KR100927472B1 - 광촉매 세라믹 담체가 충진된 수족관용 정화장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 광촉매 세라믹 담체를 이용하여 담수어 및 해수어를 사육하는 수족관의 물을 정화하는 광촉매 세라믹 담체가 충진된 수족관용 정화장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 광촉매 세라믹 담체가 충진된 수족관용 정화장치는 하우징과, 상기 하우징의 내부에 설치된 반응기와, 상기 반응기의 내부에 충진되어 상기 반응기를 통과하는 물을 정화하는 광촉매 세라믹 담체와, 상기 광촉매 세라믹 담체의 광촉매 분해 반응을 활성화 시키도록 상기 하우징의 내부에 설치되어 상기 반응기를 향해 자외선을 조사하는 자외선램프와, 상기 반응기의 유출구와 연결되어 상기 반응기를 통과하면서 1차 정화된 충진수를 2차 정화하는 여과부재와, 상기 반응기와 수족관 또는 어항을 연결하여 충진수가 이동 가능하도록 연결하는 순환관과, 상기 순환관의 단부 또는 일측에 설치되어 상기 충진수를 반응기로 펌핑하는 펌프 및 상기 반응기의 유입구와 연결되는 순환관의 관로상에 설치되어 상기 반응기로 유입되는 충진수에 공기를 공급하는 기포발생기를 구비한다.
수족관, 광촉매, 정화
Description
본 발명은 수족관용 정화장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 광촉매 세라믹 담체를 이용하여 담수어 및 해수어를 사육하는 수족관의 물을 정화하는 광촉매 세라믹 담체가 충진된 수족관용 정화장치에 관한 것이다.
가정의 거실이나 공공장소 로비 등 청결을 요하는 장소에 정서함양, 장식효과, 생태학습, 습도유지 등의 목적으로 설치되는 수족관의 물은 과잉으로 공급된 먹이가 부패되거나 물고기 배설물 등에 의해 오염되어 오히려 미관을 해치고 악취를 발생시켜 혐오감을 준다.
오염물질이 일시에 다량 발생하지는 않지만, 수족관은 폐쇄계이기 때문에 시간이 경과할수록 수족관 내부의 오염물질 농도는 점진적으로 높아져 일정농도를 넘어서면 악취가 발생하고, 탁도가 높아져 물이 흐려지며, 이끼가 자라서 수족관으로서 기능을 상실하게 되므로 이를 방지하기 위한 기술이 필요하다.
관련 공지기술로는, 한국 실용신안 출원 20-2001-0029987(정화장치를 설치한 수족관), 한국 실용신안 출원 20-2000-0003639(수족관용 정화장치), 한국 실용신안 출원 20-2001-0014715(활어수족관의 정화장치) 등이 공지되어 있다.
한국특허출원 10-1995-016297(수족관 용수정화용 여과장치)에는 수족관 내부의 수중모터에서 분출된 물은 토출관을 통해 여과기로 보내지고, 여과기의 필터에서 오염물질을 여과한 후 연장관을 통해 다시 수족관으로 순환되는 수족관 정화장치가 공지되어 있다.
그러나 상기 수족관 정화장치는 수족관 내의 부유 고형물을 제거하기 위해 필터를 설치하지만, 사용시간이 길어지면 고형물 축적으로 막히게 되어 교환해야 하나, 교체 과정이 매우 번거롭고 어려우며, 유해 미생물이 번식하는 경우도 많아 장기간 사용에는 적절치 않은 문제점이 있었다.
