KR101846451B1 - 가스분석기 보정장치 - Google Patents

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KR101846451B1 KR1020170107353A KR20170107353A KR101846451B1 KR 101846451 B1 KR101846451 B1 KR 101846451B1 KR 1020170107353 A KR1020170107353 A KR 1020170107353A KR 20170107353 A KR20170107353 A KR 20170107353A KR 101846451 B1 KR101846451 B1 KR 101846451B1
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Abstract

가스분석기 보정장치가 개시된다. 본 발명에 따른 가스분석기 보정장치는, 전기화학식 센서, 세라믹 센서 또는 지르코니아(ZnO2) 센서 타입 중 어느 하나의 가스분석기에 적용되며, 가스센서를 직접 가스분석기 보정장치 내부로 투입하고, 가스분석기 보정장치 내부로 표준가스를 투입하는 것만으로 가스분석기의 보정을 간단하게 실시할 수 있으며, 하나의 보정장치를 사용하여 다수의 가스센서의 보정을 실시할 수 있다.

Description

가스분석기 보정장치 {GAS ANALYZER CALIBRATION APPARATUS}
본 발명은 가스분석기 보정장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전기화학식 센서, 세라믹 센서 또는 지르코니아(ZnO2) 센서 타입의 가스분석기에 적용되며, 하나의 보정장치를 사용하여 다수의 가스분석기의 보정이 가능한 가스분석기 보정장치에 관한 것이다.
석유 화학 관련 제품을 취급하는 선박용 연소시설물 또는 육상 플랜트에서는, 각 공정을 거치며 인체에 유해한 다양한 종류의 유해물질들이 연소 과정에서 발생하여 배기가스의 형태로 배출된다.
상기의 유해물질로는 황산화물이나 질소산화물, 일산화탄소, 아황산가스, 염화수소, 암모니아 등이 있으며, 이와 같은 유해물질들은 인체에 해로울 뿐만 아니라 환경에 미치는 영향도 매우 크기 때문에, 배기가스의 배출은 전 세계적으로 법적/행정적 규제를 받고 있다.
따라서 선박용 연소시설물, 육상 플랜트 등과 같이 배기가스가 다량 발생하는 곳에서는, 배기덕트를 통해 배출되는 배기가스의 일부를 추출하여 배기가스의 각종 성분을 상시적으로 분석하는 분석기를 구비하며, 분석 결과에 따라 적절한 조취를 취하고 있다.
배기덕트를 통해 배출되는 배기가스의 성분을 분석 및 측정하는 방식으로는, 배기덕트로부터 배출되는 배기가스의 일부 샘플을 추출하여 이를 샘플링 라인을 통해 특정 장소로 설치된 측정기로 보낸 후 성분을 측정하는 샘플링(Sampling) 방식과, 배기덕트 내에 프로브를 직접 삽입하여 현장에서 실시간으로 배기가스의 성분을 측정하고 분석하는 인시츄(In-Situ) 방식이 있다.
한편, 가스분석기는 시간의 경과, 외부 충격 및 오염 등에 의해 성능이 저하되므로, 이를 복구하기 위하여 분석기를 보정(calibration)하는 작업이 필요하다.
가스분석기의 보정은, 가스분석기에 내부에 실장된 가스센서 측으로 표준가스를 제공하여 이루어지는데, 배기가스가 공급되는 유로를 통하여 표준가스를 분석기 내부로 공급하면, 유로 내에 남아있는 배기가스 성분 또는 잔여 이물질 등에 의해 표준가스가 오염되어 정확한 가스분석기의 보정이 이루어지지 못할 수 있다.
또한, 이를 방지하기 위하여, 분석기 내부에 표준가스를 공급하기 위한 유로 등의 장치를 따로 마련할 수 있는데, 이는 장치의 구성을 복잡하게 하고 비용을 증가시키는 문제가 있다.
