KR101762939B1 - 다채널 유리코일 스크러버 - Google Patents

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KR101762939B1
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exhaust gas
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임호진
최보미
김찬중
강진욱
이경택
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경북대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명의 목적은 검출한계가 낮고 고유량 가스에 적용 가능하며, 샘플링 속도를 향상시킬 수 있는 다채널 유리코일 스크러버를 제공하는 것이다.
본 발명은 피검 대상으로부터 배출되는 배가스를 흡입하여 다수의 경로로 분기하는 제1매니폴드(100)와, 상기 제1매니폴드(100)의 분기 경로와 일대일 연결되는 유리코일(410)을 적어도 2개 이상 병렬 배치하여 배가스의 이동경로를 형성하는 다채널 포집수단(400)과, 상기 각각의 유리코일(410)에 배가스와 접촉되는 흡수액을 균등 공급하기 위한 제2매니폴드(200)와, 상기 다채널 포집수단(400)의 유리코일(410)과 일대일 대응되는 복수의 기액분리기를 이용하여 유리코일(410)을 경유하면서 배가스와 반응한 흡수액에서 기체를 분리하고 시료를 배출하는 기액분리수단(500) 및 복수의 채널이 구비되는 페리스탈틱펌프를 포함하며, 상기 페리스탈틱펌프는 상기 제2매니폴드(200)와 연결되어 단위시간당 일정량의 흡수액을 제2매니폴드(200)로 공급하기 위한 제1페리스탈틱펌프(300)와, 상기 기액분리수단(500)을 통해 배출되는 시료를 취합하여 채취하는 별도의 제2페리스탈틱펌프(600)로 구분된다.
이와 같은 본 발명에 의하면 단위 시간당 채취할 수 있는 시료의 양이 증가하게 되는 이점을 가진다.

Description

다채널 유리코일 스크러버{ Multi channel glass coil scrubber }
본 발명은 이산화탄소(CO2) 포집설비 배가스(Waste gas)에 포함되는 미량의 배출물질을 샘플링하기 위한 다채널 유리코일 스크러버에 관한 것이다.
주지된 바와 같이 연소에 의해 배출되는 연소가스는 여러 종류의 유해한 환경오염 물질을 배출하게 된다.
따라서, 연소가스가 배출되는 장치에는 환경오염 물질의 배출 규제가 이루어지고 있으며, 이를 위해 환경오염 물질의 배출량을 줄이거나 연소상태를 진단하고 평가하기 위한 기술이 꾸준하게 연구 개발되고 있다.
그리고, 연소상태의 진단을 위해서는 연소 중에도 수시로 연소가스 덕트에 설치되어 배출되는 연소가스를 샘플링하고 분석하는 작업이 필요하며, 이를 위한 장치에는 임핀저(Impinger)가 주로 이용되고 있다.
상기 임핀저(Impinger)는 충격 집진계로도 불리며 공기의 진애 농도를 측정하는 장치로 원통형의 유리병에 용액(흡수제)을 넣고 일정량의 피검 공기를 흡인하여 용액을 통과시키고 용액에 끌어들인 진애를 계수 또는 계량하도록 구성된다.
또한, 상기와 같이 구성되는 임핀저(Impinger)는 공장의 굴뚝 시료 채취 등에 사용되어 대기공정시험법에 따른 대기 배출가스 공정시험, 배출가스 규제 등에 활용되고 있다.
하지만, 상기 임핀저(Impinger)는 용액과 피검 대상 기체의 반응 경로가 짧고 고유량 가스에 부적합하며 시간당 채취 샘플 양이 적어 효율이 낮은 문제점을 가진다.
본 발명의 목적은 검출한계가 낮고 고유량 가스에 적용 가능하며, 샘플링 속도를 향상시킬 수 있는 다채널 유리코일 스크러버를 제공하는 것이다.
