KR102603760B1 - 빗물처리 자동제어 여과장치 및 이를 이용한 빗물처리시스템 - Google Patents

빗물처리 자동제어 여과장치 및 이를 이용한 빗물처리시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 빗물처리 자동제어 여과장치 및 이를 이용한 빗물처리시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 여과막의 최적의 상태를 유지하여 여과기능 및 작동 수명을 높이기 위해, 여과막이 우수에 지속적으로 침지되도록 내부에 일정량의 우수를 수용하고 여과막의 상태에 따라 각 구성별 작동이 자동 제어되는 빗물처리 자동제어 여과장치 및 이를 이용한 빗물처리시스템에 관한 것이다.

Description

빗물처리 자동제어 여과장치 및 이를 이용한 빗물처리시스템 {RAINWATER TREATMENT AUTOMATIC CONTROL FILTERATION DEVICE AND RAINWATER TREATMENT SYSTEM USING THE SAME}
본 발명은 빗물처리 자동제어 여과장치 및 이를 이용한 빗물처리시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 여과막의 최적의 상태를 유지하여 여과기능 및 작동 수명을 높이기 위해, 여과막이 우수에 지속적으로 침지되도록 내부에 일정량의 우수를 수용하고 여과막의 상태에 따라 각 구성별 작동이 자동 제어되는 빗물처리 자동제어 여과장치 및 이를 이용한 빗물처리시스템에 관한 것이다.
지구온난화에 따른 기후변화로 인해 수자원 고갈, 지역별 수자원 편차 및 오염의 심화 등으로 물의 위기가 도래하고 있고, 향후 물 부족 문제가 점차 심화될 가능성이 있으며, 빗물의 가치가 주목을 받고 있다.
빗물처리시설은 전국적으로 설치사례가 증가하고 있으며, 기존 법적 대상 시설 외에도 확대되고 있는 추세이다. 초기우수에 포함된 이물질이 배제된 빗물은, 살균이나 소독이 불필요한 깨끗한 물이며 일반적으로 음용수로는 사용되어지지 않고 청소용수 및 조경용수, 소방용수, 화장실 용수 등으로 다양하게 활용되어 물 부족에 대한 좋은 대안으로 떠오르고 있다. 이러한 시대의 요구에 맞게 빗물을 효과적으로 확보하고 이용할 수 있는 기술들이 많이 개발되고 있는 실정이다.
종래 빗물처리시설은 1차적으로 가시적으로 확인이 되는 이물질을 제거하는 전처리조를 거친 후 중공사막 또는 세라믹막 등의 여과막(또는 분리막)을 사용하여 2차적으로 초기우수에 포함된 이물질을 배제시킨다.
여기에서, 우리나라의 경우에는 사계절이 뚜렷하고 여름철에 강우가 집중되고 있어, 강우가 집중되는 여름철이 아닌 시기에는 빗물이 모이지 않아 여과막이 공기 중에 노출되는 시간이 길어지고 표면이 건조함으로 인해 여과막이 손상되는 문제점이 발생할 수 있다.
또한, 앞서 설명한 바와 같이 우리나라의 경우 강우 집중도가 높기에, 건기에는 빗물처리시설의 비가동기간이 장기간 발생 가능하며, 강우가 집중되는 우기에는 빗물처리시설의 과도한 가동으로 인해 흡입펌프, 여과막 등의 손상우려, 유지/관리비용이 과도하게 발생되는 문제가 발생한다.
따라서, 빗물이 모이지 않은 시기에도 여과막이 수중에 침지된 상태로 유지하도록 하며 빗물여과장치의 자동제어시스템을 적용함으로써, 상술한 문제를 해결하고 여과막의 최적의 상태를 유지할 수 있는 빗물처리장치 및 시스템의 개발이 필요한 실정이다.
