KR20230070775A - 방사성 폐필터 처리용 로봇 시스템 - Google Patents

방사성 폐필터 처리용 로봇 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 원격제어에 의해 주행가능한 대차; 대차의 앞프레임에 하단이 장착되고 상단이 연직방향으로 뻗은 레일: 상기 레일을 따라 이동가능하게 장착되어 원격제어에 의해 상하로 이동하는 캐리어; 연직방향 중심축선을 중심으로 회전축의 기단이 상기 캐리어의 하단에 회전가능하게 장착되어 있고, 상기 회전축을 원격제어에 의해 정역으로 회전하는 회전수단을 구비한 회전부; 상기 회전축의 선단에 수평방향으로 뻗은 링크핀을 개재하여 기단이 장착된 베이스 붐대; 기단이 상기 회전축의 선단에 링크핀을 개재하여 장착되고 선단이 상기 베이스 붐대에 링크핀을 개재하여 장착되어 원격제어에 의해 신축됨에 따라 상기 베이스 붐대를 상하로 선회운동시키는 붐 실린더; 상기 베이스 붐대에 출몰가능하게 장착되어 원격제어에 의해 전후진하는 숫형 붐대; 및 상기 숫형 선단에 상단이 링크결합되어 원겨제어에 의해 파지 자세와 파지해제 자세로 자세변경되는 그래플을 포함하는 방사성 폐필터 처리용 로봇 시스템에 관한 것이다.

Description

방사성 폐필터 처리용 로봇 시스템{robot system for treating radioactive waste filters}
본 발명은 방사성 폐필터 처리용 로봇 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 방사성 폐필터를 지하 저장소에서 인출하여 감용처리부에 인계하는 로봇 시스템에 관한 것이다.
방사성 폐기물이란, 방사성 핵종으로 오염되어 있어서, 처리 또는 계속적인 감시가 필요한 기체, 액체, 및 고체 상태의 폐기물을 말한다.
방사성 폐기물의 특성은 방사성 핵종의 반감기를 인공적으로 바꾸지 못하며, 과량의 방사선은 신체적 장해와 유전적 장해를 유발하며, 일정 기간 관리가 필요하다. 각 행종 마다는 고유의 최대허용농도(MPC) 값을 가진다.
원자력 발전소에서 발생하는 방사성 폐기물은 기체, 액체 및 고체 폐기물로 분류되며, 처리기술은 발생하는 폐기물에 의해 분류된다.
기체 폐기물은 방사성 가스와 액상 또는 고상의 미립자가 공기 중에 분산된 방사성 에어로졸의 두가지 유형으로 구분될 수 있다.
방사성 가스는, 화학적 성질에 따라 적정 흡착제 또는 세정제를 사용하여 포집 제거하거나 물리적 성질을 이용하여 감쇄 설비에서 일정 시간동안 방사능이 붕괴된후 대기로 방출된다.
액체 폐기물은 농축법 또는 희석법으로 처리된다. 농축법에는 여과법, 이온 교환법, 증발법, 활성탄 처리법, 응집 침전법, 생물학적 처리법 등이 있으며, 원자력 발전소에서 주로 채택되고 있는 방법은 여과법, 이온교환법, 증발법이다. 희석법은 물로서 방사능농도가 일정 농도 이하가 되도록 희석처리하는 방법이다.
고체 폐기물은, 방사성 기체/액체 처리공정의 부산물로 생성된 폐필터, 폐수지, 폐농축액 고화체와 원자력발전소의 정상운전, 제염 및 보수작업시 발생하는 종이, 플라스틱, 직물류, 금속류 등이 있다.
고체 폐기물 처리방법은, 소각, 압축 등의 감용처리공정을 거쳐 시멘트, 아스팔트 등으로 고화처리한다.
특히, 고체 폐기물 중에서 폐필터는 기밀된 지하 저장소에 장기 보관되어 방사능의 감쇄를 통하여 처분하고 있다.
이에 대한 폐필터의 처분은 한국 특허등록 제0882244호에 개시되어 있다.