본 발명은 피검 대상으로부터 배출되는 배가스를 흡입하여 다수의 경로로 분기하는 제1매니폴드와, 상기 제1매니폴드의 분기 경로와 일대일 연결되는 유리코일을 적어도 2개 이상 병렬 배치하여 배가스의 이동경로를 형성하는 다채널 포집수단과, 상기 각각의 유리코일에 배가스와 접촉되는 흡수액을 균등 공급하기 위한 제2매니폴드와, 상기 다채널 포집수단의 유리코일과 일대일 대응되는 복수의 기액분리기를 이용하여 유리코일을 경유하면서 배가스와 반응한 흡수액에서 기체를 분리하고 시료를 배출하는 기액분리수단 및 유체의 입력과 출력이 구분 제어되도록 복수의 채널이 구비되는 페리스탈틱펌프를 포함하며, 상기 페리스탈틱펌프에 구비되는 어느 하나의 채널에는 상기 제2매니폴드가 연결되어 단위시간당 일정량의 흡수액이 제2매니폴드로 공급되고, 나머지 채널은 상기 기액분리기와 일대일 연결되어 배출되는 시료를 취합하여 채취하는 것을 특징으로 한다.
다른 측면에서 본 발명은 피검 대상으로부터 배출되는 배가스를 흡입하여 다수의 경로로 분기하는 제1매니폴드와, 상기 제1매니폴드의 분기 경로와 일대일 연결되는 유리코일을 적어도 2개 이상 병렬 배치하여 배가스의 이동경로를 형성하는 다채널 포집수단과, 상기 각각의 유리코일에 배가스와 접촉되는 흡수액을 균등 공급하기 위한 제2매니폴드와, 상기 다채널 포집수단의 유리코일과 일대일 대응되는 복수의 기액분리기를 이용하여 유리코일을 경유하면서 배가스와 반응한 흡수액에서 기체를 분리하고 시료를 배출하는 기액분리수단 및 유체의 입력과 출력이 구분 제어되도록 복수의 채널이 구비되는 페리스탈틱펌프를 포함하며, 상기 페리스탈틱펌프는, 상기 제2매니폴드와 연결되어 단위시간당 일정량의 흡수액을 제2매니폴드로 공급하기 위한 제1페리스탈틱펌프와, 상기 기액분리수단을 통해 배출되는 시료를 취합하여 채취하는 별도의 제2페리스탈틱펌프로 구분되는 것을 특징으로 한다.
상기 각각의 유리코일의 일측에는 상기 제1매니폴드에 형성되는 다수의 분기구와 상기 제2매니폴드에 형성되는 다수의 접속구 및 상기 유리코일을 연결하기 위한 연결구가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.
상기 연결구에는 상기 제1매니폴드에 형성되는 다수의 분기구 중 어느 하나와 연결되어 배가스가 유입되는 제1연결부와, 상기 제2매니폴드에 형성되는 다수의 접속구 중 어느 하나와 연결되어 흡수액이 유입되는 제2연결부 및 상기 제1연결부 및 제2연결부와 연통되어 상기 배가스 및 흡수액이 상기 유리코일로 이동하도록 안내하는 제3연결부가 포함되는 것을 특징으로 한다.
상기 연결구는 상기 제1연결부와 제2연결부가 서로 동일 수직선상에 위치되고, 상기 제3연결부는 상기 제1연결부와 제2연결부가 연결되는 지점에서 교차되는 방향으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
제2매니폴드는 상기 페리스탈틱펌프와 연결되는 일면에 흡수액이 주입되는 펌프연결구가 형성되고, 상기 펌프연결구가 형성된 일면의 가장자리를 따라 형성되는 측면에는 복수의 접속구가 형성되며, 상기 복수의 접속구는 상기 펌프연결구가 형성되는 지점을 중심으로 등간격으로 배치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 복수의 유리코일 스크러버가 병렬 구조를 통해 피검대상 에서 배출되는 배가스를 흡수액과 함께 동시에 복수의 경로에서 반응하도록 하여 시료를 생성하고, 생성된 시료를 페리스탈틱펌프를 이용하여 취합하여 채취함으로써 단위 시간당 시료의 채취 양이 증가하게 되는 이점을 가진다.
뿐만 아니라, 유리코일을 이용하여 반응 경로를 형성함에 따라 배가스의 반응 경로가 충분히 확보되어 보다 효과적인 시료의 채취가 이루어질 수 있는 이점을 가진다.