한국등록특허공보 제 10-1314575 호
본 발명은 상술된 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은, 지속적으로 여과막이 수중에 침지된 상태로 유지되도록 물을 수용할 수 있는 수조 형태의 하우징이 구비된 빗물처리 자동제어 여과장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은, 비가동중 또는 과도한 가동으로 인한 여과막을 손상을 방지하고 최적의 여과막 상태를 유지하기 위해, 여과막의 상태에 따라 작동이 자동 제어되는 빗물처리 자동제어 여과장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 빗물처리 자동제어 여과장치는 세라믹막 및 중공사막으로 구성된 여과막; 상기 여과막을 수용하는 수조 형태의 하우징; 및 상기 여과막의 상태에 따라 상기 여과막에 주입 및 배출되는 물의 유량을 제어하는 자동제어부;를 포함할 수 있다.
여기에서, 상기 하우징은, 내부에 일정량의 물을 수용할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 일체형 프레임은, 상기 자동제어부는, 상기 여과막이 물에 침지된 상태로 유지되도록 상기 하우징 내부에 수용된 물의 유량을 제어할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 자동제어부는, 상기 여과막을 통과한 물을 흡입하는 흡입펌프; 상기 여과막 내 이물질이 제거되도록 공기를 주입하는 송풍기; 상기 여과막에 세정수를 주입하는 역세펌프; 및 상기 흡입펌프, 송풍기 및 역세펌프의 구성별 작동 스위치가 배치된 자동제어패널;로 구성될 수 있다.
여기에서, 상기 여과막의 상태에 따라 상기 흡입펌프, 송풍기 및 역세펌프를 작동이 제어될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 흡입펌프 및 역세펌프는, 단위 시간당 상기 여과막을 통과한 물의 유량에 따라 작동이 제어될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 흡입펌프는, 상기 여과막을 통과한 물의 하루 평균 처리유량이 감소할 경우 또는 유지하지 못할 경우 작동이 중단될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 역세펌프는, 상기 여과막을 통과한 물의 하루 평균 처리유량이 감소할 경우 또는 유지하지 못할 경우 상기 여과막을 세정하기 위한 상기 세정수를 상기 여과막에 주입할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 송풍기는, 상기 여과막이 비가동중에는 공기주입이 중단되고 상기 여과막의 세정시에 공기주입이 작동될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 빗물처리 자동제어 여과장치를 이용한 빗물처리시스템은 우수(雨水)가 유입되는 우수유입부; 1차적으로 상기 우수 내 이물질을 제거하는 전처리부; 상기 빗물처리 자동제어 여과장치를 수용하며 상기 전처리부를 통과한 우수의 이물질을 2차적으로 제거하는 빗물저장부; 및 상기 빗물저장부를 통과한 여과수를 외부로 배수하는 여과수처리부;를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 복수개의 상기 빗물처리 자동제어 여과장치가 상기 빗물저장부에 수용될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 복수개의 빗물처리 자동제어 여과장치는 수직방향 및 수평방향으로 적층될 수 있다.
본 발명에 따르면 빗물처리 자동제어 여과장치가 물을 수용할 수 있는 간이 수조형 하우징이 구비됨으로써, 지속적으로 여과막이 수중에 침지된 상태로 유지되어 여과막이 건조로 인한 손상을 방지하는 효과가 발생할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 흡입펌프, 역세펌프 및 송풍기가 여과막의 상태에 따라 작동이 자동 제어됨으로써, 여과막이 비가동중 또는 과도한 가동으로 인한 여과막의 손상을 방지하여 최적의 여과막 상태가 유지되는 효과가 발생할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 빗물처리 자동제어 여과장치 및 이를 이용한 빗물처리시스템을 도시한 계통도이다
본 발명에 대한 상세한 설명은 당 업계의 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 완전하게 설명하기 위한 것이다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 하거나, 어떤 구조와 형상을 “특징”으로 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하거나 다른 구조와 형상을 배제한다는 것이 아니라, 다른 구성요소, 구조 및 형상을 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예를 제시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 실시예의 의한 발명의 내용을 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 빗물처리 자동제어 여과장치(100) 및 이를 이용한 빗물처리시스템(1000)을 도시한 계통도이다. 도 1을 참고하면, 본 발명에 따른 빗물처리 자동제어 여과장치(100)는 여과막(10), 하우징(20) 및 자동제어부(30)로 구성될 수 있으며, 이를 이용한 빗물처리시스템(1000)은 우수유입부(1), 전처리부(2), 빗물저장부(3) 및 여과수처리부(4)로 구성될 수 있다. 각 구성에 대한 설명은 다음과 같다.