상기 개시된 폐필터의 처분 방법은, 수압레이저를 사용하여 폐필터를 길이방향에 교차되는 폭방향으로 미리 설정된 두께를 갖도록 절단하는 폐필터 절단단계와; 절단이 완료된 폐필터조각을 수분이 제거될 때까지 건조하는 폐필터조각 건조단계와; 건조가 완료된 폐필터조각을 드럼에 담아 폐기하는 드럼폐기단계로 구성되어 있다.
하지만, 상기 폐필터의 처분방법에서는, 기밀된 지하 저장소에서 장기 보관된 폐필터를, 상기 폐필터에서 발생하는 방사능을 외부로 노출시킴없이 어떻게 인출하여 어떠한 방식으로 처분 공정으로 운반한 다음, 어떠한 방식으로 드럼에 담아 폐기 할 것인지에 대한 방안들이 없다.
본 발명은, 상기 방안들 중에서, 기밀된 지하 저장소에서 장기 보관된 폐필터를, 상기 폐필터에서 발생하는 방사능을 외부로 노출시킴없이 인출하여 후처리 공정으로 운반하는 방안을 제공하는 것에 과제를 가진다.
본 발명은, 원격제어에 의해 주행가능한 대차; 대차의 앞프레임에 하단이 장착되고 상단이 연직방향으로 뻗은 레일: 상기 레일을 따라 이동가능하게 장착되어 원격제어에 의해 상하로 이동하는 캐리어; 연직방향 중심축선을 중심으로 회전축의 기단이 상기 캐리어의 하단에 회전가능하게 장착되어 있고, 상기 회전축을 원격제어에 의해 정역으로 회전하는 회전수단을 구비한 회전부; 상기 회전축의 선단에 수평방향으로 뻗은 링크핀을 개재하여 기단이 장착된 베이스 붐대; 기단이 상기 회전축의 선단에 링크핀을 개재하여 장착되고 선단이 상기 베이스 붐대에 링크핀을 개재하여 장착되어 원격제어에 의해 신축됨에 따라 상기 베이스 붐대를 상하로 선회운동시키는 붐 실린더; 상기 베이스 붐대에 출몰가능하게 장착되어 원격제어에 의해 전후진하는 숫형 붐대; 및 상기 숫형 선단에 상단이 링크결합되어 원겨제어에 의해 파지 자세와 파지해제 자세로 자세변경되는 그래플(grapple)을 포함하는 방사성 폐필터 처리용 로봇 시스템을 제공함으로써 상기 과제를 해결할 수 있다.
본 발명은, 상기와 같은 과제해결수단에 의해, 기밀된 지하 저장소에서 장기 보관된 폐필터를, 상기 폐필터에서 발생하는 방사능을 외부로 노출시킴없이 용이하게 인출하여 후처리공정으로 운반하는 것을 가능하게 할 수 있다.
도 1은 본 실시예의 방사성 폐필터 처리용 로봇 시스템을 도시한 개념 사시도,
도 2은 폐필터가 저장된 기밀 지하 저장소에 도 1의 방사성 폐필터 처리용 로봇 시스템이 적용된 상태를 도시한 개념 사시도,
도 3은 도 1의 차폐통에 방사선 계측 센서가 장착된 상태를 도시한 도면,
도 4는 도 1의 숫형 붐대에 카메라가 장착된 상태를 도시한 도면, 및
도 5는 도 1의 방사성 폐필터 처리용 로봇 시스템이 기밀 지하 저장소에서 폐필터를 인출하여 후처리 공정인 감용처리공정에 운반하는 공정을 도시한 개념도.
이하, 본 발명에 따른 실시예의 방사성 폐필터 처리용 로봇 시스템이 도 1 내지 도 5를 참조하여 상세히 설명될 것이다.
도 1에는 본 실시예의 방사성 폐필터 처리용 로봇 시스템이 부호 100으로서 지시되어 있다.
