KR101691306B1 - 잉곳 성장장치의 상부링 - Google Patents

잉곳 성장장치의 상부링 Download PDF

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Abstract

본 발명은 잉곳 성장장치의 상부링에 관한 것으로, 결합상태에서 링형상을 이루며, 각각의 접촉면에 체결홈부가 형성된 다수의 분할부와, 상기 다수의 분할부 각각의 측면이 접하여 링형상을 이루는 상태에서 상기 분할부가 서로 접하는 부분에 마련된 상기 체결홈부에 삽입되어 상기 분할부들을 고정하는 다수의 열차폐고정부를 포함한다. 본 발명은 다수의 결합가능한 분할부로 구성되어 일부에 손상이 발생하더라도, 손상된 분할부만을 교체하여 사용할 수 있어 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

Description

잉곳 성장장치의 상부링{Top ring for ingot growth device}
본 발명은 잉곳 성장장치의 상부링에 관한 것으로, 더 상세하게는 열처리 장치의 배기장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 부분적으로 교체가 가능한 잉곳 성장장치의 상부링에 관한 것이다.
일반적으로 실리콘, 사파이어 등 단결정 기판을 제조하는 방법으로 소재 용융물에서 단결정 시드를 이용하여 잉곳(ingot)을 성장시키고, 성장된 잉곳을 절단하여 다수의 단결정 기판을 획득하는 방법이 널리 사용되고 있다.
이러한 잉곳 성장장치는 기본적으로 용융물이 수용되는 도가니와, 상기 도가니의 상부측에서 도가니와는 상대적으로 상하 이동 및 회전을 하여 단결정 잉곳을 성장시킬 수 있는 회전인상부와, 상기 회전인상부가 중앙을 통해 관통할 수 있는 구조이며 도가니의 열을 차폐할 수 있는 리플렉터를 포함한다.
본 발명의 출원인의 등록특허 10-1392240호(잉곳 성장장치의 리플렉터, 2014년 4월 29일 등록)에는 리플렉터의 특징적인 구성이 기재되어 있으며, 리플렉터를 고정하기 위한 수단으로 안착부가 기재되어 있다. 안착부는 소정의 내경을 가지는 링형 구조이며, 그 내경부에 리플렉터가 삽입되고 리플렉터의 가장자리가 안착부의 상부에 걸려 고정되는 구성이다.
통상 안착부를 상부링이라고도 하며, 종래의 상부링은 전체가 일체로 구성되어 있다.
이처럼 상부링이 일체형으로 구성되어 있는 경우 일부에 파손, 손상, 식각이 되는 경우 전체 상부링을 교체해야 하기 때문에 상부링의 수명이 짧고 비용이 증가하게 되는 문제점이 있었다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 부분별로 교체가 가능한 잉곳 성장장치의 상부링을 제공함에 있다.
또한 본 발명은 분할체이면서도 결합이 용이하며, 열의 차폐가 용이한 잉곳 성장장치의 상부링을 제공함에 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명 잉곳 성장장치의 상부링은, 결합상태에서 링형상을 이루며, 각각의 접촉면에 체결홈부가 형성된 다수의 분할부와, 상기 다수의 분할부 각각의 측면이 접하여 링형상을 이루는 상태에서 상기 분할부가 서로 접하는 부분에 마련된 상기 체결홈부에 삽입되어 상기 분할부들을 고정하는 다수의 열차폐고정부를 포함할 수 있다.
상기 열차폐고정부 각각은 면적이 넓은 중앙판과, 상기 중앙판의 상면의 일측변에 접하는 상태로 상향으로 돌출되되, 상기 중앙판의 상부 측면부가 노출되고, 중앙판의 상부 전면부가 노출되도록 하는 상부돌출부로 구성될 수 있다.