< 빗물처리 자동제어 여과장치>
본 발명에 따른 빗물처리 자동제어 여과장치(100)는 외관이 일정한 통 형상으로 형성될 수 있으며, 별도의 설비 없이 일정 수위의 빗물저수조에 단순 침수되어 빗물을 여과시키는 역할을 수행할 수 있다. 이러한 역할을 수행하기 위해, 빗물처리 자동제어 여과장치(100)는 이동이 가능한 컴팩트한 구조로 구성될 수 있으며, 여과막(10) 및 하우징(20) 및 자동제어부(30)를 포함할 수 있다.
여과막(10)은 막을 통과하는 수중에 있는 이물질을 제거하는 역할을 수행한다. 이러한 역할을 수행하기 위해, 여과막(10)은 세라믹막 및 중공사막으로 구성될 수 있다. 여기에서, 세라믹막 및 중공사막은 막을 통과하는 물에 포함된 이물질을 막 표면에 부착시켜 이물질을 제거할 수 있으며, 여과 처리된 물을 세라믹막 및 중공사막의 일면에 형성된 배수구를 통해 배출시킬 수 있다.
일 실시예에서, 여과막(10)은 후술되는 하우징(20) 내 배치될 수 있으며, 하나 이상의 세라믹막 및 중공사막이 복수개로 구성될 수 있다. 여기에서, 여과막(10)은 하우징(20) 바닥면을 기준으로 수평방향 또는 수직방향으로 적층되어 배치될 수 있다. 이때, 여과막(10)은 복수개의 세라믹막 및 중공사막을 고정 및 적층시키기 위해 별도의 지지프레임을 더 포함할 수 있다.
하우징(20)은 내부에 일정한 공간이 구비된 수조 형태로 형성될 수 있으며, 내부에 여과막(10)을 수용할 수 있다. 여기에서, 하우징(20)은 외부로부터 유입된 빗물을 수용하고 여과 처리된 처리수를 배출시킬 수 있으며, 이를 위해, 외부와 관 형태의 급수관 및 배수관으로 연결될 수 있다.
일 실시예에서, 하우징(20)은 내부에 일정량의 물을 수용함으로써, 내부에 배치된 여과막(10)이 물에 침지된 상태가 유지되도록 할 수 있다. 여기에서, 하우징(20)은 내부에 여과막(10)이 차지하는 공간 외에 일정량의 물을 수용할 수 있는 잔류수 저장 공간을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 하우징(20)은 여과막(10)이 침지될 정도의 물의 수위가 높아졌는지를 확인하기 위해, 내측에 수위 감지 센서를 더 포함할 수 있다. 여기에서, 하우징(20)은 내부의 여과막(10)이 지속적으로 물에 침지된 상태로 유지되도록, 후술되는 자동제어부(30)를 통해 내부의 물이 급수 또는 배수될 수 있다. 이를 위해, 하우징(20)은 자동제어부(30)와 하나 이상의 파이프로 연결될 수 있다.
자동제어부(30)는 여과막(10)의 상태에 따라 여과막(10)에 주입 및 배출되는 물의 유량을 제어하는 역할을 수행한다. 이러한 역할을 수행하기 위해, 자동제어부(30)는 흡입펌프(31), 송풍기(32), 역세펌프(33) 및 자동제어패널(34)로 구성될 수 있다. 여기에서, 흡입펌프(31), 송풍기(32) 및 역세펌프(33)는 여과막(10)의 상태에 따라 작동이 제어될 수 있다.
