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산업 현장은 신뢰성 있고 강건한 전원 솔루션이 요구되는 고유의 도전 과제를 가지고 있으며, 이러한 솔루션은 열악한 조건에서도 견딜 수 있어야 하며 지속적인 성능을 유지해야 합니다. 24시간 가동되는 제조 공장에서부터 다운타임을 감수할 수 없는 핵심 인프라 시설에 이르기까지, 믿을 수 있는 예비 전원에 대한 필요성은 그 어느 때보다 중요해졌습니다. 디젤 발전기 세트는 산업용 전력 시스템의 핵심 역할을 하며, 정전 또는 계획된 정비 기간 동안에도 운영이 원활하게 진행될 수 있도록 필요한 신뢰성과 내구성을 제공합니다.
현대의 산업 시설은 점점 더 복잡한 전력 요구 사항에 직면해 있으며, 민감한 장비는 깨끗하고 안정적인 전력을 필요로 하고, 중장비는 상당한 시동 전류를 요구한다. 고급 제어 시스템, 자동화 장비 및 디지털 모니터링 도구의 통합은 전력 품질의 중요성을 높이는 동시에 전기적 교란에 대한 취약성을 동시에 증가시키고 있다. 이러한 요소들은 산업용 전력 시스템의 선택과 설계를 운영 효율성, 장비 수명, 그리고 전반적인 비즈니스 지속성에 영향을 미치는 중요한 공학적 결정으로 만들고 있다.
산업용 발전 기술의 진화는 전통적인 신뢰성과 현대적 효율성 기준을 결합한 정교한 솔루션을 제공해 왔습니다. 오늘날의 전력 시스템은 비상 백업 기능을 제공할 뿐만 아니라 종합적인 에너지 관리 전략의 핵심 구성 요소로도 기능해야 합니다. 이러한 전력 시스템 설계에 대한 포괄적 접근 방식은 부하 관리, 연료 효율, 배출가스 규정 준수 및 재생 에너지원과의 통합과 같은 요소들을 고려합니다.
산업용 전력 시스템 요구사항 이해하기
부하 분석 및 전력 수요 계산
정확한 부하 분석은 모든 견고한 산업용 전력 시스템 설계의 기반이 된다. 엔지니어는 대형 모터, 용접 장비 및 기타 고돌입 전류 장치의 기동 요구사항을 고려하여 정상 상태와 과도 상태 전력 수요에 대한 포괄적인 평가를 수행해야 한다. 이 계산 과정에는 정전 중에도 가동 상태를 유지해야 하는 중요 부하, 일시적으로 차단 가능한 준중요 부하, 발전기 용량 활용을 최적화하기 위해 차단 가능한 비필수 부하를 식별하는 것이 포함된다.
산업 시설은 일반적으로 운영 주기 동안 변동하는 전력 수요를 경험하므로, 부하 변동을 효율적으로 처리할 수 있는 전력 시스템이 필요합니다. 피크 수요 시간대는 종종 교대 시간 변경, 생산 증가 또는 여러 생산 라인이 동시에 가동되는 시점과 맞물립니다. 이러한 패턴을 이해함으로써 엔지니어는 발전기를 적절히 설계하고 부하 관리 전략을 도입하여 불필요한 과잉 설계와 이에 수반되는 자본 지출을 방지할 수 있습니다.
다양성 계수(diversity factor)는 산업용 부하 계산에서 중요한 역할을 하는데, 이는 모든 연결된 부하가 최대 용량으로 동시에 가동되지 않기 때문입니다. 숙련된 엔지니어는 시설 유형, 운영 패턴 및 과거 데이터를 기반으로 적절한 다양성 계수를 적용하여 시스템 크기를 최적화합니다. 이 접근 방식은 충분한 용량을 확보하면서도 장기간 낮은 부하율로 운용되는 과대 설계 장비로 인한 비효율성을 방지합니다.
환경적 고려 및 현장 조건
산업 환경에서는 온도 변동, 습도, 먼지, 진동 및 화학 물질 노출 등 극한 조건에 전력 생산 장비를 노출시킵니다. 이 요소들은 장비 선택, 설치 요구 사항 및 유지보수 프로토콜에 크게 영향을 미칩니다. 산업용으로 설계된 디젤 발전기는 견고한 장막, 향상된 필터링 시스템 및 부식 저항성 물질을 포함해야 어려운 환경에서 신뢰할 수있는 작동을 보장합니다.