상기 체결홈부는, 복수의 상기 분할부 중 한 쌍의 분할부가 접촉된 상태에서 상기 열차폐고정부의 상부돌출부가 각각 끼워져 접촉된 한 쌍의 분할부의 상면과 평탄한 면이 되도록 개방되는 상부개방부와, 상기 중앙판의 측면부가 끼워질 수 있는 측면끼움부와, 상기 중앙판의 전면부가 끼워질 수 있는 전면끼움부와, 상기 중앙판의 저면에 접하며, 상기 분할부 중 한 쌍의 분할부에서 각각 교차하게 돌출되어 상호 끼움 결합되는 결합돌출부를 포함할 수 있다.
상기 상부돌출부의 상면에는 공구를 결합하여 상기 열차폐고정부를 분리 또는 결합할 수 있는 공구삽입홈을 더 포함할 수 있다.
다수의 상기 분할부 각각에는 결합상태에서 리플렉터가 안착될 수 있는 안착면이 형성될 수 있다.
본 발명 잉곳 성장장치의 상부링은, 다수의 결합가능한 분할부로 구성되어 일부에 손상이 발생하더라도, 손상된 분할부만을 교체하여 사용할 수 있어 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명은 분할부들을 결합하되, 분할부들의 사이에 끼움결합되어 분할부들을 견고하게 고정함과 아울러 분할부들의 사이 틈으로 상하방향의 열차폐가 가능하여, 열차폐 성능의 저하를 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 잉곳 성장장치 상부링의 결합상태 저면 사시도이다.
도 2는 도 1에서 일부 분해 사시도이다.
도 3은 도 1의 일부 상면 사시도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 잉곳 성장장치 상부링의 결합상태 저면 사시도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 잉곳 성장장치 상부링의 결합상태 저면 사시도이다.
도 6은 도 5의 일부 분해 사시도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 잉곳 성장장치 상부링의 결합상태 사시도이다.
이하 본 발명 잉곳 성장장치의 상부링에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 잉곳 성장장치 상부링의 결합상태 사시도이고, 도 2는 도 1의 일부 분해 사시도이며, 도 3은 도 1의 일부 상면 사시도이다.
도 1 내지 도 3을 각각 참조하면 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 잉곳 성장장치의 상부링은, 결합상태에서 링형태를 이루며, 각각의 접촉면에 체결홈부(300)이 형성된 제1 내지 제4분할부(110,120,130,140)와, 상기 제1 내지 제4분할부(110,120,130,140)가 각각의 측면이 접하여 링형상을 이루는 상태에서 상기 제1 내지 제4분할부(110,120,130,140)가 서로 접하는 부분에 마련된 상기 체결홈부(300)에 삽입되어 상기 제1 내지 제4분할부(110,120,130,140)를 고정하는 제1 내지 제4열차폐고정부(210,220,230,240)를 포함하여 구성된다.
위의 예에서는 본 발명의 각각 4개의 분할부와 4개의 열차폐고정부를 포함하는 것으로 도시하고 설명하였으나, 적어도 2개 이상의 분할부를 포함하는 것이면 본 발명에 당연히 적용할 수 있다. 상기 열차폐고정부는 분할부와 동수로 한다.
제1 내지 제4분할부(110,120,130,140)는 모두 동일한 형상이며 링형태의 구조물인 상부링을 4분할한 것으로, 각각 호형의 구조물이다.
제1 내지 제4분할부(110,120,130,140)가 링형태로 결합될 때 서로 접하는 면(이하에서는 접촉면이라고 칭한다)에는 체결홈부(300)가 형성되어 있다.
상기 체결홈부(300)는 상기 제1 내지 제4열차폐고정부(210,220,230,240) 중 선택된 하나의 절반이 밀착 삽입될 수 있도록 다양한 홈들이 형성된 것이며, 구체적인 구조에 대해서는 이후에 상세히 설명하기로 한다.
도 1에 도시한 바와 같이 제1 내지 제4분할부(110,120,130,140)들은 각각의 접촉면에 마련된 체결홈부(300)에 제1 내지 제4열차폐고정부(210,220,230,240)가 삽입되어 링형상의 상부링을 이루게 된다.
