KR20110135021A - 이동식 정수장치 - Google Patents

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KR20110135021A
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Abstract

본 발명은 이동식 정수장치로서, 취수된 원수의 협잡물을 제거하기 위해 여재가 충전된 다층필터; 상기 다층필터를 거쳐서 여과된 물 속에 함유되어 있는 유해세균과 휘발성 유기화합물을 제거하기 위해 여재가 충전되고 미세한 기공이 형성된 활성탄필터; 상기 활성탄필터를 거쳐서 여과된 물을 필터링하기 위해 실모양의 고분자 물질로 된 다공질의 분말을 성형하여 고온에서 소성시켜서 된 마이크로필터; 상기 마이크로필터를 거쳐서 여과된 물을 후술하는 정수장치로 이송하는 압송펌프; 상기 압송펌프에 의해 이송된 물을 정수하는 장치로서, 멤브레인 필터가 다수 구비되고, 이송된 물이 상기 다수의 멤브레인 필터를 단계적으로 거치게끔 구성된 역삼투압정수장치; 상기 역삼투압정수장치의 멤브레인 필터를 세정하기 위해 주기적으로 고유량의 원수를 상기 멤브레인 필터쪽으로 공급하는 세정장치; 및 전체동작을 제어하는 컨트롤패널을 포함하여 구성되며, 일정공간에 설치되어 이동가능한 것을 특징으로 한다.

Description

이동식 정수장치{Moving type water purifier apparatus}
본 발명은 이동식 정수장치에 관한 것으로, 지역 엔진발전소나 중소기업 등에 산업용수를 공급하거나, 산간오지나 도서지방 또는 재해지역에서 비상급수장치로 사용할 수 있는 정수장치를 컨테이너 등의 일정공간에 구비하여 선박, 차량 등의 운송수단에 의해 이동가능하게 한 것이다.
공업용수는 보일러용수, 원수용수, 제품처리용수, 세정용수, 냉각용수 등으로 구분되는데, 이러한 공업용수는 업종이나 용도에 따라 요구되는 수량이나 수질이 다르지만 일반적으로 양이 많아야 하고, 양질, 저온, 저렴해야 한다.
한편, 제품생산에 대량의 공업용수가 필요한 경우 용수단가가 제품원가에 직접 관계되므로 용수의 확보는 기업의 입장에서 중요한 비중을 차지하게 된다.
예를들어, 화력발전이나 원자력발전의 냉각수로 바닷물이 많이 이용되고 있으나, 바닷물을 냉각수로 다량 사용하면 주변의 해수농도가 변화하여 해역의 생물자원에 많은 영향을 주게 되므로 사전에 충분한 조사와 대책이 요구되며, 양질의 용수를 필요로 하는 일반 중소기업의 경우, 입지적 조건이나 생산제품의 특성때문에 염분이 포함된 바닷물을 공업용수로 사용하기에는 적합하지 않은 경우도 있다.
한편, 수도시설이 미비하거나 강수량이 부족한 지역 또는 재해지역으로서 상수원이 오염된 곳에서는 식수를 사용하기 위해서는 지층이나 하천의 물을 정수하여야 할 필요가 있다. 이 경우 적절한 시간내에 현지에서 정수장치가 운영되어야 하며, 다수인원을 대상으로 하므로 대량으로 급수할 수 있어야 한다.
또한, 정수장치에 사용되는 멤브레인 필터의 경우 오랜 시간 사용시 표면이 음, 양이온 등으로 오염되어 정수능력이 떨어지게 되므로 세정작업이 필요한데, 종래의 CIP(Cleaning In Place) 장치의 경우, 설치 공간 및 설치비용이 많이 소요되므로, 이동식으로 정수장치를 구성하기에는 운영비용이 많이 소요되어 적합하지 않은 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결코자 하는 것으로, 지역발전소나 중소기업 등에서 요구되는 양질의 공업용수뿐만 아니라 산간오지나 재해지역에서 필요로 하는 식수의 대량 공급이 가능하고, 자체적인 세정장치가 구비되며, 이동가능하도록 일정공간에 내장되고 원격 모니터링이 가능한, 세정기능을 구비한 이동식 정수장치를 저렴한 비용으로 제공하는 데 그 목적이 있다.
