KR100943155B1 - Compressed high dampimg rubber damper - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 고감쇠 고무로 구성된 댐퍼에 관한 것으로, 보다 상세하게는 1방향 전단을 받은 C자, W자 등과 같은 형상의 강재를 이용하여 전단면적(Shear Area)을 자유로이 증가시킬 수 있는 강재 케이싱과 볼트와 같은 결합수단에 의해 압축된 고감쇠 고무로 구성된 댐퍼에 관한 것이다.The present invention relates to a damper composed of high damping rubber, and more particularly, to a steel casing capable of freely increasing a shear area by using steel materials having a shape such as C-shaped or W-shaped that have undergone one-way shearing. A damper composed of high damping rubber compressed by a coupling means such as a bolt.
구조물에 입력되는 지진 에너지를 소산시키는 특수한 장치를 제진장치(Seismic Damping Devices)라 하는데, 부재의 이력거동을 통해 에너지를 소산시키는 이력댐퍼(Hysteretic Dampers), 유동형 실리콘(Silicone Fluid)과 같은 속도 의존형 재료의 점성을 이용하여 입력 에너지를 소산시키는 점성댐퍼(Viscous Dampers), 고감쇠 고무와 같은 점·탄성댐퍼(Visco-Elastic Dampers)가 대표적인 제진장치의 종류이다.Special devices that dissipate seismic energy input to the structure are called seismic damping devices. Speed-dependent materials such as hysteretic dampers and silicone fluids dissipate energy through the hysteretic behavior of the members. Viscous dampers that dissipate input energy using the viscosity of Viscosity and visco-elastic dampers such as high damping rubber are the typical types of vibration dampers.
고감쇠 고무는 고무 배합 시 진동에너지를 흡수할 수 있는 특수 혼합물을 첨가하여 제조된 것으로 탄성의 성질뿐만 아니라 진동 에너지를 흡수할 수 있는 하중-변위 곡선 관계를 보이는 재료이며, 고분자화합물로서 기본적인 화학구조는 한 개의 분자가 고리로 연결된 형상으로 뒤엉켜있는 구조를 갖는다. 고무분자에 탄력구 조를 부여하기 위해 고무원료에 유황, 카본, 연화재, 노화방지재 등을 혼합하여 고온, 고압으로 가열하면 유황분자가 고무분자에 영구적인 가교를 형성하여 고무제품은 탄력성을 갖게 된다. 고무분자는 형상적으로는 고체이면서도 다른 고체분자와 달리 유체분자와 유사한 특징을 갖는다. 이러한 고감쇠 고무재료는 우수한 복원특성으로 인하여 구조물의 진동 시에는 독특한 점·탄성 이력거동으로 진동 에너지를 소산시키고 진동 속도가 작아지게 되면 탄성 거동이 이력특성을 지배하게 되어 잔류변형이 남지 않는 특징을 가지게 된다. 따라서 고감쇠 고무를 이용한 댐퍼는 지진과 같은 대변형이 예상되는 구조물의 진동 제어뿐만 아니라 우수한 복원특성으로 인하여 바람에 의한 구조물 진동에 대해서도 효과적으로 대응할 수 있다.High damping rubber is manufactured by adding a special mixture that can absorb vibration energy when mixing rubber. It has a load-displacement curve that can absorb vibration energy as well as the properties of elasticity. Has a structure in which one molecule is entangled in a ring shape. In order to give elasticity to rubber molecules, sulfur, carbon, softening material, anti-aging material, etc. are mixed with rubber raw materials and heated at high temperature and high pressure to make sulfur molecules permanently crosslinked to rubber molecules. do. Rubber molecules are solid in shape but have similar characteristics to fluid molecules unlike other solid molecules. This high damping rubber material is characterized by its excellent resilience, which dissipates the vibration energy due to its unique viscoelastic hysteretic behavior when the structure is vibrated, and when the vibration speed decreases, the elastic behavior dominates the hysteretic characteristic, leaving no residual strain. Have. Therefore, the damper using the high damping rubber can effectively cope with the vibration of the structure due to the wind as well as the vibration control of the structure that is expected to be large deformation such as earthquake.