국내 등록특허 제10-1736765호 (2017.05.29 공고)
상기와 같은 문제를 해결하기 위하여, 본 발명은 전기화학식 센서, 세라믹 센서 또는 지르코니아(ZnO2) 센서 타입의 가스분석기의 보정을 간단히 실시할 수 있는 가스분석기 보정장치를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 하나의 보정장치를 사용하여 다수의 가스분석기의 보정이 가능하도록 하고자 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 전기화학식 센서, 세라믹 센서 또는 지르코니아(ZnO2) 센서 타입 중 어느 하나의 가스분석기에 적용되는 가스분석기 보정장치를 제공한다.
본 발명에 따른 가스분석기 보정장치는, 몸체를 이루는 하우징; 상기 하우징으로 표준가스를 유입시키는 표준가스 유입구; 상기 하우징으로부터 표준가스를 배출하는 표준가스 배출구; 및 상기 하우징 내부로 가스센서를 투입시키는 센서 투입구;를 포함하고, 상기 하우징 내부에서 상기 가스센서에 의해 표준가스의 검출이 이루어짐으로써, 가스분석기의 보정이 이루어진다.
상기 하우징은, SUS 304의 소재를 가진 직경 50 ~ 100mm 배관으로 구성될 수 있다.
상기 표준가스 유입구는, 상기 하우징의 일측면에 형성되며, 표준가스가 저장된 표준가스 공급부로부터 표준가스 공급라인을 통해 표준가스를 공급받는다.
상기 표준가스 배출구는, 상기 하우징의 타측면에 형성되며, 상기 하우징 내부의 표준가스를 대기중으로 배출할 수 있다.
상기 센서 투입구는 상기 하우징에 다수로 형성될 수 있다.
상기 다수개의 센서 투입구는 각각 직경이 다르게 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 가스분석기 보정장치는, 상기 다수의 센서 투입구 중, 사용되지 않는 센서 투입구를 막기 위한 마개구;를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 전기화학식 센서, 세라믹 센서 또는 지르코니아(ZnO2) 센서 타입 중 어느 하나의 가스분석기에 적용되는 가스분석기 보정장치에 의한 가스분석기 보정 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 가스분석기 보정 방법은, (a) 가스분석기 보정장치의 몸체를 이루는 하우징에 다수로 형성된 센서 투입구에 하나 이상의 가스센서를 투입시키는 단계; (b) 상기 다수의 센서 투입구 중 가스센서가 투입되지 않은 센서 투입구를 마개구로 막는 단계; (c) 상기 하우징 내부로 표준가스를 유입시키는 단계; (d) 상기 가스센서에 의해 상기 표준가스의 검출이 이루어지는 단계; (e) 상기 가스센서에서 검출된 데이터의 오차에 의해 상기 가스분석기의 보정이 이루어지는 단계; 및 (g) 상기 하우징 내부의 표준가스를 배출시키는 단계;를 포함한다.
본 발명은 전기화학식 센서, 세라믹 센서 또는 지르코니아(ZnO2) 센서 타입의 가스분석기에 적용되는, 기존에는 없던 새로운 가스분석기 보정장치에 관한 발명으로서, 구조가 간단하고 비용면에서 매우 경제적이라는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 가스센서를 직접 가스분석기 보정장치 내부로 투입하고, 가스분석기 보정장치 내부로 표준가스를 투입하는 것만으로 가스분석기의 보정을 실시할 수 있으므로, 보정 방법 또한 매우 간단하다.
더불어, 본 발명은 하나의 보정장치를 사용하여 다수의 가스센서의 보정을 실시할 수 있다는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 가스분석기를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 가스분석기 보정장치를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 가스분석기 보정장치의 다양한 실시예를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 가스분석기 보정장치의 실제 개발품을 나타낸 것이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하기로 한다. 또한, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명에 따른 가스분석기를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 가스분석기(100)는 배기덕트(D) 내부로 직접 삽입되어 배기가스와 직접 접촉하는 가스센서(110); 가스센서(110)로부터 받은 저항신호를 표시하는 측정기(120); 및 가스센서(110)와 측정기(120)를 연결하는 통신 케이블(130);을 포함한다.
