KR102154088B1 - 소방 훈련용 연기 확산장치 및 이를 포함하는 연기 확산시스템 - Google Patents

소방 훈련용 연기 확산장치 및 이를 포함하는 연기 확산시스템 Download PDF

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경일대학교산학협력단
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Abstract

본 발명은 소방 훈련 공간의 상층부에 실제의 연기와 같은 연기 확산 현상을 재현할 수 있는 소방 훈련용 연기 확산장치 및 이를 포함하는 연기 확산시스템에 관한 것으로,
본 발명의 실시예에 따른 소방 훈련용 연기 확산장치는,
연기를 발생시키는 연기 발생부; 상기 연기 발생부에서 발생된 연기와 헬륨가스를 혼합시켜서 혼합연기를 발생시키는 연기 혼합부; 상기 연기 혼합부에서 혼합된 혼합연기를 배출시키는 연기 배출부를 포함한다.

Description

소방 훈련용 연기 확산장치 및 이를 포함하는 연기 확산시스템 {Smoke diffuser for fire drill and smoke diffusing system comprising it}
본 발명은 소방 훈련 공간의 상층부에 실제의 연기와 같은 연기 확산 현상을 재현할 수 있는 소방 훈련용 연기 확산장치 및 이를 포함하는 연기 확산시스템에 관한 것이다.
최근 화재 및 각종 재난 상황에서 안전하고 효율적인 대응을 통해 피해를 최소화하기 위한 다양한 소방 훈련이 실시되고 있으며, 대부분 소방 훈련에서는 실제 화재 상황과 유사한 환경을 만들기 위해 연기 발생장치를 적용하여 연기를 발생시키고 있다.
도 1은 일반적인 연기 발생장치가 촬영된 사진이다. 이와 같은 일반적인 연기 발생장치(일명, 포그 머신(Fog machine))는 글리세린계 오일을 CO2나 공기압축 펌프로 뜨거워진 노즐에 주입하면 오일이 기화되면서 연기가 발생하는 원리로 동작한다.
그러나, 이러한 연기 발생장치를 통해 발생된 연기는 실제 연기보다 밀도가 높고 부력이 작기 때문에 건축물 내부의 복잡한 구조에서 실제 연기와 같이 공간의 상층부를 통한 연기 확산 현상을 재연하지 못하고 제한된 범위에서 연기 확산이 일어나기 때문에 실제와 같은 건물 내 연기 전파를 모사하는데 어려움이 있다.
일부 소방 훈련에는 부력 발생을 위해 고온의 연기 발생장치를 적용하기도 하는데, 이때 훈련 상황에서 고온에 노출된 훈련 참가자들이 위험에 노출될 수 있는 위험성을 가지고 있다.
한국등록특허 1737005호
본 발명은 현재 사용되고 있는 연기 발생장치의 단점인 연기의 높은 밀도를 실제 연기와 유사한 수준의 밀도로 낮추고 연기에 부력을 형성하여 실제 화재 환경과 유사한 환경을 재현할 수 있는 소방 훈련용 연기 확산장치 및 이를 포함하는 연기 확산시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 소방 훈련용 연기 확산장치는,
연기를 발생시키는 연기 발생부; 상기 연기 발생부에서 발생된 연기와 헬륨가스를 혼합시켜서 혼합연기를 발생시키는 연기 혼합부; 상기 연기 혼합부에서 혼합된 혼합연기를 배출시키는 연기 배출부를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 소방 훈련용 연기 확산장치에 있어서, 상기 연기 혼합부는, 중공형 파이프로 형성되며, 상기 연기 발생부와 연결되어 연기를 유입하며 상기 중공형 파이프의 하단에 형성되는 연기 유입구와, 상기 연기 유입구 상부에 상기 중공형 파이프를 관통하여 형성된 헬륨가스 유입구와, 상기 헬륨가스 유입구로 유입되는 헬륨가스의 유량을 조절하는 헬륨가스 유량 조절유닛을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 소방 훈련용 연기 확산장치에 있어서, 상기 헬륨가스 유입구는 적어도 2개 이상으로 형성되며, 적어도 2개 이상으로 형성된 헬륨가스 유입구 각각은 상기 중공형 파이프의 내측으로 돌출되고 돌출된 끝단은 상방향으로 사선을 형성하며 휘어질 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 소방 훈련용 연기 확산장치에 있어서, 상기 연기 혼합부는, 상기 중공형 파이프의 내벽에 벤츄리관 형태로 형성된 벤츄리 유로를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 소방 훈련용 연기 확산장치에 있어서, 상기 연기 배출부는, 상기 중공형 파이프의 상단에 형성된 송풍팬과, 상기 송풍팬을 제어하는 송풍팬 콘트롤러를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 소방 훈련용 연기 확산시스템은,
