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高木仁三郞(다까기 진자부로 원자력자료정보실)
나는 내진건축 전문가도 지질학 전문가도 아니지만 전력회사나 정부위원회에 속한 전문가들이'핵발전소는 지진에 절대 안전하다'고 단언하는 것을 전부터 의심하고 있었다. 지진이 일어날 때마다 종래의 인식이나 대책방법을 부득이 변경하는 상황 하에서, 지진학도 내진건축학도 아직 현상적인 경험학의 영역을 벗어나지 못하고 있으며, 대자연을 상대로는 결코 '절대' 라는 주장은 할 수 없기 때문이다. 더욱이 나는 한신대지진이 전문가의 '절대' 과신에 근거가 없으며 이 사고가 기술과신에 좋은 반성자료가 될 것이라는 보도를 접하면서 이를 확신했다. 그러나 한신대지진 후에
실행된 내진설계에 관한 몇 개의 토론 (정부·전력사업측과의 논쟁)에
출석해봐서 알았던 것이지만, 행정측도 사업자측도 핵발전소의 안전성을
재고해서 대재해를 좋은 교훈으로 삼자는 자세는 전혀 보이지 않았다.
물론 나는 비공식적으로 현장사람들로부터 불안이나 '안전신화' 과신에
대한 많은 반성의 소리를 들었지만, 그것들은 조금도 공식장소에는 나타나지
않았다. 충격이었다. 공식장소에서는 전과 변함없이 '핵발전소는 문제없음'의
대합창이었다. 예를 들어 [通販生活](1995년 여름호) 토론에 다음과
같은 대화가 있었다. 고모리(동경전력) : … 원칙이라고 할 지는 모르겠습니다만 설계라는 것은 그러한 것입니다. 저희들은 문제없이 하고 있습니다. 타하라(사회) : 그러면 고베의 고속도로나 신간선을 설계한 사람들은 바보였다라는 것입니까? 학자들은 지금에 와서 문제없는 것은 없다, 무너지지 않는 건물은 없다.따라서 잘 무너지게 하려면 어떻게 하는 것이 좋은가 하는 의논을 합니다. 그런데 핵발전소는 지금도 무너지지 않는다는 말 뿐입니다. 이해가 안되는네요. 키시(동경전력) : 기본적으로는 좋은(필자주 : 무너지지 않는다의 뜻) 쪽은 이것이다. 나쁜쪽은 이것이다라고 분류는 할 수있다는 것입니다. 타하라 : 아니, 그러니까, (고베 지진으로) 배울점은 있었는가, 없었는가 어느 쪽입니까? 후지미야(통산성) : 지금은
종래의 안전설계방법을 개선하지 않으면 안될 만한 문제는 없었다고
생각합니다. '배워야 할 것은 아무것도
없었다.'고 하면 거기에서 논의가 한걸음도 나가지 못하지만, 그들이
주장하는 말을 검토보면 '핵발전소만은 문제없다' 고는 도저히 납득할
수 없다. 또한 그들 쪽에서는 '핵발전소는 무너지지 않는다'는 원칙에
서 있기에 핵발전소가 재난을 당하는 긴급시를 염두에 두고 체계나 노후화에
대한 대책 등을 진지하게 생각하는 자세를 전혀 볼 수 없다. 이것은
필자에게는 완전히 불성실히한 대응이라고 생각되지만 본고에서는 이러한
점도 포함해서 원자력 시설과 비상사태 문제를 생각해 보고 싶다. 내진설계의 사고방식 핵발전소의 내진설계 심사지침에 대해서는 따로 자세한 설명이 있을 것이기에 기본적인 사고방식만 언급하겠다. 우리나라가 사용하고 있는 핵발전소의 내진설계지침은 기본적으로 핵발전소의 각종 건물이나 배관 등을 그 중요도가 높은 순서로 A(As), B, C의 급으로 나누어 보통 건축물의 내진력보다 3, 2, 1배의 강도를 갖게 한다.(기기배관류는 20% 증가) 상정하는 지진은 고문서의 기술이나 과거의 지진기록을 바탕으로 '설계용 최강지진'을 설정한다. 특히 중요도가 높은 As급의 기기배관계(격납용기, 원자로용기, 제어봉 등)는, '설계용 한계지진'(일어나리라고 생각되지는 않지만 만일을 위해 상정하는 지진)에 대해서도 기능을 유지하도록 하는 것이다. 문제가 되는 것은 (1)
과연 위와 같은 최강지진이나 한계지진(규모와 거리)이 적절하게 설정될
