1년 만에 14건의 파산? AI, 로봇, 그리고 1,300가지의 빛 조절 공식: 중국이 수직 농업을 비밀리에 혁신하는 방법

샐러드의 환상: 왜 그렇게 많은 대규모 농장이 실패했을까? 그리고 업계는 그로부터 무엇을 배웠을까?

밀 한 덩이에 200유로? 실내 농업의 엄청난 비용 역설

수직 농업은 오랫동안 전 세계 식량 공급의 미래로 여겨졌지만, 전례 없는 파산 물결이 업계를 냉혹하게 무너뜨렸습니다. 수십억 달러에 달하는 투자금이 허공으로 사라졌는데, 이는 스타트업들이 농업 경제의 기본 법칙을 무시하고, 값비싼 허황된 프로젝트에 매달리고, 과도한 에너지 비용 때문에 실패했기 때문입니다. 하지만 실내 농업 전체를 일률적으로 단정짓는 것은 시기상조입니다. 서구의 선구자들이 시행착오를 겪는 동안, 특히 아시아에서 등장한 인공지능 기반의 새로운 접근 방식들은 제대로 구현될 경우 수직 농업이 성공할 수 있음을 증명하고 있습니다. 지하 밀밭이라는 유토피아적 약속과는 거리가 먼, 조용한 혁명이 일어나고 있습니다. 고부가가치 작물 재배, 엄격한 비용 관리, 그리고 스마트 자동화에 집중하는 기업들이 수익을 내기 시작한 것입니다. 이 분석은 이러한 처참한 실패의 원인을 밝히고, 미래 지향적인 이 산업의 진정한 성공이 이제 막 시작되는 이유를 보여줍니다.

수직 농업: 엄청난 실패에도 불구하고 이 기술이 아직 끝나지 않은 이유

수직 농업의 이야기는 마치 그리스 비극과 같습니다. 수십억 달러 규모의 투자 약속, 열정적인 투자자들, 눈부신 기술 박람회, 그리고 업계 전체를 뒤흔든 붕괴까지. 2025년 한 해에만 제어 환경 농업(CEA) 분야에서 14개 기업이 파산했으며, 그중 수직 농업 기업이 가장 큰 비중을 차지했습니다. 그 이후로 제기되어 온 질문은 수직 농업이 실패했는지 여부가 아니라, 왜 그렇게 많은 자금을 지원받은 기업들이 실패했는지, 그리고 오늘날 실제로 수익을 내고 있는 소수의 기업들이 무엇을 성공적으로 해내고 있는지입니다.

10억 달러의 무덤: 화려한 실패의 해부

수치는 암울합니다. 한때 23억 달러의 기업 가치를 인정받고 7억 달러 이상의 벤처 캐피털을 유치했던 보워리 파밍(Bowery Farming)은 2024년 11월에 사업을 중단했습니다. 제프 베조스와 에릭 슈미트 같은 투자자들이 있었던 실리콘 밸리 기업 플렌티 언리미티드(Plenty Unlimited)는 약 11억 9천만 달러의 자본을 조달했지만 2025년 3월에 파산 신청을 했습니다. 3억 달러 이상을 유치했던 업계 선구자 에어로팜스(AeroFarms)는 2023년에 파산 보호 신청(챕터 11)을 했습니다. 7억 달러 이상을 유치하고 2021년 10억 달러의 기업 가치로 상장했던 앱하베스트(AppHarvest)도 2023년에 같은 길을 걸었습니다. 2025년까지 문을 닫은 모든 기업의 누적 자본금은 13억 7천만 달러를 넘어설 것으로 추산됩니다.

이러한 수치 뒤에 숨겨진 근본적인 원인은 엄밀히 말하면 기술적 실패가 아니라, 사업 운영의 핵심을 잘못 판단한 데 있습니다. 기업들은 농업을 소프트웨어처럼 취급했습니다. 사업 모델이 제대로 작동하는지조차 검증하지 않은 채 로봇, AI 모니터링, 컨베이어 벨트, 수확 자동화 등에 막대한 투자를 했습니다. 자동화는 단순히 멋있어 보인다는 이유만으로 가치를 창출하는 것이 아니라, 노동 비용을 절감하고, 일관성을 높이며, 규모 확장을 가능하게 할 때 비로소 가치를 창출합니다. 치명적인 오류는 에너지 비용을 만성적으로 과소평가한 것이었습니다. 중소 규모 농장의 월 에너지 비용은 1만 달러에서 2만 달러에 달하며, 조명, 냉난방 시스템(HVAC), 펌프, 제어 시스템 등이 24시간 가동됩니다. 애리조나에서 실시된 수경재배 상추 연구에 따르면, 수경재배 상추의 에너지 소비량은 기존 방식보다 82배나 높았습니다. 화석 연료에서 에너지를 얻는 한, 수직 농장은 노지 농업보다 최대 16배 더 많은 이산화탄소를 배출합니다.

