KR20230126349A - 장력제어 및 IoT 데이터 분석 가능한 해저케이블 자동 포설용 케이블 텐셔너 - Google Patents

장력제어 및 IoT 데이터 분석 가능한 해저케이블 자동 포설용 케이블 텐셔너 Download PDF

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Abstract

장력제어 및 IoT 데이터 분석 가능한 해저케이블 자동 포설용 케이블 텐셔너가 개시된다. 본 발명의 일실시례에 따른 장력제어 및 IoT 데이터 분석 가능한 해저케이블 자동 포설용 케이블 텐셔너는 해저 수심, 조류, 풍량 및 파고 중 적어도 어느 하나를 포함하는 해저 환경 데이터를 수집하는 환경정보 수집부; 상기 환경정보 수집부에서 수집된 상기 해저 환경 데이터를 적용하여 해저 케이블에 인가되는 장력 데이터를 측정하는 케이블 장력 산출부; 상기 케이블 장력 산출부에서 산출된 상기 장력 데이터에 기초하여 상기 해저케이블의 포설 위치 좌표를 설정하는 케이블 좌표 설정부; 상기 케이블 좌표 설정부에서 설정된 상기 해저 케이블의 포설 위치 좌표에 상기 해저케이블을 포설시키는 케이블 포설 제어부; 및 상기 해저 케이블의 포설 상태를 모니터링 하는 케이블 모니터링부;를 포함한다.