또한 미생물을 이용하여 오염물질을 분해하는 생물학적 분해를 촉진하기 위해 수중 미생물이 고정될 수 있도록 모래나 자갈 등을 넣어 주었지만 미생물의 오염물질 분해속도가 느려 수족관 내에 오염물질이 축적되고, 이것들의 부패
또는 분해과정에서 발생하는 유해물질로 인해 물고기가 폐사하거나, 악취가 발생하고, 조류나 이끼 등이 번성하여 탁도가 높아지는 문제점과, 수족관의 청소과정에서 바닥에 침전되어 있던 오염물질 등에 의한 악취 발생으로 실내공기가 오염될 뿐 아니라 청소작업 자체가 쉽지 않은 문제점이 있었다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 수족관의 충진수를 자주 교체하지 않아도 어류의 생존에 적합한 수질상태를 용이하게 유지할 수 있으며, 유지관리의 용이성 및 수족관의 심미성을 해치지 않는 광촉매 세라믹 담체가 충진된 수족관용 정화장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 광촉매 세라믹 담체가 충진된 수족관용 정화장치는 소정의 설치공간을 갖는 하우징과, 상기 하우징의 내부에 설치되며 자외선이 투광 가능한 재질로 형성되고 유입구와 유출구가 각각 상호 이격된 위치에 마련된 반응기와, 상기 반응기의 내부에 충진되어 상기 반응기를 통과하는 물을 정화하는 광촉매 세라믹 담체와, 상기 광촉매 세라믹 담체의 광촉매 분해 반응을 활성화 시키도록 상기 하우징의 내부에 설치되어 상기 반응기를 향해 자외선을 조사하는 자외선램프와, 상기 반응기의 유출구와 연결되어 상기 반응기를 통과하면서 1차 정화된 충진수를 2차 정화하는 여과부재와, 상기 반응기와 수족관 또는 어항을 연결하여 충진수가 이동 가능하도록 연결하는 순환관과, 상기 순환관의 단부 또는 일측에 설치되어 상기 충진수를 반응기로 펌핑하는 펌프 및 상기 반응기의 유입구와 연결되는 순환관의 관로상에 설치되어 상기 반응기로 유입되는 충진수에 공기를 공급하는 기포발생기를 구비한다.
상기 하우징은 자외선을 외부로 발산하지 않는 재질로 형성되어 있으며, 상 기 하우징의 내주면에는 상기 자외선램프에서 발광한 자외선을 반사하는 반사체가 더 구비되어 있는 것이 바람직하며, 상기 반응기는 내부에 자외선램프가 설치될 수 있는 설치공이 형성되어 있으며, 상기 자외선램프는 상기 반응기의 외주면을 향해 자외선을 조사하는 외부램프와, 상기 반응기의 내부에 충진된 광촉매 담체에 자외선을 조사할 수 있도록 상기 설치공에 설치된 내부램프를 포함하는 것이 바람직하다.
또한 상기 반응기의 유입구는 상기 반응기의 하단에 상호 마주보는 위치에 두 개가 마련되어 있으며, 상기 유입구를 통해 유입된 충진수가 상기 반응기 내에서 나선방향을 따라 이동하면서 상기 광촉매 세라믹 담체에 의해 정화될 수 있도록 상기 유출구는 상기 각각의 유입구의 연장방향과 교차하는 방향으로 연장된 연장선을 따라 연장되도록 상기 반응기의 상단에 형성되어 있고, 상기 여과부재는 감람석 쇄석이 충진된 제1 여과부와, 여과솜이 충진된 제2 여과부와, 여과스펀지가 충진된 제3 여과부를 포함하며, 상기 반응기를 통과하여 1차 정화된 충진수가 상기 제1 내지 제3 여과부를 순차적으로 통과하면서 2차 정화되도록 형성된 것이 바람직하다.
그리고 상기 반응기는 원통형이며 상기 설치공은 상기 반응기의 중앙에 상하방향으로 연장되게 형성되어 있고, 상기 유입구와 유출구는 각각 상기 반응기의 하단과 상단에 마련되어 있으며, 상기 반응기의 내부에는 나선방향으로 연장되어 상기 반응기의 내부로 유입된 충진수가 나선방향을 따라 상기 유출구를 향해 이동하도록 유도하여 상기 반응기 내부에서의 체류시간을 연장시키는 나선가이드부재가 설치될 수 있다.