전술된 본 발명의 목적은 취수된 원수의 협잡물을 제거하기 위해 여재가 충전된 다층필터; 상기 다층필터를 거쳐서 여과된 물 속에 함유되어 있는 유해세균과 휘발성 유기화합물을 제거하기 위해 여재가 충전되고 미세한 기공이 형성된 활성탄필터; 상기 활성탄필터를 거쳐서 여과된 물을 필터링하기 위해 실모양의 고분자 물질로 된 다공질의 분말을 성형하여 고온에서 소성시켜서 된 마이크로필터; 상기 마이크로필터를 거쳐서 여과된 물을 후술하는 정수장치로 이송하는 압송펌프; 상기 압송펌프에 의해 이송된 물을 정수하는 장치로서, 멤브레인 필터가 다수 구비되고, 이송된 물이 상기 다수의 멤브레인 필터를 단계적으로 거치게끔 구성된 역삼투압정수장치; 상기 역삼투압정수장치의 멤브레인 필터를 세정하기 위해 주기적으로 고유량의 원수를 상기 멤브레인 필터쪽으로 공급하는 세정장치; 및 전체동작을 제어하는 컨트롤패널을 포함하여 구성되며, 일정공간에 설치되어 이동가능한 것을 특징으로 하는 이동식 정수장치에 의해 달성된다.
본 발명의 일실시예에 따른 이동식 정수장치에 의하면, 저가형 모델로서 지역발전소나 중소기업 등에서 요구되는 양질의 공업용수뿐만 아니라 산간오지, 도서지역, 재해지역에서 필요로 하는 식수를 즉시에 대량으로 공급할 수 있고, 자체적인 세정장치와 원격 모니터링 시스템이 구비되어 있으므로 설치와 운전, 관리가 용이하고, 운영비용이 절감되는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 이동식 정수장치의 정수 시스템을 간략히 도시한 개략도.
도 2는 본 발명에 따른 일실시예로서 원수를 정수처리하는 과정을 나타낸 처리도.
도 3a는 일반적인 PLC의 개략적인 블록 구성도.
도 3b는 본 발명에 따른 일실시예로서 원격 모니터링 시스템의 구성도.
이하, 본 발명의 일실시예에 따른 이동식 정수장치의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.
또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 하여 내려져야 할 것이다.
아울러, 아래의 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니라 본 발명의 청구범위에 제시된 구성요소의 예시적인 사항에 불과하며, 본 발명의 명세서 전반에 걸친 기술사상에 포함되고 청구범위의 구성요소에서 균등물로서 치환 가능한 구성요소를 포함하는 실시예는 본 발명의 권리범위에 포함될 수 있다.
실시예
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 이동식 정수장치의 정수 시스템을 간략히 도시한 개략도, 도 2는 본 발명에 따른 일실시예로서 원수를 정수처리하는 과정을 나타낸 처리도, 도 3a는 일반적인 PLC의 개략적인 블록 구성도, 도 3b는 본 발명에 따른 일실시예로서 원격 모니터링 시스템의 구성도이다.
본 발명의 일실시예에 따른 이동식 정수장치(100)는 도 1에 도시된 바와 같이 멤브레인 필터를 거쳐서 농축된 폐수 중 일부를 다시 멤브레인 필터로 재순환시켜(recycle system) 용수의 회수효율을 높이게 되며, 멤브레인 필터를 세척하기 위한 세정장치(auto flushing system)가 구비되어 주기별로 멤브레인 필터를 세척하게 된다.