가스센서(110)는 전기화학식 가스센서로서, 구조가 단순하고 가스 선택성이 우수하고, ppm 수준의 저농도 가스 검출이 가능하며, 광학식 가스센서에 비하여 저렴한 가격으로 생산이 가능하다는 장점이 있다.
본 발명에 따른 가스분석기(100)는, 배기덕트(D) 내부로 직접 삽입된 가스센서(110)에 의해서 배기덕트(D)에서 배기가스의 성분을 실시간으로 분석할 수 있다. 가스센서(110)는 300℃ 이상의 고온의 배기가스와 직접 접촉하여도 무방하도록 세라믹 센서 또는 지르코니아(ZrO2) 센서로 구성될 수 있으며, 가스 흡착으로 인한 전기저항의 변화를 검출한다.
가스센서(110)는 배기가스가 접촉하는 배기가스 접촉부(111)를 포함할 수 있다. 배기덕트(D) 내로 직접 삽입된 가스센서(110)의 배기가스 접촉부(111)에 배기가스가 직접 접촉하면서 배기가스의 성분이 측정된다.
측정기(120)는 가스센서(110)로부터 받은 저항신호를 ppm 단위 또는 % 단위로 표시한다.
측정기(120)는 USB 통신 케이블(122)이 연결되는 USB 접속부(121)를 포함할 수 있으며, USB 통신 케이블(122)은 PC, 테블릿PC 또는 스마트폰 등의 전자기기(140)와 연결되어, 측정기(120)에 표시된 데이터를 전자기기(140)로 전송한다.
전자기기(140)는 USB 통신 케이블(122)로부터 받은 데이터를 모니터에 표시하고 데이터 로그(data log)를 수행한다.
측정기(120)에는 전원케이블(123)이 연결되어 전원을 공급받을 수 있다.
통신 케이블(130)은 가스센서(110)에서 측정된 데이터를 측정기(120)로 전송한다.
상기와 같은 본 발명에 따른 가스분석기(100)는, 인시츄 방식과 유사하게 가스센서(110)를 직접 배기덕트(D) 내로 삽입하여 가스의 성분을 실시간으로 측정하는 것이다.
그러나 일반적으로 광학식 가스센서를 많이 사용하는 인시츄 방식과는 달리, 본 발명에 따른 가스분석기(100)는 전기화학식 센서를 사용하며, 내부에 가스센서를 실장하여 배기덕트(D) 내부에 삽입 및 고정되기 위한 별도의 프로브 또는 하우징 등의 구성을 구비할 필요 없이 통신 케이블(130)과 연결된 가스센서(110)를 배기덕트(D)의 어느 위치에든 삽입하기만 하면 배기가스의 성분 측정이 가능하다.
따라서 가스센서(110)는 매우 콤팩트(compact)한 사이즈로 마련될 수 있으며, 통신 케이블(130)의 끝단에 연결되어, 통신 케이블(130)의 연장에 따라 배기덕트(D)의 어느 위치에라도 홀(hole)과 같은 투입구가 있으면, 배기덕트(D) 내로 바로 삽입이 가능하므로, 휴대용 분석기로 활용성이 매우 뛰어나다.
또한, 본 발명에 따른 가스분석기(100)는, 배기덕트(D) 내부에서 바로 배기가스 성분의 분석이 이루어지는 것으로서, 기존의 샘플링 방식과 같이 전처리 장치가 필요하지 않아, 구성이 간단하고 장치의 사이즈를 줄일 수 있어 휴대성을 더욱 높여준다.
다시 말하면, 본 발명에 따른 가스분석기(100)는 별도의 프로브가 구비되는 것이 아니어서, 꼭 지정된 삽입 위치에 삽입되어야 하는 것이 아니며, 통신 케이블(130)의 길이 연장에 따라 배기덕트(D)의 어느 위치에라도 삽입이 가능하므로, 휴대성이 매우 뛰어나다고 할 수 있다.