한편, 이력댐퍼의 일종인 강재 댐퍼, 마찰 댐퍼는 댐퍼 작동 후 잔류변형이 남게 되어 주로 지진에 의해 건물에 입력되는 에너지를 소산시킬 목적으로 설치되는 것으로 바람에 의해 발생하는 건물의 진동을 제어하는 데에는 부적절한 측면이 있다. 아울러, 점성 댐퍼의 경우, 바람과 지진에 의한 구조물의 진동제어에는 적당하나, 에너지를 소산시키는 재료가 유체인 관계로 밀폐된 용기에 담아 피스톤이 유체에 압력을 가하는 형태로 작동하기 때문에 고가의 제작비용이 예상될 뿐만 아니라 온도 및 속도에 따라 상이한 거동 특성을 보이므로 매우 복잡한 설계 과정이 요구된다.On the other hand, steel dampers and friction dampers, which are a kind of hysteresis dampers, remain after deformation, and are mainly installed to dissipate energy input to buildings by earthquakes. There is an inadequate aspect. In addition, the viscous damper is suitable for vibration control of the structure by wind and earthquake, but it is expensive because the piston acts to pressurize the fluid in a sealed container because the material dissipating energy is a fluid. Not only are the costs expected, but they exhibit different behavioral characteristics depending on temperature and speed, requiring a very complex design process.
본 발명은 지진으로 인한 대변위뿐만 아니라 바람과 같은 작은 변위에서도 효과적으로 작동하여 구조물의 진동을 제어할 수 있으며, 댐퍼의 전단면적과 이에 따른 전단저항력의 조절로 댐퍼의 적용성을 확대시킴과 동시에 우수한 에너지 소산 능력을 보이는 고감쇠 댐퍼를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention can effectively control the vibration of the structure by operating effectively not only in the large displacement caused by the earthquake, but also in small displacements such as wind, while expanding the applicability of the damper by controlling the shear area of the damper and the shear resistance accordingly. The purpose is to provide a high damping damper that exhibits energy dissipation capability.
본 발명의 적절한 실시형태에 따르면, 일정 간격을 두고 서로 평행하며 복수의 볼트구멍이 천공된 복수의 측면판과, 복수의 측면판의 상단부를 서로 연결하는 연결판으로 구성된 제1 강재 케이싱; 일정 간격을 두고 서로 평행하며 복수의 장공이 천공된 복수의 측면판과, 복수의 측면판의 하단부를 서로 연결하는 연결판으로 구성되고, 각 측면판이 제1 강재 케이싱의 각 측면판과 평행하게 서로 일정한 간격을 두고 교대로 반복되고 연결판이 제1 강재 케이싱의 연결판과 일정 간격을 두고 서로 평행하게 위치하도록 제1 강재 케이싱과 결합되는 제2 강재 케이싱; 제1,2 강재 케이싱의 측면판들 사이에 설치되는 복수의 고감쇠 고무; 제1 강재 케이싱의 볼트구멍과 제2 강재 케이싱의 장공 및 고감쇠 고무를 관통하여 제1,2 강재 케이싱을 결합시키면서 그 내부에 설치된 복수의 고감쇠 고무를 압축시키는 복수의 볼트결합수단; 및 제1,2 강재 케이싱 사이에 상대변위가 발생했을 때 볼트결합수단의 변형을 방지하도록 제2 강재 케이싱과 볼트결합수단 사이에 설치되는 미끄럼판을 포함하는 것을 특징으로 하는 압축된 고감쇠 댐퍼가 제공된다.According to a preferred embodiment of the present invention, a first steel casing comprising a plurality of side plates parallel to each other at a predetermined interval and having a plurality of bolt holes perforated, and a connecting plate connecting upper ends of the plurality of side plates; It consists of a plurality of side plates parallel to each other at a predetermined interval and a plurality of long holes perforated, and connecting plates for connecting the lower ends of the plurality of side plates to each other, each side plate parallel to each side plate of the first steel casing A second steel casing that is alternately repeated at regular intervals and coupled with the first steel casing such that the connecting plates are parallel to each other at regular intervals with the connecting plates of the first steel casing; A plurality of high damping rubbers installed between the side plates of the first and second steel casings; A plurality of bolting means for compressing a plurality of high damping rubbers installed therein while engaging the first and second steel casings through the bolt holes of the first steel casing, the long holes and the high damping rubbers of the second steel casing; And a sliding plate provided between the second steel casing and the bolt coupling means to prevent deformation of the bolt coupling means when a relative displacement occurs between the first and second steel casings. Is provided.
본 발명의 다른 적절한 실시형태에 따르면, 청구항 1에 있어서, 미끄럼판은 테프론판인 것을 특징으로 한다.According to another suitable embodiment of the present invention, the sliding plate is a teflon plate according to
본 발명에 따른 강재 케이싱으로 압축된 고감쇠 고무는 압축되지 않은 고감쇠 고무에 비해 더 높은 에너지 소산 능력과 높은 내력을 가지게 된다. The high damping rubber compressed with the steel casing according to the present invention has a higher energy dissipation capacity and higher yield strength than the uncompressed high damping rubber.
