KR100368205B1 - 연진분말 펠렛팅장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 연속적으로 연진분말을 펠렛트화시키기 위한 장치에 관한 것으로, 보다 상세히는 자동차의 폐배터리를 재활용하여 납을 회수하는 과정에서 발생하는 부산물인 연진(주로 Pbs분말)을 고로내로의 장입이 용이하도록 효율적이면서 연속적으로 펠렛트화시킬수 있는 연진분말 펠렛팅장치에 관한 것이다.
본 발명은 연진분말의 장입량을 측정할수 있도록 호퍼(19)하부에 설치되는 계량센서(3)와, 상기 호퍼(19)내의 연진분말이 장입될수 있도록 상부는 개방되고, 하부는 슬라이딩이동가능한 차단판(5)에 의해서 개폐되며, 가이드레일(14)상에 수평이동가능하게 설치되는 캐리어(2)와, 상기 캐리어(2)로부터 연진분말이 장입되는 성형공(7a)을 몸체에 복수개 관통형성하고, 수평이동가능한 하부지지대(9)상에 설치되는 하부몰드(7)와, 상기 각 성형공(7a)과 일대일 대응하여 승하강되는 가압로드(6a)를 복수개 갖추어 상기 하부몰드(7)의 직상부에 고정설치되는 상부실린더(6)와, 상기 성형공(7a)내에서 압축된 연진덩어리(12)를 이송하는 콘베어벨트(13)를 갖추어 구성하는 연진분말 펠렛팅장치를 제공한다.
Description
본 발명은 연속적으로 연진분말을 펠렛트화시키기 위한 장치에 관한 것으로, 보다 상세히는 자동차의 폐배터리를 재활용하여 납을 회수하는 과정에서 발생하는 부산물인 연진(주로 Pbs분말)을 고로내로의 장입이 용이하도록 효율적이면서 연속적으로 펠렛트화시킬수 있는 연진분말 펠렛팅장치에 관한 것이다.
일반적으로, 자동차용 납축전지인 폐배터리의 재생시 중요한 자원인 납을 회수할 수 있지만, 이러한 회수과정에서 부산물로 연진(주로 PbS 분말)이, 전체회수량의 약 10%정도 발생하며, 상기 부산물인 연진분말은 현재 적절한 처리기술이 없기 때문에 넓은 공간을 차지하면서 처리 곤란한 폐기물로 방치되고 있다.
국내에서 연진분말에 대한 처리기술이 개발되어 적용되고 있으나, 아직은 연진분말의 고부가가치화 실용기술이 부족한 실정이다. 결국 폐배터리 재생연진 처리시, 발생하는 연진을 효율적으로 처리하는 것은 환경공해를 방지할 수 있다는 측면에서 매우 중요하며, 또한 고부가가치화로 제품화하여 자원화 하는 효과를 가지고 온다.
일반적으로 폐배터리의 납축전지를 큐포라로(cupola furnace)에 장입하여 재생하는 과정에서 연진은 크기 1㎛이하의 미분이기 때문에, 이러한 분말형태의 연진을 큐포라로에 장입을 하게 되면, 로내부로 유입되는 공기의 강한 흐름에 인해 날아가기 때문에 자원화하기 어렵다. 이에 따라, 큐포라로에 연진분발을 장입하여 재활용하기 위해서는 이를 재처리하는 기술이 요구되는 실정이다.
폐배터리에서 부산물로 발생하는 폐기물인 연진을 처리하는 종래의 기술은 다음과 같다.
1) 폐기물인 연진을 땅속에 매장하여 처리하는 방법이 있었다. 이러한 방법은 지금까지 보편화된 방법이지만, 폐기물 처리비용이 별도로 들고 환경공해측면에서 악영향을 초래하였다.
2) 건식처리법으로 회전로(rotary furnace)를 설치하여 연진을 재활용하도록 납을 회수하는 것이다. 이러한 방법은 그 처리량이 제한적이며, 고가의 회전로를 별도로 설치하여야 하기 때문에 그 경제성이 떨어져 채용이 곤란한 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명의 출원인은 부산물인 연진을 재활용하기 위하여 미분상태의 연진을 큐포라로내로의 장입이 용이하도록 펠렛트화하는 기술을 대한민국 특허출원 1999-27040호에 기술하였다. 이는 미분의 연진을 결합제를 첨가하여 연진분말을 균일하게 혼합한 다음 일정온도에서 일정한 압력을 가지고 성형하면, 원하는 물성을 가지는 연진덩어리를 만들 수 있다는 것이다.
