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압축 공기 시스템에 유량 측정 기능이 없으면 사용하지 않은 공기에 대한 비용을 지불하게 될 가능성이 높습니다. 널리 인용되는 미국 에너지부 통계에 따르면 압축 공기는 전체 산업 전력 소비량의 약 10%에 해당하며, 많은 공장에서 해당 공기의 20~30%가 누출, 개방형 분출 및 인위적 수요를 통해 빠져나갑니다. 압축 공기용 공기 유량계는 눈에 보이지 않는 손실을 실행 가능한 데이터로 바꿔줍니다. 결론은 간단합니다. 파이프 크기, 유량 범위 및 정확도 요구 사항에 맞는 계기를 선택하고, 적절한 직관으로 설치하고, 일상적인 교정 점검을 통해 판독값을 확인합니다. 이 기사의 나머지 부분에서는 실제 기준, 기술 비교, 산업 유량 측정 실습에서 얻은 현장에서 입증된 설치 조언을 통해 이를 정확하게 수행하는 방법을 설명합니다.
압축 공기는 종종 네 번째 유틸리티로 설명되지만 전기나 물과 달리 사용 시점에 계량되는 경우는 거의 없습니다. 이러한 사각지대는 세 가지 비용이 많이 드는 문제를 야기합니다. 첫째, 누출이 감지되지 않습니다. 100psig에서 1/4인치 누출이 발생하면 연간 100,000kWh 이상을 낭비할 수 있으며 이는 여러 가정에 전력을 공급하기에 충분한 양입니다. 둘째, 에너지 효율성 프로젝트에는 기준선이 부족합니다. 원래 유량을 측정한 적이 없다면 누출을 수리하거나 압력을 줄여 비용 절감을 주장할 수 없습니다. 셋째, 비용 할당이 자의적이 된다. 공기를 가장 많이 사용하는 생산 부서는 압축기 유지 관리 및 전기에 대한 공평한 분배를 감당하지 못할 수 있으므로 누구도 절약할 재정적 인센티브가 없습니다.
정확한 압축 공기 유량계는 세 가지 문제를 모두 해결합니다. 실시간 질량 또는 체적 유량, 총 소비량, 온도 및 압력 데이터를 제공합니다. 해당 정보는 에너지 관리 시스템, 누출 감지 프로그램 및 ISO 50001 에너지 성과 지표를 제공합니다. 간단히 말해서, 측정은 더 얇고 저렴하며 안정적인 압축 공기 시스템을 향한 첫 번째 단계입니다.
압축 공기에는 여러 가지 유량 측정 원리가 사용됩니다. 각각에는 뚜렷한 장점과 한계가 있습니다. 산업용 압축 공기에 대한 가장 일반적인 기술은 열 질량, 와류, 소용돌이, 코리올리스, 터빈 및 차압입니다. 작동 방식을 이해하면 계기를 카탈로그 헤드라인이 아닌 실제 조건에 일치시키는 데 도움이 됩니다.
열 질량 측정기는 2개의 온도 센서(가열 센서와 기준 센서)를 사용합니다. 가열된 센서를 지나는 공기 흐름에 따라 열이 빠져나가게 됩니다. 일정한 온도차를 유지하는 데 필요한 전력은 질량 유량에 비례합니다. 이 계기는 온도나 압력 보상 없이 질량 유량을 직접 측정하고 낮은 유량을 잘 처리하므로 압축 공기에 탁월합니다. 삽입형 열 계량기는 전체 내경 계량기보다 비용이 저렴하고 라인을 중단하지 않고도 설치할 수 있기 때문에 대형 파이프에 널리 사용됩니다. 그러나 센서는 습기, 기름, 먼지에 민감하여 시간이 지남에 따라 센서를 코팅하고 표류할 수 있습니다. 또한 자연 대류 오류를 방지하려면 최소 속도가 필요합니다.