Description

장력제어 및 IoT 데이터 분석 가능한 해저케이블 자동 포설용 케이블 텐셔너{SUBSEA CABLE TENSIONER FOR TENSION CONTROL AND IOT DATA ANALYSIS}
본 발명은 해저 케이블 텐셔너에 관한 것으로 보다 상세하게는, 해저 환경 정보를 수집하고 해저 케이블이 일정한 장력을 유지하며 포설되도록 제어하고, 포설된 해저 케이블의 상태를 모니터링하는 장력제어 및 IoT 데이터 분석 가능한 해저케이블 자동 포설용 케이블 텐셔너에 관한 것이다.
케이블 포설이란 케이블 포설선이 미리 예정된 루트를 따라 항해하면서 포설선에 장착되어 있는 케이블 엔진, 케이블 홀더 및 케이블 탱크 등의 여러 장비들을 이용해서 케이블이나 중기계 등 해저 설비물들을 해저면에 가라앉히는 작업을 말한다.
케이블 포설시 가장 중요한 점은 지나치게 케이블을 풀어 생기는 비틀림 현상이나, 반대로 덜 풀어 생기는 과도한 장력이나 해저면에서 케이블 매달림 현상이 발생하지 않도록 조출속도나 선박속도를 해저지형에 따라 적절히 조절하여 포설하여야 한다. 케이블의 과다 포설이나 매달림은 해저면에 케이블이 완전히 안착되지 못함으로 인해서 대륙붕 지역에서는 어선의 어구나 앵커에 의한 피해 우려가 높고, 심해 지역에서는 해저면과의 마찰에 의한 케이블 손상의 가능성이 높다.
따라서 최적의 케이블 포설을 위해서는 포설선박의 항로와 속도, 케이블의 조출비, 해저지형 등을 고려하여 여장을 계산하고 포설하여야 한다. 또한, 설정된 케이블 여장으로 포설하기 위한 케이블 조출속도 제어는 케이블 포설 장치를 이용하여 케이블 장력을 설정값으로 유지하게 함으로써 이루어진다.
포설선에서 평균장력은 여장량에 영향을 받지만 케이블 장력은 여장 변화에 민감하지 않고, 오히려 케이블 특성, 케이블 경사각, 심도 및 조류에 지배적인 영향을 받는다. 그러므로 안전하게 케이블을 포설하기 위해서는 케이블 장력을 유지하며 포설해야 한다.
본 발명과 관련하여 종래기술인 한국등록특허공보 제10-1590066호는 해저케이블의 보호를 목적으로 주철관이 덧씌워진 상태에서도 미끄럽고 굴곡이 있는 주철관 표면을 따라 원활하게 이동하면서 해저케이블의 착저점 인근에서 일정 고도를 유지하여 위치정보를 제공함으로써 ROV 등의 장비 없이도 해저면에 포설되고 있는 해저케이블의 착저점을 모니터링할 수 있고 해저케이블의 착저각도를 최적의 상태로 유지할 수 있는 캐터필러를 이용한 해저케이블 가이드장치 및 이를 포함하는 해저케이블 포설 모니터링 시스템에 대하여 개시하고 있고, 한국등록특허공보 제10-1454684호는 해저케이블공급선으로부터 공급되는 해저케이블이 해저로 하강하는 과정에서 그 하강하는 위치를 조절할 수 있도록 구성되는 해저케이블 포설장치에 대하여 개시하고 있다.
그러나, 이러한 종래의 해저케이블 포설장치 및 모니터링 장치는 일반적인 해저 환경에서만 포설 작업이 가능하며, 해저 환경에 따라 해저 케이블의 최적 포설 조건이 달라질 수 있는 점이 반영되지 않고 있다.
따라서, 장력제어 및 IoT 데이터 분석 가능하고, 해저 지형, 조류, 풍량, 수압, 파고 등에 의한 장력 발생에 대응 가능하며, 자동제어 방식으로 수동 조작의 위험성을 제거하고 작업 안정성을 확보할 수 있는 장력제어 및 IoT 데이터 분석 가능한 해저케이블 자동 포설용 케이블 텐셔너에 관한 연구가 필요하다.
본 발명은, 해저 지형, 조류, 풍량, 수압, 파고 등에 의한 장력 발생에 대응할 수 있는 장력제어 및 IoT 데이터 분석 가능한 해저케이블 자동 포설용 케이블 텐셔너를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 해저에 투하된 케이블에 걸리는 장력을 모니터링하고, 케이블의 포설 방향, 이송속도 등을 자동 제어함으로써, 실제 작업환경에 투입되는 인력을 감소시키고, 수동 작업시 안정성을 확보할 수 있는 장력제어 및 IoT 데이터 분석 가능한 해저케이블 자동 포설용 케이블 텐셔너를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 여기에 언급되지 않은 본 발명이 해결하려는 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일실시례에 따른 장력제어 및 IoT 데이터 분석 가능한 해저케이블 자동 포설용 케이블 텐셔너는 해저케이블 공급장치를 구비하여 후측에서 해저케이블을 해수면 아래로 공급하는 케이블공급선과, 해수면 아래로 가라앉는 해저케이블이 해저의 목표영역에 안착되도록 해저케이블의 위치를 이동시켜 조절하는 해저케이블조절장치를 포함하는 해저케이블 자동 포설 시스템에 있어서, 해저 수심, 조류, 풍량 및 파고 중 적어도 어느 하나를 포함하는 해저 환경 데이터를 수집하는 환경정보 수집부, 환경정보 수집부에서 수집된 해저 환경 데이터를 적용하여 해저 케이블에 인가되는 장력 데이터를 측정하는 케이블 장력 산출부, 케이블 장력 산출부에서 산출된 장력 데이터에 기초하여 해저케이블의 포설 위치 좌표를 설정하는 케이블 좌표 설정부, 케이블 좌표 설정부에서 설정된 해저 케이블의 포설 위치 좌표에 해저케이블을 포설시키는 케이블 포설 제어부 및 해저 케이블의 포설 상태를 모니터링 하는 케이블 모니터링부를 포함한다.
또한, 케이블 장력 산출부는 해저 케이블의 수평 압력 및 수직 압력을 측정하는 로드셀을 포함하며, 환경정보 수집부에서 수집된 해저 환경 데이터와 로드셀에 의해 측정된 해저 케이블의 압력 데이터에 기초하여 해저 케이블의 장력 데이터를 산출하는 것을 특징으로 한다.