수 있을까 (2) 그러한 지진이 일어났을 때의 흔들림이 적절하게 평가될
수 있을까, (3) 지진이 발생했을 때 예상되는 각종 충격이나 손상에
대해 핵발전소의 안전기능은 실재로 어디까지 보장되어 있는가 하는
점이다. 물론 이러한 점은 서로 관련되어 있다. 그리고 현재 핵발전소의
내진성에 대한 불안의 소리가 높아가는 것도 한신대지진을 경험한 현재
전문가의 설명을 들어봐도 앞에서 말한 것 같은 점에서 쉽사리 납득되는 것이 없기 때문이다. 예를 들어오늘과 같은 지식의 수준에서는 어느 지역에서 최대한 어떠한 지진이나 흔들림이 상정될 수 있을까에 대해서는 [절대]라고 하는 확실한 예상이 될 수 있다고는 아무도 도저히 생각할 수 없을 것이다. 표1에, 몇 개가의 핵발전소의 설계용 최강지진과 한계지지의 최대가속도(단위1Gal=1cm/s2)내지 최대속도(1kine=1cm/s)로 표시하나(초기에 안전심사에서는 지진동력은 Gal의 표시였지만 최근에는 kine표시, 일부에서는 양쪽 수치가 사용된다.) 이러한 것은 고베에서 실제로 관측된 가속도나 속도에 비해서는 훨씬 작고 핵발전소에서는 실제로 대지진에 견딜수 있는가라는 의문을 강하게 느끼지 않을 수 없다. 또한 같은 부지에 있어서도 하마오까핵발전소와 같이 1,2호와 3,4호로에서는 상정지진력에 큰 차이가 있다는 것은 整合性이라는 점만 봐도 도저히 사람을 납득시킬 수 있는 것이 아니다. 한신대지진 때에 고베에서 관측된 것 같은 흔들림은 지표면의 것이며, 핵발전소가 서 있는 암반상의 흔들림은 1/2로부터 1/3이므로 표1과 같은 설계로 문제없다라고 나라나 전력회사가 많이 설명하고 있다. 확실히 지표면에서 흔들림이 증폭되는 것이 많고 개개이 지진에 의해서 꽤 차이가 있고, 확정적인 것은 말할 수 없는 것이 실정이다. 이렇게 말하면 실제로 한신대지진때에 후쿠이의 각 핵발전소의 흔들림이 관측치는 주변지역에 암반이 아닌 지표면에 흔들림에 대해서 1/3정도였다라는 것을 반드시 증거로 삼고 이야기 한다. 그러나 그 정도에 불충분한 경험을 일반화해버리는 것은 무서운 일이다. 가령 1/2 내지 1/3이었다고하여 설립된 초기 핵발전소는 고베에서 경험한 강한 흔들림에는 전혀 견디지 못하게 되고 만다. 더욱이 핵발전소는 내진설계를
할 때 상하방향의 지진움직임(세로 흔들림)을 수평방향의 지진움직임의
1/2까지만 고려하고 있는데, 이것 역시 이것도 한신대지진에서의 경험에
비추어 재평가가 요청된다. 특히 이러한 문제점은 고속증식로 [몬쥬]의
내진설계와 관련해서 걱정이 된다. 고온의 액체 나트륨을 1차, 2차 냉각계에
사용하는 [몬쥬]는 배관구조가 더없이 복잡하여 현재의 진동해석이 얼마나
실제 지진 흔들림을 예측할 수 있을까 대단히 의문이다. 활성단층에 대해서 한신대지진은 활성단층에 따른 직하형 지진이었다는 점에서 특히 화제를 모았다. 핵발전소는 일반적으로 활성단층이 없는 장소에 있는 단단한 암반위에 건설되기에 한신대지진의 사례가 적용되지 않는다 하는 것이 국가와 사업자들의 주장이다. 그러나 가시와자끼·가리와, 쯔루가, 로까쇼(핵연료사이클 시설) 등에서는 활성단층의 유무에 대한 논의가 있는데, 쯔루가 핵발전소의 경우 부지내를 통과하는 포저(浦底)단층은, '新編 일본의 활단층'(?)에 있어서도 확실도(度) 1의 활성단층으로 되어 있다(도표1). 또한 한신대지진 후 활성단층이 많이 발견된 것으로 보아 활성단층이 얼마만큼 확실하게 발견할 수 있을지 의문이 남으며, [활성단층이 없는 곳]이 선정되었다기 보다는, [아직 활단층이 알려지지 않는 곳]이라 해야 옳다. 이와 관련해서 현재의
설계지침은 만일을 생각해서 진도 6.5의 직하형 지진이 상정되어 있다.