일 실시예에서, 자동제어부(30)는 여과막(10)이 물에 침지된 상태로 유지되도록 하우징(20) 내부에 수용된 물의 유량을 일정 수위 이상으로 제어시킬 수 있다. 여기에서, 자동제어부(30)는 하우징(20) 내 수위 감지 센서를 통해 하우징(20) 내 물의 수위가 여과막(10)의 높이 이상으로 유지되도록 제어할 수 있다. 그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 자동제어부(30)의 각 구성에 대한 설명은 다음과 같다.
흡입펌프(31)는 여과막(10)을 통과한 물을 흡입하는 역할을 수행하며, 이를 위해, 흡입펌프는(31)는 여과막(10)의 배수구와 파이프로 연결될 수 있다.
일 실시예에서, 흡입펌프(31)는 단위 시간당 여과막(10)을 통과하는 물의 유량에 따라 작동이 제어될 수 있다. 구체적으로, 흡입펌프(31)는 여과막(10)을 통과한 물의 하루 평균 처리유량이 감소할 경우 또는 유지하지 못할 경우 작동이 중단될 수 있다. 여기에서, 여과막(10)을 통과한 물의 하루 평균 처리유량이 감소할 경우 또는 유지하지 못할 경우, 여과막(10)이 이물질로 인해 막힘으로써 여과효율이 떨어질 수 있고 지속적으로 빗물을 투입할 경우 여과막(10)의 손상을 초래할 수 있다. 따라서, 흡입펌프(31)는 여과막(10)의 최적의 상태 유지 및 빗물 여과효율을 높이기 위해 물의 하루 평균 처리유량이 감소할 경우 또는 유지하지 못할 경우 작동이 중단될 수 있다.
송풍기(32)는 여과막(10)의 역세척 과정에서 여과막(10)에 공기를 주입하는 역할을 수행하며, 이를 위해, 송풍기(32)는 여과막(10) 하부에 위치된 산기관과 연결될 수 있다. 여기에서, 산기관은 여과막(10)과 일체화된 구조로 여과막(10) 하부에 결합되어 구성될 수 있다.
일 실시예에서, 송풍기(32)는 역세척 과정에서 여과막(10)에 공기를 분사하여 여과막(10)에 축척된 이물질을 여과막(10)과 분리시킬 수 있다. 여기에서, 송풍기(32)는 비가동기간 내 공기공급으로 발생되는 전력소비량을 절약하기 위해 여과막(10)이 비가동중에는 가동이 중단되며, 여과막(10)의 세정이 진행될 때와 흡입펌프(31) 가동전에 미리 여과막(10)에 공기가 주입되도록 작동이 제어될 수 있다.
역세펌프(33)는 여과막(10)에 세정수를 주입하는 역할을 수행하며, 이를 위해, 역세펌프(33)는 역세관으로 여과막(10)과 연결될 수 있다. 여기에서, 세정수는 빗물처리 자동제어 여과장치(100)를 통과한 물이 다시 순환되어 세정수로 사용될 수 있다. 구체적으로, 빗물처리 자동제어 여과장치(100)를 통과한 물이 역세펌프(33)에 의해 여과막(10)에 다시 분사될 수 있으며, 흡입펌프(31)에 의해 여과막(10)을 다시 통과함으로써 여과막(10)의 역세척과 동시에 반복적인 여과과정이 진행될 수 있다.