또한, 케이블 좌표 설정부는 케이블 장력 산출부에서 산출된 장력 데이터가 기설정된 기준 범위를 초과하지 않는 상태에서 해저 케이블이 움직일 수 있는 최대 범위를 산출하고, 산출된 최대 범위 내에서 해저 케이블이 포설될 포설 위치 좌표를 설정하는 것을 특징으로 한다.
또한, 케이블 포설 제어부는 케이블 좌표 설정부에서 설정된 포설 위치 좌표에 기초하여 해저 케이블을 포설하되, 해저 케이블의 이송 속도를 제어하는 속도 제어부 및 해저 케이블의 포설 방향을 제어하는 방향 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 케이블 모니터링부는 해저 케이블의 실시간 위치 데이터를 수집하는 위치정보 수집부, 해저 케이블의 실시간 장력 데이터를 수집하는 실시간 장력 측정부 및 해저 케이블의 데이터 전송속도 데이터를 측정하는 데이터 속도 측정부를 포함하며, 위치정보 수집부, 실시간 장력 측정부 및 데이터 속도 측정부 중 적어도 어느 하나에서 수집된 데이터가 기설정된 정상 동작 범위를 초과하는 경우, 기지정된 관리자 단말로 수동 점검을 요청하는 알림 신호가 전송되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 장력제어 및 IoT 데이터 분석 가능한 해저케이블 자동 포설용 케이블 텐셔너는 해저 지형, 조류, 풍량, 수압, 파고 등에 의한 장력 발생에 대응할 수 있는 효과를 가진다.
또한, 해저에 투하된 케이블에 걸리는 장력을 모니터링하고, 케이블의 포설 방향, 이송속도 등을 자동 제어함으로써, 실제 작업환경에 투입되는 인력을 감소시키고, 수동 작업시 안정성을 확보할 수 있는 효과를 가진다.
도 1은 본 발명의 일실시례에 따른 장력제어 및 IoT 데이터 분석 가능한 해저케이블 자동 포설용 케이블 텐셔너의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일실시례에 따른 장력제어 및 IoT 데이터 분석 가능한 해저케이블 자동 포설용 케이블 텐셔너의 케이블 포설 제어부를 설명하기 위한 도면이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일실시례에 따른 장력제어 및 IoT 데이터 분석 가능한 해저케이블 자동 포설용 케이블 텐셔너의 케이블 모니터링부를 설명하기 위한 도면이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시례를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시례에 제한되지 아니하고, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 구성요소를 추가, 변경, 삭제 등을 통하여, 퇴보적인 다른 발명이나 본 발명 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시례를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본원 발명 사상 범위 내에 포함된다고 할 것이다.
또한, 각 실시례의 도면에 나타나는 동일한 사상의 범위 내의 기능이 동일한 구성요소는 동일한 참조부호를 사용하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시례에 따른 장력제어 및 IoT 데이터 분석 가능한 해저케이블 자동 포설용 케이블 텐셔너의 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일실시례에 따른 장력제어 및 IoT 데이터 분석 가능한 해저케이블 자동 포설용 케이블 텐셔너의 케이블 포설 제어부를 설명하기 위한 도면이고, 도 3 및 도 4는 본 발명의 일실시례에 따른 장력제어 및 IoT 데이터 분석 가능한 해저케이블 자동 포설용 케이블 텐셔너의 케이블 모니터링부를 설명하기 위한 도면이다.
<실시례 1>
도 1을 참고하면, 본 발명의 일실시례에 장력제어 및 IoT 데이터 분석 가능한 해저케이블 자동 포설용 케이블 텐셔너(100)는 해저케이블 공급장치를 구비하여 후측에서 해저케이블을 해수면 아래로 공급하는 케이블공급선과, 해수면 아래로 가라앉는 상기 해저케이블이 해저의 목표영역에 안착되도록 상기 해저케이블의 위치를 이동시켜 조절하는 해저케이블조절장치를 포함하는 해저케이블 자동 포설 시스템에 있어서, 환경정보 수집부(110), 케이블 장력 산출부(120), 케이블 좌표 설정부(130), 케이블 포설 제어부(140) 및 케이블 모니터링부(150)를 포함할 수 있다.
보다 상세하게는, 상기 환경정보 수집부(110)는 해저 수심, 조류, 풍량 및 파고 중 적어도 어느 하나를 포함하는 해저 환경 데이터를 수집하고, 상기 케이블 장력 산출부(120)는 상기 환경정보 수집부(110)에서 수집된 상기 해저 환경 데이터를 적용하여 해저 케이블에 인가되는 장력 데이터를 측정하며, 상기 케이블 좌표 설정부(130)는 상기 케이블 장력 산출부(120)에서 산출된 상기 장력 데이터에 기초하여 상기 해저케이블의 포설 위치 좌표를 설정하고, 상기 케이블 포설 제어부(140)는 상기 케이블 좌표 설정부(130)에서 설정된 상기 해저 케이블의 포설 위치 좌표에 상기 해저케이블을 포설시키며, 상기 케이블 모니터링부(150)는 상기 해저 케이블의 포설 상태를 모니터링 할 수 있다.