도 1 은 본 발명에 따른 다채널 유리코일 스크러버의 일 실시 예를 보인 도면.
도 2 는 도 1 에서 1개의 채널을 분리하여 도시한 모습을 보인 도면.
도 3 은 본 발명에 따른 다채널 유리코일 스크러버의 다른 실시 예에서 1개의 채널을 분리하여 도시한 모습을 보인 도면.
이하에서는 도면을 참조하여, 본 발명의 구체적인 실시 예를 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이다.
도 1 에는 본 발명에 따른 다채널 유리코일 스크러버의 일 실시 예를 보인 도면이 도시되어 있고, 도 2 에는 도 1 에서 1개의 채널을 분리하여 도시한 모습을 보인 도면이 도시되어 있다.
이들 도면을 참조하면, 본 발명에 따른 다채널 유리코일 스크러버는 피검 대상으로부터 배출되는 배가스를 다채널로 포집하여 채취할 수 있도록 구성된다.
이를 위해 본 발명의 일실시 예에서 다채널 유리코일 스크러버는 피검대상으로부터 배출되는 배가스를 흡입하여 다수의 경로로 분기하는 제1매니폴드(100)와, 각각의 분기 경로에 대응되어 배가스의 이동경로를 형성하는 다채널 포집수단(400), 상기 다채널 포집수단(400)으로 흡수액을 공급하기 위한 제2매니폴드(200)와 제1페리스탈틱펌프(300) 및 다채널 포집수단(400)의 일측에 연결되는 기액분리수단(500) 및 기액분리수단(500)을 통해 배출되는 시료를 포집하여 채취하기 위한 제2페리스탈틱펌프(600)를 포함하여 구성된다.
상세히, 상기 제1매니폴드(100)는 피검 대상의 일측에 구비되어 배가스를 흡입하는 메인흡입구(120)와, 상기 메인흡입구(120)를 통해 흡입되는 배가스를 다수의 경로로 분기시키는 복수의 분기구(140)를 포함하여 구성된다.
본 실시 예에서 상기 분기구(140)는 5개로 형성되며, 상기 메인흡입구(120)로 12.5 L/min의 배가스를 주입할 경우 분기구(140)에서는 각각 2.5 L/min 의 배가스가 분기된다.
그리고, 상기 제1매니폴드(100)의 분기구(140)에는 상기 다채널 포집수단(400)이 연결되어 상기와 같이 분기된 배가스가 이동되는 각각의 반응 경로를 형성하게 된다.
상세히, 상기 다채널 포집수단(400)에는 각각의 분기구(140)에 일대일 연결되는 유리코일(410)이 병렬 배치되며, 유리코일(410)의 입력측과 분기구(140)를 일대일 연결하기 위한 복수의 연결구(420)가 더 포함된다.
본 실시 예에서 상기 연결구(420)는 대략“T”자 형상으로 형성되어 상기 제1매니폴드의 복수의 분기구(140) 중 어느 하나와 아래에서 설명할 제2매니폴드(200)의 접속구(240) 중 어느 하나를 일대일 연결한다.
이를 위해 상기 연결구(420)에는 상기 분기구(140)와 연결되는 제1연결부(422)와 상기 접속구(240)와 연결되는 제2연결부(424) 및 상기 제1연결부(422) 및 제2연결부(424)와 연통되어 배가스와 흡수액을 동일 경로로 안내하는 제3연결부(426)가 형성된다.
그리고, 상기와 같이 형성되는 연결구(420)는“T”자 형상을 반시계 방향으로 90°회전시켜 상기 제1연결부(422)와 제2연결부(424)가 동일 직선상에 위치하도록 함으로써 제3연결부(426)가 제1연결부(422)와 제2연결부(424)의 연결지점에서 교차되는 방향으로 위치되며, 유리코일(410)과 수평 방향으로 용이하게 연결될 수 있다. 한편, 본 실시 예에서 연결구(420)는“T”자 형상으로 설명되었으나 “Y”자 형상이나 3개의 연결 지점을 가지는 다양한 형상으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 제2연결부(422)에는 전술한 바와 같이 상기 제2매니폴드(200)의 접속구(240)가 연결되며, 상기 제2매니폴드(200)의 일측에는 일정량의 흡수액을 공급하기 위한 제1페리스탈틱펌프(300)가 더 연결된다.