일 실시예에서, 역세펌프(33)는 단위 시간당 여과막(10)을 통과하는 물의 유량에 따라 작동이 제어될 수 있다. 구체적으로, 역세펌프(33)는 흡입펌프(31)가 작동중에는 미작동 상태를 유지하며, 여과막(10)을 통과한 물의 하루 평균 처리유량이 감소할 경우 또는 유지하지 못할 경우, 작동을 시작하여 여과막(10)을 세정하기 위해 세정수를 여과막(10)에 주입할 수 있다. 여기에서, 여과막(10)을 통과한 물의 하루 평균 처리유량이 감소할 경우 또는 유지하지 못할 경우, 여과막(10)이 이물질로 인해 막힘으로써 여과효율이 떨어질 수 있고 지속적으로 빗물을 투입할 경우 여과막(10)의 손상을 초래할 수 있다. 따라서, 역세펌프(33)는 여과막(10)의 최적의 상태 유지 및 빗물 여과효율을 높이기 위해 물의 하루 평균 처리유량이 감소할 경우 또는 유지하지 못할 경우 작동이 개시될 수 있다.
자동제어패널(34)은 사용자가 여과막(10)의 상태를 확인하며 자동제어부(30)의 각 구성을 제어할 수 있도록, 여과막(10)을 통과하는 물의 유량을 표시하고 흡입펌프(31), 송풍기(32) 및 역세펌프(33)의 구성별 작동 스위치가 배치된 패널이다.
< 빗물처리 자동제어 여과장치를 이용한 빗물처리시스템>
본 발명에 따른 빗물처리 자동제어 여과장치를 이용한 빗물처리시스템(1000)은 다양한 경로를 따라 유입되어 내부에 이물질이 포함된 빗물을 조경수, 농업용수 및 공업용수로 여과 처리하는 역할을 수행한다. 이를 수행하기 위해, 빗물처리 자동제어 여과장치를 이용한 빗물처리시스템(1000)은 우수유입부(1), 전처리부(2), 빗물저장부(3) 및 여과수처리부(4)로 구성될 수 있다. 각 구성에 대한 설명은 다음과 같다.
우수유입부(1)는 다양한 경로로 유입되는 우수(雨水)를 취합 및 수용하는 역할을 수행한다. 이러한 역할을 수행하기 위해, 우수유입부(1)는 일정크기의 수조로 구성되며, 유입되는 우수의 유량을 확인하기 위한 센서를 포함할 수 있다.
전처리부(2)는 1차적으로 우수 내 이물질을 제거하는 역할을 수행한다. 이러한 역할을 수행하기 위해, 전처리부(2)는 우수 표면에 존재하는 유분을 제거하는 기름 흡착 모듈 및 그물 형태의 스크린망을 포함할 수 있다.
빗물저장부(3)는 전처리부(2)를 통과한 우수 내 이물질을 2차적으로 제거하는 역할을 수행한다. 이러한 역할을 수행하기 위해, 빗물저장부(3)는 일정량의 우수를 저장할 수 있는 수조 형태로 구성되며 빗물처리 자동제어 여과장치(100)를 수용할 수 있다. 여기에서, 빗물저장부(3)는 전처리부(2)에서 제거하지 못한 보다 작은 이물질을 빗물처리 자동제어 여과장치(100)를 통해 제거할 수 있다.
일 실시예에서, 빗물저장부(3)는 복수개의 빗물처리 자동제어 여과장치(100)를 수용할 수 있다. 여기에서, 복수개의 빗물처리 자동제어 여과장치(100)는 빗물저장부(3)의 바닥면을 기준으로 수직방향 또는 수평방향으로 적층될 수 있다.
일 실시예에서, 복수개의 빗물처리 자동제어 여과장치(100)는 별도의 프레임 없이 하우징(20) 외면에 형성된 요철을 통해 서로 끼움 결합되어 적층될 수 있다. 다른 실시예에서, 복수개의 빗물처리 자동제어 여과장치(100)는 하우징(20) 크기에 맞게 형성된 프레임과 결합되어 적층될 수 있다.