한편, 상기 케이블 장력 산출부(120)는 상기 해저 케이블의 수평 압력 및 수직 압력을 측정하는 로드셀을 포함하며, 상기 환경정보 수집부(110)에서 수집된 상기 해저 환경 데이터와 상기 로드셀에 의해 측정된 상기 해저 케이블의 압력 데이터에 기초하여 상기 해저 케이블의 장력 데이터를 산출할 수 있다.
일례로, 상기 해저 케이블에 종류 및 사이즈에 기초하여 상기 장력 데이터가 다르게 산출될 수 있으며, 상기 케이블별 장력 데이터를 취합하여 데이터 베이스를 구축할 수도 있다.
상기 케이블 좌표 설정부(130)는 상기 케이블 장력 산출부(120)에서 산출된 상기 장력 데이터가 기설정된 기준 범위를 초과하지 않는 상태에서 상기 해저 케이블이 움직일 수 있는 최대 범위를 산출하고, 상기 산출된 최대 범위 내에서 상기 해저 케이블이 포설될 상기 포설 위치 좌표를 설정할 수 있다.
예를 들어, 상기 케이블 좌표 설정부(130)는 상기 케이블 장력 산출부(120)에서 산출된 상기 해저 케이블의 장력 데이터가 기설정된 제1 크기의 장력을 유지하는 상태에서 이동 가능한 최대 범위를 산출할 수 있다.
또한, 상기 산출된 최대 범위 내에서 상기 해저 케이블을 포설시킬 최적의 위치를 결정하되, 상기 해저 케이블이 포설될 최적 위치는 상기 최대 범위의 중간값으로 결정될 수도 있다.
이때, 상기 해저 케이블이 포설될 상기 포설 위치 좌표는 GPS 좌표로 산출될 수 있다.
한편, 도 2를 참고하면, 상기 케이블 포설 제어부(140)는 상기 케이블 좌표 설정부(130)에서 설정된 상기 포설 위치 좌표에 기초하여 상기 해저 케이블을 포설하되, 상기 해저 케이블의 이송 속도를 제어하는 속도 제어부(141) 및 상기 해저 케이블의 포설 방향을 제어하는 방향 제어부(142)를 포함할 수 있다.
즉, 상기 해저 케이블을 상기 포설 위치 좌표로 투하하되, 상기 속도 제어부(141)는 상기 해저 케이블이 상기 제1 크기의 장력을 유지하는 상태로 투하되도록 상기 해저 케이블의 이송 속도를 제어하고, 상기 방향 제어부(142)는 상기 해저 케이블이 상기 포설 위치 좌표에 정확하게 투하되도록 상기 해저 케이블의 방향을 제어할 수 있다.
도 3 및 도 4를 참고하면, 상기 케이블 모니터링부(150)는 상기 해저 케이블의 실시간 위치 데이터를 수집하는 위치정보 수집부(151), 상기 해저 케이블의 실시간 장력 데이터를 수집하는 실시간 장력 측정부(152) 및 상기 해저 케이블의 데이터 전송속도 데이터를 측정하는 데이터 속도 측정부(153)를 포함할 수 있다.
보다 상세하게는, 상기 위치정보 수집부(151)는 상기 해저 케이블이 조류 등에 의해서 상기 해저 케이블이 설정된 포설 위치를 이탈했는지 여부를 판단하고, 상기 실시간 장력 측정부(152)는 상기 해저 케이블의 현재 장력 상태를 모니터링하여 이상상태가 감지되는지 여부를 판단하며, 상기 데이터 속도 측정부(152)는 상기 해저 테이블을 통해 전송되는 데이터의 속도를 측정하되, 상기 해저 케이블이 정상적으로 동작하는지 여부를 판단할 수 있다.
따라서, 케이블 모니터링부(150)는 상기 위치정보 수집부(151), 상기 실시간 장력 측정부(152) 및 상기 데이터 속도 측정부(153) 중 적어도 어느 하나에서 수집된 데이터가 기설정된 정상 동작 범위를 초과하는 경우, 기지정된 관리자 단말로 수동 점검을 요청하는 알림 신호가 전송될 수 있다.
일례로, 상기 케이블 모니터링부(150)는 디스플레이부(미도시)를 더 포함하며, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 디스플레이부(미도시)는 상기 해저 케이블의 길이, 이송속도, 측정장력, 설정장력 등을 상기 관리자 단말기에 디스플레이 하며, 상기 관리자로 하여금 이상징후를 사전에 파악할 수 있고, 이상상황이 발생되는 것을 미연에 방지하도록 유도하는 효과를 가진다.
상기와 같은 본 발명의 효과에 따르면, 해저 지형, 조류, 풍량, 수압, 파고 등에 의한 장력 발생에 대응할 수 있는 장력제어 및 IoT 데이터 분석 가능한 해저케이블 자동 포설용 케이블 텐셔너가 제공될 수 있다.
또한, 해저에 투하된 케이블에 걸리는 장력을 모니터링하고, 케이블의 포설 방향, 이송속도 등을 자동 제어함으로써, 실제 작업환경에 투입되는 인력을 감소시키고, 수동 작업시 안정성을 확보할 수 있는 장력제어 및 IoT 데이터 분석 가능한 해저케이블 자동 포설용 케이블 텐셔너가 제공될 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시례에 따른, 장력제어 및 IoT 데이터 분석 가능한 해저케이블 자동 포설용 케이블 텐셔너의 제어 방법은 다양한 컴퓨터로 구현되는 동작을 수행하기 위한 프로그램 명령을 포함하는 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.
상기에서는 본 발명에 따른 실시례를 기준으로 본 발명의 구성과 특징을 설명하였으나 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 사상과 범위 내에서 다양하게 변경 또는 변형할 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자에게 명백한 것이며, 따라서 이와 같은 변경 또는 변형은 첨부된 특허청구범위에 속함을 밝혀둔다.
110 : 환경정보 수집부
120 : 케이블 장력 산출부
130 : 케이블 좌표 설정부
140 : 케이블 포설 제어부 141 : 속도 제어부
142 : 방향 제어부
150 : 케이블 모니터링부 151 : 위치정보 수집부
152 : 실시간 장력 측정부
153 : 데이터 속도 측정부