더욱 상세하게는 도 2에 도시된 바와 같이, 취수된 원수의 협잡물을 제거하는 다층필터(200)와, 상기 다층필터(200)를 거쳐서 여과된 물 속에 함유되어 있는 현탁물질과 유기물 등을 제거하는 활성탄필터(300)와, 상기 활성탄필터(300)를 거쳐서 여과된 물을 필터링하는 마이크로필터(400)와, 상기 마이크로필터(400)를 거쳐서 여과된 물을 역삼투압정수장치(600)로 이송하는 압송펌프(500a,500b)와, 상기 압송펌프(500a,500b)에 의해 이송된 물을 3단계로 구비된 5개의 멤브레인 필터(601~605)를 거쳐서 정수하는 역삼투압정수장치(600)와, 상기 역삼투압정수장치(600)의 멤브레인 필터(601~605)를 세정(flushing)하기 위한 세정장치(700), 및 전체동작을 제어하는 컨트롤패널(800)을 포함하여 이동식 정수장치(100)가 구성된다.
여기서, 상기 다층필터(200)는 0.1 내지 0.15mm 정도의 크기를 갖는 슬라그볼, 0.3 내지 0.8mm의 크기를 갖는 모래, 5 내지 10mm의 크기를 갖는 자갈 등과 같은 여재를 사용할 수 있으며, 그 적층수, 규격 및 종류는 이에 한정되지 않고 현장조건에 따라 다양하게 채용된다.
또한, 상기 활성탄 필터(300)는 여재가 충전되고 미세한 기공이 형성된 것으로서, 활성탄 특유의 흡착력을 이용하여 현탁물질 탈취, 탈색, 유기물 흡착, 유해세균 제거 등 고도의 정수처리를 할 수 있으며 그 규격 및 종류는 현장조건에 따라 다양하게 채용된다.
또한, 상기 마이크로 필터(400)는 녹이나, 흙, 모래, 먼지를 비롯한 각종 찌꺼 기 등 1㎛ 크기의 미세한 불순물까지 제거함으로써 정수효과를 극대화하하기 위하여, 실모양의 고분자 물질로 된 다공질의 분말을 성형하여 고온에서 소성시켜서 된 것으로, 그 규격 및 종류는 현장조건에 따라 다양하게 채용된다.
또한, 상기 역삼투압정수장치(600)는 예를 들어 5개의 멤브레인 필터(601~605)를 3단계로 배치하여 상기 마이크로 필터(400)를 거쳐서 여과된 물을 정수하는 것으로서, 이때 첫 번째와 두 번째 단계에서는 각각 두개의 멤브레인 필터(601~604)를 병렬로 배치하고, 세 번째 단계에서는 하나의 멤브레인 필터(605)를 배치하는 것이 바람직하며, 상기 멤브레인 필터(601~605)는 중금속, 박테리아, 유기화학물질 또는 분자량 200이상 되는 물 속에 용해된 이물질 등을 초정밀 반투막(0.0001㎛)을 통한 강제식 2중화 분리작업으로 처리하여 정수효과를 발휘하며, 그 규격 및 종류는 현장조건에 따라 다양하게 채용된다.
이때, 현장조건에 따라 멤브레인 필터의 갯수를 적절하게 선택할 수 있음은 물론이며, 멤브레인 필터를 거쳐서 농축된 폐수 중 일부가 다시 멤브레인 필터로 재순환됨에 따라 용수 회수효율이 향상된다.
또한, 상기 세정장치(700)는 PLC 프로그램에 의해 작동 제어되는 세정펌프(720)로 구성되는데, 세정장치(700)의 작동주기와 작동시간은 현장조건에 따라 사용자가 PLC 프로그램으로 미리 입력할 수 있다.
또한, 상기 컨트롤패널(800)은 본 발명의 전체적인 동작을 제어하는 것으로서, 본 발명 내의 유량계(741,941), 전도도계측기(631), pH계측기(632)와 폐수탱크밸브(742), 처리수탱크밸브(942) 및 각 펌프의 모터에 연결된 전자컨트롤 장치와 전기적으로 연결되어 원수취수부터 처리수 이송에 이르기까지 전 과정이 제어되도록 조작할 수 있게 한 것이며, 인터넷을 이용한 원격제어모드로 전환하는 스위치가 구비되어, 인터넷을 이용하여 웹브라우저상에서 상기 계측기 수치를 모니터할 수 있고, 밸브 및 모터의 작동을 제어하는 것이 가능하다.