상기와 같이 적당한 강도를 가지도록 연진분말을 펠렛트화시키면, 공기흐름에 영향을 받지 않고 큐포라로에 간편하게 장입할수 있고, 고로속에 장입된 연진덩어리는 고로속에서 날아가지 않고 고로안에서 재처리할 수 있기 때문에 연진으로부터 납을 회수할수 있는 것이다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로서, 그 목적은 고로내의 장입시 공기흐름에 영향을 많이 받지 않도록 연진분말을 연진덩어리형태로 연속적으로 펠렛트화시킬 수 있는 연진분말 펠렛팅장치를 제공하고자 한다.
도 1은 본 발명에 따른 연진분말 펠렛팅장치를 도시한 개략구성도,
도 2는 본 발명에 따른 연진분말 펠렛팅장치에 채용되는 캐리어를 도시한 사시도,
도 3(a)는 본 발명에 따른 연진분말 펠렛팅장치에서 캐리어가 수평이동된 작동상태도,
도 3(b)는 본 발명에 따른 연진분말 펠렛팅장치에서 캐리어가 복귀이동된 작동상태도,
도 4는 본 발명에 따른 연진분말 펠렛팅장치에서 상부실린더가 하강되는 작동상태도,
도 5는 본 발명에 따른 연진분말 펠렛팅장치에서 압축성형된 연진덩어리가 배출하는 작업상태도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
2 ..... 캐리어 3 ..... 계량센서
4 ..... 스크류 4a .... 모터부재
5 ..... 차단판 6 ..... 상부실린더
6a .... 가압로드 7 ..... 하부몰드
7a .... 성형공 10 ..... 진동원
12 .... 연진덩어리 13 ..... 콘베어벨트
상기 목적을 달성하기 위한 기술적인 구성으로써, 본 발명은
폐배터리를 재활용하는 과정에서 발생하는 부산물인 연진분말을 큐포라로내로의 장입이 용이하도록 연진덩어리로 펠렛트화하는 설비에 있어서,
상기 연진분말의 장입량을 측정할수 있도록 호퍼하부에 설치되는 계량센서와, 상기 호퍼내의 연진분말이 장입될수 있도록 상부는 개방되고, 하부는 슬라이딩이동가능한 차단판에 의해서 개폐되며, 가이드레일상에 수평이동가능하게 설치되는 캐리어와, 상기 캐리어로부터 연진분말이 장입되는 성형공을 몸체에 복수개 관통형성하고, 수평이동가능한 하부지지대상에 설치되는 하부몰드와, 상기 각 성형공과 일대일 대응하여 승하강되는 가압로드를 복수개 갖추어 상기 하부몰드의 직상부에 고정설치되는 상부실린더와, 상기 성형공내에서 압축된 연진덩어리를 이송하는 콘베어벨트를 갖추어 구성함을 특징으로 하는 연진분말 펠렛팅장치를 마련함에 의한다.
이하,본 발명에 대해서 첨부된 도면에 따라 보다 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 연진분말 펠렛팅장치를 도시한 개략구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 연진분말 펠렛팅장치에 채용되는 캐리어를 도시한 사시도이며, 3(a)은 본 발명에 따른 연진분말 펠렛팅장치에서 캐리어가 수평이동된 작동상태도이고, 도 3(b)는 본 발명에 따른 연진분말 펠렛팅장치에서 캐리어가 복귀이동된 작동상태도이며, 도 4는 본 발명에 따른 연진분말 펠렛팅장치에서 상부실린더가 하강되는 작동상태도이고, 도 5는 본 발명에 따른 연진분말 펠렛팅장치에서 압축성형된 연진덩어리가 배출하는 작업상태도이다.