고도와 주변 온도는 발전기 성능과 용량 등급에 직접적인 영향을 줍니다. 높은 고도의 설비에서는 공기 밀도가 감소하여 적절한 전력 출력을 보장하기 위해 열량 계산이 필요합니다. 마찬가지로, 높은 주변 온도에서는 냉각 시스템을 강화해야 하며, 가급적 성능 수준을 유지하기 위해 용량 조정도 필요할 수 있습니다. 엔지니어들은 설계 단계 동안 이러한 환경 요인을 고려해야 하며, 중요한 운영 기간 동안 성능 부족을 방지합니다.
지진 활동 이 흔한 지역 에서는 지진 현상 을 고려 하는 것 이 가장 중요 해지면서, 특수 설치 시스템 과 유연 한 연료 선 연결 이 필요 합니다. 또한 홍수 가 발생할 수 있는 지역 에 위치한 시설 들 은 높은 설치 플랫폼 과 방수 된 장막 을 필요로 한다. 이러한 사이트별 요구 사항은 초기 설치 비용과 장기 유지 관리 전략에 영향을 미치며 계획 단계에서 포괄적인 사이트 조사의 중요성을 강조합니다.
발전기 기술 및 구성 옵션
엔진 선택 및 성능 특성
모든 장비의 핵심 부분입니다. 디젤 발전기 세트 신뢰성, 효율성 및 유지보수 요구사항을 결정하는 엔진 기술에 달려 있습니다. 현대의 산업용 디젤 엔진은 다양한 부하 조건에서 성능을 최적화하기 위해 첨단 연료 분사 시스템, 터보차징 및 전자 엔진 관리 장치를 도입하고 있습니다. 이러한 기술적 개선은 초기 세대의 산업용 발전기에 비해 연료 효율성을 크게 향상시키고 배출가스를 줄이며 유지보수 주기를 연장하였습니다.
엔진 제조사들은 연속 운전 및 예비 운전 사이클에 최적화된 특수 산업용 변형 모델을 개발해 왔습니다. 연속 운전 등급 엔진은 강화된 부품, 향상된 냉각 시스템 및 보수적인 출력 등급을 특징으로 하여 지속적인 정격 부하 조건에서도 신뢰성 있는 작동을 보장합니다. 반면 예비 등급 엔진은 더 높은 최대 출력이 가능하지만 긴급 상황이나 계획 정비 기간 동안의 간헐적 운전을 목적으로 설계되었습니다.
자연 흡기와 터보차저 엔진 중 선택은 적용 목적과 현장 조건에 따라 달라집니다. 터보차저 엔진은 우수한 출력 밀도와 고도 성능을 제공하지만 보다 정교한 정비 절차를 필요로 합니다. 주물 철에서 고급 합금에 이르는 엔진 블록 소재는 내구성, 중량 및 열 특성에 영향을 미칩니다. 이러한 기술적 고려 사항은 운용 요구사항, 정비 능력 및 수명 주기 비용 전망과 함께 종합적으로 평가되어야 합니다.
발전기 기술 및 전력 품질
산업용 발전기는 정밀 전자 장비 및 가변 주파수 드라이브를 지원하기 위해 일관된 전압 조절, 낮은 고조파 왜곡, 뛰어난 과도 응답 성능을 제공해야 합니다. 최신 브러시리스 발전기는 브러시 방식 설계와 관련된 유지보수 필요성을 제거함으로써 신뢰성과 전력 품질을 더욱 향상시킵니다. 고급 전압 조절 시스템은 다양한 부하 조건에서도 정밀한 전압 제어를 유지하여 정밀 제조 장비 및 컴퓨터 시스템과의 호환성을 보장합니다.
단일 베어링과 2중 베어링 알터네이터 구성 중 선택하는 것은 기계적 신뢰성과 유지보수 요구사항에 영향을 미칩니다. 2중 베어링 설계는 특히 빈번한 시동 및 정지 사이클이 수반되는 응용 분야에서 향상된 기계적 안정성과 긴 서비스 수명을 제공합니다. 공기 냉각 및 액체 냉각 방식을 포함한 알터네이터 냉각 방법은 설치 요구사항과 환경 적합성에 영향을 미칩니다.