Claims (5)

  1. 해저케이블 공급장치를 구비하여 후측에서 해저케이블을 해수면 아래로 공급하는 케이블공급선과, 해수면 아래로 가라앉는 상기 해저케이블이 해저의 목표영역에 안착되도록 상기 해저케이블의 위치를 이동시켜 조절하는 해저케이블조절장치를 포함하는 해저케이블 자동 포설 시스템에 있어서,

    해저 수심, 조류, 풍량 및 파고 중 적어도 어느 하나를 포함하는 해저 환경 데이터를 수집하는 환경정보 수집부;
    상기 환경정보 수집부에서 수집된 상기 해저 환경 데이터를 적용하여 해저 케이블에 인가되는 장력 데이터를 측정하는 케이블 장력 산출부;
    상기 케이블 장력 산출부에서 산출된 상기 장력 데이터에 기초하여 상기 해저케이블의 포설 위치 좌표를 설정하는 케이블 좌표 설정부;
    상기 케이블 좌표 설정부에서 설정된 상기 해저 케이블의 포설 위치 좌표에 상기 해저케이블을 포설시키는 케이블 포설 제어부; 및
    상기 해저 케이블의 포설 상태를 모니터링 하는 케이블 모니터링부;를 포함하는 장력제어 및 IoT 데이터 분석 가능한 해저케이블 자동 포설용 케이블 텐셔너.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 케이블 장력 산출부는,
    상기 해저 케이블의 수평 압력 및 수직 압력을 측정하는 로드셀을 포함하며, 상기 환경정보 수집부에서 수집된 상기 해저 환경 데이터와 상기 로드셀에 의해 측정된 상기 해저 케이블의 압력 데이터에 기초하여 상기 해저 케이블의 장력 데이터를 산출하는 것을 특징으로 하는 장력제어 및 IoT 데이터 분석 가능한 해저케이블 자동 포설용 케이블 텐셔너.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 케이블 좌표 설정부는,
    상기 케이블 장력 산출부에서 산출된 상기 장력 데이터가 기설정된 기준 범위를 초과하지 않는 상태에서 상기 해저 케이블이 움직일 수 있는 최대 범위를 산출하고, 상기 산출된 최대 범위 내에서 상기 해저 케이블이 포설될 상기 포설 위치 좌표를 설정하는 것을 특징으로 하는 장력제어 및 IoT 데이터 분석 가능한 해저케이블 자동 포설용 케이블 텐셔너.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 케이블 포설 제어부는,
    상기 케이블 좌표 설정부에서 설정된 상기 포설 위치 좌표에 기초하여 상기 해저 케이블을 포설하되,
    상기 해저 케이블의 이송 속도를 제어하는 속도 제어부; 및
    상기 해저 케이블의 포설 방향을 제어하는 방향 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 장력제어 및 IoT 데이터 분석 가능한 해저케이블 자동 포설용 케이블 텐셔너.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 케이블 모니터링부는,
    상기 해저 케이블의 실시간 위치 데이터를 수집하는 위치정보 수집부;
    상기 해저 케이블의 실시간 장력 데이터를 수집하는 실시간 장력 측정부; 및
    상기 해저 케이블의 데이터 전송속도 데이터를 측정하는 데이터 속도 측정부;를 포함하며,

    상기 위치정보 수집부, 상기 실시간 장력 측정부 및 상기 데이터 속도 측정부 중 적어도 어느 하나에서 수집된 데이터가 기설정된 정상 동작 범위를 초과하는 경우, 기지정된 관리자 단말로 수동 점검을 요청하는 알림 신호가 전송되는 것을 특징으로 하는 장력제어 및 IoT 데이터 분석 가능한 해저케이블 자동 포설용 케이블 텐셔너.
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