그러나 6.5가 적정한 설정인가에 대한 설득력있는 주장은 들을 수 없다.
한신대지진은 진원 깊이 13km, 진도 7.2였다. 실제로 가나이式 핵발전소에
대한 안전심사에 따르면, 한신대지진 규모의 지진이 핵발전소 부지 직하에서
일어났을 경우 암반 위에서 최대 가속도가 조건에 따라서는 600Gal을
넘는다. 이러한 활성단층이 숨겨져 있지 않다고 단언할 수 없다. 노후화와 지진 위와 같은 내진설계 그 자체와는 별도로 걱정되는 문제가 몇 개 있다. 제일 큰 문제는 노후화된 핵발전소가 증가하고 있다는 것이다(원자력 전문의 세계에서는 [高經年爐化]라는 말을 사용되지만, 사전에 없는 일본어이기 때문에 나는 사용하지 않음). <도표 2>에 제출된 원자로 1기 당 연간 사고, 고장 발생률은 핵발전소의 운전력에 대해서 도표화한 것이다. 도표는 하나의 기준에 불과하지만, 운전력이 긴 핵발전소에서 사고·고장의 발생률이 증가하고 있다는 경향을 확실히 알 수있다. 이러한 사고·고장은 물론 즉시 외부 환경에 큰 영향을 주는 것은 아니지만 요즘 후쿠시마Ⅱ-3호원자로의 재순환펌프의 대파손(1989년 1월)라든가 미하마 2호 원자로의 증기발생기 전열관의 파손(1991년 2월)과 같은 대형사고도 눈에 띤다. 또한 지금까지 없었던 노후화가 원인이라고 일어났다고 생각해도 좋은 원자로 용기 본체나 노심구조와 관련한 대형손상도 볼 수 있게 됐다. (예를 들어 비등수형로에서는 후쿠시마I-2에서 볼 수 있는 노심수라우드의 큰 기열, 가압수형로에서는 해외에서 많이 인정되어 일본에서도 발생이 걱정되는 원자로 상부 관통관의 용접부의 기열 등). 노후화에 따라서는 재료나 기기의 성능에 열악화가 진행하면 지진문제와는 별도로 해도 다음과 같은 두가지 점에서 안전상의 문제가 발생한다. 첫째로 조그만한 사고·고장이 겹쳐서 큰 사고로 발전하는 것 같은 기회가 많아질 것이다. 둘째 문제는 정기 검사에서 발견되지 않은 것같은 부분의 손상이 기열·열악화가 생기는 것이다. 이것은 LBB(leak before break = 단절 그 전에 노출단계에서 발견되는 것)의 안전원칙으로부터의 일탈을 의미하고 있고 심각한 문제다. 91년에 미하마 2호로의 증기발생기, 전열관 파열 등이 이러한 예의 전형적인 예이다. 그런데 핵발전소의 이러한 노후화가 진행되고 있던 상황에서 지진이 일어나면 어떻게 될 것인가, 서두에서 언급해온 것같은 내진설계시 조건을 충족하는 성능과 비교해보면 실제 원자로에서는 훨씬 열악화되어 있다고 예상되기 때문에 설계·시공에 전혀 문제가 없어도 실제 내진성은 대단이 의심스럽다. 가령 파열 직전까지 배관이나 기기의 용접부분에 기열이 발견되지 않은 상태에 있었을 때 지진이 일어난다면 단숨에 파열할 가능성도 클 것이다. 내진설계의 유효성을 대형모형을 사용해서 진동실험으로 실증하고 있다고 하는 多度津공학시험소(핵발전소발전기술기구)의 시험에서도 노후화한 장치가 시험되고 있는 것은 아니다. 노후화 핵발전소가 큰
지진에 습격당하면 소위 공통요인의 고장(하나의 요인으로 많은 기기가
함께 무너지는 사고)으로 발전하여 냉각재 상실사고 등으로 발전할 가능성이
크다. 또한 지진 때 핵발전소가 정확히 중지할까 하는 문제도 있다.