전력 품질 고려사항은 전압 조절을 넘어서 주파수 안정성, 고조파 성분 및 과도 응답 특성을 포함합니다. 비선형 부하가 큰 산업 시설의 경우 인버터 및 정류기 방식 장비에서 발생하는 고조파 전류에도 불구하고 안정적인 운전을 유지할 수 있는 알터네이터가 필요합니다. 적절한 알터네이터 크기 산정 및 선정 기준은 하류 보호 조정을 위한 충분한 단락 전류 용량을 보장합니다.
시스템 통합 및 제어 기술
자동 전환 스위치 시스템
자동 전환 스위치는 유틸리티 전원과 예비 발전 시스템 사이의 핵심 인터페이스 역할을 하며, 유틸리티 전원 장애 발생 시 자동으로 발전기 가동을 시작하고 부하를 전환합니다. 최신 전환 스위치는 일시적인 교란과 지속적인 정전을 구분하는 정교한 모니터링 및 제어 알고리즘을 탑재하여 불필요한 발전기 가동을 방지하면서도 실제 정전 상황에 신속하게 대응할 수 있습니다.
산업용 응용 분야에서는 종종 지연 전이, 폐회로 전이 및 우회 격리 기능과 같은 특수한 전환 스위치 구성이 요구됩니다. 지연 전이 스위치는 전환 작업 중 짧은 시간의 정전을 허용하며, 일시적인 정전을 감내할 수 있는 비중요 부하에 적합합니다. 폐회로 전이 스위치는 차단 전에 접속하는 방식(make-before-break)의 전환을 가능하게 하여 유틸리티 전원에서 발전기로 전환되는 동안 중요 부하에 대한 전원 공급을 끊김 없이 유지합니다.
부하은행 테스트 기능이 전환 스위치 시스템에 통합되어 시설 운영을 방해하지 않으면서도 정기적으로 발전기 성능을 검증할 수 있습니다. 이러한 테스트 절차를 통해 발전기가 항상 운용 준비 상태를 유지하도록 하고, 유지보수 기록 및 법적 준수를 위한 성능 검증 자료를 문서화할 수 있습니다. 고급 전환 스위치는 장시간 정전 시 발전기 부하를 최적화하기 위해 부하 차단 및 복원 순서 기능도 포함하고 있습니다.
디지털 제어 및 모니터링 시스템
최신 발전기 제어 시스템은 디지털 기술을 활용하여 포괄적인 모니터링, 진단 및 원격 관리 기능을 제공합니다. 이러한 시스템은 엔진 파라미터, 발전기 성능 및 환경 조건을 지속적으로 모니터링하면서 유지보수 계획 및 법적 보고를 위해 상세한 운용 기록을 보관합니다. 고급 제어 패널은 시설 관리 시스템과 통합되어 여러 대의 발전기 설치를 중앙에서 모니터링하고 제어할 수 있게 해줍니다.
최신 제어 시스템에 내장된 예지 정비 기능은 장비 고장을 일으키기 전에 발생하는 문제를 식별하기 위해 운전 데이터를 분석합니다. 이러한 시스템은 엔진 가동 시간, 부하 프로파일, 연료 소비 패턴 및 정비 주기를 추적하면서 정기 점검 필요 시 자동 알림을 제공합니다. 모바일 애플리케이션 및 웹 기반 플랫폼과의 통합을 통해 원격 모니터링 및 진단이 가능해지며, 정비 및 수리 작업에 대한 대응 시간이 단축됩니다.
발전기 제어 시스템이 기업 네트워크 및 클라우드 기반 모니터링 서비스와 통합됨에 따라 사이버보안 고려 사항의 중요성이 더욱 커지고 있습니다. 최신 제어 시스템은 암호화, 인증 프로토콜 및 안전한 통신 채널을 도입하여 무단 접근으로부터 보호하면서도 운영 상태의 가시성을 유지합니다. 정기적인 펌웨어 업데이트 및 보안 패치는 진화하는 사이버 위협으로부터 지속적인 보호를 보장합니다.