두 번째 구조적 결함은 시기상조의 규모 확장이었다. 앱하베스트는 단 한 곳이라도 수익성이 입증되기 전에 여러 개의 초대형 온실을 건설했다. 이는 막대한 자본 유출로 이어졌다. 2022년 가을 수직 농업 공동 선언문에 서명했던 23개 회사 중 2026년 말까지 운영을 유지한 회사는 절반에도 미치지 못했다. 2026년 3월 뉴욕 타임스 보도는 이를 간결하게 요약했다. 10년 전 번성했던 수직 농업 기업들은 대부분 쇠퇴했다.

생존자들: 승자들이 다르게 하는 일은 무엇인가

이러한 혼란 속에서도 살아남았을 뿐만 아니라 실제로 수익을 내며 운영되고 있는 기업들이 있습니다. 에어로팜(AeroFarms)은 파산 보호 신청(챕터 11) 후 새로운 경영진과 목표에 맞춘 자금 재조달을 통해 CEO 몰리 몽고메리(Molly Montgomery) 체제 하에서 보고 기간 마지막 두 분기 동안 수익을 달성했으며, 홀푸드(Whole Foods)와 코스트코(Costco) 같은 소매업체에 마이크로 그린을 공급했습니다. 이 회사는 단일 핵심 제품에 집중하고 단일 시설을 최적화한 후 규모를 확장했습니다. 미국 최대 규모의 수직 농장이라고 주장하는 80 에이커스 팜(80 Acres Farms)은 2023년에 켄터키 농장의 생산 능력을 거의 두 배로 늘렸고, 2026년에는 파산한 경쟁업체 칼레라(Kalera)로부터 실내 농장 세 곳을 추가로 인수했습니다. 설립자 티샤 리빙스턴(Tisha Livingston)은 이러한 접근 방식을 다른 기업들의 실패에서 배우는 것, 즉 먼저 검증한 다음 확장하는 것이라고 설명했습니다.

따라서 생존 원칙은 값비싼 고급 시설 대신 효율적인 인프라를 구축하고, 소비자의 지불 의사가 입증된 몇 가지 고부가가치 작물에 집중하며, 에너지 비용에 대한 엄격한 관리와 점진적이고 근본적으로 건전한 성장 경로를 따르는 것입니다. 와이오밍에서 노나 예히아가 운영하는 버티컬 하비스트(Vertical Harvest)는 수요가 예측 가능하고 가격 민감도가 낮은 학교, 병원, 지역 식품 소매점과 같은 시장 부문을 의도적으로 공략합니다.

구조적 역설: 설득력 있는 이점, 해결 불가능한 비용 구조?

수직 농업의 환경적 이점은 실질적이고 측정 가능합니다. 당시 유럽 최대 규모의 실내 농장이었던 덴마크의 노르딕 하비스트(Nordic Harvest)는 재활용 시스템 덕분에 기존 농업 방식보다 물 사용량을 95%나 줄였습니다. 이러한 재배 방식은 살충제 사용을 없애고, 날씨의 영향을 받지 않으며, 토양과 지하수로의 오염물질 배출을 최소화합니다. 또한 연구에 따르면 상추, 허브, 잎채소의 수확량을 최대 10배까지 높일 수 있습니다. 수직 농장은 홍콩이나 뉴욕처럼 토지 가격이 높은 인구 밀집 도시 지역에서도 비용 효율적으로 운영될 수 있습니다. 지지자들은 장거리 운송과 중간 유통 단계를 없애 비용을 최대 60%까지 절감할 수 있다고 주장합니다.