상기 방사성 폐필터 처리용 로봇 시스템(100)은, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 원격제어에 의해 주행가능한 대차(10); 상기 대차(10)의 앞프레임 중간부위에 하단이 장착되고 상단이 연직방향으로 뻗은 레일부(20): 상기 레일부(20)를 따라 이동가능하게 장착되어 원격제어에 의해 상하로 이동하는 캐리어(30); 연직방향 중심축선을 중심으로 회전축(41)의 기단이 상기 캐리어(30)의 하단에 회전가능하게 장착되어 있고, 상기 회전축(41)을 원격제어에 의해 정역으로 회전하는 회전수단을 구비한 회전부(40); 상기 회전축(41)의 선단에 장착된 브래킷(42)의 전방측에 수평방향으로 뻗은 링크핀(P1)을 개재하여 기단이 장착된 베이스 붐대(50); 기단이 상기 브래킷(42)의 후방측에 링크핀(P2)을 개재하여 장착되고 선단이 상기 베이스 붐대(50)의 중간부위에 링크핀(P3)을 개재하여 장착되어 원격제어에 의해 신축됨에 따라 상기 베이스 붐대(50)를 전후방으로 선회운동시키는 붐 실린더(60); 상기 베이스 붐대(50)에 출몰가능하게 장착되어 원격제어에 의해 전후진하는 숫형 붐대(70); 상기 숫형 붐대(70)의 선단에 상단이 링크결합되어 원격제어에 의해 파지 자세와 파지해제 자세로 자세변경되는 그래플(grapple; 80) 및 폐필터(F)가 저장된 기밀 지하 저장소(S)의 천장에 형성된 폐필터인출구멍(O)에 장착된 차폐판(C)을 에워싸는 크기를 가지고서 상기 레일부(20)의 하단에 결합된 원통형상의 차폐통(90)을 포함하고 있다.
상기 대차(10)의 앞프레임 양측 하단에는 로드 연직방향으로 전후진하는 실린더(11)가 장착되어 있고, 상기 로드의 선단에는 대차를 지면에 안착시키는 대차스테이부(12)가 장착되어 있다.
상기 캐리어(30)는, 공지된 장치로서, 예를 들면, 도시되지 않았지만, 레일부(20)의 레일을 따라 랙을 장착하고, 상기 랙에 피니온을 맞물림시키고, 상기 피니온을 상기 캐리어(30)의 하우징에 내장된 정역모터의 출력축에 고정적으로 외접시키는 방식으로 구성될 수 있다.
상기 회전부(40)는, 공지된 장치로서, 예를 들면, 도시되지 않았지만, 상기 캐리어(30)의 하우징의 밑에 장착된 하부 하우징에 정역모터를 내장시키고, 상기 정역몸터의 출력축에 상기 회전축을 커플링 결합시키는 방식으로 구성될 수 있다.
상기 베이스 붐대(50)에서 숫형 붐대(70)를 출몰하게 하는 구성은 각종 건설기계 등에 공지되어 있으므로, 본 실시예의 설명에서는 더 이상의 상세 설명이 생략될 것이다.
또한, 상기 그래플(80)에 구비된 복수개의 핑거(81)를 조작하는 구성은 각종 고철폐기장에 구비된 그래플, 주행가능한 차체에 탑재되어 폐자재를 로딩하거나 언로딩하는 그래플 등에 공지되어 있으므로, 본 실시예의 설명에서는 더 이상의 상세 설명이 생략될 것이다.
상기 방사성 폐필터 처리용 로봇 시스템(100)은, 상기 구성에 더하여, 상기 차폐통(90) 내에 위치된 폐필터(F)의 선량을 측정하기 위해, 도 3에 도시된 바와 같이 상기 대차(10)의 앞프레임 중앙에 기단이 장착된 상태에서, 상기 대차(10)의 앞프레임 중앙에 마주하는 차폐통(90)의 부위에 형성된 관통구멍을 통하여 상기 차폐통(90) 내부로 선단이 노출된 방사선 계측 센서(91)를 더 포함하고 있다.
상기 방사성 폐필터 처리용 로봇 시스템(100)은, 상기 구성에 더하여, 폐필터(F)가 저장된 기밀 지하 저장소(S) 내에서 폐필터의 위치를 원격으로 확인하기 위해, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 숫형 붐대(70)의 선단 양측에 장착된 한 쌍의 카메라(71)를 더 포함하고 있다.
상기와 같이 구성된 상기 방사성 폐필터 처리용 로봇 시스템(100)을 이용하여, 폐필터(F)를 기밀 지하 저장소(S)에서 도 5에 도시된 바와 같이 그리고 다음과 같은 방법으로 인출될 수 있다.