또한, 컨트롤패널(800)은 GUI(Graphical User Interface) 제어 시스템으로 구현되어, 소형화와 함께 제작비용의 절감이 가능하고, 그래픽 터치스크린 형태로 조작할 수 있으며, PLC의 적용으로 기능을 집적화, 단순화시키는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 이동식 정수장치(100)는 상기 마이크로필터(400)를 거쳐서 여과된 물이 역삼투압정수장치(600)로 유입되기 전 단계에, 스케일 부착방지를 위한 안티스캘런트 약품을 주입하는 장치를 더 포함하여 구성될 수 있는데, 이 장치는 안티스캘런트 탱크(410)와 안티스캘런트 펌프(420)로 구성되며 안티스캘런트 약품으로는 히드록실기 에틸렌 디 인산(hydroxyl ethylene di phosphoric acid) 계통의 약품을 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 이동식 정수장치(100)는 역삼투압정수장치(600)를 거쳐서 정수된 물이 처리수탱크(900)에 저장되기 전 단계에, 정수처리된 물의 pH를 조절하기 위해 화학약품을 주입하는 장치를 더 포함하여 구성될 수 있는데, 이 장치는 pH약품탱크(610)와 pH펌프(620)로 구성되며 화학약품으로는 수산화나트륨을 사용하는 것이 바람직하다.
전술한 바와 같이 구성된 이동식 정수장치의 일실시예에 따른 작동을 살펴보면 다음과 같다.
본 발명의 일실시예에 따른 이동식 정수장치(100)는 컨테이너 등의 일정공간에 설치되고, 자동차나 선박 등의 운송수단에 의해 정수처리를 필요로 하는 설치장소로 이동된다.
설치장소에 도착한 후, 상기 정수장치(100)를 운송수단에서 분리하여, 원수에 취수관을 연결하고 작동시키며 이때, 운송수단에 적재된 상태에서도 작동 가능하다.
여기서, 펌핑수단에 의해 취수관을 통해 유입된 원수는 먼저, 다층필터(200)를 통과하게 된다. 이때, 원수에 포함된 부유물질 등의 협잡물등이 제거된다.
이후, 상기 다층필터(200)를 거쳐서 여과된 물은 활성탄 필터(300)를 거치게 되는데, 여기서 1차 여과된 물 속에 함유되어 있는 바이러스 등의 유해세균 및 휘발성 유기화합물 등이 제거된다.
상기 활성탄 필터(300)를 거쳐서 여과된 물은 마이크로 필터(400)를 거치게 된다. 이때 녹이나, 흙, 모래, 먼지를 비롯한 각종 찌꺼기 등 1㎛ 크기의 미세한 불순물까지 1㎛의 필터로 깨끗이 필터링한다.
상기 마이크로 필터(400)를 거쳐서 여과된 물은 압송펌프(500a,500b)에 의해 역삼투압정수장치(600)로 유입되는데, 압송펌프(500a)가 작동불능인 경우를 대비하여 예비용 펌프(500b)를 더 구비하는 것이 바람직하며, 이때 스케일 부착 방지를 위해 히드록실기 에틸렌 디 인산(hydroxyl ethylene di phosphoric acid) 계통의 안티스캘런트 약품이 주입된다.
상기 역삼투압정수장치(600)로 유입된 물은 예를 들어 5개의 멤브레인 필터(601~605)를 3단계에 걸쳐 거치면서 정수되는데, 이때 첫 번째와 두 번째 단계는 각각 두개의 병렬배치된 멤브레인 필터(601~604)가 사용되고 마지막 세 번째 단계는 하나의 멤브레인 필터(605)가 사용된다.
따라서, 첫 번째 단계에서 정수처리되고 남은 퇴수는 두 번째 단계에서 정수처리되고, 두 번째 단계에서 정수처리되고 남은 퇴수는 다시 세 번째 단계를 거치면서 정수처리되어 용수 회수효율을 높일 수 있으며, 이에 더하여 멤브레인 필터(601~605)를 거쳐서 농축된 폐수를 압송펌프(500a,500b)에 의해 적정량(예를 들어, 농축수의 50%)을 다시 멤브레인 필터(601~605)로 재순환(recycle) 시킴으로써 용수 회수효율을 70%까지 높일 수 있게 된다.