더불어, 본 발명에 따른 가스분석기(100)는, 전처리 장치가 필요하지 않기 때문에, 가스센서(110)를 배기덕트(D) 내부로 삽입한 상태에서, 별도의 유지보수 없이 10일(240시간) 이상 연속적으로 배기가스의 성분을 측정하는 것이 가능하다.
다만, 가스센서(110)에 의한 배기가스 성분의 연속측정 시간이 길어지면, 가스센서(110)에 이물질이 흡착되어 정확한 데이터 검출을 방해할 수 있는데, 이때에는 가스센서(110)를 배기덕트(D)로부터 분리한 후, 가스센서(110)에서 배기가스가 접촉하는 배기가스 접촉부(111)의 이물질을 제거하는 것만으로 간단한 정비가 가능하며, 이는 비전문가도 쉽게 할 수 있는 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 가스분석기 보정장치를 나타낸 것이고, 도 3은 본 발명에 따른 가스분석기 보정장치의 다양한 실시예를 나타낸 것이며, 도 4는 본 발명에 따른 가스분석기 보정장치의 실제 개발품을 나타낸 것이다.
본 발명에 따른 가스분석기 보정장치(10)는, 가스센서(30)를 직접 가스분석기 보정장치(10) 내로 투입하여 분석기의 보정이 이루어지는 것으로서, 상기에서 설명한 가스분석기(100)에 유용하게 적용될 수 있다.
그러나 본 발명에 따른 가스분석기 보정장치(10)의 적용이 이에 한정되거나 제한되는 것은 아니며, 다양한 가스센서 타입의 가스분석기의 보정에 적용될 수 있다. 예를 들면 내부에 가스센서가 실장된 가스분석기를 분해한 후, 가스센서를 꺼내어 본 발명에 적용하는 것도 가능하다.
본 발명에 따른 가스분석기 보정장치(10)는, 세라믹 센서 또는 지르코니아(ZrO2) 센서 등의 전기화학식 센서 타입의 가스분석기에 적용되는 것이 바람직하다.
도 2 내지 도 4을 참조하면, 본 발명에 따른 가스분석기 보정장치(10)는, 몸체를 이루는 하우징(11); 하우징으로 표준가스를 유입시키는 표준가스 유입구(12); 하우징으로부터 표준가스를 배출하는 표준가스 배출구(13); 및 하우징 내부로 가스센서(30)를 투입시키는 센서 투입구(14);를 포함한다.
하우징(11)은 원통형의 형상으로 제작될 수 있으며, 표준가스 유입구(12)로부터 유입되는 표준가스가 가스센서(30)에 의해 검출되어, 가스분석기(40)의 보정이 이루어진다.
하우징(11)은 직경 50 ~ 100mm 배관으로 구성될 수 있으며, 재질은 SUS 304 또는 그 이상의 소재로 제작될 수 있다.
표준가스 유입구(12)는 하우징(11)의 일측면에 형성될 수 있으며, 표준가스 공급부(20)와 표준가스 공급라인(21)으로 연결되어, 표준가스 공급부(20)로부터 표준가스를 하우징(11) 내부로 공급되게 한다.
하우징(11) 내부로 공급된 표준가스는 가스분석기(40)의 보정에 사용된 후, 표준가스 배출구(13)를 통해 대기로 배출된다. 표준가스 배출구(13)는 하우징(11)의 타측면에 형성될 수 있다.
표준가스 유입구(12) 및 표준가스 배출구(13)의 관경은 1/4 inch로 형성될 수 있다.
센서 투입구(14)는 하우징(11)의 둘레면에 형성될 수 있으며, 센서 투입구(14)를 통해 가스센서(30)가 하우징(11) 내부로 투입되어, 가스센서(30)에 의한 표준가스의 검출이 이루어진다.