또한, C자나 W자 등과 같은 형상의 강재 케이싱은 전단면적(Shear Area)의 증감을 유도할 수 있어 댐퍼의 전단내력(Shear Strength)을 조절할 수 있다. 따라서 강재 케이싱 형상에 따른 자유로운 댐퍼 전단내력 증감은 다양한 요구 댐퍼내력에 효과적으로 대응할 수 있어 댐퍼의 적용성을 높이는 효과가 있다.In addition, the steel casing having a shape such as C-shaped or W-shaped can induce the increase and decrease of the shear area (shear area) can adjust the shear strength (Shhear Strength) of the damper. Therefore, the free damper shear strength increase and decrease according to the shape of the steel casing can effectively cope with various required damper strengths, thereby improving the applicability of the damper.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 도면들 중, 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 한 동일한 참조부호를 표기하며, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 생략한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the same components or parts are denoted by the same reference numerals as much as possible, and detailed descriptions of related known functions or configurations are omitted.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 압축된 고감쇠 댐퍼를 나타낸 분해사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 압축된 고감쇠 댐퍼를 나타낸 사시도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 압축된 고감쇠 댐퍼를 나타낸 종단면도이다.1 is an exploded perspective view showing a compressed high damping damper according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a perspective view showing a compressed high damping damper according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is a view of the present invention Longitudinal sectional view showing a compressed high damping damper according to an embodiment.
도 1 내지 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 압축된 고감쇠 댐퍼 는, 제1 강재 케이싱(10a), 제2 강재 케이싱(10b), 제1,2 강재 케이싱 사이에 설치되는 복수의 고감쇠 고무(20), 제1,2 강재 케이싱을 결합시키고 그 내부에 설치된 복수의 고감쇠 고무(20)를 압축시키는 복수의 볼트결합수단, 제2 강재 케이싱(10b)의 마찰을 최소화시켜 미끄럼 거동을 원활하게 유도하는 미끄럼판(50)으로 구성된다.1 to 3, the compressed high damping damper according to an embodiment of the present invention, a plurality of installed between the first steel casing (10a), the second steel casing (10b), the first, second steel casing By minimizing the friction of the plurality of bolt coupling means, the second steel casing (10b) to combine the
제1 강재 케이싱(10a)은 전체적으로 C자형의 단면 형상을 가진 것으로서, 복수의 볼트구멍(121)이 천공된 적어도 2개의 측면판(11a,12a)과 측면판(11a,12a)들을 일정한 간격으로 두고 서로 연결하는 연결판(13a)으로 구성된다. 측면판(11a,12a)들과 연결판(13a)은 주조 등에 의해 일체로 되거나 이들 판을 별개의 판으로 구성하고 용접으로 접합하여 구성할 수 있다. The
제2 강재 케이싱(10b)은 제1 강재 케이싱(10b)과 동형의 것으로서, 복수의 장공(122)이 천공된 적어도 2개의 측면판(11b,12b)과 측면판(11b,12b)들을 일정한 간격을 두고 서로 연결하는 연결판(13b)으로 구성되고 제1 강재 케이싱(10a)의 1개의 측면판(12a)을 수용하도록 제1 강재 케이싱(10a)과 결합된다. 제1 강재 케이싱(10a)과 마찬가지로 제2 강재 케이싱(10b)는 측면판(11b,12b)들과 연결판(13b)을 주조 등에 의해 일체로 되거나 이들 판을 별개의 판으로 구성하고 용접으로 접합하여 구성할 수 있다. The
