡(10)과 밀착판(30)이 단열재(3)의 위치와 간격을 견고하게 고정시켜 주고, 또한 벽체 시공 이후에는 스페이스캡(10)과 나사봉(20)이 외측벽체(4)와 단열재(3) 및 내측벽체(5)를 견고하게 일체화 시켜 준다.
따라서 폼타이(6)로서 열교현상이 적은 플랫타이를 사용하더라고 외측벽체(4)와 단열재(3) 및 내측벽체(5)가 구조적으로 견고하게 일체화 된 중단열 벽체를 시공할 수 있다.
(1) 갱폼(gang form) (2) 유로폼(wooden-steel form)
(3) 단열재 (4) 외측벽체
(5) 내측벽체 (6) 폼타이(form tie)
(10) 스페이스캡(space cap) (11) 고정판
(12) 간격유지봉 (12a) 중앙홀
(13) 암나사공 (13a) 매립형 너트
(14) 침상돌기 (15) 덧살부
(20) 나사봉 (21) 보호캡
(30) 밀착판 (31) 중앙홀
(40) 체결너트 (C) 콘크리트
(F) 철근골조 (H) 타이홀(tie hole)

Claims (6)

  1. 중단열 콘크리트 벽체를 시공할 때 갱폼(1)과 유로폼(2) 사이에 배치되는 단열재(3)의 위치와 간격을 고정시켜 주는 것으로,
    상기 단열재(3)의 외면에 밀착되는 고정판(11)과, 상기 고정판(11)의 외면 중앙에 직립(直立)하여 단부가 갱폼(1)의 측면에 접촉 지지되는 간격유지봉(12)과, 상기 고정판(11)의 내면 중앙에 구비된 암나사공(13)을 포함하여 구성되는 단열성 플라스틱 재질의 스페이스캡(10)과;
    제1 단부가 상기 단열재(3)를 폭 방향으로 관통하여 상기 스페이스캡(10)의 암나사공(13)에 결합되고, 제2 단부는 상기 유로폼(2)의 측면에 접촉 지지되는 나사봉(20)과;
    상기 나사봉(20)이 통과하는 중앙홀(31)을 갖는 밀착판(30)과;
    상기 나사봉(20)에 나사 결합되어 상기 밀착판(30)을 단열재(30)의 내면에 밀착시켜 주는 결속너트(40);
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는, 중단열 콘크리트 벽체의 단열재 고정장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 고정판(11)은 단열재(3) 속으로 침투 하도록 상기 암나사공(13)의 주변에 돌출된 다수개의 고정돌기(14)를 갖는 것을 특징으로 하는, 중단열 콘크리트 벽체의 단열재 고정장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 간격유지봉(12)의 내부에는 상기 암나사공(13)에서 연결되는 중앙홀(12a)이 관통되어 있는 것을 특징으로 하는, 중단열 콘크리트 벽체의 단열재 고정장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 고정판(11)과 간격유지봉(12)의 외면에는 콘크리트(C)와의 결속력을 강화시켜 주는 요철부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 중단열 콘크리트 벽체의 단열재 고정장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 스페이스캡(10)의 암나사공(13)은 매립형 너트(13a)로 구성되고, 상기 고정판(11)의 외면에는 상기 간격유지봉(12)의 하단부를 둘러싸는 덧살부(15)가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는, 중단열 콘크리트 벽체의 단열재 고정장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 나사봉(20)의 제2 단부에는 엘라스토머 재질의 보호캡(21)이 씌어져 있는 것을 특징으로 하는, 중단열 콘크리트 벽체의 단열재 고정장치.
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