연기를 발생시키는 연기 발생부와, 상기 연기 발생부에서 발생된 연기와 헬륨가스를 혼합시켜서 혼합연기를 발생시키는 연기 혼합부와, 상기 연기 혼합부에서 혼합된 혼합연기를 배출시키는 연기 배출부를 포함하는 연기 확산장치; 소방 훈련 공간에 배치되며 상기 연기 확산장치에 의해 확산 배출된 혼합연기에 대한 센싱값을 생성하는 연기 센서; 상기 센싱값을 수신하여 상기 연기 확산장치의 동작을 제어하는 제어부;를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 소방 훈련용 연기 확산시스템에 있어서, 상기 연기 혼합부는 중공형 파이프로 형성되며, 상기 연기 발생부와 연결되어 연기를 유입하며 상기 중공형 파이프의 하단에 형성되는 연기 유입구와, 상기 연기 발생부와 상기 연기 유입구 사이에 형성되어 상기 연기 유입구로 유입되는 연기의 유량을 조절하는 연기 유량 조절유닛과, 상기 연기 유입구 상부에 상기 중공형 파이프를 관통하여 형성된 헬륨가스 유입구와, 상기 헬륨가스 유입구로 유입되는 헬륨가스의 유량을 조절하는 헬륨가스 유량 조절유닛을 포함하고, 상기 연기 배출부는 상기 중공형 파이프의 상단에 형성된 송풍팬과, 상기 송풍팬을 제어하는 송풍팬 콘트롤러를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 소방 훈련용 연기 확산시스템에 있어서, 상기 헬륨가스 유입구는 적어도 2개 이상으로 형성되며, 적어도 2개 이상으로 형성된 헬륨가스 유입구 각각은 상기 중공형 파이프의 내측으로 돌출되고 돌출된 끝단은 상방향으로 사선을 형성하며 휘어질 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 소방 훈련용 연기 확산시스템에 있어서, 상기 연기 혼합부는, 상기 중공형 파이프의 내벽에 벤츄리관 형태로 형성된 벤츄리 유로를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 소방 훈련용 연기 확산시스템에 있어서, 상기 제어부는, 상기 연기 센서로부터 수신된 센싱값이 기설정된 기준 범위를 벗어나는 경우, 상기 연기 유량 조절유닛, 상기 헬륨가스 유량 조절유닛, 상기 송풍팬 콘트롤러 중 적어도 어느 하나를 제어하여 상기 센싱값이 기설정된 기준 범위 이내가 되도록 제어할 수 있다.
기타 본 발명의 다양한 측면에 따른 구현예들의 구체적인 사항은 이하의 상세한 설명에 포함되어 있다.
본 발명의 실시 형태에 따르면, 현재 사용되고 있는 연기 발생장치의 단점인 연기의 높은 밀도를 실제 연기와 유사한 수준의 밀도로 낮추고 연기에 부력을 형성하여 실제 화재 환경과 유사한 환경을 재현할 수 있다.
도 1은 일반적인 연기 발생장치가 촬영된 사진이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 소방 훈련용 연기 확산장치가 도시된 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 소방 훈련용 연기 확산장치의 연기 혼합부가 도시된 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 소방 훈련용 연기 확산장치의 연기 혼합부가 도시된 평면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 소방 훈련용 연기 확산장치의 연기 혼합부의 일부인 벤츄리 유로가 도시된 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 소방 훈련용 연기 확산시스템이 도시된 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 소방 훈련용 연기 확산시스템에서 제어부의 동작 과정이 도시된 순서도이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예를 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서, '포함하다' 또는 '가지다' 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 소방 훈련용 연기 확산장치 및 이를 포함하는 연기 확산시스템을 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 소방 훈련용 연기 확산장치가 도시된 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 소방 훈련용 연기 확산장치의 연기 혼합부가 도시된 사시도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 소방 훈련용 연기 확산장치의 연기 혼합부가 도시된 평면도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 소방 훈련용 연기 확산장치의 연기 혼합부의 일부인 벤츄리 유로가 도시된 단면도이다.