현재는 되도록 운전을 유지하고 싶다는 입장에서 핵발전소는 일반적으로
진도 5정도의 흔들림에서 자동정지하도록 설정되어 있다. 이것은 특히
비등수형 핵발전소에서는 문제이며, 1987년 4월에 후쿠시마 Ⅰ-1, 2,
3이, 그리고 93년 11월에는 오나가와 1이 지진으로 인하여 정지했지만
이것은 진동을 알아내서 정지한 것이 아니고 중성자 다발의 이상으로
상승한 것이었다. 진동으로 인하여 노심의 냉각수 중에 기포가 제거되어
감속효과가 증가한 것으로 인한 것이지만 원자로가 정지했기 때문에
좋다고 말해서는 안된다. 가령 제어봉이 정확히 삽입되지 않는 사태가
겹쳐진다면 폭주사고로도 발전될 수 있다. 핵발전소의 비상시 대책은? 위에서 내진설계와 관련된 나의 견해를 대략적으로 언급했으나 지진에 대한 핵발전소의 안전성에 대해서는 큰 의문과 불안이 남는다. 최대한 가볍게 보아도 [핵발전소는 지진에 문제없다]고 하는 발언은 앞에서 말한 것같이 의문이나 부정확함에도 불구하고 모든 것을 낙관적으로 해석할 경우에만 성립한다. 그러한 낙관론이 위에 쌓아온 사상누각이 소리를 내며 무너진 것이 한신대지진이다. 그 교훈에서 배울 것은 안전신화는 성립하지는 않는다는 사실이다. 이를 전제로 할 때 핵발전소가 지진에 습격을 받고 손상받을 경우를 대비하는 것이 현실적이지 않을까. 국가나 전력사업자는 [핵발전소는 지진에 파괴되지 않는다]고 전제하고 있기에 지진에 대한 긴급대책을 생각하려조차 않는다. 예를 들어 시즈오까현의 동해대지진의 피해상정에 하마오까 핵발전소가 사고를 일으킬 것은 상정되어있지 않다. 역으로 하마오까 핵발전소의 방재대책에 대해서는 지진으로 각종의 움직임이나 체제가 취할 수 없게 되는 상태는 일절 전제로 하고 있지 않다. 그렇지 않아도 지진시의 방재대책에도, 핵발전소사고시의 긴급대책에도 대비가 안되어 있다는 것이 지적되어 있어, 이러한 것들이 겹치면 대응이 불가능해질 것이다. 가령 원자력용기나 1차 냉각재의 주배관을 직격하는 것같은 파손이 발생하지 않아도 급수배관의 파열과 긴급노심냉각계의 파괴, 비상용 디젤발전기의 기동실패 등의 고장이 겹치면 멜트다운으로부터 대량의 방사능 방출이 일어날 것이다. 더 약한, 작은 파단구로부터의 냉각재 상실이라는 사태에도 지진으로 인하여 장기간 외부와의 연락이나 외부로부터의 전력이나 물 공급이 중단될 경우에는 대사고로 발전할 것이다. 그 경우 주민은 극히 한정된 제약 안에서 피난 등을 하지않으면 안된다. 현행의 원자력 방재지침에 따르면 일정의 사고단계에서 콘크리트재의 건물 등에 주민 피난이 전제되어 있는데 - 주민 참가형의 훈련이 실행되어 있지 않은 상황에서는 이의 실현성에 의문이 남는다 - 지진으로 그러한 건물이 사용할 수 없게 되는 것 등은 상정되어 있지 않다. 더욱이 핵발전소측에서는 사용후연료도 저장되어, 또한 그밖에 핵시설도 포함해 일본에서는 소수지점의 집중입지가 눈에 띄고(후쿠시마현 하마도오리, 후쿠이현 와까사, 니가다현 가시와자끼, 아우모리현 로까쇼 등) 이러한 집중입지점을 대지진이 직격했을 경우 어떻게 하면 좋을까? 상상을 초월한다. 그러나 물론 [상상을 초월한다] 따위의 말만 할 수는 없고 이곳으로부터 미래를 지금부터 철저하게 의논하고 비상시 대책을 생각해 나가야 할 것이다. 