하지만 역설은 여전히 ​​남아 있습니다. 전기가 화석 연료에서 나오는 한, 환경적 이점은 무의미해집니다. 북미와 유럽의 첨단 시설 운영 비용은 조명과 온도 조절을 포함하여 평방미터당 최소 300달러에 달합니다. 이러한 조건에서 밀과 같은 주요 작물을 재배하는 것은 경제적으로 비합리적입니다. 밀폐된 공간에서 생산된 밀의 실험적 가격은 킬로그램당 200유로였습니다. 1헥타르 면적에 10층 높이의 수직 농장을 건설하면 이론적으로 700~1,940톤의 밀을 생산할 수 있는데, 이는 세계 평균 생산량의 220~600배에 달하는 양입니다. 하지만 이러한 가격으로는 세계 시장에서 경쟁력을 확보할 수 없습니다. 구조적으로 수직 농업은 수분이 풍부한 과일, 잎채소, 허브 재배에 거의 전적으로 적합한데, 이러한 작물들은 균형 잡힌 식단에 중요하지만 칼로리는 매우 낮습니다.

실제로 진전이 이루어진 곳

여러 어려움에도 불구하고, 해당 산업은 여러 분야에서 상당한 기술적 발전을 이루었으며, 이는 장기적인 경제적 생존 가능성을 위한 토대를 마련할 것입니다.

조명 레시피 및 스펙트럼 최적화

최근 몇 년간 가장 중요한 혁신은 아마도 정밀한 광 제어 공식 개발일 것입니다. 청두에 위치한 중국 농업과학원 도시농업연구소의 연구진은 72종의 작물에 대해 스펙트럼, 강도, 지속 시간을 달리하여 1,300가지가 넘는 최적의 광 제어 공식을 개발하는 데 성공했습니다. 100제곱미터 면적에 20층 규모의 완전 자동화 시설을 갖춘 이곳에서는 연간 50톤의 상추를 생산하며, 생육 기간은 단 30~35일로 노지 재배의 절반 수준입니다. 단위 면적당 수확량은 기존 농업 방식보다 최대 120배 높습니다. 이러한 혁신의 핵심 원리는 바로 모든 빛이 동일하지 않다는 것입니다. 식물은 특정 생장 단계에서 특정 파장의 빛에 반응하며, 이러한 지식을 바탕으로 더욱 정밀한 제어는 물론 상당한 에너지 절감 효과까지 얻을 수 있습니다. 쾰른 공과대학의 연구에 따르면, 밀리초 단위로 정밀하게 광 공급을 차단하면 20~30%의 에너지를 절약할 수 있다고 합니다.

AI 기반 조명 및 성장 제어

쾰른 공과대학교(TH Cologne)의 "스마트 플랜트" 연구 프로젝트는 인공지능 알고리즘을 활용하여 식물의 성장과 발달을 자동으로 모니터링하는 카메라와 센서가 내장된 LED 모듈을 개발하고 있습니다. 머신러닝 모델은 성장 데이터를 기반으로 학습되어 식물의 성장 단계를 분류하고 최적의 조명 조건을 도출합니다. 또한, 이 시스템은 온도 및 영양분 관리에 있어서도 데이터 기반의 의사결정을 가능하게 합니다. 이 프로젝트는 연방 경제·기후변화부로부터 약 21만 5천 유로의 자금을 지원받고 있으며, 이는 공공 부문에서도 이 기술의 잠재력을 인정하고 있음을 보여줍니다.

완전 자동화, 무인 생산

중국에서는 파종과 이식부터 수확과 포장에 이르기까지 생산 공정의 완전 자동화가 이미 현실이 되었습니다. 청두 공장은 생산 현장에서 인력 투입 없이 모든 핵심 작업에 로봇을 활용하여 무균 및 무균 환경을 조성함으로써 최고의 식품 안전을 보장합니다. 이러한 발전은 서구 기업들이 지금까지 달성하지 못했던 중요한 장을 열어줍니다. 바로 인건비의 비례적인 증가 없이 진정한 규모 확장을 가능하게 하는 것입니다.