와류 측정기는 흐름 흐름에 절벽 몸체를 배치합니다. 속도에 비례하는 주파수로 몸체에서 교대로 소용돌이가 발생합니다. 압전 또는 용량성 센서는 이러한 와류를 계산하여 흐름을 계산합니다. 소용돌이 계기는 견고하고 움직이는 부품이 없으며 높은 온도와 압력을 견딜 수 있습니다. 흐름이 깨끗하고 건조할 때 압축 공기에 적합하며 일반적으로 10:1~20:1의 적당한 턴다운 비율에서 우수한 정확도를 제공합니다. 주요 단점은 압력 강하와 최소 레이놀즈 수 요구 사항입니다. 낮은 흐름은 충분히 강한 소용돌이를 생성하지 못할 수 있습니다. VNER의 MA80T 시리즈 와류 유량계는 소형 본체와 온도-압력 보상 옵션을 갖춘 산업용 가스 및 액체 응용 분야용으로 설계되었습니다.
MA80T-TP 온도 및 압력 보상형 와류 유량계 증기 및 압축 가스 네트워크의 실시간 밀도 보정, 질량 및 표준 부피 출력을 위한 RTD 및 압력 입력 기능이 있는 와류 유량계입니다. 제품보기 → 세차 와류 미터라고도 하는 소용돌이 미터는 나선형 경로를 통해 흐름을 가속하고 소용돌이 코어의 세차 주파수를 감지합니다. 표준 와류 계측기보다 더 넓은 턴다운 비율(보통 30:1 이상)을 제공하며 업스트림 교란에 덜 민감합니다. 따라서 여러 교대로 운영되거나 간헐적으로 고소비 장비를 갖춘 공장과 같이 수요가 가변적인 압축 공기 시스템에 대한 강력한 선택이 됩니다. VNER의 SA80T 시리즈 소용돌이 유량계에는 밀도 변화를 보정하는 온도 및 압력 보상 옵션이 포함되어 있으며, 이는 압축기실과 사용 지점 사이의 공기 온도가 크게 다를 때 유용합니다.
온도 및 압력 보상 옵션이 포함된 SA80T 시리즈 소용돌이 유량계 다양한 압축 공기 및 증기 측정에 적합한 넓은 턴다운과 선택적인 질량 또는 표준 부피 출력을 제공하는 소용돌이/세차 와류 유량계입니다. 제품보기 → 코리올리스 미터는 튜브를 진동시키고 유체의 관성에 의해 발생하는 위상 변화를 감지하여 질량 유량을 직접 측정합니다. 이는 종종 판독값의 0.1% ~ 0.5% 이내의 정확성에 대한 표준이며 질량 유량, 밀도 및 온도를 동시에 측정합니다. 압축 공기의 경우 코리올리스 계기는 일반적으로 중요한 보관 전송, 효율성 테스트 또는 높은 정확도로 인해 더 높은 비용이 정당화되는 소규모 라인 응용 분야에 사용됩니다. 압력 강하가 거의 발생하지 않으며 열 또는 와류 계측기보다 더럽거나 습한 공기를 더 잘 처리하지만 무겁고 비쌉니다. VNER의 AC 시리즈 및 AG-CNG 전문 코리올리스 계측기는 다양한 라인 크기를 포괄하며, AG-CNG 버전은 압축 천연 가스에 맞춰졌지만 다른 압축 가스에도 적용할 수 있습니다.
터빈 유량계는 유속에 비례하는 속도로 회전하는 로터를 사용합니다. 기계적으로 간단하고 비용 효율적이며 깨끗하고 건조한 가스에 대해 우수한 정확도를 제공합니다. 압축 공기 서비스에서 터빈 미터는 개별 부서 또는 대형 공압 장비의 서브 미터링에 사용되는 경우가 많습니다. 로터는 물 슬러그나 미립자에 의해 손상될 수 있으므로 여과 및 건조가 필수적입니다. VNER의 LWQ 시리즈 가스 터빈 유량계는 가스 측정을 위해 특별히 설계되었으며 흐름이 비교적 안정적이고 깨끗한 압축 공기에 대해 안정적이고 반복 가능한 솔루션을 제공합니다.
청정 건조 가스용 LWQ 시리즈 가스 터빈 유량계 표준 체적 유량에 대한 온도 및 압력 보상이 통합된 가스 터빈 유량계로, 압축 공기 보조 계량 및 안정적인 청정 가스 응용 분야에 사용됩니다. 제품보기 → 차압(DP) 계측기는 오리피스 플레이트 또는 평균 피토관과 같은 장애물을 사용하여 흐름과 관련된 압력 강하를 생성합니다. 저렴하고 잘 알려져 있지만 턴다운이 낮고 영구 압력 손실이 높으며 정확한 질량 흐름을 위해 온도 및 압력 보상이 필요합니다. 압축 공기 시스템에서 DP 미터는 대형 덕트나 저비용 표시로 충분한 경우에 사용되지만 제한된 범위와 압력 패널티로 인해 에너지 관리를 위한 최선의 선택은 아닙니다.