본 발명에 따른 연진분말 펠렛팅장치(1)는 도 1 내지 5에 도시한 바와같이, 일정한 강도를 갖도록 피치(Pitch)또는 페놀(Phenol)과 같은 결합제를 일정비율로 첨가하여 배합한 연진분말을 공기흐름의 영향없이 큐포라로(미도시)내로 투일할수 있도록 일정크기 바람직하게 원통형 연진덩어리로 고형화시키는 것으로, 이러한 장치(1)는 계량센서(3), 캐리어(2), 하부몰드(7), 상부실린더(6) 및 콘베어벨트(13)등으로 구성된다.
즉, 상기 계량센서(3)는 결합제를 첨가하여 균일하게 혼합된 다량의 연진분말이 장입되는 호퍼(19)의 하단부에 설치되어 상기 호퍼(19)내로 장입되는 연진분말의 장입량을 수시로 측정한다. 이때, 상기 계량센서(3)는 측정된 연진분말의 장입량이 사전에 설정된 장입량과 일치될 때 상기 호퍼(19)내로 더 이상의 연진분말을 중단하고, 호퍼(19)의 하부게이트(미도시)를 개방하여 장입된 연진분말을 하부로 배출하는 전기적인 신호를 발생한다.
그리고, 상기 호퍼(19)의 직하부에 설치되는 캐리어(2)는 상부는 개방되고, 하부에는 상기 캐리어의 마주하는 하부내측면에 형성된 슬라이딩홈(5a)에 양단이슬라이딩이동가능하게 조립되는 차단판(5)을 갖추어 상기 차단판(5)이 전진되어 캐리어(2)의 하부를 폐쇄한 상태에서 상기 호퍼(19)로부터 설정된 양만큼 장입된 연진분말을 하부몰드(7)내로 장입되기 전까지 일시 저장하고, 좌우나란하게 설치된 가이드레일(14)상에 수평이동가능하게 설치되는 박스형 이동부재이다.
이러한 상기 캐리어(2)의 일측면에는 수평이동이 가능하도록 제 1실린더(15a)의 로드선단이 연결되고, 상기 차단판(5)의 일측단에도 연진분말이 저장된 캐리어(2)하부를 개폐하도록 제 2실린더(15b)의 로드선단을 연결구성한다.
또한, 상기 캐리어(2)의 내부공간에는 연진분말이 하부몰드(7)의 각 성형공(7a)내로 신속하고, 밀도있게 충진될수 있도록 모터부재(4a)에 의해서 일방향 회전구동되는 스크류(4)를 갖추며, 전원인가시 상기 캐리어(2)에 진동을 부가할수 있는 진동원(10)을 갖추어 구성한다.
그리고, 상기 캐리어(2)가 제 1실린더(15a)의 전,후진동작에 의해서 수평이동되는 가이드레일(14)의 선,후단에는 상기 캐리어(2)의 탈선을 방지하도록 스토퍼(14a)를 각각 설치하거나 상기 제 1실린더(15a)의 전,후진동작을 제어하도록 수평이동되는 캐리어(2)의 선,후단과 간섭되는 리미트스위치(미도시)를 갖추어 구성하여도 좋다.
또한, 상기 캐리어(2)에 인접하고, 상기 가이드레일(14)의 하부공간에 갖추어져 상기 캐리어(2)내에 장입된 연진분말이 투입되는 하부몰드(7)는 몸체에 상기 캐리어(2)로부터 낙하하는 연진분말이 충진되는 원통형 성형공(7a)을 복수개 관통형성하고, 이러한 하부몰드(7)는 상기 상부실린더(6)의 가압력을 충분히 견딜 수 있는 지지력을 가지며, 제 3실린더(15c)에 의해서 수평이동가능한 하부지지대(9)상에 올려져 있다. 이에 따라, 상기 성형공(7a)내로 연진분말을 충진할 때 상기 성형공(7a)의 하부를 하부지지대(9)로서 폐쇄하여 상기 성형공(7a)내에 연진분말이 채워지게 되는 것이다.
이때, 상기 성형공(7a)은 연진분말의 장입시 충진이 원할하게 이루어지도록 상단일부를 상부로 갈로수록 외경이 커지는 절두원추형으로 구성하여도 좋다.