이러한 상태에서 상기 제1 내지 제4분할부(110,120,130,140) 중 하나가 손상된 경우에는 손상된 분할부만을 선택적으로 교체할 수 있기 때문에 상부링의 수명을 연장시킬 수 있고, 비용을 줄일 수 있게 된다.
특히 전체를 교환하지 않고, 부분적인 교환이 가능하기 때문에 소재의 수급이 어려운 상황에서는 더 큰 효과를 기대할 수 있다.
이처럼 잉곳 성장장치의 상부링을 분할된 구조로 할 때 고려해야할 점으로 분할된 구조의 사이에서 틈이 발생하여 상하로 기류가 형성될 수 있으며, 그 기류의 형성에 의해 열의 차폐 성능이 저하되는 것이다.
본 발명의 상부링은 잉곳의 재료가 용융된 용융물이 존재하여 열이 유지되어야 하는 공간과, 잉곳이 성장하면서 냉각되어 고체화되어야 하는 공간의 사이에 위치하게 되는 것으로 열차폐 성능은 잉곳의 품질과 직접 연관이 있기 때문이다.
따라서 분할구조로 하되, 기류가 통과할 수 있는 틈의 발생을 반드시 방지해야 한다.
이를 위하여 본 발명에서는 제1 내지 제4분할부(110,120,130,140)의 사이에 삽입되는 제1 내지 제4열차폐고정부(210,220,230,240)의 형상을 특화하여 기류의 이동을 완전히 차단한 것이며, 이러한 본 발명의 특징적인 구성을 좀 더 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2를 참조하면 제1분할부(110)가 a방향, 제2분할부(120)가 b방향으로 상대적으로 이동하여 접촉되면, 상기 제1분할부(110)의 접촉면에 형성된 체결홈부(300)와, 제2분할부(120)의 접촉면에 형성된 체결홈부(300)가 상호 접하여 c방향으로 상기 제1열차폐고정부(210)가 삽입될 수 있는 공간이 마련된다.
상기 제1열차폐고정부(210)는 면적이 넓은 중앙판(211)과, 상기 중앙판(211)의 상면의 일측변에 접하는 상태에서 상향으로 돌출되되, 상기 c방향에 대해 측면으로 상기 중앙판(211)의 측면부(211b)가 노출되고, c방향을 향하는 방향인 전단부에 중앙판(211)의 전면부(211a)가 노출되도록 하는 상부돌출부(212)를 포함하여 구성된다.
상기 제1분할부(110)에 형성된 체결홈부(300)는, 상기 제1분할부(110)의 상면을 개방하여 제2분할부(120)와 접촉상태에서 상기 제1열차폐고정부(210)의 상부돌출부(212)가 끼워져 제1분할부(110) 및 제2분할부(120)의 상면과 평탄한 면이 되도록 개방되는 상부개방부(310)와, 상기 중앙판(211)의 측면부(211b)가 끼워질 수 있는 측면끼움부(330)와, 상기 중앙판(211)의 전면부(211a)가 끼워질 수 있는 전면끼움부(340)와, 상기 중앙판(211)의 저면측에서 서로 교차하여 결합되도록 제1분할부(110)와 제2분할부(120)의 저면부에서 상호 교차하여 돌출되는 결합돌출부(350)를 포함하여 구성된다.
상기와 같은 체결홈부(300)의 구성은 제2 내지 제4분할부(120,130,140)의 체결홈부(300)에도 모두 동일하게 적용되는 것이다.
이처럼 상기 제1 내지 제4분할부(110,120,130,140)를 모두 이웃하게 배치하여 링형으로 만들고, 서로 접한 체결홈부(300)들 각각에 제1 내지 제4열차폐고정부(210,220,230,240)를 삽입하여 고정한다.
이와 같은 구조에서는 연결부분에 상하로의 틈이 발생되지 않기 때문에 열차폐 성능의 저하를 방지할 수 있게 된다.
그리고 상기 결합돌출부(350)는 돌출부의 끝단으로 갈수록 폭이 점차 증가하는 구조로 할 수 있으며, 이러한 구조에 의하여 수평방향으로는 분리가 되지 않도록 하여 안정성을 향상시킬 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 잉곳 성장장치 상부링의 결합상태 사시도이다.