본 발명에 따른 광촉매 세라믹 담체가 충진된 수족관용 정화장치는 유지관리가 용이하며 수족관의 심미성을 저해하지 않고, 수족관의 충진수를 자주 교체하지 않아도 수질을 어류의 생존에 적합한 상태로 유지할 수 있으므로 유지관리비가 저렴하고, 미적효과를 높일 수 있는 이점이 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 광촉매 세라믹 담체가 충진된 수족관용 정화장치(이하 '정화장치'라 함)를 더욱 상세하게 설명한다.
도 1 내지 도 3에는 본 발명에 따른 정화장치(100)의 바람직한 일 실시예가 도시되어 있다.
도면을 참조하면, 정화장치(100)는 수족관(10)의 충진수를 정화해 재 공급함으로써 수족관(10) 내의 수질을 일정 수준 이상으로 유지되도록 하는 것이다.
정화장치(100)는 하우징(110)과, 하우징(110)의 내부에 설치되는 반응기(120), 반응기(120)에 충진되는 광촉매 세라믹 담체(130), 자외선램프(140), 여과부재(150), 순환관(160), 펌프(170), 기포발생기(180)를 포함한다.
하우징(110)은 상기 반응기(120)와 자외선램프(140), 여과부재(150), 기포발생기(180)가 설치될 수 있는 설치공간을 제공하는 것으로, 자외선램프(140)에서 발광하는 자외선이 외부로 노출되지 않도록 자외선의 투광이 불가능한 재질로 형성되어 있다.
그리고 하우징(110)의 내주면에는 하우징(110)의 내주면을 향해 조사된 자외 선이 반응기(120) 측으로 반사될 수 있도록 반사체(111)가 접착되어 있는데, 상기 반사체(111)는 거울 또는 스테인레스와 같은 광반사가 가능한 다양한 재질로 형성될 수 있다.
상기 반응기(120)는 후술하는 광촉매 세라믹 담체(130)가 충진되는 충진공간을 제공하는데, 중앙에 상하방향으로 연장된 설치공(123)이 형성되어 있는 원기둥 형태로 형성되며, 자외선 광이 투광 가능한 석영 또는 유리로 제작된다.
반응기(120)는 하단에 충진수가 유입될 수 있는 두 개의 유입구(121)가 형성되어 있고, 상단에 반응기(120)를 통과한 충진수가 배출되는 유출구(122)가 형성되어 있다. 유입구(121)와 유출구(122)는 각각 반응기(120)의 하단과 상단에 각각 상호 마주보는 위치에 위치하도록 두 개씩 형성되어 있으며, 특히 유입구(121)와 유출구(122)는 반응기(120)의 외주면 원주방향을 따라 연장방향이 상호 직교하도록 소정거리 이격된 위치에 형성되어 있다.
이렇게 유입구(121)와 유출구(122)가 연장방향이 상호 직교하도록 형성되어 있기 때문에 유입구(121)를 통해 반응기(120)의 내부로 유입된 충진수가 유출구(122)를 통해 배출되기 위해서는 반응기(120)의 내부에서 나선방향을 따라 이동해야 하므로 반응기(120)의 내부에서의 이동거리를 연장시킬 수 있다.
상기 반응기(120)의 내부에는 광촉매 세라믹 담체(130)가 충진되는데, 본 출원인이 출원한 대한민국 등록특허 제10-0838325호에 개시되어 있는 이붕화티탄이 함유된 세라믹을 적용하는 것이 바람직하다.
광촉매 세라믹 담체(130)는 화학적 처리와 광촉매 반응에 의해 물속에 용해 된 유기물, 질소와 인 및 대기 중의 질소산화물 등 오염물질을 동시에 정화 및 제거하는 기능을 갖는다.
따라서 반응기(120)에 광촉매 세라믹 담체(130)를 충진시킨 다음 정화 대상물 즉, 수족관(10)의 충진수를 반응기(120)에 통과시킴으로써 광촉매 세라믹 담체(130)에 의한 충진수의 정화를 실시한다.
자외선램프(140)는 반응기(120)에 충진된 광촉매 세라믹 담체(130)에 자외선을 조사하기 위한 것으로, 반응기(120)의 외주면에 자외선을 조사하는 외부램프(141)와, 반응기(120)의 내주면을 향해 자외선을 조사하는 내부램프(142)를 포함한다.