상기 역삼투압정수장치(600)에 의해 정수처리된 처리수는 처리수 탱크(900)에 저장된다.
이때, 상기 처리수 탱크(900)는 정수장치(100)와 분리되어 이동가능하고, 위생성, 수밀성, 내구성 및 보온성의 기능을 갖추며, 대량의 처리수를 저장할 수 있는 대용량인 것이 바람직하다.
마지막으로, 상기 처리수 탱크(900)에 저장된 처리수는 에어탱크(950,960)와 정화기 공급펌프(951a,951b)및 보일러 공급펌프(961a,961b)에 의해 각각 보일러와 정화기 등의 연관설비에 공급되며, 이때 펌프가 작동불능일 경우를 대비하여 예비용으로 각 하나씩 더 구비하는 것이 바람직하다.
한편, 상기 역삼투압정수장치(600)가 장시간 가동되는 경우 멤브레인 필터(601~605)의 표면이 양, 음이온 성분 등으로 오염되어 정수능력이 떨어지게 되는데, 이때 세정장치(700)가 가동된다.
여기서, 상기 세정장치(700)는 세정펌프(720)가 구동되어 역삼투압정수장치(600)의 멤브레인 필터(601~605)에 고용량의 공급수를 흘림으로써 막면 상의 오염물질을 씻어내게 되며, 이때 세정펌프(720)의 작동주기와 작동시간은 현장조건에 따라 사용자가 적절하게 미리 입력할 수 있다.
이렇게 세정장치(700)에 의해 역삼투압정수장치(600)의 멤브레인 필터(601~605)를 세척한 폐수는 폐수탱크(740)로 이송되어 저장되며, 이후 폐수배출 펌프(750)에 의해 외부로 배출된다.
한편, 역삼투압정수장치(600)에서 폐수탱크(740)와 처리수 탱크(900)로 연결되는 배관에 설치된 유량계(741,941)를 통하여 유량을 확인함으로써 전체적인 운전상황을 체크할 수 있고, 역삼투압정수장치(600)를 통과한 처리수가 처리수탱크(900)에 저장되는 과정에서 pH 계측기(632)에 의해 처리수의 pH를 측정하고, NaOH등의 화학약품을 투입함으로써 일정한 pH를 유지하도록 하며, 전도도 계측기(631)를 통하여 생산되는 처리수의 수질을 관리한다.
이러한 전체적인 작동은 각종 계측기의 센서나, 모터 및 밸브에 연결된 전자컨트롤 장치와 전기적으로 연결되어 컨테이너(미도시) 일측에 구비된 컨트롤패널(800)에 의하여 PLC(Programmable Logic Controller) 방식으로 제어할 수 있는데, PLC는 도 3a에 도시된 바와 같이 일반적으로 중앙처리장치(810), 프로그램 메모리(820), 데이터 메모리(830), 입력부(840), 출력부(850) 및 전원부(860)로 구성된다.
여기서, PLC 프로그램 입력장치(841)는 PLC 고유의 프로그램 언어로 된 프로그램을 작성하여 프로그램 메모리(820)에 입력하는 장치이며, 범용 사용자 컴퓨터에서 실행 가능한 프로그램으로 작성하여 RS232C 통신포트를 이용하여 PLC에 다운로드 할 수도 있고, 입력장치(842)는 스위치나 각종 계측기(631,632)의 센서와 같이 신호를 출력하는 장치로, PLC의 입력단자에 연결되고, 출력장치(851)는 램프나 솔레노이드 밸브(742,942)와 같이 PLC의 출력을 받아 구동되는 장치로, PLC의 출력단자에 연결된다.
이때, PLC의 중앙처리장치(810)는 프로그램 메모리(820)에 저장된 프로그램을 순차로 실행하고, 주기적으로 입력부(840)를 통하여 입력장치(842) 각각의 입력값을 읽어서 대응하는 데이터 메모리(830)에 기록하고, 출력장치(851)에 대응하는 데이터 메모리(830)에 기록된 값을 읽어서 출력부(850)를 통하여 출력장치에 전송한다.