도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 소방 훈련용 연기 확산장치는, 연기 발생부(100), 연기 혼합부(200), 연기 배출부(300)를 포함한다.
연기 발생부(100)는 소방 훈련용 연기를 발생시킨다. 연기 발생부(100)는 기존의 일반적인 연기 발생기(일명, 포그 머신(Fog machine))로, 글리세린계 오일을 CO2나 공기압축 펌프로 뜨거워진 노즐에 주입하면 오일이 기화되면서 연기가 발생하는 원리로 동작한다.
연기 혼합부(200)는 연기 발생부(100)에서 발생된 연기와 헬륨가스를 혼합시켜서 혼합연기를 발생시킨다. 연기 혼합부(200)는 중공형 파이프 형상으로 형성되며, 연기 유입구(210)와 헬륨가스 유입구(220)와 헬륨가스 유량 조절유닛(230)을 포함할 수 있다.
연기 유입구(210)는 중공형 파이프의 하단에 형성되며, 연기 발생부(100)와 연결되어 연기를 유입한다. 연기 유입구(210)는 연기를 수평 방향으로 유입한 후, 수직 방향으로 전환하면서 중공형 파이프의 상부로 연기를 유도한다.
연기 혼합부(200)는 연기 발생부(100)와 연기 유입구(210) 사이에 형성되어 연기 유입구(210)로 유입되는 연기의 유량을 조절하는 연기 유량 조절유닛(211)을 더 포함할 수 있다. 연기 유량 조절유닛(211)은 개도(開度)를 조절하여 연기 유량을 조절하는 유량 밸브일 수 있다.
헬륨가스 유입구(220)는 연기 유입구(210) 상부에서 중공형 파이프를 관통하여 형성된다. 헬륨가스 유입구(220)는 연기 유입구(210)의 수직 방향 종단에 형성된다. 헬륨가스 유입구(220)는 적어도 2개 이상의 복수개로 형성된다. 복수개의 헬륨가스 유입구(220) 각각은 중공형 파이프의 내측으로 돌출되고, 돌출된 끝단은 상방향으로 사선을 형성하며 휘어져서 분사노즐의 기능을 수행할 수 있다.
헬륨가스 유입구(220)의 돌출된 끝단이 상방향 사선을 형성함으로써 별도의 추가적인 장치없이 중공형 파이프 내부에 회전 기류를 형성하여 연기 유입구(210)를 통해 유입된 연기와 헬륨가스 유입구(220)를 통해 유입된 헬륨가스는 적절히 혼합될 수 있다.
연기 혼합부(200)는 헬륨가스 유입구(220)로 유입되는 헬륨가스의 유량을 조절하는 헬륨가스 유량 조절유닛(230)을 포함할 수 있다. 헬륨가스 유량 조절유닛(230)은 헬륨가스 저장기(231)와 연결되어 헬륨가스 유입구(220)로 유입되는 헬륨가스의 유량을 조절한다. 헬륨가스 유량 조절유닛(230)은 개도(開度)를 조절하여 헬륨가스 유량을 조절하는 유량 밸브일 수 있다.
연기 혼합부(200)는 도 5에 도시된 바와 같은 벤츄리 유로(240)를 더 포함할 수 있다. 벤츄리 유로(240)는 중공형 파이프의 내벽에 벤츄리관(venturi pipe) 형태로 형성될 수 있다. 혼합연기는 벤츄리 유로(240)를 통과하면서 단면적이 좁은 영역(a1)과 넓은 영역(a2)을 반복적으로 통과하게 된다. 혼합연기는 단면적이 좁은 영역(a1)과 넓은 영역(a2)을 통과하면서 생기는 압력차에 의해 와류가 형성되어 연기와 헬륨가스의 혼합 효율을 향상시킬 수 있게 된다. 벤츄리 유로(240)는 혼합연기의 혼합 효율을 향상시키기 위한 것이므로, 헬륨가스 유입구(220) 상부에 형성되는 것이 바람직하다. 미설명 도면부호 B는 연기 혼합부(200)를 지지하는 베이스 플레이트이다.
연기 배출부(300)는 연기 혼합부(200)에서 혼합된 혼합연기를 외부의 소방 훈련 공간으로 배출한다. 연기 혼합부(200)에서 연기와 헬륨가스가 혼합된 혼합연기는 상대적으로 가벼운 헬륨가스에 의해 부력을 얻게 되어, 외부로 배출되면 소방 훈련 공간의 상층부에 실제의 연기와 같은 연기 확산 현상을 재현할 수 있게 된다.