외부램프(141)는 하우징(110)의 네 모서리에 각각 하나씩 설치되어 반응기(120)의 외주면을 향해 자외선을 조사하며, 내부램프(142)는 상기 설치공을 통해 반응기(120)의 내부를 관통하도록 설치되어 반응기(120)의 내주면에 자외선을 조사한다.
이렇게 자외선램프(140)에서 조사된 자외선광에 의해 광촉매 세라믹 담체(130)의 화학적 정화반응이 활발하게 이루어질 수 있게 되며, 특히 반응기(120)의 내주면에도 광이 조사됨으로써 광촉매 세라믹 담체(130)에 조사되는 광량이 극대화 됨으로써 광촉매 세라믹 담체(130)에 의한 정화율도 높아지게 된다.
본 실시예에서는 외부램프(141)가 네 개가 설치된 것으로 도시되었으나, 외부램프(141)의 숫자는 필요에 따라 가감될 수 있다.
그리고 상기 자외선램프(140)는 250~260nm 파장대의 UV-C램프를 사용하는 것 이 바람직하다.
상기 반응기(120)는 도 4에 도시된 실시예처럼 광촉매 세라믹 담체(130)가 충진되는 내부공간에 충진수의 이동방향이 나선방향이 되도록 유도하는 나선가이드부재(124)가 설치될 수도 있다.
나선가이드부재(124)는 반응기(120)의 내부공간에서 나선방향으로 연장되는데, 반응기(120)의 하단에 형성된 유입구(121)를 통해 유입된 충진수가 나선가이드부재(124)를 따라 나선방향으로 몇바퀴 선회한 뒤 유출구(122)를 통해 반응기(120)의 외부로 배출되면 나선가이드부재(124)를 따라 이동하는 이동거리가 길어짐에 따라 반응기(120) 내에서 충진수가 체류하는 체류시간이 증가하게 되고, 이에 따라 광촉매 세라믹 담체(130)에 의한 정화반응이 더욱 확실하게 이루어질 수 있다.
광촉매 세라믹 담체(130)는 직경이 10mm 안팎인 구형이므로 반응기(120) 내에 나선가이드부재(124)를 먼저 설치한 다음 광촉매 세라믹 담체(130)를 반응기(120)의 상부로부터 부어 넣으면 광촉매 세라믹 담체(130)가 나선가이드부재(124)를 따라 하강하면서 반응기(120)의 하부로부터 충진이 이루어진다.
상기 반응기(120)와 수족관(10)은 순환관(160)에 의해 연결되어 있다.
순환관(160)은 수족관(10)에 설치된 펌프(170)로부터 연장되어 반응기(120)의 유입구(121)와 연결되며, 반응기(120)의 유출구(122)로부터 수족관(10)으로 정화된 물이 리턴되도록 연결한다. 따라서 이 순환관(160)을 통해 수족관(10)의 충진수가 반응기(120)를 통과해 순환하면서 정화가 이루어지게 된다.
펌프(170)는 수족관(10)에 설치되어 있으며, 수족관(10)의 충진수를 순환 관(160)을 통해 반응기(120)로 유입되도록 펌핑한다.
본 실시예에서 펌프(170)는 수족관(10)의 내부에 설치되는 수중펌프(170)가 적용되었으나, 펌프(170)는 이와는 달리 하우징(110)의 내부에서 충진수를 펌핑하도록 순환관(160)과 연결되도록 설치될 수도 있다.
기포발생기(180)는 유입구(121)를 통해 반응기(120)로 유입되기 전의 충진수에 공기를 공급하기 위한 것으로, 상기 두 개의 유입구(121)로 충진수를 공급하도록 분기된 두 개의 순환관(160)의 일측에 각각 T자형 관(161)을 통해 연결되어 순환관(160)의 내부로 기포를 공급한다.
이렇게 순환관(160)을 통과하는 충진수에 공기방울 즉 기포를 공급함으로써 충진수의 여과 중 이물질에 의한 광촉매 세라믹 담체(130)의 폐색을 방지할 수 있으며, 뿐만아니라 충진수에 용존산소량을 높여줄 수 있다.