아울러, 본 발명은 일반적으로 엔진발전기, 보일러 등의 연관설비와 함께 운전되는데, 상기 컨트롤 패널(800)에는 자동제어에서 인터넷을 이용한 원격제어로 전환하는 스위치가 구비되어, 원격제어로 전환하는 경우에는 도 3b에 도시된 바와 같이, 컨트롤패널(800)에서 확인할 수 있는 각종 계측기(631,632)의 데이터와 운전상황이 본 발명과 별도로 구비되는 PLC서버(870)에 저장되고, 이 PLC서버(870)에는 본 발명인 이동식 정수장치(100)의 PLC 뿐만 아니라 엔진발전기, 보일러 등 연관설비의 PLC도 연결되며, 인터넷을 통해 원격지의 클라이언트(880)와 연결되어 웹브라우저를 통해 원격지에서 상기 데이터와 운전상황을 모니터하고 각 모터의 작동과 폐수탱크밸브(742) 및 처리수탱크밸브(942)의 개폐를 제어할 수 있게 되는 것이다.
100 : 이동식 정수장치
200 : 다층필터
300 : 활성탄필터 400 : 마이크로필터
410 : 안티스캘런트 탱크 420 : 안티스캘런트 펌프
500a,500b : 압송펌프 600 : 역삼투압정수장치
601~605 : 멤브레인 필터 610 : pH약품탱크
620 : pH펌프 631 : 전도도계측기
632 : pH계측기 700 : 세정장치
720 : 세정펌프 740 : 폐수탱크
741 : 유량계 742 : 폐수탱크밸브
750 : 폐수배출펌프 800 : 컨트롤패널
810 : 중앙처리장치 820 : 프로그렘 메모리
830 : 데이터 메모리 840 : 입력부
841 : 프로그램 입력장치 842 : 입력장치
850 : 출력부 851 : 출력장치
860 : 전원부 870 : PLC 서버
880 : 클라이언트 900 : 처리수탱크
941 : 유량계 942 : 처리수탱크밸브
950,960 : 에어탱크 951a,951b : 정화기 공급펌프
961a,961b : 보일러 공급펌프

Claims (3)

  1. 취수된 원수의 협잡물을 제거하기 위해 여재가 충전된 다층필터;
    상기 다층필터를 거쳐서 여과된 물 속에 함유되어 있는 유해세균과 휘발성 유기화합물을 제거하기 위해 여재가 충전되고 미세한 기공이 형성된 활성탄필터;
    상기 활성탄필터를 거쳐서 여과된 물을 필터링하기 위해 실모양의 고분자 물질로 된 다공질의 분말을 성형하여 고온에서 소성시켜서 된 마이크로필터;
    상기 마이크로필터를 거쳐서 여과된 물을 후술하는 정수장치로 이송하는 압송펌프;
    상기 압송펌프에 의해 이송된 물을 정수하는 장치로서, 멤브레인 필터가 다수 구비되고, 이송된 물이 상기 다수의 멤브레인 필터를 단계적으로 거치게끔 구성된 역삼투압정수장치;
    상기 역삼투압정수장치의 멤브레인 필터를 세정하기 위해 주기적으로 고유량의 원수를 상기 멤브레인 필터쪽으로 공급하는 세정장치; 및
    전체동작을 제어하는 컨트롤패널을 포함하여 구성되며, 일정공간에 설치되어 이동가능한 것을 특징으로 하는 이동식 정수장치.
  2. 청구항 1에서,
    상기 멤브레인 필터를 거쳐서 농축된 폐수가 상기 압송펌프에 의해 다시 멤브레인 필터로 재순환되는 것을 특징으로 하는 이동식 정수장치.
  3. 청구항 1에서,
    상기 세정장치는 PLC 프로그램에 의해 작동주기와 작동시간이 제어되는 것을 특징으로 하는 이동식 정수장치.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180094207A (ko) * 2017-02-14 2018-08-23 (주)필로스 비상용 이동식 막여과 정수 장치
US20200369538A1 (en) * 2019-05-21 2020-11-26 Cellmobility, Inc. Copper Foam for Water Purification

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