이 논문은 주로 핵발전소와 지진에 관해서 문제점을 지적하고 향후 논의의 기초를 마련하는데 목적을 두고 있는데, 약간의 제안을 해 본다면 우선 제일 마음에 걸리는 노후화핵발전소(東海, 쯔루가 1, 미하마1, 후쿠시마1호가 운전개시 25년이상이 된다)에 관해서 어떠한 원칙으로 언제 폐로해가는가에 대해서 구체적으로 의논할 때가 왔다고 생각한다. 특히 요즈음에 東海핵발전소에 가동상황이 나쁘고, 언제 폐로를 해도 이상하지 않다고 생각하지만 현실로는 폐로를 위한 기준이라는 것은 없고, 계속 고장이 일어난채(도표2의 운전력 25년이상의 데이터는 이 원자로의 상황을 반영하고 있다.) 운전이 계속되고 있다. 더욱이 방재체제에 대해서도
지진을 상정한 현실적인 핵발전소 방재를 지금당장이라도 구체적으로
검토해야 한다고 생각한다. 그 중에서 예를 들어 사고시의 피난장소의
확보를 건물에 내진성도 포함해서 생각할 것이나 현재 지역의 보건소에
놓여 있을 뿐인 요드제를 각 가정에 배포하는 것 등도 검토할 것을 제안하고
싶다. 그외의 긴급사태는 약간 지진의 문제에 지면을 할애한 감이 있지만 한신대지진은 핵시설에 그외의 긴급사태에 대한 대비가 되어 있는 점에 대해서도 큰 경고를 하고 있는 것같이 생각된다. 생각되는 사태로서 예를 들어 핵발전소나 핵연료시설이 보통 무기 등으로 공격당했을 때, 핵시설에 비행기가 추락했을 때, 지진과 해일이 덮쳤을 때, 지역이 큰 불에 습격을 당했을 때 등 여러 가지 일이 열거될 것이다. 그러할 때에는 위에서 지진에 관해서 논의해 온 것이 다소간에 적용된다. 지금까지도 그러한 문제의 지적은 있었으나 그러한 사태를 상정해서 핵발전소의 안전이나 방재대책을 논하는 것은 [상정 부적당]이라고 피해왔다. 그러나 최근에 와서 한신대지진 뿐만아니라 세계 각지각색의 상황을 볼때마다 상상가능한 모든 상정을 해서 대책을 생각해 가는 것이 오히려 냉철하고 현실적인 태도라고 생각된다. 그러한 점에서 볼 때 지금까지의 안전원칙인 다중방호(내지 심층방호 = defense in depth)의 개념은(그것이 적절하게 실시되었는가 아닌가는 별도의 문제이고), 어디까지나 시설내부의 사실이 외부에 펼쳐지지 않기 위한 방어이었다. 그러나 앞에서 언급한 사상(事象)은 시설에 있어서 외부적인 요인에 대한 완전한 방비, 말하자면 밖으로부터 안에 대한 방비의 문제이며 새로운 설계개념이나 안전평가를 요청하고 있다. 이 점이 지금 교훈화되어야 할 것이라고 생각한다. 그러한 외부적 사상(事象)으로
인하여 일어날 긴급사태가 어떻게 되어가고 그것에 대해서 어떠한 대비를
할 수 있는가도 명확히 국가나 사업자측이 논의를 제기해야 할 것이다.
일반 국민은 그러한 점도 포함해서 새롭게 핵에너지의 선택의 타당성을
판단하지 않으면 안된다. 핵발전소 핵연료시설이 지진이 습격한다면··· 가미사와 (원자력자료정보실)
1995년 11월 14일 1. 핵발전소에 요구되는 {내진성}은 ? 방사능을 환경중에 방출하는
사고를 절대로 일으키지 않을 것! ◆건물·구조물·기기류가 파괴되지 않을 것 ◆지진의 흔들림을 느꼈을 때 즉시 운전을 정지할 것 ◆운전정지 후에도 계속 연료를 냉각할 것 일반적인 건축물에서
말하는 내진성보다 1등급, 2등급이나 엄한 조건이 부여되어야 한다.