가상 운영 최적화를 위한 디지털 트윈

수직 농업 시스템에 디지털 트윈을 통합하면 실제 시스템에 변경 사항을 적용하기 전에 가상 환경에서 재배 매개변수를 시뮬레이션하고 최적화할 수 있습니다. IoT 네트워크의 센서 데이터가 실시간으로 디지털 모델에 입력되면, 모델은 식물 성장, 자원 소비 및 잠재적인 문제점을 예측합니다. 프라운호퍼 IME는 이러한 분야에서 데이터 기반 식물 발달 모니터링을 위한 컴퓨터 비전 기반 공정 평가 시스템을 연구하고 있습니다.

재배 식물의 종류 확대

초창기 수직농업은 거의 전적으로 상추와 허브 재배에 그쳤지만, 이후 재배 작물의 범위는 크게 확대되었습니다. 청두에 위치한 이 시설에서는 뿌리채소와 잎채소, 멜론, 과일, 약초 등 300가지가 넘는 작물을 재배합니다. 특히 딸기는 이 시설에서 재배할 경우 연간 한 포기당 1,500g의 수확량을 달성하는데, 이는 노지 재배 시 약 300g에 비해 훨씬 높은 수치입니다. 이러한 높은 수확량은 대량 생산에 낮은 마진을 내는 상추 시장을 넘어 새로운 경제적 기회를 창출합니다.

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AI를 통한 새로운 가능성: 진정한 혁신은 아직 오지 않았다

인공지능은 수직농업을 점진적으로 변화시키는 것이 아니라, 근본적인 구조 자체를 바꾸고 있습니다. 핵심 질문은 인공지능이 어떤 구체적인 응용 분야에서 이전에는 불가능했거나 비용이 너무 많이 들어 실현 불가능했던 잠재력을 발휘하게 할 것인가 하는 점입니다.

예측 수확량 모델링 및 자원 계획

AI 알고리즘은 과거 성장 데이터를 분석하고, 계절적 패턴을 파악하며, 매개변수 변화의 영향을 예측할 수 있습니다. 이를 통해 전례 없는 수준의 계획 정확도를 확보할 수 있습니다. 식품 소매업체는 정확한 배송 날짜와 일관된 품질을 보장하며 생산량을 계산할 수 있습니다. AI 알고리즘은 성장 패턴, 기후 요구 조건, 자원 소비량 데이터를 활용하여 실내 환경을 동적으로 조정함으로써 식물 재배에 이상적인 조건을 조성합니다. 결과적으로 물, 조명, 비료 사용량을 현저하게 절감할 수 있습니다.

AI 기반 질병 및 해충 탐지

통합 카메라 시스템과 훈련된 이미지 처리 알고리즘을 결합하면 식물 질병 및 해충 발생을 조기에 감지할 수 있습니다. 이는 기존 농업 방식에 비해 상당한 이점을 제공합니다. 작물 밀도를 관리하기 쉽고 카메라 설치 범위가 넓은 통제된 환경에서는 AI 모델에 정밀한 학습 데이터 세트를 활용할 수 있습니다. 조기 개입은 작물 손실을 최소화하고 이미 제한적인 살충제 사용을 효과적인 방제 조치로 대체할 수 있습니다.

성장 프로토콜 개발을 위한 생성형 AI

생성형 인공지능(AI)을 활용한 성장 프로토콜의 자동화된 개발 및 개선은 아직 충분히 연구되지 않은 분야입니다. 지금까지 최적의 빛, 영양분, 온도 조합을 만들기 위해서는 수년간의 경험적 연구가 필요했습니다. 생성형 모델은 새로운 조합을 제안하고, 이를 체계적으로 테스트하고 평가할 수 있는데, 이는 인간 연구팀이 따라잡을 수 없는 속도로 진행됩니다. 청두 연구소는 1,300개의 빛 조합 데이터베이스를 통해 AI로 지속적으로 확장했을 때 어떤 결과가 나타나는지 보여주었습니다.

자동화된 번식 가속

아마도 가장 혁신적인 잠재력 중 하나는 종자 개발에 있을 것입니다. 청두에 있는 시설은 이미 통제된 환경을 육종 가속기로 활용하고 있습니다. 전통적으로 새로운 곡물 품종을 개발하는 데 8~12년이 걸리지만, 수직 농장에서는 이 주기가 1~1.5년으로 단축됩니다. 인공지능은 유전 데이터와 생장 데이터를 결합하고 교배 전략을 최적화함으로써 이 과정에서 선별 도구 역할을 할 수 있습니다. 이러한 기술은 식량 생산을 넘어 장기적인 식량 안보라는 전략적 문제와도 연결됩니다.