센서 투입구(14)는 하우징(11)에 다수로 형성될 수 있다. 도 3의 (a) 내지 (c)를 참조하면, 센서 투입구(14)는 하우징(11)의 상단에 다수로 형성될 수도 있으며, 하우징(11)의 상하단에 모두 다수로 형성될 수도 있다.
다수의 센서 투입구(14)에는 각각의 가스센서(30)가 투입될 수 있으며, 따라서 본 발명은 하나의 가스분석기 보정장치를 사용하여 다수의 가스분석기(40)를 보정하는 것이 가능하다.
센서 투입구(14)는 직경 20mm의 홀(hole)로 되어 있으며, 투입되는 가스센서(30)의 크기에 따라 센서 투입구(14)의 직경은 조정 가능하다.
예를 들어, 센서 투입구(14)는 직경이 조절 가능하도록 조리개 타입으로 구비될 수도 있고, 다수의 센서 투입구(14) 각각의 직경을 다르게 제작하여, 투입되는 가스센서(30)는 알맞는 직경을 가진 센서 투입구(14)에 투입될 수도 있다. 이때, 사용되지 않는 나머지 센서 투입구(14)는 하기에서 설명할 마개구(15)로 막아놓을 수도 있다.
가스분석기(40)의 보정 작업시, 사용되지 않는 센서 투입구(14)는 마개구(15)로 막아 놓을 수 있으며, 마개구(15)는 도 1에 도시된 바와 같이, 센서 투입구(14)에 들어맞도록 마개 형태로 구성될 수도 있고, 센서 투입구(14)를 덮을 수 있도록 덮개 형태로 구성될 수도 있다.
센서 투입구(14)에 투입된 가스센서(30)는 표준가스를 검출하여 가스분석기(40) 측으로 데이터를 전송하고, 측정된 데이터의 오차에 따라 가스분석기(40)의 보정이 이루어진다.
본 발명의 가스센서(30)는, 가스분석기 보정장치(10) 내부에 직접 투입되어, 표준가스와 직접 접촉하여 일정 농도의 특정 성분을 검출하는 것이므로, 가스 흡착으로 인한 전기저항의 변화를 검출하는 세라믹 센서 또는 지르코니아(ZnO2) 센서와 등의 전기화학식 센서가 적용되는 것이 바람직하다.
도 2를 참조하여, 본 발명에 따른 가스분석기 보정장치(10)에 의한 가스분석기(40) 보정 방법에 대해 설명한다.
우선, 본 발명은 전기화학식 센서, 세라믹 센서 또는 지르코니아(ZnO2) 센서 타입 중 어느 하나의 가스분석기에 적용될 수 있다.
본 발명에 따라 가스분석기(40)의 보정 작업이 개시되면, 우선, 가스분석기 보정장치(10)의 몸체를 이루는 하우징(11)에 다수로 형성된 센서 투입구(14)에 하나 이상의 가스센서(30)를 투입시킨다. (제1 단계)
상기 다수의 센서 투입구(14) 중 가스센서(30)가 투입되지 않은 센서 투입구(14)를 마개구(15)로 막는다. (제2 단계)
다음으로, 하우징(11) 내부로 표준가스를 유입시킨다. (제3 단계)
센서 투입구(14)를 통해 하우징(11) 내부로 삽입된 가스센서(30)에 의해, 하우징(11) 내부로 유입된 표준가스의 검출이 이루어진다. (제4 단계)
가스센서(30)에서 검출된 데이터는 가스분석기(40) 측으로 전송되고, 측정된 데이터의 오차에 의해 가스분석기(40)의 보정이 이루어진다. (제5 단계)
마지막으로, 하우징(11) 내부의 표준가스가 배출된다. (제6 단계)
본 발명은 전기화학식 센서, 세라믹 센서 또는 지르코니아(ZnO2) 센서 타입에 적용되는, 기존에는 없던 새로운 가스분석기 보정장치에 관한 발명이다.
본 발명에 따르면, 가스분석기 보정장치의 구성이 간단하여 기존의 분석기 보정장치에 비하여 비용을 획기적으로 절감할 수 있다.