기술 옵션을 염두에 두고 다음 단계는 측정기를 특정 현장 조건에 맞추는 것입니다. 결정은 라인 크기, 유량 범위, 정확도 요구 사항, 공기 품질, 압력 및 온도, 턴다운 비율, 설치 유형 및 총 소유 비용 등 8가지 실제 요소에 따라 결정됩니다. 아래 표에는 이러한 요소에 대해 주요 기술을 비교하는 방법이 요약되어 있습니다.
| 기술 | 일반적인 정확도 | 턴다운 | 다음에 가장 적합 | 주요 제한사항 |
|---|---|---|---|---|
| 열 질량 | 판독값의 ±2% | 50:1 ~ 100:1 | 저유량 누출 감지, 대형 배관 삽입 | 습기와 기름에 민감합니다. 깨끗하고 건조한 공기가 필요합니다 |
| Vortex | 판독값의 ±1% | 10:1 ~ 20:1 | 깨끗하고 건조한 공기; 중간에서 높은 흐름 | 압력 강하; 최소 레이놀즈 수 |
| 소용돌이 | 판독값의 ±1% | 30:1 | 가변적인 수요; 더 짧은 직선 달리기 | 턴다운은 더 넓지만 매우 낮은 유량에서는 여전히 제한적입니다. |
| 코리올리스 | ±0.1%~0.5% | 100:1 이상 | 상거래, 높은 정확성, 습하거나 더러운 공기 | 높은 비용; 더 큰 크기와 무게 |
| 터빈 | ±0.5% ~ 1% | 10:1 ~ 20:1 | 깨끗하고 건조한 공기; 서브미터링 | 움직이는 부분; 물 슬러그 및 입자에 민감함 |
| 차압 | ±1% ~ 2% 풀 스케일 | 3:1 ~ 5:1 | 저가 표시; 대형 덕트 | 높은 압력 손실; 보상이 필요합니다. 낮은 턴다운 |
라인 크기부터 시작하십시오. 풀 보어 미터는 최대 수 인치까지 사용할 수 있지만 4인치 이상에서는 삽입형 미터가 훨씬 더 경제적입니다. 예를 들어, 열 삽입식 미터가 포함된 6인치 압축 공기 헤더는 풀 보어 와류 미터 비용의 절반에 불과하면서도 여전히 안정적인 질량 흐름을 제공합니다. 다음으로 유량 범위를 정의합니다. 시스템이 소규모 주말 흐름에서 전체 생산 로드까지 실행되는 경우 100:1 턴다운 열 측정기는 양쪽 끝을 캡처하는 반면 와류 측정기는 낮은 끝에서 떨어질 수 있습니다. 정확도 요구 사항은 사용 사례를 따릅니다. 누출 감지 프로그램은 종종 ±5% 정확도로 잘 작동하지만 ISO 50001에 대한 에너지 보고는 ±2% 이상이 필요할 수 있습니다. 공기의 질도 중요합니다. 압축 공기가 장비 품질 수준으로 건조 및 필터링되지 않은 경우 열 및 터빈 계기를 사용하지 마십시오. 코리올리 또는 견고한 소용돌이 설계를 고려하십시오.
압력과 온도는 가스 밀도에 영향을 미칩니다. 와류 및 터빈과 같은 용적 측정기의 경우 판독값을 표준 조건(예: scfm 또는 Nm³/h)으로 보정해야 합니다. VNER의 SA80TTP 및 MA80T 옵션을 포함한 많은 최신 계측기에는 보상된 질량 유량을 직접 출력하는 통합 압력 및 온도 센서가 포함되어 있습니다. 턴다운 비율은 계량기가 다양한 수요를 얼마나 잘 처리하는지를 결정합니다. 설치 유형(인라인 대 삽입)은 파이프 크기, 접근성 및 라인 폐쇄 가능 여부에 따라 다릅니다. 마지막으로 구매 가격, 설치 비용, 압력 강하 에너지 비용, 교정 간격 및 예상 서비스 수명 등 총 소유 비용을 고려하십시오. 빈번한 교정이 필요하거나 상당한 압력 손실을 초래하는 저렴한 계기는 프리미엄 대체 계기보다 5년 이상의 비용이 소요될 수 있습니다.