이를 위해 상기 제2매니폴드(200)는 다면체 형상을 가질 수 있으며, 상기 제1페리스탈틱펌프(300)와 연결되는 일면에 흡수액이 주입되는 펌프연결구(220)가 형성되고, 상기 펌프연결구(220)가 형성된 일면의 가장자리를 따라 형성되는 측면에는 복수의 접속구(240)가 형성된다.
이와 같은 구조의 제2매니폴드(200)는 연결하고자 하는 채널의 개수에 따라 다양한 형태로 형성될 수 있으며, 본 실시 예에서는 5개의 접속구(240)와 1개의 펌프연결구(220)가 구비되는 오각기둥 형태로 형성되고, 상기 펌프연결구(220)를 중심으로 5개의 접속구(240)가 등간격으로 배치되어 흡수액이 균등분배될 수 있도록 한다.
한편, 상기 제1페리스탈틱펌프(300)와 제2페리스탈틱펌프(600)는 서로 동일한 구조를 가지는 구성으로 도시되지는 않았지만 복수의 채널을 가지도록 구비되고, 각각의 채널을 개별제어하여 흡입과 토출이 구분제어될 수 있다.
본 실시 예에서 상기 제1페리스탈틱펌프(300)는 단위 시간당 일정량씩 흡수액을 공급하기 위한 구성으로, 상기 펌프연결구(220)를 통해 제2매니폴드(200)와 연결되며, 1mL/min 주기로 흡수액을 주입하고, 주입된 흡수액은 상기 제2매니폴드(200)에서 5개의 접속구(240)를 통해 각각 0.2ml/min 로 분배되어 상기 연결구(420)로 공급된다.
이와 같이 5개의 연결구(420)로 공급되는 흡수액은 배가스와 함께 병렬 배치된 5개의 유리코일(410)로 각각 공급되어 이송되며 유리코일(410) 내부에서 소정 길이의 막을 형성하게 된다. 그리고, 이를 통과하는 배가스는 흡수액과 반응하는 물질이 흡수액에 흡수된다.
일 예로 상기 흡수액으로 초순수를 사용할 경우에는 배가스에 포함된 수용성 물질이 흡수되고, DNPH용액을 사용할 경우에는 카보닐화합물의 채취가 이루어질 수 있다. 그리고, 본원 발명에서는 필요에 따라 상기 흡수액을 직접 상기 제1페리스탈틱펌프(300)를 통해 공급하게 되므로 사용자가 필요에 따라 흡수액을 보다 용이하게 변경할 수 있다.
또한, 상기 유리코일(410)의 출력단에는 배가스와 반응한 흡수액을 분리하기 위한 싸이클론 방식의 기액분리기가 각각의 유리코일(410)에 일대일 대응되도록 구비된다.
즉, 본 실시 예에서는 5개의 유리코일(410)의 출력단이 5개의 기액분리기로 개별 연결되며, 기액분리기에서는 싸이클론 유동을 이용하여 상측에 형성되는 배기구(520)를 통해 기체를 배출하고, 하측에 형성되는 배출구(540)를 통해 시료를 배출한다.
그리고, 5개의 기액분리기 배출구(540)를 통해 배출되는 시료는 상기 제2페리스탈틱펌프(600)와 연결되어 취합된다. 전술한 바와 같이 상기 제2페리스탈틱펌프(600)는 제1페리스탈틱펌프(300)와 마찬가지로 다수의 채널이 형성되어 있으므로, 상기 기액분리수단(500)을 통해 배출되는 복수의 시료는 각각 하나씩의 채널과 연결되고, 상기 기액분리수단(500)을 통해 제2페리스탈틱펌프(600)로 유입되는 시료는 다른 하나의 채널을 통해 채취될 수 있다.
한편, 본 발명은 페리스탈틱펌프가 복수의 채널을 구비하여 입/출력 동시제어가 가능하도록 구성됨에 따라 하나의 페리스탈틱펌프를 이용하여 시료의 채취가 이루어질 수 있다.