폐필터(F)가 저장된 기밀 지하 저장소(S)의 천장에 형성된 폐필터인출구멍(O)에는 차폐판(C)에 의해 기밀적으로 닫혀 있다.
이 상태에서, 상기 대차(10)를 이동시켜 상기 차폐통(90)이 상기 차폐판(C) 위에 위치되게 하는 제1단계를 수행한다(도 5의 A참조).
그 다음, 상기 실린더(11)를 가동하여 상기 대차스테이부(12)가 지면에 맞닿게 하여, 상기 대차(10)를 지면에 안정적으로 고정하는 제2단계를 수행한다(도 5의 A참조).
그 다음, 상기 캐리어(30)를 가동하여 상기 그래플(80)의 상기 복수개의 핑거(81)를 상기 차폐통(90) 속으로 하강시켜 상기 카메라(71)를 통하여 상기 차폐판(71)을 보면서, 상기 차폐판(C)에 근접시키는 제3단계를 수행한다.
그 다음, 상기 그래플(80)을 가동하여 상기 카메라(71)를 통하여 상기 차폐판(71)을 보면서, 상기 복수개의 핑거(81)가 상기 차폐판(C)을 파지하게 한 후에, 상기 캐리어(30)를 가동하여 상기 차폐판(C)을 상기 차폐통(90) 위로 빼낸 다음, 상기 붐실린더(60)를 가동하여 상기 차폐판(C)을 임의의 위치에 놓아두는 제4단계를 수행한다(도 5의 B참조).
그 다음, 상기 카메라(71)를 통하여 주위를 보면서 상기 붐실린더(60)를 가동하여, 상기 차폐통(90) 위에 상기 복수개의 핑거(81)가 위치되게 한 후에, 상기 캐리어(30)를 가동하여 상기 베이스 붐대(50)가 상기 폐필터인출구멍(O)을 통하여 상기 기밀 지하 저장소(S) 내에 위치되게 하는 제5단계를 수행한다(도 5의 C참조).
그 다음, 상기 카메라(71)를 통하여 주위를 보면서 상기 캐리어(30), 상기 회전부(40), 상기 붐 실린더(60) 및 상기 그래플(80)을 가동하여, 상기 기밀 지하 저장소(S)에 저장된 폐필터(F)를 상기 복수개의 핑거(81)가 파지하여, 상기 파지된 폐필터(F)가 상기 폐필터인출구멍(O)을 경유하여 상기 차폐통(90) 내에 위치 되게 하는 제6단계를 수행한다(도 5의 D 내지 F참조).
그 다음, 상기 방사전 계측 센서(91)에 의해 상기 파지된 폐필터(F)의 선량률을 측정하여, 소정치 이상이면, 상기 카메라(71)를 통하여 주위를 보면서 상기 캐리어(30), 상기 회전부(40), 상기 붐 실린더(60) 및 상기 그래플(80)을 가동하여, 상기 기밀 지하 저장소(S)에 상기 폐필터(F)를 원위치 시키고, 그리고 소정치 미만이면, 상기 카메라(71)를 통하여 주위를 보면서 상기 캐리어(30), 상기 회전부(40), 상기 붐 실린더(60) 및 상기 그래플(80)을 가동하여, 상기 차폐통(90)에서 인출하여 후처리공정인 예를 들면 압축시스템(200)로 이송시키는 제7단계를 수행한다(도 5의 G 및 H참조).
이후에, 상기 제5단계 및 상기 제7단계를 반복 수행하여 상기 기밀 지하 저장소(S)에 저장된 선량률이 소정치 미만의 폐필터(F)의 인출작업을 수행하는 제8단계를 수행한다.
그 다음, 상기 카메라(71)를 통하여 주위를 보면서 상기 캐리어(30), 상기 회전부(40), 상기 붐 실린더(60) 및 상기 그래플(80)을 가동하여, 임의의 위치에 놓아 둔 상기 차폐판(C)을 파지하여, 개방되었던 폐필터인출구멍(O)을 닫는 제9단계를 수행한다.