제약용 식물 및 고부가가치 작물

가장 유망하면서도 논의가 부족한 분야 중 하나는 약용 식물 및 기타 고부가가치 특수 작물 재배입니다. 제약 산업에서 식물 기반 원료에 대한 수요는 지속적으로 증가하고 있으며, 이 분야에서 품질 관리는 매우 중요합니다. 수직 농업은 활성 성분의 농도 제어, 재현 가능한 품질, 농약 및 중금속 잔류물 없음, 완벽한 추적성 등 구조적 이점을 제공합니다. AI 기반 공정 제어를 통해 특정 스트레스 유도 또는 정밀한 영양 조절을 통해 특정 식물 이차 대사산물의 농도를 극대화할 수 있습니다. 이미 여러 국가에서 의료용 대마를 통제된 실내 환경에서 재배하고 있으며, 이는 규제가 엄격하고 가격이 높은 시장에서 수직 농업의 경제적 타당성을 입증하는 사례입니다.

우주 여행과 극한 환경

수직 농업과 우주 연구의 연관성은 현재의 상업화 물결 이전부터 존재해 왔습니다. 독일 항공우주센터(DLR)는 남극에 위치한 폐쇄형 온실 "에덴 ISS"를 운영하며 노이마이어 3세 연구 기지에 식량을 공급하고 있습니다. NASA를 비롯한 여러 우주 기관들은 국제우주정거장(ISS), 달, 또는 화성으로 장기간 임무를 수행하는 승무원들에게 폐쇄형 재배 시스템을 이용한 식량 공급 가능성을 집중적으로 연구하고 있습니다. 이 분야에서 얻은 기술적 통찰력, 즉 자원 효율성 극대화, 공정의 절대적인 신뢰성, 그리고 공간 요구 사항 최소화는 상업적 응용 분야에 직접적으로 활용됩니다. 이러한 맥락에서 인공지능을 통한 전방위 제어는 단순한 흥미 유발이 아니라 생존을 위한 필수 요소입니다.

중국 모델: 체계적인 경쟁 우위

최근 몇 년간 가장 두드러진 변화는 지리적인 측면에서 나타났습니다. 서구 기업들이 수십억 달러를 쏟아붓는 동안, 중국은 체계적으로 다른 길을 택했습니다. 중국 농업과학원 도시농업연구소는 청두에 세계 최초의 무인 초고층 수직 농장 시설을 건설했고, 이 시설은 2023년 말 가동을 시작했습니다. 2022년 카타르 FIFA 월드컵 기간 동안 이 시설은 사막 한가운데 설치된 컨테이너에서 선수들에게 필요한 채소의 70~90%를 공급했습니다.

결정적인 차이점은 단순히 에너지 비용 절감뿐 아니라 체계적인 연구 방식에 있습니다. 중국 연구팀은 고가의 시설에 자본을 투자하는 대신, 빛 배합 연구를 통해 근본적인 에너지 문제를 해결하는 데 집중했습니다. 그 결과, 1,300개 이상의 빛 배합 데이터베이스를 구축하여 서구권 재배자들이 달성하지 못했던 에너지 효율 혁신을 이뤄냈습니다. 현재 양상추 생산 비용은 킬로그램당 10~15위안(미화 1.5~2.2달러) 수준으로, 노지 재배보다는 여전히 높지만, 토지 가격이 높은 도시에서 상업적으로 성공할 수 있는 가능성을 보여줍니다. 중국은 이 기술을 사우디아라비아, 루마니아, 우즈베키스탄 등 여러 국가에 수출할 계획입니다.

시장 전망: 낙관론과 현실주의 사이에서

수직 농업 시장 전망은 연구 기관마다 상당한 차이를 보이며, 이는 수직 농업 발전 궤적을 둘러싼 근본적인 불확실성을 반영합니다. 보수적인 추정치에 따르면 2025년 이후 연평균 성장률(CAGR) 11.4%로 성장하여 2035년에는 세계 시장 규모가 220억 달러에 달할 것으로 예상됩니다. 보다 낙관적인 시나리오에서는 2035년까지 시장 규모가 588억 3천만 달러, 또는 그 이상으로 성장할 것으로 전망합니다. 북미 시장만 놓고 보면 2035년까지 114억 달러 규모로 성장할 것으로 예상되며, CAGR은 14.4%입니다. 독일은 슈퍼마켓과 레스토랑 등 기관 수요가 강세를 보이며 13.1%의 성장률을 기록하는 세 번째로 큰 시장으로 꼽힙니다.