제1,2 강재 케이싱(10a,10b)의 측면판(11a,11b,12a,12b) 들은 서로 교차되도록 결합되고 측면판(11a,12a,11b,12b)들 사이의 공간에는 3개의 고감쇠 고무(20a,20b,20c)가 설치된다. 제1,2 강재 케이싱(10a,10b)의 측면 판(11a,12a,11b,12b)들은 서로 연결판(13a,13b)으로 연결되어 있어 폭방향으로의 전단력은 발생하지 않으므로 높이방향으로의 1방향 전단만을 고려하면 된다. 제2 강재 케이싱(10b)에는 폭방향에 비해 높이방향으로의 직경이 큰 장공(122)이 천공되어 있고 제1 강재 케이싱(10a)에는 볼트구멍(121)이 형성되어 있어 풍하중 등에 의해 발생하는 수평력에 대해 제2 강재 케이싱(10b)이 제1 강재 케이싱(10a)에 대해 높이방향으로 이동하면서 저항하도록 한다. The
측면판(11a,12a,11b,12b) 사이에 끼워진 고감쇠 고무(20a,20b,20c)는 볼트결합수단에 의한 조임력으로 압축된다. 도 4는 압축을 받는 고감쇠 고무의 힘-변형 관계를 나타낸 그래프이다. 도 4에서 보듯이, 높은 압축 상태에 있는 고감쇠 고무는 높은 탄성 강성과 큰 에너지 소산 능력을 나타내고, 약 25%의 감쇠율을 가지며, 감쇠율은 가해진 압축력이 낮을수록 증가하여 압축력이 완전히 제거되었을 때 감쇠율이 약 28%에 이르게 됨을 알 수 있다. 높은 압축 상태에 있는 고감쇠 고무의 높은 탄성 강성으로 인하여 낮은 감쇠율을 보이지만, 높은 내력으로 인하여 실제 에너지 흡수 능력(이력곡선 안의 면적)은 증가됨을 알 수 있다. 고감쇠 고무(20a,20b, 20c)에는 제2 강재 케이싱(10b)의 장공(122)에 대응되는 위치에 장공(21)이 형성되어 있다. The
제1,2 강재 케이싱(10a,10b)을 서로 결합시키고 그 사이에 설치된 고감쇠 고무(20a,20b,20c)를 압축시키는 볼트결합수단은 공지의 것으로서 조임력은 토크값으로 조절된다. 볼트결합수단은 제1,2 강재 케이싱(10a,10b)과 고감쇠 고무(20a,20b,20c)를 관통하여 결합되는 복수의 볼트(30), 각 볼트(30)와 제1 강재 케이싱(10a) 사이에 설치되는 복수의 제1 와셔(41), 제2 강재 케이싱(10b)의 내측으로 볼트(30)에 결합되는 복수의 제2 와셔(42), 각 제2 와셔(42)의 내측으로 볼트(30)에 결합되는 복수의 너트(60)로 구성된다. Bolting means for coupling the first and
한편, 제2 강재 케이싱(10b)과 제2 와셔(42) 사이에는 마찰계수가 낮은, 바람직하게는 거의 영(Zero)인 테프론판과 같은 미끄럼판(50)이 설치되어 제1 강재 케이싱(10a)과 제2 강재 케이싱(10b)의 상대변위가 발생시 제2 와셔(42)의 위치는 변하지 않도록 고안되어 댐퍼의 거동에 영향을 줄 수 있는 볼트의 변형을 방지한다.On the other hand, between the
이상과 같이 구성된 압축된 고감쇠 댐퍼는, 풍하중이나 지진이 작용할 경우 제2 강재 케이싱(10b)이 높이방향으로 이동하면서 측면판(11a,12a,11b,12b) 사이에서 볼트의 조임력으로 압축된 고감쇠 고무(20a,20b,20c)가 변형되어 에너지를 흡수하게 된다.Compressed high-damping damper configured as described above, the second steel casing (10b) is moved in the height direction when the wind load or earthquake is applied by the tightening force of the bolt between the side plates (11a, 12a, 11b, 12b) The
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 압축된 고감쇠 댐퍼를 나타낸 분해사시도이고, 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 압축된 고감쇠 댐퍼를 나타낸 사시도이며, 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 압축된 고감쇠 댐퍼를 나타낸 종단면도이다.5 is an exploded perspective view showing a compressed high damping damper according to another embodiment of the present invention, Figure 6 is a perspective view showing a compressed high damping damper according to another embodiment of the present invention, Figure 7 is another aspect of the present invention Longitudinal sectional view showing a compressed high damping damper according to an embodiment.