도 4를 참조하면 본 발명의 다른 실시예에 따른 잉곳 성장장치의 상부링은, 제1 내지 제4분할부(110,120,130,140) 각각의 상면에 잉곳 성장장치의 리플렉터(도면 미도시)가 안착될 수 있는 안착면(111,121,131,141)이 내경의 둘레를 따라 마련되어 있다.
또한 제1 내지 제4분할부(110,120,130,140) 각각의 결합이 더욱 견고하게 될 수 있도록 제1 내지 제4분할부(110,120,130,140)들의 접촉면은 요철면(112,113)으로 구성될 수 있다.
상기 요철면(112,113)은 상기 제1 내지 제4열차폐고정부(210,220,230,240)를 체결홈부(300)에 체결하지 않은 상태에서도 링구조를 유지하는데 유리하다.
이와 같은 구성에서 제1분할부(110)가 손상되어 교체가 필요할 때에는 제1열차폐고정부(210)와 제4열차폐고정부(240)를 분리하고, 제1분할부(110)를 상향으로 들어올려 분해가 가능하며, 새로운 제1분할부(110)를 하향으로 끼워 넣은 후에 다시 제1열차폐고정부(210)와 제4열차폐고정부(240)를 결합한다.
이때 제1열차폐고정부(210)와 제4열차폐고정부(240)를 보다 용이하게 분리 및 결합할 수 있도록 제1 내지 제4열차폐고정부(210,220,230,240)의 상면 일부에는 공구를 삽입할 수 있는 공구삽입홈(250)이 마련될 수 있다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 잉곳 성장장치 상부링의 결합상태 사시도이고, 도 6은 도 5의 일부 분해 사시도이다.
도 5와 도 6을 각각 참조하면 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 잉곳 성장장치의 상부링은, 결합상태에서 링형태를 이루며, 각각의 접촉면에 체결홈부(300)이 형성된 제1 내지 제4분할부(110,120,130,140)와, 상기 제1 내지 제4분할부(110,120,130,140)가 각각의 측면이 접하여 링형상을 이루는 상태에서 상기 제1 내지 제4분할부(110,120,130,140)가 서로 접하는 부분에 마련된 상기 체결홈부(300)에 삽입되어 상기 제1 내지 제4분할부(110,120,130,140)를 고정하는 제1 내지 제4열차폐고정부(210,220,230,240)를 포함하여 구성된다.
위의 예에서는 앞서 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한 예들에서 다른 부분의 구성은 동일하나, 체결홈부(300)와 제1 내지 제4열차폐고정부(210,220,230,240)의 형상에 차이가 있다.
상기 제1분할부(110)가 a방향, 제2분할부(120)가 b방향으로 상대적으로 이동하여 접촉되면, 상기 제1분할부(110)의 접촉면에 형성된 체결홈부(300)와, 제2분할부(120)의 접촉면에 형성된 체결홈부(300)가 상호 접하여 c방향으로 상기 제1열차폐고정부(210)가 삽입될 수 있는 공간이 마련된다.
상기 제1열차폐고정부(210)는 면적이 넓은 중앙판(211)과, 상기 중앙판(211)의 상면의 일측변에 접하는 상태에서 상향으로 돌출되되, 상기 c방향에 대해 측면으로 상기 중앙판(211)의 측면부(211b)가 노출되고, c방향을 향하는 방향인 전단부에 중앙판(211)의 전면부(211a)가 노출되도록 하는 상부돌출부(212)와, 상기 중앙판(211)의 저면에서 상기 상부돌출부(212)와는 중앙판(211)을 기준으로 대칭이 되도록 하향 돌출된 하부돌출부(213)로 구성된다.