여기서, 상기 캐리어(2), 차단판(5) 및 하부지지대(9)를 수평이동시키는 수단으로서 로드를 전후진 왕복운동시키는 실린더부재로 채용하였지만, 이에 한정하는 것이 아니며, 이들을 수동 또는 자동으로 전후진시킬수 있는 랙과 피니언 및 이들을 구동시키는 모터부재와 같은 다른 수단을 채용할수도 있다.
그리고, 상기 하부몰드(7)의 직상부에는 상기 하부몰드(7)의 각 성형공(7a)과 일대일 대응하는 가압로드(6a)를 복수개 갖는 상부실린더(6)를 갖추며, 상기 가압로드(6a)는 상부실린더의 외력에 의해서 직상,하부로 승하강되는 작동부재이다. 이에 따라,상기 성형공(7a)내에 연진분말이 충분히 채워지고, 상기 캐리어(2)를 원위치로 복귀이동시킨 상태에서 상기 복수개의 가압로드(6a)를 동시에 하향가압시키면, 상기 성형공(7a)내에 충진된 연진분말은 설정된 압력으로 압축되면서 부피가 축소되면서 원통형의 연진덩어리로 성형하는 것이다.
여기서, 상기 가압로드(6a)는 승하강시 연진분말이 성형공(7a)내주면과 가압로드(6a)의 외주면사이에 끼이는 것을 방지하기 위해서 상기 성형공(7a)내주면과 로드선단일부만이 서로 접촉하고, 로드몸체대부분은 접촉되지 않도록 상기 성형공(7a)의 내경보다 작은 외경크기로 로드몸체를 형성하고, 그 선단부에 외주방향으로 갈수록 외경이 서서히 커져 상기 성형공(7a)내주면에 접촉되는 돌출부(6b)를 형성한다.
그리고, 상기 하부몰드(7)의 직하부에는 상기 하부몰드(7)의 성형공(7a)내에서 압축성형된 다음 하강되는 가압로드(6a)에 의해서 상기 성형공(7a)으로부터 인출되는 연진덩어리(12)를 큐포라로와 같은 후처리설비측으로 이송할수 있도록 콘베어벨트(13)를 갖추어 구성한다. 이에 따라, 상기 하부몰드(7)의 성형공(7a)으로부터 직하부로 이탈되어 낙하되는 연진덩어리(12)는 상기 콘베어벨트(13)의 이송방향으로 운반될수 있는 것이다.
이때, 상기 콘베어벨트(13)의 상부면은 상기 성형공(7a)으로부터 최종적으로 인출된 다음 낙하되어 안착될 때 충격력에 의해서 부서지는 것을 방지할 수 있도록 스폰지나 천부재와 같은 완충부재로 구성되는 것이 좋다.
상술한 바와같은 구성을 갖는 본 발명의 작용 및 효과에 대해서 설명한다.
먼저, 도 1에 도시한 바와같이, 전공정에서 성형시 충분한 강도를 갖도록 결합제와 일정비율로 혼합된 연진분말은 호퍼(19)에 저장되고, 상기 호퍼(19)에 저장되는 연진분말의 저장량은 상기 호퍼(19)의 하부에 설치된 계량센서(3)에 의해서 수시로 측정되며, 측정된 연진분말의 저장량이 캐리어(2)내로 장입하고자 하는 설정된 량과 일치하면, 이때 발생되는 계량센서(3)의 제어신호에 의해서 상기 호퍼(19)측으로의 연속적인 연진분말공급을 일시 중단함과 동시에 상기 호퍼(19)의 하부게이트(미도시)를 개방하여 그 직하부에 배치되고, 상부가 개방된 캐리어(2)의내부공간으로 호퍼(19)내의 연진분말을 전량 장입한다.
이때, 상기 캐리어(2)내로 장입되는 연진분말의 장입량은 상기 계량센서(3)에 설정되는 기준량을 변경하여 적절히 조절할 수 있다.
이어서, 상기 캐리어(2)내로 연진분말이 전량 장입되면, 제 1실린더(15a)를 전진동작(도면상 우측방향)시켜 도 3(a)에 도시한 바와같이, 가이드레일(14)을 따라 일정거리 캐리어(2)를 수평방향으로 전진이동시키고, 상부실린더(6)와 하부몰드(7)사이에 정확하게 배치될 때 상기 캐리어(2)의 수평이동은 멈추게 된다.