설치 및 인프라 요구사항
기계적 설치 고려 사항
적절한 기계적 설치는 발전기의 신뢰성 있는 작동과 수명을 보장하는 기초가 됩니다. 기초 설계는 운전 중 발생하는 동적 하중, 지진 하중 요구사항 및 열팽창 특성을 고려해야 합니다. 콘크리트 기초는 일반적으로 규정된 하중 지지 능력을 확보하기 위해 보강재를 포함하고 적절한 양생 기간을 거쳐야 합니다. 진동 격리 시스템은 주변 구조물과 장비를 보호할 뿐만 아니라 점유 공간으로의 소음 전달을 줄이는 데 기여합니다.
발전기 설치 주변의 여유 공간은 정기적인 유지보수 및 비상 수리 작업을 용이하게 합니다. 이러한 여유 공간은 부품 교체, 냉각 공기 순환 및 점검을 위한 기술자의 접근을 고려하여 확보합니다. 실내 설치 시 연소를 위한 공기 배출과 운전 중 발생하는 열을 방출하기 위해 적절한 환기 시스템이 필요합니다. 실외 설치 시에는 연료 보급 및 유지보수 차량의 접근성을 유지하면서도 기상 조건으로부터 장비를 보호하고 보안 조치를 마련해야 합니다.
엔진-발전기 커플링 시스템의 정렬 절차는 원활한 작동을 보장하고 베어링의 조기 마모를 방지합니다. 정밀 정렬 도구와 기술을 사용하면 진동을 최소화하고 부품의 수명을 연장할 수 있습니다. 유연한 커플링은 약간의 정렬 오차를 허용하면서도 엔진과 발전기 구성 요소 사이에서 효율적으로 동력을 전달합니다. 정비 주기 동안 정기적인 정렬 확인을 통해 최적의 성능과 신뢰성을 유지합니다.
연료 시스템 설계 및 안전
산업용 연료 시스템은 환경 오염과 화재 위험을 방지하기 위한 안전 조치를 포함하면서도 신뢰성 있는 연료 공급을 제공해야 합니다. 연료 탱크 용량 계산 시에는 작동 시간 요구사항, 공급 일정 및 비상 작동 상황을 고려합니다. 지상 및 지하 탱크 설치는 접근성, 환경 보호, 법적 규제 준수 측면에서 각각 고유한 장점과 과제를 수반합니다.
연료 품질 관리 시스템은 발전기의 신뢰성을 저하시킬 수 있는 오염 문제를 예방합니다. 물 분리 필터, 연료 정제 시스템 및 살균제 처리는 장기간 저장 중에도 연료 품질을 유지합니다. 연료 모니터링 시스템은 소비 패턴을 추적하고 누출을 감지하며 급유 작업을 위한 재고 관리를 제공합니다. 이러한 시스템은 발전기 제어판과 통합되어 종합적인 연료 관리 기능을 제공합니다.
이중 방벽 시스템은 연료 유출을 방지하고 석유 저장에 대한 환경 규제를 준수합니다. 이중 벽 탱크, 유출 차단 범람장벽 및 누출 감지 시스템은 환경 오염으로부터 다중 보호 계층을 제공합니다. 연료 시스템의 안전 기능에는 비상 정지 밸브, 압력 방출 시스템 및 소화 장치 연동 기능이 포함됩니다. 정기적인 점검 및 시험 절차를 통해 환경 및 안전 규정에 대한 지속적인 준수가 보장됩니다.
정비 및 수명 주기 관리
예방 유지 관리 프로그램
포괄적인 예방정비 프로그램은 발전기 성능의 신뢰성을 확보하면서 운영 비용과 장비 수명을 최적화합니다. 이러한 프로그램은 가동 시간, 일정 간격 및 운전 조건에 따라 정기 점검, 주기적 부품 교체 및 성능 시험 절차를 포함합니다. 정비 일정은 작동 사이클 변화, 환경적 요인 및 제조사 권장 사항을 고려해야 하며, 시설별 요구사항에 맞게 조정되어야 합니다.
엔진 정비 절차에는 오일 및 필터 교체, 냉각 시스템 점검, 연료 시스템 정비 및 제조사 사양에 따른 밸브 조정이 포함됩니다. 공기 여과 시스템은 오염된 흡입 공기로 인한 엔진 손상을 방지하기 위해 정기적인 점검과 교체가 필요합니다. 배터리 시스템은 비상 상황에서도 신뢰성 있는 시동 성능을 보장하기 위해 주기적인 테스트, 전해액 수준 점검 및 단자 청소가 필요합니다.