그 다음, 상기 카메라(71)를 통하여 주위를 보면서 상기 캐리어(30), 상기 회전부(40), 상기 붐 실린더(60) 및 상기 그래플(80)을 가동하여 이들의 초기 위치에 위치결정시킨 후에, 상기 실린더(11)를 가동하여 상기 대차스테이부(12)가 지면에서 떨어지게 한 다음, 상기 대차(10)를 원래의 위치로 이동시키는 제10단계를 수행한다.
상기와 같이 구성된 방사성 폐필터 처리용 로봇 시스템(100)에 의하면, 기밀 지하 저장소(S)에서 장기 보관된 폐필터(F)를, 상기 폐필터(F)에서 발생하는 방사능을 외부로 노출시킴없이 용이하게 인출하여 후처리공정으로 운반하는 것을 가능하게 할 수 있다.
10: 대차, 11: 실린더, 12: 대차스테이부, 20: 레일부, 30: 캐리어, 40: 회전부, 41: 회전축, 42: 브래킷, 50: 베이스 붐대, 60: 붐 실린더, 70: 숫형 붐대, 71: 카메라, 80: 그래플, 81: 핑거, 90: 차폐통, 91: 방사선 계측 센서, 100: 방사성 폐필터 처리용 로봇 시스템, 200: 압축시스템, C: 차폐판, F: 폐필터, O: 폐필터인출구멍, P1: 링크핀, P2: 링크핀, P3: 링크핀, S: 기밀 지하 저장소

Claims (4)

  1. 원격제어에 의해 주행가능한 대차(10);
    상기 대차(10)의 앞프레임 중간부위에 하단이 장착되고 상단이 연직방향으로 뻗은 레일부(20):
    상기 레일부(20)를 따라 이동가능하게 장착되어 원격제어에 의해 상하로 이동하는 캐리어(30);
    연직방향 중심축선을 중심으로 회전축(41)의 기단이 상기 캐리어(30)의 하단에 회전가능하게 장착되어 있고, 상기 회전축(41)을 원격제어에 의해 정역으로 회전하는 회전수단을 구비한 회전부(40);
    상기 회전축(41)의 선단에 장착된 브래킷(42)의 전방측에 수평방향으로 뻗은 링크핀(P1)을 개재하여 기단이 장착된 베이스 붐대(50);
    기단이 상기 브래킷(42)의 후방측에 링크핀(P2)을 개재하여 장착되고 선단이 상기 베이스 붐대(50)의 중간부위에 링크핀(P3)을 개재하여 장착되어 원격제어에 의해 신축됨에 따라 상기 베이스 붐대(50)를 전후방으로 선회운동시키는 붐 실린더(60);
    상기 베이스 붐대(50)에 출몰가능하게 장착되어 원격제어에 의해 전후진하는 숫형 붐대(70); 상기 숫형 붐대(70)의 선단에 상단이 링크결합되어 원격제어에 의해 파지 자세와 파지해제 자세로 자세변경되는 그래플(80) 및
    폐필터(F)가 저장된 기밀 지하 저장소(S)의 천장에 형성된 폐필터인출구멍(O)에 장착된 차폐판(C)을 에워싸는 크기를 가지고서 상기 레일부(20)의 하단에 결합된 원통형상의 차폐통(90)을 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 방사성 폐필터 처리용 로봇 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 대차(10)의 앞프레임 양측 하단에는 로드 연직방향으로 전후진하는 실린더(11)가 장착되어 있고, 상기 로드의 선단에는 대차를 지면에 안착시키는 대차스테이부(12)가 장착되어 있고,
    상기 방사성 폐필터 처리용 로봇 시스템은,
    상기 차폐통(90) 내에 위치된 폐필터(F)의 선량을 측정하기 위해, 상기 대차(10)의 앞프레임 중앙에 기단이 장착된 상태에서, 상기 대차(10)의 앞프레임 중앙에 마주하는 차폐통(90)의 부위에 형성된 관통구멍을 통하여 상기 차폐통(90) 내부로 선단이 노출된 방사선 계측 센서(91); 그리고
    폐필터(F)가 저장된 기밀 지하 저장소(S) 내에서 폐필터의 위치를 원격으로 확인하기 위해, 상기 숫형 붐대(70)의 선단 양측에 장착된 한 쌍의 카메라(71)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방사성 폐필터 처리용 로봇 시스템.