이러한 예측은 상당한 주의를 기울여 받아들여야 합니다. 이 예측들은 자본력이 풍부한 선구적인 기업들이 실패하기 전에 주로 작성되었기 때문입니다. 실제 시장 동향을 보면 성장은 가장 낙관적인 시나리오조차 예측하지 못했던 것보다 더 선별적이고, 더디며, 특정 지역 시장에 집중될 것으로 예상됩니다. 2025년 시장 가치는 정의에 따라 74억 달러에서 90억 달러 사이로 예상되며, 중국을 중심으로 한 아시아 태평양 지역이 주요 성장 동력이 될 것입니다.

인공지능만으로는 해결할 수 없는 시스템적 과제들

인공지능이 상당한 개선을 가능하게 하는 것은 사실이지만, 업계의 구조적 문제를 해결하는 만병통치약은 아니라는 점을 솔직하게 분석해야 합니다. 에너지 수요가 여전히 가장 큰 장애물입니다. 전기가 비싸고 화석 연료에서 생산되는 한, 인공지능으로 최적화된 조명 시스템조차도 근본적인 비용 구조를 바꿀 수는 없습니다. 진정한 해결책은 인공지능을 통한 효율성 향상과 재생 에너지로의 전환을 결합하는 데 있습니다. 수직 농업은 높은 에너지 소비를 줄이고 재생 에너지를 사용할 때에만 지속 가능합니다. 실내 농장의 주요 에너지원으로 태양광 발전을 도입하는 것은 기술적으로 가능하며, 이미 시범 프로젝트에서 시험되고 있습니다.

시장 포지셔닝 문제 역시 기술만으로는 해결할 수 없습니다. 소수의 소비자만이 수직 통합 재배 제품을 적극적으로 찾는 한, 시장은 기관 투자자에게 의존할 수밖에 없습니다. 더 폭넓은 수요를 확보하려면 소통, 신뢰, 그리고 기존 제품과 최소한 어느 정도 경쟁력 있는 가격대가 필요합니다. 토지 가격이 매우 높거나, 물이 부족하거나, 공급망이 불안정한 시장, 예를 들어 사막 지역, 북극 지역, 또는 인구 밀도가 높은 대도시에서는 이러한 경쟁이 이미 현실이며 충분히 달성 가능한 과제입니다.

잠재력은 분명히 있지만, 틈새시장입니다

수직 농업이 전 세계 농업을 대체하지는 않을 것입니다. 이는 연구자, 경제학자, 그리고 점점 더 많은 투자자들이 공유하는 인식입니다. 밀, 쌀, 감자와 같은 주식 작물의 재배는 당분간 경제적으로 실현 불가능할 것입니다. 그러나 진정한 잠재력이 있는 것은 바로 하이브리드 형태의 미래입니다. 즉, 고부가가치 작물, 허브, 약용 식물, 그리고 특정 채소 품종의 재배를 보완하는 실내 농장입니다. 이러한 농장에서는 단순히 생산량만을 추구하는 것이 아니라 품질, 추적성, 그리고 일관성이 더욱 중요해집니다.

선구자 세대의 실패에서 얻은 교훈은 개념 자체를 부정하는 것이 아니라, 과도한 기대를 바로잡는 것입니다. 이러한 재조정된 틀 안에서 AI는 2세대 수직 농업 기업을 위한 기술적 기반을 제공합니다. 이 기업들은 더 많은 정보를 바탕으로 더욱 정확한 계산을 하고, 진정한 시장 틈새에 집중하며, 지속가능성을 약속하는 에너지 개념을 실현할 것입니다. 1세대 실패 이후, 이제 남은 기회를 냉철하게 평가하며 투자하는 사람들은 1세대처럼 열광에 휩쓸리지 않고 훨씬 더 유망한 출발점에 서 있습니다. 혁명은 아직 일어나지 않았지만, 조용하고 점진적인 변화는 이제 막 시작된 ​​것입니다.

Konrad Wolfenstein

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