상기와 같이 상기 캐리어(2)가 하부몰드(7)의 직상부에 배치됨이 확인될 때 차단판(5)에 연결구성된 제 2실린더(15b)를 후진동작시켜 상기 차단판(5)을 도면상 좌측으로 수평이동시키면, 상기 캐리어(2)의 하부면이 폐쇄상태에서 개방상태로 전환되기 때문에 상기 캐리어(2)의 내부공간에 일시 저장되어 있던 연진분말은 상기 하부몰드(7)의 상부측으로 자중에 의해서 하부로 낙하되어 상기 하부지지대(9)상에 올려져 있는 하부몰드(7)의 성형공(7a)내로 채워져 충진되기 시작한다.
연속하여 차단판(5)를 개방상태로 전환시켜 캐리어(2)내의 연진분말을 하부몰드(7)측으로 장입할 때, 모터부재(4a) 및 진동원(10)에 전원을 인가하여 상기 캐리어(2)내에 배치된 스크류(4)를 일방향 회전구동함과 동시에 진동원(10)에서 발생된 진동이 캐리어(2)측으로 전달되면, 분말형태의 연진이 복수개의 성형공(7a)상단부까지 단시간내에 제대로 채워질 수 있는 것이다.
이는 상기 성형공(7a)내에 연진분말이 제대로 채워지지 않은 상태에서 가압하여 폘렛트화시키면, 펠렛트화된 연진덩어리(12)의 밀도가 매우 작아 생산성이 떨어지고, 충분한 강도를 가지지 못하여 쉽게 부서질 우려가 있기 때문이다.
연속하여, 상기 캐리어(2)로부터 하부몰드(7)측으로의 연진분말장입이 완료되고, 상기 각 성형공(7a)에 연진분말이 제대로 채워짐이 확인될 때, 상기 모터부재(4a), 진동원(10)측으로의 전원을 차단하여 스크류(4)의 회전 및 진동을 중단한 다음, 후진작동되었던 제 2실린더(15b)를 전진복귀시키면, 개방되었던 상기 캐리어(2)의 하부는 전진수평이동되는 차단판(5)에 의해서 폐쇄되고, 이와 동시에 제 1실린더(15a)를 후진복귀시키면 상부실린더(6)와 하부몰드(7)사이에 있던 캐리어(2)는 호퍼(19)의 직하부에 배치되도록 가이드레일(14)을 따라 수평이동된다.
상기 캐리어(2)가 원위치로 복귀됨이 확인되면, 도 4에 도시한 바와같이, 상부실린더(6)의 작동으로 가압로드(6a)가 직하부로 하강되면, 상기 가압로드(6a)는 이와 일대일 대응하는 하부몰드(7)의 각 성형공(7a)내로 선단이 동시에 삽입되어 하강하면서 그 내부에 충진된 연진분말을 서서히 압축하기 시작한다. 이때, 상기 상부실린더(6)의 가압로드(6a)의 가압력은 상기 하부몰드(7)가 상부면에 올져지는 하부지지대(9)에 의하여 지지되기 때문에 상기 성형공(7a)내에 충진된 연진분말은 부피가 축소되면서 일정강도를 갖는 연진덩어리(12)로 고형화되고, 펠렛트화되는 것이다.
한편, 상기 성형공(7a)내의 연진분말을 충분한 가압로드(6a)의 가압력으로서 연진덩어리(12)로 펠렛트화시킨후에는 상기 하부지지대(9)에 연결구성된 제 3실린더(15c)를 후진작동시켜 하부몰드(7)의 하부측으로부터 하부지지대(9)를 제거한다. 이때, 상기 하부몰드는 미도시된 또다른 지지부재에 장착되어 있기 때문에 하부로 이동되거나 다른 움직임은 발생하지 않는다.
이러한 상태에서 상기 상부실린더의 가압로드를 더욱 직하방으로 하강시키면, 도 5에 도시한 바와같이, 성형공(7a)내에 자중에 의한 낙하가 곤란하도록 삽입되어 있던 연진덩어리(12)는 가압로드(6a)의 계속된 하강력에 의해서 상기 성형공(7a)의 개방된 하부로부터 서서히 인출되고, 상기 연진덩어리(12)의 상단부가 성형공(7a)의 하부를 벗어날 때 상기 복수개의 연진덩어리는 콘베어벨트상에 올려지게 되고, 올려진 연진덩어리를 다음공정으로 운반되는 것이다.