도 5 내지 7을 참조하면, 본 실시예에 따른 압축된 고감쇠 댐퍼는, 전술한 실시예와 달리 제1,2 강재 케이싱(10a,10b)의 측면판들이 각각 3개로 구성되어 있어 전체적으로 대략 W자형의 단면형상을 갖는다. 그리고 제1,2 강재 케이싱(10a,10b)은 제1,2 강재 케이싱(10a,10b)의 측면판들이 서로 일정한 간격을 두고 교차되도록 결합된다. 제1,2 강재 케이싱(10a,10b)의 측면판(11a,11b,12a,12b,14a,14b) 들은 서로 교차되도록 결합되고 측면판(11a,12a,11b,12b,14a,14b)들 사이의 공간에는 각각 고감쇠 고무(20a,20b,20c,20d,20e)가 설치된다.5 to 7, the compressed high damping damper according to the present embodiment, unlike the above-described embodiment is composed of three side plates of the first and second steel casings (10a, 10b) each of approximately W It has a cross-sectional shape of a child. The first and
한편, 이상에서는 압축된 고감쇠 댐퍼를 구성하는 제1,2 강재 케이싱(10a,10b)의 측면판이 2개 또는 3개로 구성된 경우에 대해 설명하였지만 측면판의 개수는 이에 한정되지 않으며 4개 이상으로 구성할 수도 있다. 그리고 그 경우에는 측면판들 사이에 설치되는 고감쇠 고무(20)의 개수도 대응하여 증가하게 된다.On the other hand, the above described the case in which the side plates of the first and second steel casings (10a, 10b) constituting the compressed high damping damper is composed of two or three, but the number of the side plates is not limited to this but four or more It can also be configured. In this case, the number of the
이상과 같이 구성된 본 발명에 따른 압축된 고감쇠 댐퍼는 바람과 지진에 모두 대응하기 위해 다양한 구조물에 적용될 수 있다. 도 8은 인방보에 설치된 상태를 나타낸 것이다. 인방보에 설치할 경우 설치가 간단할 뿐만 아니라 손상시에도 쉽게 교체가 가능하고 구조물이 받은 피해를 최소화할 수 있다는 장점이 있다. 인방보에 설치하기 위해 인방보는 좌우측 인방보(100)로 나누어지고 각 인방보(100)에는 매입철근조립체(120)가 매설된다. 매입철근조립체(120)는 한 쌍의 U자형 철근(121)과 U자형 철근(121)의 굴곡부에 결합되는 굴곡강판(122) 및 한 쌍의 U자형 철근(121)을 감싸도록 결합되는 스터럽 철근(123)으로 구성된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 고감쇠 댐퍼는 매입철근조립체(120)의 U자형 철근(121)에 제1,2 강재 케이싱(10a,10b))이 용접으로 접합됨으로써 고정된다. Compressed high damping damper according to the present invention configured as described above can be applied to various structures to cope with both wind and earthquake. Figure 8 shows a state installed in the room. When installed in the jinbobo is not only simple installation, but also easy to replace in case of damage and has the advantage of minimizing the damage to the structure. In order to install in the plinth, the plinth beam is divided into left and right plinth beams 100, and each of the plinth beams 100 are embedded with embedded reinforcing
지금까지 본 발명을 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시 예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있다.Although the present invention has been described with reference to the drawings illustrating the present invention, the present invention is not limited to the embodiments and drawings disclosed herein, and various modifications may be made by those skilled in the art within the scope of the technical idea of the present invention. Can be done.
본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 첨부한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니된다.The following drawings, which are attached in this specification, illustrate the preferred embodiments of the present invention, and together with the detailed description thereof, serve to further understand the technical spirit of the present invention. It should not be construed as limited.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 압축된 고감쇠 댐퍼를 나타낸 분해사시도이다. 1 is an exploded perspective view showing a compressed high damping damper according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 압축된 고감쇠 댐퍼를 나타낸 사시도이다. 2 is a perspective view showing a compressed high damping damper according to an embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 압축된 고감쇠 댐퍼를 나타낸 종단면도이다.3 is a longitudinal sectional view showing a compressed high damping damper according to an embodiment of the present invention.
도 4는 압축을 받는 고감쇠 고무의 힘-변형 관계를 나타낸 그래프이다. 4 is a graph showing the force-strain relationship of high damping rubber subjected to compression.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 압축된 고감쇠 댐퍼를 나타낸 분해사시도이다. 5 is an exploded perspective view showing a compressed high damping damper according to another embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 압축된 고감쇠 댐퍼를 나타낸 사시도이다. 6 is a perspective view showing a compressed high damping damper according to another embodiment of the present invention.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 압축된 고감쇠 댐퍼를 나타낸 종단면도이다.7 is a longitudinal sectional view showing a compressed high damping damper according to another embodiment of the present invention.
도 8은 본 발명에 따른 압축된 고감쇠 댐퍼를 인방보에 설치된 상태를 나타낸 도면이다.8 is a view showing a state in which the compressed high damping damper according to the present invention is installed in the pulley beam.
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KR1020090108299A KR100943155B1 (en) | 2009-11-10 | 2009-11-10 | Compressed high dampimg rubber damper |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101186448B1 (en) * | 2010-07-14 | 2012-09-27 | 쌍용건설 주식회사 | Lintel beam type hysteretic damper using interstory drift of rahmen frame |
CN109372141A (en) * | 2018-11-22 | 2019-02-22 | 东南大学 | Variable damping viscoplasticity band type damper |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPS58127238U (en) | 1982-02-23 | 1983-08-29 | 三菱重工業株式会社 | Anti-vibration stay |
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-
2009
- 2009-11-10 KR KR1020090108299A patent/KR100943155B1/en active IP Right Grant
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