여과부재(150)는 반응기(120)를 통과하면서 1차 정화된 충진수를 2차 정화하기 위한 것이다.
여과부재(150)는 제1 내지 제3 여과부(151~153)(153)를 포함하는데, 반응기(120)의 유출구(122)를 통해 토출된 충진수가 제1 내지 제3 여과부(151~153)(153)를 순차적으로 통과한 뒤 배출되어 수족관(10)으로 유입될 수 있도록 설치되어 있다.
상기 제1 여과부(151)에는 감람석을 파쇄하여 제조한 쇄석이 충진되어 있고, 제2 여과부(152)에는 여과솜, 제3 여과부(153)에는 여과스펀지가 각각 충진되어 있다.
충진수가 반응기(120)를 통과하면서 자외선에 노출되면 수소이온농도(pH)가 낮아지게 되는데 제1 여과부(151)를 통과하게 되면 쇄석에 의해 충진수의 산성도를 중성상태로 복귀시킬 수 있다. 또한 쇄석은 사료와 어류의 배설물에 다량 함유되어 녹조를 유발하는 인(phosphorus)을 제거하는데 효과적으로 사용된다.
여과솜과 여과스펀지는 각각 미세한 이물질을 제거함으로써 반응기(120)에서 1차 정화된 충진수를 2차로 정화한 후 수족관(10)으로 복귀시키게 되므로 수족관(10)에서의 충진수의 수질이 어류가 생장하기 적합한 상태로 유지될 수 있다.
본 발명에 따른 정화장치(100)에 의한 충진수의 정화과정을 설명하면 다음과 같다.
먼저 펌프(170)의 구동에 의해 수족관(10)에 충진된 오염된 충진수가 순환관(160)을 따라 반응기(120)로 이동한다.
충진수가 반응기(120)로 공급되는 과정에서 기포발생기(180)에 의해 충진수에 기포상태의 공기가 공급되며, 공기를 공급받은 충진수는 유입구(121)를 통해 반응기(120) 내부로 유입된다.
반응기(120) 내부로 유입된 충진수는 반응기(120)에 충진된 광촉매 세라믹 담체(130)를 통과하면서 유출구(122)를 향해 이동하게 되며, 자외선램프(140)에서 발광하는 자외선에 의해 활성화된 광촉매 세라믹 담체(130)는 충진수에 포함된 오염물질을 정화하게 된다.
유출구(122)를 통해 반응기(120)로부터 배출된 충진수는 다시 여과부재(150)를 통과하게 되는데, 제1 내지 제3 여과부(151~153)(153)를 통과하면서 중화되고 이물질이 제거된 후 수족관(10)으로 공급된다.
이렇게 수족관(10) 내의 충진수는 펌프(170)에 의해 반응기(120)를 통과하는 순환을 거치면서 정화가 이루어진다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 사람이라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록 청구 범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 광촉매 세라믹 담체가 충진된 수족관용 정화장치의 일실시예를 도시한 사시도,
도 2는 도 1의 광촉매 세라믹 담체가 충진된 수족관용 정화장치의 구성을 도시한 구성도,
도 3은 도 1의 광촉매 세라믹 담체가 충진된 수족관용 정화장치의 분리사시도,
도 4는 반응기의 다른 실시예를 도시한 분리사시도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10; 수족관
100; 광촉매 세라믹 담체가 충진된 수족관용 정화장치
110; 하우징
120; 반응기
130; 광촉매 세라믹 담체
140; 자외선램프
150; 여과부재
160; 순환관
170; 펌프
180; 기포발생기
Claims (7)
- 소정의 설치공간을 갖는 하우징과;상기 하우징의 내부에 설치되며 자외선이 투광 가능한 재질로 형성되고 유입구와 유출구가 각각 상호 이격된 위치에 마련된 반응기와;상기 반응기의 내부에 충진되어 상기 반응기를 통과하는 물을 정화하는 광촉매 세라믹 담체와;상기 광촉매 세라믹 담체의 광촉매 분해 반응을 활성화 시키도록 상기 하우징의 내부에 설치되어 상기 반응기를 향해 자외선을 조사하는 자외선램프와;상기 반응기의 유출구와 연결되어 상기 반응기를 통과하면서 1차 정화된 충진수를 2차 정화하는 여과부재와;상기 반응기와 수족관 또는 어항을 연결하여 충진수가 이동 가능하도록 연결하는 순환관과;상기 순환관의 단부 또는 일측에 설치되어 상기 충진수를 반응기로 펌핑하는 펌프;를 구비하는 것을 특징으로 하는 광촉매 세라믹 담체가 충진된 수족관용 정화장치.