  3. 제 2항에 따른 방사성 폐필터 처리용 로봇 시스템을 이용하여 방사성 폐필터를 기밀 지하 저장소(S)에서 인출하는 방법에 있어서,
    폐필터(F)가 저장된 기밀 지하 저장소(S)의 천장에 형성된 폐필터인출구멍(O)이 차폐판(C)에 의해 기밀적으로 닫혀 있는 상태에서, 상기 대차(10)를 이동시켜 상기 차폐통(90)이 상기 차폐판(C) 위에 위치되게 하는 제1단계;
    상기 실린더(11)를 가동하여 상기 대차스테이부(12)가 지면에 맞닿게 하여, 상기 대차(10)를 지면에 안정적으로 고정하는 제2단계;
    상기 캐리어(30)를 가동하여 상기 그래플(80)의 상기 복수개의 핑거(81)를 상기 차폐통(90) 속으로 하강시켜 상기 카메라(71)를 통하여 상기 차폐판(71)을 보면서, 상기 차폐판(C)에 근접시키는 제3단계;
    상기 그래플(80)을 가동하여 상기 카메라(71)를 통하여 상기 차폐판(71)을 보면서, 상기 복수개의 핑거(81)가 상기 차폐판(C)을 파지하게 한 후에, 상기 캐리어(30)를 가동하여 상기 차폐판(C)을 상기 차폐통(90) 위로 빼낸 다음, 상기 붐실린더(60)를 가동하여 상기 차폐판(C)을 임의의 위치에 놓아두는 제4단계;
    상기 카메라(71)를 통하여 주위를 보면서 상기 붐실린더(60)를 가동하여, 상기 차폐통(90) 위에 상기 복수개의 핑거(81)가 위치되게 한 후에, 상기 캐리어(30)를 가동하여 상기 베이스 붐대(50)가 상기 폐필터인출구멍(O)을 통하여 상기 기밀 지하 저장소(S) 내에 위치되게 하는 제5단계;
    상기 카메라(71)를 통하여 주위를 보면서 상기 캐리어(30), 상기 회전부(40), 상기 붐 실린더(60) 및 상기 그래플(80)을 가동하여, 상기 기밀 지하 저장소(S)에 저장된 폐필터(F)를 상기 복수개의 핑거(81)가 파지하여, 상기 파지된 폐필터(F)가 상기 폐필터인출구멍(O)을 경유하여 상기 차폐통(90) 내에 위치 되게 하는 제6단계; 및
    상기 방사전 계측 센서(91)에 의해 상기 파지된 폐필터(F)의 선량률을 측정하여, 소정치 이상이면, 상기 카메라(71)를 통하여 주위를 보면서 상기 캐리어(30), 상기 회전부(40), 상기 붐 실린더(60) 및 상기 그래플(80)을 가동하여, 상기 기밀 지하 저장소(S)에 상기 폐필터(F)를 원위치 시키고, 그리고 소정치 미만이면, 상기 카메라(71)를 통하여 주위를 보면서 상기 캐리어(30), 상기 회전부(40), 상기 붐 실린더(60) 및 상기 그래플(80)을 가동하여, 상기 차폐통(90)에서 인출하여 후처리공정인 예를 들면 압축장치로 이송시키는 제7단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방사성 폐필터를 기밀 지하 저장소에서 인출하는 방법.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 카메라(71)를 통하여 주위를 보면서 상기 캐리어(30), 상기 회전부(40), 상기 붐 실린더(60) 및 상기 그래플(80)을 가동하여, 임의의 위치에 놓아 둔 상기 차폐판(C)을 파지하여, 개방되었던 폐필터인출구멍(O)을 닫는 제9단계; 및
    상기 카메라(71)를 통하여 주위를 보면서 상기 캐리어(30), 상기 회전부(40), 상기 붐 실린더(60) 및 상기 그래플(80)을 가동하여 이들의 초기 위치에 위치결정시킨 후에, 상기 실린더(11)를 가동하여 상기 대차스테이부(12)가 지면에서 떨어지게 한 다음, 상기 대차(10)를 원래의 위치로 이동시키는 제10단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방사성 폐필터를 기밀 지하 저장소에서 인출하는 방법.
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