여과수처리부(4)는 빗물저장부(3)를 통과한 여과수를 외부로 배수하는 역할을 수행한다. 이러한 역할을 수행하기 위해, 여과수처리부(4)는 외부와 연결된 복수개의 배수배관을 포함하며, 조경수, 농업용수 및 공업용수 등 여과수의 사용처에 따라 여과수 상태 및 유량을 제어하여 배수시킬 수 있다.
상기 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 당 업계의 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
1000: 빗물처리 자동제어 여과장치를 이용한 빗물처리시스템.
100: 빗물처리 자동제어 여과장치
10: 여과막
20: 하우징
30: 자동제어부
31: 흡입펌프
32: 송풍기
33: 역세펌프
34: 자동제어패널
1: 우수유입부
2: 전처리부
3: 빗물저장부
4: 여과수처리부

Claims (10)

  1. 세라믹막 및 중공사막으로 구성된 여과막;
    상기 여과막을 수용하는 수조 형태의 하우징; 및
    상기 여과막의 상태에 따라 상기 여과막에 주입 및 배출되는 물의 유량을 제어하는 자동제어부;를 포함하고,
    상기 하우징은,
    내부에 일정량의 물을 수용하고,
    상기 자동제어부는 상기 여과막을 통과한 물을 흡입하는 흡입펌프, 상기 여과막 내 이물질이 제거되도록 공기를 주입하는 송풍기, 상기 여과막에 세정수를 주입하는 역세펌프 및 상기 흡입펌프, 송풍기 및 역세펌프의 구성별 작동 스위치가 배치된 자동제어패널로 구성되고,
    상기 여과막의 상태에 따라 상기 흡입펌프, 송풍기 및 역세펌프의 작동이 제어되며,
    상기 흡입펌프 및 역세펌프는 단위 시간당 상기 여과막을 통과한 물의 유량에 따라 작동이 제어되고,
    상기 흡입펌프는 상기 여과막을 통과한 물의 하루 평균 처리유량이 감소할 경우 또는 유지하지 못할 경우 작동이 중단되며,
    상기 하우징은 상기 여과막이 차지하는 공간 외에 일정량의 물을 수용할 수 있는 잔류수 저장 공간을 포함하는 것을 특징으로 하는,
    빗물처리 자동제어 여과장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 자동제어부는,
    상기 여과막이 물에 침지된 상태로 유지되도록 상기 하우징 내부에 수용된 물의 유량을 제어하는 것을 특징으로 하는,
    빗물처리 자동제어 여과장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 역세펌프는,
    상기 여과막을 통과한 물의 하루 평균 처리유량이 감소할 경우 또는 유지하지 못할 경우 상기 여과막을 세정하기 위한 상기 세정수를 상기 여과막에 주입하는 것을 특징으로 하는,
    빗물처리 자동제어 여과장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 송풍기는,
    상기 여과막이 비가동중에는 공기주입이 중단되고 상기 여과막의 세정시에 공기주입이 작동되는 것을 특징으로 하는,
    빗물처리 자동제어 여과장치.
  8. 제1항, 제2항, 제6항 및 제7항 중 어느 한 항에 따른 빗물처리 자동제어 여과장치를 이용하며,
    우수(雨水)가 유입되는 우수유입부;
    1차적으로 상기 우수 내 이물질을 제거하는 전처리부;
    상기 빗물처리 자동제어 여과장치를 수용하며 상기 전처리부를 통과한 우수 내 이물질을 2차적으로 제거하는 빗물저장부; 및
    상기 빗물저장부를 통과한 여과수를 외부로 배수하는 여과수처리부;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    빗물처리 자동제어 여과장치를 이용한 빗물처리시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    복수개의 상기 빗물처리 자동제어 여과장치가 상기 빗물저장부에 수용되는 것을 특징으로 하는,
    빗물처리 자동제어 여과장치를 이용한 빗물처리시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 복수개의 빗물처리 자동제어 여과장치는,
    수직방향 및 수평방향으로 적층되는 것을 특징으로 하는,
    빗물처리 자동제어 여과장치를 이용한 빗물처리시스템.
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