알터네이터 정비는 절연 테스트, 베어링 윤활 및 연결부 토크 검증을 포함합니다. 제어 시스템 정비에는 소프트웨어 업데이트, 캘리브레이션 확인 및 구성 데이터의 백업 절차가 포함됩니다. 문서화 요구사항에는 정비 기록, 성능 시험 결과 및 보증 준수 확인이 포함되며, 이러한 기록들은 규제 준수를 지원하고 신뢰성 분석 및 교체 계획을 위한 역사적 데이터를 제공합니다.
성능 모니터링 및 최적화
지속적인 성능 모니터링을 통해 문제 발생 초기 단계를 감지하고 운영 효율성을 최적화할 수 있습니다. 주요 성능 지표로는 연료 소비율, 작동 온도, 진동 수준 및 전기 출력 특성이 포함됩니다. 추세 분석을 통해 구성 요소의 마모나 조정 필요성을 나타낼 수 있는 점진적인 성능 저하를 고장 발생 이전에 확인할 수 있습니다.
부하 뱅크 테스트 절차를 통해 제어된 조건 하에서 발전기의 용량과 성능을 검증합니다. 이러한 테스트는 전압 조정, 주파수 안정성 및 열 성능을 모니터링하면서 다양한 부하 수준에서 발전기를 가동합니다. 정기적인 테스트를 통해 실제 비상 상황에서도 시설 부하를 지원할 수 있도록 발전기 성능을 유지하고, 계획된 정비 기간 동안 잠재적 문제를 사전에 파악할 수 있습니다.
효율 최적화 전략에는 연장된 정전 동안 비중요 부하를 자동으로 차단하여 연료 소비를 최소화하는 부하 관리 시스템이 포함됩니다. 역률 보정 장비는 무효 전력 요구를 줄이면서 전체 시스템 효율을 향상시킵니다. 다수의 발전기 설치를 위한 경제적 배전 알고리즘은 다양한 부하 조건에서 연료 소비와 장비 활용도를 최적화합니다.
규정 준수 및 표준
환경 규제 및 배출 통제
산업용 발전기 설치를 규제하는 환경 규정은 지속적으로 변화하고 있으며, 이에 따라 지속적인 준수 모니터링과 장비 업그레이드가 필요할 수 있습니다. 배출 기준은 발전기 용량, 운전 시간 및 지리적 위치에 따라 질소산화물, 미세입자 물질 및 기타 오염물질을 제한합니다. Tier 4 배출 기준은 엔진 기술의 상당한 개선을 촉진했으며, 대형 발전기의 경우 고급 후처리 시스템을 요구합니다.
지정된 운영 한도 또는 배출 수준을 초과하는 시설의 경우 대기질 허가가 필요할 수 있습니다. 이러한 허가는 시설 운영에 반영되어야 하는 운영 한도, 모니터링 요구사항 및 보고 의무를 규정합니다. 도시 및 산업 지역의 소음 조례는 발전기 선택 및 배치 결정에 영향을 미칠 수 있는 음향 차폐 장치 또는 설치 제한을 요구할 수 있습니다.
연료 저장 규정은 환경 보호, 유출 방지 및 지하수 오염 위험을 다룹니다. 2차 차단 시설, 누출 감지 시스템 및 정기 점검 일정은 환경 보호 기준에 대한 지속적인 준수를 보장합니다. 기록 보관 요건은 규제 보고 및 준수 검증을 위해 연료 납품, 소비 패턴 및 정비 활동을 문서화합니다.
전기 코드 요구사항 및 안전 기준
전기설비는 발전기 연결, 접지 시스템 및 보호 조정을 포함하는 국가 전기 규격(National Electrical Code)의 요구사항을 준수해야 합니다. 이러한 표준은 장비 선정 및 설치 절차에 대한 명확한 지침을 제공함으로써 안전한 설치와 운용을 보장합니다. 국가 규격에 대한 지역별 개정안은 설계 결정 및 설치 비용에 영향을 미칠 수 있는 추가적인 요구사항을 규정할 수 있습니다.