도 3 에는 본 발명에 따른 다채널 유리코일 스크러버의 다른 실시 예에서 1개의 채널을 분리하여 도시한 모습을 보인 도면이 도시되어 있다.
도면을 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 다채널 유리코일 스크러버에서는 제1페리스탈틱펌프(300)가 제2매니폴드(200)와 하나의 채널을 통해 연결되어 단위 시간당 일정량의 흡수액을 주입하고, 나머지 5개의 채널은 상기 기액분리기와 일대일 연결되어 각각의 반응경로를 통해 배출되는 시료가 포집되며, 또 다른 하나의 채널을 이용하여 포집된 시료를 취합하여 배출시킨다.
즉, 본 발명의 다른 실시 예에서는 적어도 7개의 채널이 제공되는 페리스탈틱펌프를 이용하여 흡입과 토출을 전환 제어하여 보다 간단한 구조로 단위 시간당 채취되는 시료의 양을 증가시킬 수 있도록 한다.
반면, 페리스탈틱펌프에서 제공되는 채널의 수가 병렬 배치되는 경로를 모두 포함하지 못하는 경우에는 도 1 및 도 2 에 도시된 실시 예와 같이 제1페리스탈틱펌프(300)와 제2페리스탈틱펌프(600)를 구분하여 사용할 수 있다.
이하에서는 상기와 같은 구성을 가지는 본 발명의 작용에 대하여 도 1의 실시 예를 통해 설명한다.
본 발명에 따른 다채널 유리코일 스크러버를 이용하여 피검사 대상의 배가스 시료를 추출하기 위해서는 우선, 상기 제1매니폴드(100)를 피검사 대상 일측에 위치시켜 일정량의 배가스가 메인흡입구(120)를 통해 유입되도록 하며, 유입된 배가스는 5개의 분기구(140)로 분기된다.
상기와 같이 분기된 배가스는 제2매니폴드(200)와 제1페리스탈틱펌프(300)에 의해 공급되는 흡수액과 함께 연결구(420)를 통해 병렬 배치된 5개의 유리코일(410)로 이송되어 5개의 시료채취가 동시에 이루어지게 된다.
한편, 5개의 경로 출력단에는 상기 기액분리수단(500)이 구비되어 기체와 시료를 분리하게 되며, 분리된 시료는 상기 제2페리스탈틱펌프(600)에 의해 취합되어 한꺼번에 많은 양의 시료를 채취할 수 있다.
또한, 피검사 대상에서 배출되는 기체의 종류에 따라 제1페리스탈틱펌프(300)를 통해 주입되는 흡수액을 가변 공급할 수 있으므로, 고유량 대기시료에도 가능하며, 시료의 채취 양을 증가시킬 수 있으므로 검출한계가 낮아 저농도 시료에도 효율적으로 적용될 수 있다.
100........ 제1매니폴드 120........ 메인흡입구
140........ 분기구 200........ 제2매니폴드
220........ 펌프연결구 240........ 접속구
300........ 제1페리스탈틱펌프 400........ 다채널 포집수단
410........ 유리코일 420........ 연결구
422........ 제1연결부 424........ 제2연결부
426........ 제3연결부 500........ 기액분리수단
520........ 배기구 540........ 배출구
600........ 제2페리스탈틱펌프

Claims (6)

  1. 피검 대상으로부터 배출되는 배가스를 흡입하여 다수의 경로로 분기하는 제1매니폴드(100);
    상기 제1매니폴드(100)의 분기 경로와 일대일 연결되는 유리코일(410)을 적어도 2개 이상 병렬 배치하여 배가스의 이동경로를 형성하는 다채널 포집수단(400);
    상기 각각의 유리코일(410)에 배가스와 접촉되는 흡수액을 균등 공급하기 위한 제2매니폴드(200);
    상기 다채널 포집수단(400)의 유리코일(410)과 일대일 대응되는 복수의 기액분리기를 이용하여 유리코일(410)을 경유하면서 배가스와 반응한 흡수액에서 기체를 분리하고 시료를 배출하는 기액분리수단(500) 및
    복수의 채널이 구비되는 페리스탈틱펌프를 포함하며,
    상기 페리스탈틱펌프에 구비되는 어느 하나의 채널에는 상기 제2매니폴드(200)가 연결되어 단위시간당 일정량의 흡수액이 제2매니폴드(200)로 공급되고,
    나머지 채널은 상기 기액분리기와 일대일 연결되어 배출되는 시료를 취합하여 채취하는 것을 특징으로 하는 다채널 유리코일 스크러버.