2. 핵발전소의 내진설계 {원자력 시설에 관한 내진설계 심사지침}에 나타나고 있는 기본적인 사고방식 핵발전소의 각종 건물이나
기기·배관 등을 그 중요도가 높은 순서로 A(As), B, C급으로 나눠 보통
건물에 내진력의 각각 3, 2, 1의 강도를 가지도록 한다.(기기, 배관류는
20%증가) 상정할 지진으로서는 고문서기술이나 지금까지의 지진기록을
바탕으로 그 지역에서의 [설계용 최강지진]을 설정한다. 더욱이 특히
중요도가 높은 As급의 기기배관계(격납용기, 원자로용기, 제어봉)에
대해서는 [설계용 한계지진](일어날리라고는 생각되지 않으나 만일을
위해 상정하는 지진)에 대해서도 기능을 유지한다라는 것이다. 의문점 1. 과연 설계용 최강지진이나 설계용 한계지진(규모와 거리)이 적절하게 설정될 수 있는가? 2. 그러한 지진이 일어났을 때의 흔들림이 적절하게 평가될 수 있을까? 3. 지진 때에 예상되는
각종의 충격이나 손상에 대해서 실제의 핵발전소 안전기능이 어디까지
보증되어 있는 것인가 3. 활단층, 지질·지반의
문제 나라나 전력회사 주장하고 싶은 말 1 {핵발전소는 일반적으로 활단층이 없는 장소를 선정하고, 단단한 암반 위에 건설되어 있다.} 反例 : 쯔루가, 가시와자끼·가리와, 이가따, 시가, 로까쇼 등등 한신·아와지대지진 직후에도 오사카 만에서 몇 개나 활단층이 새로 발견되고 있다 (해상보안청). [활단층이
없다]가 아니고, [활단층이 아직 알려지지 않고 있다]뿐입니다. 나라나 전력회사 주장하고 싶은말 2 {활단층이 없다는 곳에서도 만일을 위해서 진도6.5, 진원거리 10km의 직하형지진을
고려하고 있다} -- 진도 6.5, 진원거리 10km라는 지진의 근거는? 4. 핵발전소의 노후화와 지진 - 빈발하는 노후화 관련사고 노후화실례 : 비등수형 ···노심슈라우드 손상(후쿠시마Ⅰ-2호원자로) 가압수형···증기발생기 전열관 그외 각종 펌프 배관류 노후화의 문제점 ① 작은 사고 고장이 서로 겹쳐져서 큰 사고로 발전하는 [기회]가 많아진다. ② 정기검사에서 발견되지 않는 부분의 손상이나, 기열, 열악화가 발생하는 것 지진은 공통요인의 고장이
제일 두려운 원인이 된다. 정확히 알 수 없는 지진시의 핵발전소의 거동 후쿠시마Ⅰ-1, 3, 5호 원자로(1987년 4월 23일) 오나가와 1호원자로(1993년
11월 27일) 5. 핵발전소의 비상시 대책은 어떻게 돼 있는가? 국가나 전력회사는, [핵발전소는 파괴되지 않는다]라는 것을 전제로 하고 있기 때문에 지진시의 대책은 세워져있지 않다. 예 : 시즈오까현의 동해대지진 피해상정에 하마오까핵발전소가 사고를 일으킬 것은 상정되어 있지않다(고속도로는 무너지지만 신간선, 핵발전소는 무너지지 않는다!). 어떠한 사고를 상상할 수 있을까? 가령 원자로 용기나 1차냉각계의 주배관이 직격을 받지 않았다 해도 급수배관 파열, 긴급노심냉각계의 파괴, 비상용 디젤 발전기의 기동실패 같은 고장이 겹치면 맬트다운으로부터 대량의 방사능 방출로 이어질 것입니다. 그외, 장시간의 전원상실로 인한 냉각실패, 소구경파열 등으로부터도 큰 사고로 이어질 위험성이 있습니다. 핵발전소 집중입지점에서의 문제(대량의 사용후연료의 저장도 포함). 과연 그러할 때 적절히 피난할 수 있는가? 대단히 의문스럽습니다. 현실적인 대책 - 사고시의
피난장소의 확보 - 요오드제의 각 가정의 배포 등
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