아크 플래시 분석 및 라벨링 요건은 산업용 전기 시스템에서 점점 더 중요해지고 있습니다. 발전기 설치에는 적절한 경고 표시, 개인 보호 장비 사양 및 아크 플래시 사고 에너지 계산이 포함되어야 합니다. 시스템 구성 변경이나 장비 수정 시에도 계속해서 작업자 안전을 보장하기 위해 아크 플래시 연구를 정기적으로 업데이트해야 합니다.
지진 발생 가능 지역에서는 지진 안정성 인증 기준에 따라 특수한 장착 시스템과 유연한 연결 부품이 요구됩니다. 이러한 요구사항은 장비 선택, 설치 절차 및 지속적인 점검 요구사항에 영향을 미칩니다. 화재 방지 기준은 중요 시설 내 발전기 설치 시 소화 장치, 내화 등급의 구획 및 비상 정지 절차를 의무화할 수 있습니다.
자주 묻는 질문
산업용 디젤 발전기 세트의 적정 용량을 결정하는 요소는 무엇입니까
발전기 크기 선정은 총 연결 부하, 부하 다변화 계수, 대형 모터의 시동 요구사항 및 향후 확장 계획과 같은 여러 중요한 요소에 따라 달라집니다. 엔지니어는 정상 상태 전력 수요뿐 아니라 모터 시동 전류와 같은 과도 상태 요구사항도 분석해야 합니다. 운전 사이클 등급(예비, 기본 또는 연속)은 크기 선정 계산에 상당한 영향을 미치며, 연속 등급 응용의 경우 더 보수적인 용량 여유를 필요로 합니다. 고도 및 주변 온도와 같은 환경적 요인도 발전기 용량 등급에 영향을 미므로 크기 선정 과정에서 반드시 고려되어야 합니다.
환경 조건이 발전기 성능과 선택에 어떤 영향을 미칩니까
환경 조건은 엔진 출력, 냉각 시스템 효율성 및 부품 수명에 영향을 미쳐 발전기 성능에 상당한 영향을 줍니다. 고지대 설치 환경에서는 공기 밀도가 낮아지므로 해수면 기준으로 305m(1,000피트)마다 일반적으로 3%씩 발전기 출력을 감소시켜야 합니다. 극한 온도는 엔진 성능과 배터리 시스템 모두에 영향을 미치며, 부식성 분위기에서는 특수한 외함 재질과 강화된 필터링 시스템이 필요할 수 있습니다. 먼지, 습도 및 진동 수준은 정비 주기와 부품 선택에 영향을 미치므로 계획 단계에서 철저한 현장 조사의 중요성이 강조됩니다.
산업용 발전기의 신뢰성을 위해 필수적인 유지보수 요구사항은 무엇입니까
산업용 발전기는 정기적인 엔진 점검, 전기 시스템 검사 및 연료 시스템 유지보수를 포함하는 포괄적인 정비 프로그램이 필요합니다. 주요 작업으로는 운전 시간에 기반한 정기적인 오일 및 필터 교체, 냉각 시스템 점검, 배터리 관리 및 연료 품질 관리가 있습니다. 부하 조건에서의 작동 테스트는 예방 정비 기간 중 잠재적 문제를 식별하면서 비상 상황에서도 발전기가 즉시 가동될 수 있도록 준비 상태를 유지하는 데 도움이 됩니다. 모든 정비 활동 내역을 문서화함으로써 보증 조건 준수를 입증하고 신뢰성 분석 및 교체 계획을 위한 역사적 데이터를 제공할 수 있습니다.
현대 제어 시스템은 발전기의 운전과 모니터링을 어떻게 향상시키나요
현대의 발전기 제어 시스템은 디지털 기술 통합을 통해 포괄적인 모니터링, 자동 운전 및 예측 정비 기능을 제공한다. 이러한 시스템은 엔진 파라미터, 전기 출력 및 환경 조건을 지속적으로 추적하면서 상세한 운전 기록을 유지한다. 원격 모니터링 기능을 통해 모바일 애플리케이션 및 웹 기반 플랫폼을 통해 실시간 상태 업데이트와 진단 정보를 확인할 수 있다. 고급 제어 시스템은 시설 관리 시스템과도 통합되어 중앙 집중식 모니터링이 가능하며, 장기간 정전 시 발전기 성능을 최적화하기 위해 부하 차단 및 복구 순서를 자동으로 수행할 수 있다.