최고의 유량계라도 제대로 설치되지 않으면 성능이 저하됩니다. 압축 공기 시스템은 왕복 압축기의 맥동 흐름, 근처 기계의 진동, 열 구배, 데드 레그에 응축될 수 있는 습기 등 특정한 문제를 안고 있습니다. 이러한 지침을 따르면 첫날부터 정확하고 반복 가능한 데이터를 얻는 데 도움이 됩니다.
대부분의 유량계에는 완전히 발달된 대칭 속도 프로파일을 보장하기 위해 최소 업스트림 및 다운스트림 직선 파이프 길이가 필요합니다. 와류 및 소용돌이 계측기의 경우 일반적인 요구 사항은 업스트림 파이프 직경이 10~15이고 다운스트림 파이프 직경이 5입니다. 열 삽입 계기에는 업스트림 10개와 다운스트림 5개가 필요한 경우가 많지만 일부 설계에서는 유량 조절이 포함된 경우 더 짧은 실행을 허용합니다. 코리올리스 계기는 상류 교란에 크게 영향을 받지 않으며, 이것이 비좁은 개조 공간에 선택되는 이유 중 하나입니다. 정확한 수치는 항상 제조업체 설명서를 확인하세요. 엘보우, 밸브 또는 리듀서에 너무 가깝게 계기를 설치하면 판독값이 부정확해지는 일반적인 원인이 됩니다.
방향은 배수 및 센서 노출에 영향을 미칩니다. 압축 공기에 열을 삽입하는 계측기의 경우, 센서에 응축수가 고이는 것을 방지하기 위해 파이프의 측면이나 상단에 프로브를 설치하십시오. Vortex 미터는 어떤 방향으로든 장착할 수 있지만, 절벽 본체 주위에 액체가 축적되는 것을 방지하려면 수직 상향 흐름이 선호됩니다. 특히 습한 공기 환경에서 튜브가 자연스럽게 배수되도록 코리올리스 미터를 설치해야 합니다. 터빈 계기는 일반적으로 중력으로 인한 베어링 마모를 방지하기 위해 샤프트가 수평인 수평 설치가 필요합니다.
왕복동 압축기는 와류와 터빈 계기를 혼동시킬 수 있는 맥동 흐름을 생성합니다. 맥동이 심한 경우에는 정류기나 맥동감쇠기를 설치하거나 맥동의 영향을 덜 받는 코리올리스 계기를 선택합니다. 근처 장비의 진동으로 인해 와류 측정기의 잘못된 판독이 발생할 수도 있습니다. 미터를 견고한 지지대에 장착하고 신호 케이블용으로 유연한 도관을 사용하십시오. 열 계측기는 상대적으로 진동에 강하지 만 케이블이 가변 주파수 드라이브 근처에 연결되면 전기 소음이 발생할 수 있습니다.
압축 공기에는 종종 오일 잔여물, 수증기 및 미립자가 포함되어 있습니다. 이러한 오염 물질은 열 센서를 코팅하거나 터빈 블레이드를 부식시키거나 소용돌이 절벽 몸체를 막을 수 있습니다. 중요한 측정 지점의 경우 계량기 상류에 유착 필터와 건조기를 설치하고 유지 관리를 위한 바이패스를 포함합니다. 공기가 특히 더러운 경우, 자주 청소하지 않고도 살아남을 수 있는 유일한 기술은 코리올리스 측정기일 수 있습니다.
현장 경험에 따르면 대부분의 압축 공기 유량 측정 문제는 피할 수 있는 몇 가지 실수로 인해 발생합니다. 이를 알고 있으면 몇 주 동안 문제를 해결하고 에너지 낭비를 수천 달러 절약할 수 있습니다.