중공형 파이프의 상단을 개구하여 연기 배출부(300)를 형성할 수 있다. 한편, 연기 배출부(300)는 중공형 파이프의 개구된 상단에 형성된 송풍팬(310)과, 송풍팬(310)을 동작을 제어하는 송풍팬 콘트롤러(320)를 더 포함할 수 있다. 송풍팬(310)과 송풍팬 콘트롤러(320)는 혼합연기를 화재 훈련 상황에 맞게 조절하여 외부로 방출할 수 있어서, 훈련 장소 및 환경, 상황에 따라 다양한 화재 상황을 구현할 수 있으며, 실감 있는 소방 안전 훈련을 실시 할 수 있도록 한다. 송풍팬(310)을 통해 배출된 혼합연기는 부력을 가지게 되어, 실제 연기와 같이 자연적으로 빠르게 확산된다.
다음으로, 도 6을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 소방 훈련용 연기 확산시스템을 설명한다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 소방 훈련용 연기 확산시스템이 도시된 도면이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 소방 훈련용 연기 확산시스템은, 연기 확산장치(10)와, 연기 센서(20)와, 제어부(30)를 포함한다.
연기 확산장치(10)는 연기 발생부(100), 연기 혼합부(200), 연기 배출부(300)를 포함하며, 이는 전술한 소방 훈련용 연기 확산장치와 동일하므로 반복 설명은 생략한다.
연기 센서(20)는 소방 훈련 공간에 배치되며 연기 확산장치(10)에 의해 확산 배출된 혼합연기에 대한 센싱값을 생성한다. 연기 센서(20)는 화재 발생에 의한 연기를 감지하여 화재의 발생 이전에 보다 빨리 사고를 발견하는 화재 감지기의 일종으로, 이온식과 광식(光式)이 있으며, 이온식은 연소 생성 입자를 이온 전류의 변화로 포착하는 방식이고, 광식은 연기에 의한 광속의 변화로 감지하는 방식이다.
제어부(30)는 연기 센서(20)에서 생성된 센싱값을 수신하여 연기 확산장치(10)의 동작을 제어하여 소방 훈련 상황을 전반적으로 제어한다. 즉, 일정한 훈련 시간 동안 지속적으로 원하는 수준의 화재 훈련 상황을 유지할 수 있도록 연기 확산장치(10)의 동작을 제어한다.
제어부(30)는 훈련하고자 하는 화재의 규모에 따라 적정한 연기가 발생 및 유지될 수 있도록 한다. 이를 위해 제어부(30)는 여러 유형의 화재에 대한 기준 범위를 구비한다. 기준 범위는 소방 훈련 공간의 크기, 재현하고자 하는 소방 훈련의 규모 등 여러 요인을 고려하여 설정될 수 있다.
제어부(30)의 동작 과정에 대해 도 7을 참조하여 설명한다. 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 소방 훈련용 연기 확산시스템에서 제어부의 동작 과정이 도시된 순서도이다.
먼저, 연기 확산장치(10)가 가동되어 소방 훈련 공간에 혼합연기가 확산되면, 소방 훈련 공간의 소정 위치에 배치된 연기 센서(20)가 연기의 밀도/농도 등에 대한 센싱값을 생성한다. (S10)
제어부(30)는 센싱값을 수신하고, 수신된 센싱값이 기설정된 기준 범위에 해당하는 지를 판단한다. (S20)
판단 결과, 센싱값이 기준 범위를 벗어나는 경우, 연기 유량 조절유닛(211), 헬륨가스 유량 조절유닛(230), 송풍팬 콘트롤러(320) 중 적어도 어느 하나를 제어하여 센싱값이 기설정된 기준 범위 이내가 되도록 제어한다. (S31)
판단 결과, 센싱값이 기준 범위 이내인 경우, 추가의 조치를 취하지 않고 다음 주기의 센싱값을 수신하여 S20 단계를 반복한다. (S32)
상기와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 소방 훈련용 연기 확산장치 및 이를 포함하는 연기 확산시스템에 의하면, 현재 사용되고 있는 연기 발생장치의 단점인 연기의 높은 밀도를 실제 연기와 유사한 수준의 밀도로 낮추고 연기에 부력을 형성하여 실제 화재 환경과 유사한 환경을 재현할 수 있다.
이상, 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.