- 제 1항에 있어서,상기 반응기의 유입구와 연결되는 순환관의 관로상에 설치되어 상기 반응기로 유입되는 충진수에 공기를 공급하는 기포발생기를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 광촉매 세라믹 담체가 충진된 수족관용 정화장치.
- 제 2항에 있어서,상기 하우징은 상기 자외선램프에서 조사된 광이 외부로 노출되지 않도록 자외선의 투광이 불가능한 재질로 형성되어 있으며,상기 하우징의 내주면에는 상기 자외선램프에서 발광한 자외선을 상기 광촉매 세라믹 담체 측으로 반사하는 반사체가 더 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 광촉매 세라믹 담체가 충진된 수족관용 정화장치.
- 제 2항에 있어서,상기 반응기는 내부에 자외선램프가 설치될 수 있는 설치공이 형성되어 있으며,상기 자외선램프는 상기 반응기의 외주면을 향해 자외선을 조사하는 외부램프와, 상기 반응기의 내부에 충진된 광촉매 담체에 자외선을 조사할 수 있도록 상기 설치공에 설치된 내부램프를 포함하는 것을 특징으로 하는 광촉매 세라믹 담체가 충진된 수족관용 정화장치.
- 제 2항에 있어서,상기 반응기의 유입구는 상기 반응기의 하단에 상호 마주보는 위치에 두 개가 마련되어 있으며,상기 유입구를 통해 유입된 충진수가 상기 반응기 내에서 나선방향을 따라 이동하면서 상기 광촉매 세라믹 담체에 의해 정화될 수 있도록 상기 유출구는 상기 각각의 유입구의 연장방향과 교차하는 방향으로 연장된 연장선을 따라 연장되도록 상기 반응기의 상단에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 광촉매 세라믹 담체가 충진된 수족관용 정화장치.
- 제 2항에 있어서,상기 여과부재는 감람석 쇄석이 충진된 제1 여과부와, 여과솜이 충진된 제2 여과부와, 여과스펀지가 충진된 제3 여과부를 포함하며,상기 반응기를 통과하여 1차 정화된 충진수가 상기 제1 내지 제3 여과부를 순차적으로 통과하면서 2차 정화되도록 형성된 것을 특징으로 하는 광촉매 세라믹 담체가 충진된 수족관용 정화장치.
- 제 4항에 있어서,상기 반응기는 원통형이며 상기 설치공은 상기 반응기의 중앙에 상하방향으로 연장되게 형성되어 있고, 상기 유입구와 유출구는 각각 상기 반응기의 하단과 상단에 마련되어 있으며,상기 반응기의 내부에는 나선방향으로 연장되어 상기 반응기의 내부로 유입된 충진수가 나선방향을 따라 상기 유출구를 향해 이동하도록 유도하여 상기 반응기 내부에서의 체류시간을 연장시키는 나선가이드부재가 설치되는 것을 특징으로 하는 광촉매 세라믹 담체가 충진된 수족관용 정화장치.
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| KR1020090053060A KR100927472B1 (ko) | 2009-06-15 | 2009-06-15 | 광촉매 세라믹 담체가 충진된 수족관용 정화장치 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| KR101901383B1 (ko) * | 2017-04-03 | 2018-09-28 | 한국과학기술연구원 | 식물재배용 양액 정화장치 |
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2009
- 2009-06-15 KR KR1020090053060A patent/KR100927472B1/ko not_active IP Right Cessation
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