최대 유량에 맞게 크기가 조정된 미터는 낮은 유량에서는 판독이 잘 되지 않고, 평균 유량에 맞춰 크기가 지정된 미터는 최대 수요가 있을 때 포화 상태가 됩니다. 항상 20%의 안전 여유를 두고 예상되는 최대 흐름에 맞게 크기를 조정하되, 턴다운 비율이 최소 흐름을 포괄하는지 확인하십시오. 최소 유량이 최대 유량의 5% 미만인 경우 듀얼 미터 설정이나 열 질량 또는 코리올리스와 같은 폭넓은 턴다운 기술을 고려하십시오.
압축 공기량은 압력과 온도에 따라 변합니다. 보상 없이 실제 분당 입방 피트(acfm)를 보고하는 와류 측정기는 공기 질량이 동일하더라도 추운 아침과 더운 오후에 서로 다른 "유량" 수치를 표시합니다. 에너지 보고 및 누출 감지를 위해서는 항상 표준 조건(scfm 또는 Nm³/h)으로 변환하십시오. 압력 및 온도 센서가 내장된 미터를 선택하거나 별도의 트랜스미터를 추가하고 제어 시스템에서 계산을 수행하세요.
모든 유량계는 시간이 지남에 따라 표류하지만, 열 질량계는 특히 기름과 습기가 센서에 코팅되면 표류하기 쉽습니다. 블러프 본체나 로터가 마모되면 와류 및 터빈 미터도 이동할 수 있습니다. 휴대용 클램프형 초음파 측정기나 교정된 마스터 측정기를 사용한 간단한 연간 검증으로 문제를 조기에 발견할 수 있습니다. 일부 공장에서는 2년마다 교정을 실시한 후 누출 감지 결과가 왜 일관되지 않는지 궁금해합니다.
로컬 디스플레이만 출력하는 유량계는 에너지 대시보드나 누출 보고서를 제공할 수 없습니다. 업계 표준 출력(4~20mA, HART, Modbus 또는 펄스)을 갖춘 계측기를 선택하고 건물 자동화 또는 SCADA 시스템이 이를 읽을 수 있는지 확인하세요. 통합하지 않으면 아무도 사용하지 않는 데이터를 수집하게 됩니다.
많은 시설에서는 압축 공기 감사로 시작합니다. 컨설턴트는 휴대용 유량계를 가져와 일주일에 걸쳐 몇 가지 지점을 측정하고 누출 추정치와 절약 권장 사항이 포함된 보고서를 제공합니다. 감사는 유용하지만 스냅샷만 캡처합니다. 압축공기 수요는 생산 일정, 계절, 장비 유지보수에 따라 변합니다. 다음 달에 나타나는 누출은 몇 년이 걸릴 수 있는 다음 감사 때까지 눈에 띄지 않을 것입니다. 영구 모니터링은 해당 스냅샷을 지속적인 피드백 루프로 전환합니다.
영구 유량 모니터링에 대한 투자 수익은 일반적으로 세 가지 소스에서 비롯됩니다. 첫째, 누출 감지: 지속적인 모니터링을 통해 생산이 중단된 야간이나 주말에 비정상적인 흐름 패턴을 식별할 수 있습니다. 주요 누출을 공급하기 위해 작동 중인 100마력 압축기의 비용은 연간 $30,000입니다. 둘째, 에너지 최적화: 실시간 유량 데이터를 통해 압축기 순서를 조정하고 압력 설정점을 줄이며 인위적인 수요를 피할 수 있습니다. 셋째, 비용 할당: 보조 계량 부서 또는 생산 라인은 보존을 장려하고 내부 청구를 위한 정확한 데이터를 제공합니다. 많은 경우 유량계는 에너지 절약만으로도 6~18개월 내에 투자 비용을 회수합니다.
ISO 50001 또는 기업 지속 가능성 목표를 추구하는 시설의 경우 영구 압축 공기 흐름 측정이 빠른 승리를 거두는 경우가 많습니다. 이는 에너지 성능 지표에 대한 검증 가능한 데이터를 제공하고 지속적인 개선을 보여줍니다. MA80T 와류 및 SA80T 소용돌이 시리즈를 포함한 VNER의 유량계는 장기간 산업용으로 사용하도록 설계되었으며 기존 모니터링 시스템에 통합될 수 있습니다. 회사의 엔지니어링 중심 접근 방식에 대해 자세히 알아볼 수 있습니다. VNER 정보 페이지 .