상기 제1분할부(110)에 형성된 체결홈부(300)는, 상기 제1분할부(110)의 상면과 저면을 각각 개방하여 제2분할부(120)와 접촉상태에서 상기 제1열차폐고정부(210)의 상부돌출부(212)와 하부돌출부(213)가 각각 끼워져 제1분할부(110) 및 제2분할부(120)의 상면과 저면과 평탄한 면이 되도록 개방되는 상부개방부(310)와 하부개방부(320)와, 상기 중앙판(211)의 측면부(211b)가 끼워질 수 있는 측면끼움부(330)와, 상기 중앙판(211)의 전면부(211a)가 끼워질 수 있는 전면끼움부(340)를 포함하여 구성된다.
상기와 같은 체결홈부(300)의 구성은 제2 내지 제4분할부(120,130,140)의 체결홈부(300)에도 모두 동일하게 적용되는 것이다.
이처럼 상기 제1 내지 제4분할부(110,120,130,140)를 모두 이웃하게 배치하여 링형으로 만들고, 서로 접한 체결홈부(300)들 각각에 제1 내지 제4열차폐고정부(210,220,230,240)를 삽입하여 고정한다.
이와 같은 구조에서는 연결부분에 상하로의 틈이 발생되지 않기 때문에 열차폐 성능의 저하를 방지할 수 있게 된다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 잉곳 성장장치 상부링의 결합상태 사시도이다.
도 7을 참조하면 본 발명의 다른 실시예에 따른 잉곳 성장장치의 상부링은, 제1 내지 제4분할부(110,120,130,140) 각각의 상면에 잉곳 성장장치의 리플렉터(도면 미도시)가 안착될 수 있는 안착면(111,121,131,141)이 내경의 둘레를 따라 마련되어 있다.
또한 제1 내지 제4분할부(110,120,130,140) 각각의 결합이 더욱 견고하게 될 수 있도록 제1 내지 제4분할부(110,120,130,140)들의 접촉면은 요철면(112,113)으로 구성될 수 있다.
상기 요철면(112,113)은 상기 제1 내지 제4열차폐고정부(210,220,230,240)를 체결홈부(300)에 체결하지 않은 상태에서도 링구조를 유지하는데 유리하다.
이와 같은 구성에서 제1분할부(110)가 손상되어 교체가 필요할 때에는 제1열차폐고정부(210)와 제4열차폐고정부(240)를 분리하고, 제1분할부(110)를 상향으로 들어올려 분해가 가능하며, 새로운 제1분할부(110)를 하향으로 끼워 넣은 후에 다시 제1열차폐고정부(210)와 제4열차폐고정부(240)를 결합한다.
이때 제1열차폐고정부(210)와 제4열차폐고정부(240)를 보다 용이하게 분리 및 결합할 수 있도록 제1 내지 제4열차폐고정부(210,220,230,240)의 상면 일부에는 공구를 삽입할 수 있는 공구삽입홈(250)이 마련될 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구되는 본 발명의 기술적 사상에 벗어남 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 자명한 변형실시가 가능하며, 이러한 변형실시는 본 발명의 범위에 속한다.