  2. 피검 대상으로부터 배출되는 배가스를 흡입하여 다수의 경로로 분기하는 제1매니폴드(100);
    상기 제1매니폴드(100)의 분기 경로와 일대일 연결되는 유리코일(410)을 적어도 2개 이상 병렬 배치하여 배가스의 이동경로를 형성하는 다채널 포집수단(400);
    상기 각각의 유리코일(410)에 배가스와 접촉되는 흡수액을 균등 공급하기 위한 제2매니폴드(200);
    상기 다채널 포집수단(400)의 유리코일(410)과 일대일 대응되는 복수의 기액분리기를 이용하여 유리코일(410)을 경유하면서 배가스와 반응한 흡수액에서 기체를 분리하고 시료를 배출하는 기액분리수단(500) 및
    복수의 채널이 구비되는 페리스탈틱펌프를 포함하며,
    상기 페리스탈틱펌프는,
    상기 제2매니폴드(200)와 연결되어 단위시간당 일정량의 흡수액을 제2매니폴드(200)로 공급하기 위한 제1페리스탈틱펌프(300)와, 상기 기액분리수단(500)을 통해 배출되는 시료를 취합하여 채취하는 별도의 제2페리스탈틱펌프(600)로 구분되는 것을 특징으로 하는 다채널 유리코일 스크러버.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 각각의 유리코일(410)의 일측에는,
    상기 제1매니폴드(100)에 형성되는 다수의 분기구(140)와 상기 제2매니폴드(200)에 형성되는 다수의 접속구(240) 및 상기 유리코일(420)을 연결하기 위한 연결구(420)가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 다채널 유리코일 스크러버.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 연결구(420)에는,
    상기 제1매니폴드(100)에 형성되는 다수의 분기구(140) 중 어느 하나와 연결되어 배가스가 유입되는 제1연결부(422)와, 상기 제2매니폴드(200)에 형성되는 다수의 접속구(240) 중 어느 하나와 연결되어 흡수액이 유입되는 제2연결부(424) 및 상기 제1연결부(422) 및 제2연결부(424)와 연통되어 상기 배가스 및 흡수액이 상기 유리코일(410)로 이동하도록 안내하는 제3연결부(426)가 포함되는 것을 특징으로 하는 다채널 유리코일 스크러버.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 연결구(420)는,
    상기 제1연결부(422)와 제2연결부(424)가 서로 동일 수직선상에 위치되고, 상기 제3연결부(426)는 상기 제1연결부(422)와 제2연결부(424)가 연결되는 지점에서 교차되는 방향으로 형성되는 것을 특징으로 하는 다채널 유리코일 스크러버.
  6. 제 3 항에 있어서,
    제2매니폴드(200)는 상기 페리스탈틱펌프와 연결되는 일면에 흡수액이 주입되는 펌프연결구(220)가 형성되고, 상기 펌프연결구(220)가 형성된 일면의 가장자리를 따라 형성되는 측면에는 복수의 접속구(240)가 형성되며, 상기 복수의 접속구(240)는, 상기 펌프연결구(220)가 형성되는 지점을 중심으로 등간격으로 배치되는 것을 특징으로 하는 다채널 유리코일 스크러버.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2004233061A (ja) 2003-01-28 2004-08-19 National Cancer Center-Japan ネブライザ・デニューダ連結による連続濃縮気体採取装置及び当該気体採取装置を組み込んだ気体分析装置並びに分析方法
KR100639564B1 (ko) 2006-07-18 2006-10-31 주식회사 에스씨티 Voc가스 스크러버장치
KR101250249B1 (ko) 2011-10-24 2013-04-03 한국과학기술연구원 배기가스에 포함된 입자상 물질의 채취 장치

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