압축 공기 유량계를 설치하고 통합한 후에는 적당한 유지 관리 절차를 통해 수년 동안 정확성을 유지합니다. 정확한 단계는 기술에 따라 다르지만 일부 원칙은 전반적으로 적용됩니다.
3~6개월마다 미터 본체와 케이블 연결을 점검하십시오. 습기 침입, 부식 또는 물리적 손상의 징후를 찾으십시오. 삽입 측정기의 경우 프로브가 여전히 올바른 깊이에 있고 압축 피팅이 단단히 고정되어 있는지 확인하십시오. 와류 계측기의 경우, 블러프 본체에 쌓이거나 침식이 있는지 검사하십시오. 터빈 미터의 경우 베어링 마모를 나타낼 수 있는 비정상적인 소음을 들어보십시오.
열 질량 센서는 제조업체의 지침에 따라 일반적으로 부드러운 브러시와 호환되는 솔벤트를 사용하여 청소해야 합니다. 박막 요소를 손상시킬 수 있는 연마재를 사용하지 마십시오. 와류 및 터빈 계기는 일반적으로 청소 빈도를 줄여야 하지만 판독 정확도가 점진적으로 떨어지는 경우 내부 표면을 검사하십시오. 코리올리스 계기는 일반적으로 공정 유체가 극도로 더러운 경우를 제외하고는 정기적인 청소가 필요하지 않습니다.
유동 실험실에서 전체 재교정은 비용이 많이 들고 서비스에서 계기를 제거해야 합니다. 대신 많은 공장에서는 휴대용 클램프형 초음파 유량계를 기준으로 사용합니다. 세 가지 유량 지점(낮음, 중간, 높음)에서 영구 계량기의 판독값을 휴대용 계량기와 비교합니다. 편차가 허용 가능한 허용 오차(에너지 관리의 경우 ±2%)를 초과하는 경우 재보정을 예약하세요. 시간 경과에 따른 드리프트 추세를 파악할 수 있도록 이러한 점검 사항을 기록해 두십시오.
특히 리드 타임이 긴 경우 중요한 계측기에 대한 예비 센서나 프로브를 준비하십시오. 계기의 모델 번호, 일련 번호, 교정 인증서 및 설치 날짜가 포함된 파일을 보관하세요. 기술 지원이 필요할 때 이 정보를 준비하면 프로세스 속도가 빨라집니다. VNER는 MA80T, SA80T 및 LWQ 시리즈를 포함한 유량계 제품군에 대한 문서와 예비 부품을 제공합니다.
압축 공기용 공기 유량계를 선택하는 것이 부담스러울 필요는 없습니다. 누출 감지, 에너지 보고, 비용 할당 또는 보관권 이전 등 기본 목표를 정의하는 것부터 시작하십시오. 이 목표는 정확성과 턴다운 요구 사항을 설정합니다. 그런 다음 파이프 크기, 공기 품질 및 설치 제약 조건을 평가하십시오. 대부분의 산업 플랜트에서는 열 질량 삽입 측정기 또는 와류 측정기가 비용과 성능의 균형을 가장 잘 유지합니다. 수요가 가변적이고 직진 길이가 더 짧은 경우 SA80T와 같은 소용돌이 측정기가 강력한 경쟁자입니다. 가장 높은 정확도 또는 습하고 더러운 공기를 얻으려면 코리올리스 측정기를 선택하십시오. 터빈 계기는 깨끗하고 건조한 보조 계량에 비용 효율적입니다.
어떤 기술을 선택하든 올바르게 설치하고, 압력과 온도를 보정하고, 데이터를 에너지 관리 시스템에 통합하세요. 휴대용 기준 장치를 사용하여 매년 교정을 확인하십시오. 유량 측정은 일회성 프로젝트가 아니라는 점을 기억하십시오. 이는 압축 공기 시스템을 효율적이고 안정적이며 투명하게 유지하는 지속적인 관행입니다. 산업 자동화가 계속해서 더 많은 센서를 채택함에 따라 압축 공기 흐름 데이터는 압력 및 온도와 같은 표준이 될 것입니다. 지금 측정을 시작하는 공장은 비용 절감 측면에서 유리할 것입니다. 산업 자동화에서 유량 센서가 어떻게 점점 더 많이 사용되고 있는지에 대한 자세한 배경 정보는 다음을 참조하세요. 업계 뉴스 기사 .