이어서, 상기 가압로드(6a)의 하강이 완료되어 성형공(7a)으로부터 연진덩어리를 인출하는 작업이 완료되면, 상기 가압로드는 상승복귀되고, 후진되었던 하부지지대는 하부몰드를 원상태대로 지지하도록 전진복귀되어 다음 연진분말의 펠렛팅작업을 위해 대기하게 된다.
상술한 바와같은 구성을 갖는 본 발명에 의하면, 폐기물이었던 부산물인 연진분말을 연속적이면서 효율적으로 펠렛화하는 것이 가능하기 때문에, 연진을 재활용함으로서 귀중한 납을 자원으로 회수할 수 있는 효과가 얻어지며, 연진의 발생으로 야기되었던 환경오염을 방지할 수 있다. 그리고, 종래의 단속적인 펠렛화기술에 비하여 작업성 및 생산성을 증가시킬수 있기 때문에, 실제 산업현장에서 응용이 용이한 효과가 얻어진다.
본 발명은 특정한 실시예에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 이하의 청구범위에 의해 마련되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도내에서 본 발명이 다양하게 개조 및 변화될수 있다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진자는 용이하게 알수 있음을 밝혀두고자 한다.
Claims (4)
- 폐배터리를 재활용하는 과정에서 발생하는 부산물인 연진분말을 큐포라로내로의 장입이 용이하도록 연진덩어리로 펠렛트화하는 설비에 있어서,상기 연진분말의 장입량을 측정할수 있도록 호퍼(19)하부에 설치되는 계량센서(3)와, 상기 호퍼(19)내의 연진분말이 장입될수 있도록 상부는 개방되고, 하부는 슬라이딩이동가능한 차단판(5)에 의해서 개폐되며, 가이드레일(14)상에 수평이동가능하게 설치되는 캐리어(2)와, 상기 캐리어(2)로부터 연진분말이 장입되는 성형공(7a)을 몸체에 복수개 관통형성하고, 수평이동가능한 하부지지대(9)상에 설치되는 하부몰드(7)와, 상기 각 성형공(7a)과 일대일 대응하여 승하강되는 가압로드(6a)를 복수개 갖추어 상기 하부몰드(7)의 직상부에 고정설치되는 상부실린더(6)와, 상기 성형공(7a)내에서 압축된 연진덩어리(12)를 이송하는 콘베어벨트(13)를 갖추어 구성함을 특징으로 하는 연진분말 펠렛팅장치.
- 제 1항에 있어서,상기 캐리어(2)의 내부공간에는 연진분말이 하부몰드(7)의 각 성형공(7a)내로 신속하고, 밀도있게 충진될수 있도록 모터부재(4a)에 의해서 일방향 회전구동되는 스크류(4)를 갖추며, 전원인가시 상기 캐리어(2)에 진동을 부가할수 있는 진동원(10)을 갖추어 구성함을 특징으로 하는 연진분말 펠렛팅장치.
- 제 1항에 있어서,상기 가압로드(6a)는 승하강시 연진분말이 성형공(7a)내주면과 가압로드(6a)의 외주면사이에 끼이는 것을 방지하기 위해서 상기 성형공(7a)내주면과 로드선단일부만이 서로 접촉하고, 로드몸체대부분은 접촉되지 않도록 상기 성형공(7a)의 내경보다 작은 외경크기로 로드몸체를 갖추고, 그 선단부에 외주방향으로 갈수록 외경이 서서히 커져 상기 성형공(7a)내주면에 접촉되는 돌출부(6b)를 형성함을 특징으로 하는 연진분말 펠렛팅장치.
- 제 1항에 있어서,상기 콘베어벨트(13)의 상부면은 상기 성형공(7a)으로부터 최종적으로 인출된 다음 낙하되어 안착될 때 충격력에 의해서 부서지는 것을 방지할 수 있도록 스폰지나 천부재와 같은 완충부재로 구성됨을 특징으로 하는 연진분말 펠렛팅장치.
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