100 : 연기 발생부 200 : 연기 혼합부
210 : 연기 유입구 220 : 헬륨가스 유입구
230 : 헬륨가스 유량 조절유닛 240 : 벤츄리 유로
300 : 연기 배출부 310 : 송풍팬
320 : 송풍팬 콘트롤러
10 : 연기 확산장치 20 : 연기 센서
30 : 제어부

Claims (10)

  1. 연기를 발생시키는 연기 발생부;
    중공형 파이프로 형성되며, 상기 연기 발생부와 연결되어 연기를 유입하며 상기 중공형 파이프의 하단에 형성되는 연기 유입구와, 상기 연기 유입구 상부에 상기 중공형 파이프를 관통하여 형성된 헬륨가스 유입구와, 상기 헬륨가스 유입구로 유입되는 헬륨가스의 유량을 조절하는 헬륨가스 유량 조절유닛을 포함하고, 상기 연기 발생부에서 발생된 연기와 헬륨가스를 혼합시켜서 혼합연기를 발생시키는 연기 혼합부;
    상기 연기 혼합부에서 혼합된 혼합연기를 배출시키는 연기 배출부를 포함하며,
    상기 헬륨가스 유입구는 적어도 2개 이상으로 형성되며,
    적어도 2개 이상으로 형성된 헬륨가스 유입구 각각은 상기 중공형 파이프의 내측으로 돌출되고 돌출된 끝단은 상방향으로 사선을 형성하며 휘어지는 소방 훈련용 연기 확산장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 연기 혼합부는,
    상기 중공형 파이프의 내벽에 벤츄리관 형태로 형성된 벤츄리 유로를 더 포함하는 소방 훈련용 연기 확산장치.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 연기 배출부는,
    상기 중공형 파이프의 상단에 형성된 송풍팬과,
    상기 송풍팬을 제어하는 송풍팬 콘트롤러
    를 포함하는 소방 훈련용 연기 확산장치.
  6. 연기를 발생시키는 연기 발생부;
    중공형 파이프로 형성되며, 상기 연기 발생부와 연결되어 연기를 유입하며 상기 중공형 파이프의 하단에 형성되는 연기 유입구와, 상기 연기 유입구 상부에 상기 중공형 파이프를 관통하여 형성된 헬륨가스 유입구와, 상기 헬륨가스 유입구로 유입되는 헬륨가스의 유량을 조절하는 헬륨가스 유량 조절유닛을 포함하고, 상기 연기 발생부에서 발생된 연기와 헬륨가스를 혼합시켜서 혼합연기를 발생시키는 연기 혼합부;
    상기 연기 혼합부에서 혼합된 혼합연기를 배출시키는 연기 배출부;
    를 포함하고, 상기 헬륨가스 유입구는 적어도 2개 이상으로 형성되며, 적어도 2개 이상으로 형성된 헬륨가스 유입구 각각은 상기 중공형 파이프의 내측으로 돌출되고 돌출된 끝단은 상방향으로 사선을 형성하며 휘어지는 연기 확산장치;
    소방 훈련 공간에 배치되며 상기 연기 확산장치에 의해 확산 배출된 혼합연기에 대한 센싱값을 생성하는 연기 센서;
    상기 센싱값을 수신하여 상기 연기 확산장치의 동작을 제어하는 제어부;
    를 포함하는 소방 훈련용 연기 확산시스템.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 연기 혼합부는, 상기 연기 발생부와 상기 연기 유입구 사이에 형성되어 상기 연기 유입구로 유입되는 연기의 유량을 조절하는 연기 유량 조절유닛을 더 포함하고,
    상기 연기 배출부는 상기 중공형 파이프의 상단에 형성된 송풍팬과, 상기 송풍팬을 제어하는 송풍팬 콘트롤러
    를 포함하는 소방 훈련용 연기 확산시스템.
  8. 삭제
  9. 청구항 6에 있어서, 상기 연기 혼합부는,
    상기 중공형 파이프의 내벽에 벤츄리관 형태로 형성된 벤츄리 유로를 더 포함하는 소방 훈련용 연기 확산시스템.
  10. 청구항 7에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 연기 센서로부터 수신된 센싱값이 기설정된 기준 범위를 벗어나는 경우, 상기 연기 유량 조절유닛, 상기 헬륨가스 유량 조절유닛, 상기 송풍팬 콘트롤러 중 적어도 어느 하나를 제어하여 상기 센싱값이 기설정된 기준 범위 이내가 되도록 제어하는 소방 훈련용 연기 확산시스템.
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