또한, 본 발명은 가스센서를 직접 가스분석기 보정장치 내부로 투입하고, 가스분석기 보정장치 내부로 표준가스를 투입하는 것만으로 분석기의 보정을 실시할 수 있으므로, 보정 방법 또한 매우 간단하다.
더불어, 본 발명은 하나의 보정장치를 사용하여 다수의 가스센서의 보정을 실시할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 특정 실시예를 중심으로 하여 설명하였지만, 본 발명의 취지 및 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 변형, 변경 또는 수정이 당해 기술 분야에 있을 수 있으며, 따라서 전술한 설명 및 도면은 본 발명의 기술사상을 한정하는 것이 아닌 본 발명을 예시하는 것으로 해석되어야 한다.
10 : 가스분석기 보정장치 11 : 하우징
12 : 표준가스 유입구 13 : 표준가스 배출구
14 : 센서 투입구 15 : 마개구
20 : 표준가스 공급부 21 : 표준가스 공급라인
30 : 가스센서 40 : 가스분석기

Claims (10)

  1. 배기가스 중의 황산화물, 질소산화물, 일산화탄소, 아황산가스, 염화수소 및 암모니아 중 어느 하나의 성분을 측정하는 가스센서를 포함하는 가스분석기 보정장치에 있어서,
    일측 및 타측에 표준가스가 유입되는 표준가스 유입구와 표준가스가 배출되는 표준가스 배출구가 각각 형성되는 하우징;
    상기 하우징의 외면에 형성되는 다수개의 센서 투입구;를 포함하고,
    상기 다수개의 센서 투입구는 서로 다른 직경을 가지며,
    상기 센서 투입구를 통해 상기 하우징 내부로 삽입된 가스센서에 의해, 상기 하우징 내부로 유입된 표준가스의 성분을 검출한 후, 오차 보정에 의해 상기 가스센서의 보정이 이루어지는 것을 특징으로 하는,
    가스분석기 보정장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 가스센서는, 세라믹 센서 또는 지르코니아(ZnO2) 센서의 전기화학식 센서로서, 가스 흡착으로 인한 전기저항의 변화를 검출하는 것을 특징으로 하는,
    가스분석기 보정장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 하우징은, SUS 304의 소재를 가진 직경 50 ~ 100mm 배관으로 구성되는 것을 특징으로 하는,
    가스분석기 보정장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 표준가스 유입구는, 상기 하우징의 일측면에 형성되며, 표준가스가 저장된 표준가스 공급부로부터 표준가스 공급라인을 통해 표준가스를 공급받는 것을 특징으로 하는,
    가스분석기 보정장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 표준가스 배출구는, 상기 하우징의 타측면에 형성되며, 상기 하우징 내부의 표준가스를 대기중으로 배출하는 것을 특징으로 하는,
    가스분석기 보정장치.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 다수의 센서 투입구 중, 사용되지 않는 센서 투입구를 막기 위한 마개구;를 더 포함하는,
    가스분석기 보정장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 마개구는, 상기 센서 투입구에 들어맞는 마개 형태 또는, 상기 센서 투입구를 덮는 덮개 형태로 구비되는 것을 특징으로 하는,
    가스분석기 보정장치.
  10. 삭제
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101940502B1 (ko) * 2018-06-12 2019-01-22 황성철 애쉬 제거를 위한 세퍼레이터가 설치되는 접촉식 휴대용 가스 분석기
KR102161143B1 (ko) * 2020-04-20 2020-09-29 (주)제스엔지니어링 발전 플랜트의 연소가스용 황산화물과 질소산화물 측정센서장치
KR20220001619U (ko) 2020-12-24 2022-07-01 주식회사 한국가스기술공사 헬륨라인을 개선한 가스분석기
CN115728288A (zh) * 2022-11-21 2023-03-03 楚能新能源股份有限公司 一种复合型探测器的检测系统和检测方法

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