110:제1분할부 111,121,131,141:안착면
112,113:요철면 120:제2분할부
130:제3분할부 140:제4분할부
210:제1열차폐고정부 211:중앙판
211a:전면부 211b:측면부
212:상부돌출부 213:하부돌출부
220:제2열차폐고정부 230:제3열차폐고정부
240:제4열차폐고정부 250:공구삽입홈
300:체결홈부 310:상부개방부
320:하부개방부 330:측면끼움부
340:전면끼움부 350:결합돌출부

Claims (8)

  1. 결합상태에서 링형상을 이루며, 각각의 접촉면에 체결홈부가 형성된 다수의 분할부; 및
    상기 다수의 분할부 각각의 측면이 접하여 링형상을 이루는 상태에서 상기 분할부가 서로 접하는 부분에 마련된 상기 체결홈부에 삽입되어 상기 분할부들 사이에서 열을 차폐하는 다수의 열차폐고정부를 포함하는 잉곳 성장장치의 상부링으로서,
    상기 열차폐고정부는,
    상기 체결홈부의 직상하 방향으로의 틈이 발생하지 않도록 상기 체결홈부에 삽입되는 판상의 구조물인 것을 특징으로 하고,
    상기 열차폐고정부는,
    중앙판; 및
    상기 중앙판의 상면의 일측변에 접하는 상태로 상향으로 돌출되되, 상기 중앙판의 상부 측면부가 노출되고, 중앙판의 상부 전면부가 노출되도록 하는 상부돌출부로 구성하여 된 것을 특징으로 하고,
    상기 체결홈부는,
    복수의 상기 분할부 중 한 쌍의 분할부가 접촉된 상태에서 상기 열차폐고정부의 상부돌출부가 각각 끼워져 접촉된 한 쌍의 분할부의 상면과 평탄한 면이 되도록 개방되는 상부개방부;
    상기 중앙판의 측면부가 끼워질 수 있는 측면끼움부;
    상기 중앙판의 전면부가 끼워질 수 있는 전면끼움부; 및
    상기 중앙판의 저면에 접하며, 상기 분할부 중 한 쌍의 분할부에서 각각 교차하게 돌출되어 상호 끼움 결합되는 결합돌출부를 포함하거나,
    또는 상기 상부돌출부의 상면에는 공구를 결합하여 상기 열차폐고정부를 분리 또는 결합할 수 있는 공구삽입홈을 더 포함하는 잉곳 성장장치의 상부링.
  2. 결합상태에서 링형상을 이루며, 각각의 접촉면에 체결홈부가 형성된 다수의 분할부; 및
    상기 다수의 분할부 각각의 측면이 접하여 링형상을 이루는 상태에서 상기 분할부가 서로 접하는 부분에 마련된 상기 체결홈부에 삽입되어 상기 분할부들 사이에서 열을 차폐하는 다수의 열차폐고정부를 포함하고,
    상기 열차폐고정부는,
    상기 체결홈부의 직상하 방향으로의 틈이 발생하지 않도록 상기 체결홈부에 삽입되는 판상의 구조물인 것을 특징으로 하고,
    상기 열차폐고정부는,
    중앙판;
    상기 중앙판의 상면의 일측변에 접하는 상태로 상향으로 돌출되되, 상기 중앙판의 상부 측면부가 노출되고, 중앙판의 상부 전면부가 노출되도록 하는 상부돌출부; 및
    상기 중앙판의 저면에서 상기 상부돌출부와는 중앙판을 기준으로 대칭이 되도록 하향 돌출된 하부돌출부로 구성하여 된 것을 특징으로 하는 잉곳 성장장치의 상부링.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 체결홈부는,
    복수의 상기 분할부 중 한 쌍의 분할부가 접촉된 상태에서 상기 열차폐고정부의 상부돌출부와 하부돌출부가 각각 끼워져 접촉된 한 쌍의 분할부의 상면과 저면과 평탄한 면이 되도록 개방되는 상부개방부와 하부개방부;
    상기 중앙판의 측면부가 끼워질 수 있는 측면끼움부; 및
    상기 중앙판의 전면부가 끼워질 수 있는 전면끼움부를 포함하는 잉곳 성장장치의 상부링.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 상부돌출부의 상면에는 공구를 결합하여 상기 열차폐고정부를 분리 또는 결합할 수 있는 공구삽입홈을 더 포함하는 잉곳 성장장치의 상부링.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    다수의 상기 분할부 각각에는 결합상태에서 리플렉터가 안착될 수 있는 안착면이 형성된 것을 특징으로 하는 잉곳 성장장치의 상부링.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20010056550A (ko) * 1999-12-15 2001-07-04 이 창 세 열실드 설치를 위한 연결부품 및 연결부품에 의해열실드가 설치된 초크랄스키 결정 성장장치
KR20070042208A (ko) * 2007-03-16 2007-04-20 가부시키가이샤 사무코 열차폐 부재 및 이를 이용한 단결정 인상 장치
KR20140060057A (ko) * 2012-11-09 2014-05-19 주식회사 티씨케이 잉곳 성장장치의 리플렉터
KR20140136687A (ko) * 2013-05-21 2014-12-01 주식회사 에스케이산업개발 조립식 하수관

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