KR20180124439A - 에너지 저장시스템용 자동소화장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 에너지 저장시스템용 자동소화장치에 관한 것으로서, 별도의 전원인가 없이 무전원방식으로 에너지 저장시스템에 구비되는 배터리 트레이의 배터리모듈, 케이스, 배터리 관리 시스템 중 어느 하나 이상 또는 모두에 발생된 화재를 빠른 시간내에 진화하여 화재로 인한 대형사고 및 환경오염을 방지할 수 있는 효과가 있다.

Description

에너지 저장시스템용 자동소화장치{Automatic fire extinguishing systems for energy storage systems}
본 발명은 별도의 전원인가 없이 무전원방식으로 에너지 저장시스템에 구비되는 배터리 트레이의 배터리모듈, 케이스, 배터리 관리 시스템 중 어느 하나 이상 또는 모두에 발생된 화재를 빠른 시간내에 진화하여 화재로 인한 대형사고 및 환경오염을 방지할 수 있는 에너지 저장시스템용 자동소화장치에 관한 것이다.
에너지 저장 시스템(ESS, Energy Storage System)은 외부 전력원, 예를 들면, 발전소에서 외부 전력을 공급받아 저장하여, 전력이 필요한 시점에 필요한 곳으로 전송하는 장치를 의미한다.
즉, 에너지 저장 시스템은 전력 저장용 배터리를 포함한 대용량 전력 저장 장치로서, 전력을 저장해 필요한 장소와 시간에 사용할 수 있도록 지원하는 저장 장치이다. 이에 따라 현재에는 신재생 에너지 저장 장치로서 각광받고 있다.
이에 대해, 에너지 저장 시스템이 신재생 에너지 저장 장치로 각광을 받고 있지만, 에너지 저장 시스템의 배터리가 서로 연결되어 집중적으로 배치되어 있기 때문에, 배터리에 열화 또는 발열이 일어난 경우 및 BMS(배터리 관리 시스템)의 접점불량으로 인해 화재가 일어날 경우, 큰 대형 사고로 일어날 수 있는 문제점이 있다.
이와 같은 문제점을 해소하기 위해 최근에는 하나 이상의 배터리 또는 서로 연결된 복수의 배터리를 운송하는 컨테이너를 포함한 에너지 저장 시스템을 자동으로 소화시키는 에너지 저장 시스템용 소화장치 및 상기 소화 장치 제어방법이 국내공개특허공보 공개번호 제10-2015-0077006호로 제안된 바 있다.
그러나, 상기 국내공개특허공보 공개번호 제10-2015-0077006호의 경우, 배터리의 전원이 소화장치에 인가됨에 따라 상기 소화장치가 작동되어 화재를 진화하는 방식으로서, 배터리 등의 외부전원이 상기 소화장치로 인가되지 못하는 경우 화재를 진화할 수 없는 문제점이 있다.
상기 국내공개특허공보 공개번호 제10-2015-0077006호
상술한 바와 같은 문제점을 해소하기 위한 본 발명은 별도의 전원인가 없이 무전원방식으로 에너지 저장시스템에 구비되는 배터리 트레이의 배터리모듈, 케이스, 배터리 관리 시스템 중 어느 하나 이상 또는 모두에 발생된 화재를 빠른 시간내에 진화하여 화재로 인한 대형사고 및 환경오염을 방지할 수 있는 에너지 저장시스템용 자동소화장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 배터리모듈과, 상기 배터리 모듈을 수용하는 케이스와, 상기 케이스의 삽입장착되는 배터리 관리 시스템(BMS)를 포함하여 이루어지는 배터리 트레이가 구비되는 에너지 저장시스템에 발생된 화재를 진화하기 위한 에너지 저장시스템용 자동소화장치로서, 상기 배터리모듈, 상기 케이스, 상기 배터리 관리 시스템(BMS) 중 어느 하나 이상에 이산화탄소를 분사하여 상기 배터리모듈, 상기 케이스, 상기 배터리 관리 시스템(BMS) 중 어느 하나 이상에 발생된 화재를 진화하는 화재진화라인과; 상기 화재진화라인의 내부로 이산화탄소를 공급하는 이산화탄소공급부재를 포함하여 구성되는 이산화탄소공급부;가 구비되는 것을 특징으로 하는 에너지 저장시스템용 자동소화장치에 관한 것이다.
여기서, 상기 이산화탄소공급부의 화재진화라인은 상기 배터리모듈, 상기 케이스, 상기 배터리 관리 시스템(BMS) 모두에 이산화탄소를 분사하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 화재진화라인은 상기 이산화탄소공급부재와 연결되는 연결라인과; 상기 연결라인과 연결되는 이산화탄소분사라인;을 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.
또는, 상기 화재진화라인은 상기 연결라인과 상기 이산화탄소분사라인 사이에 형성되는 복수의 분기라인을 포함하여 구성되고, 복수의 상기 분기라인마다 상기 이산화탄소분사라인이 연결되는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 이산화탄소분사라인 전체는 융점이 낮은 가연성재질로 이루어지는 것이 바람직하다.
또는, 상기 이산화탄소분사라인 전체는 불연성재질로 이루어지고, 불연성재질로 이루어지는 상기 이산화탄소분사라인에 일정간격으로 분사공이 형성되며, 상기 분사공내에 상기 분사공을 폐쇄하는 융점이 낮은 가연성재질의 마감부재가 각각 구비되는 것이 바람직하다.
또는, 상기 이산화탄소분사라인 전체는 불연성재질로 이루어지고, 불연성재질로 이루어지는 상기 이산화탄소분사라인에 일정간격으로 분사공이 형성되며, 상기 분사공 주변의 상기 이산화탄소분사라인의 외면마다 상기 분사공을 폐쇄하는 융점이 낮은 가연성재질의 마감부재가 구비되는 것이 바람직하다.
또는, 상기 이산화탄소분사라인 전체는 불연성재질로 이루어지고, 불연성재질로 이루어지는 상기 이산화탄소분사라인은 복수개로 배분되며, 어느 하나의 상기 이산화탄소분사라인과 다른 하나의 상기 이산화탄소분사라인 사이에 어느 하나의 상기 이산화탄소분사라인과 다른 하나의 상기 이산화탄소분사라인을 연결하는 불연성재질로 이루어지는 연결부재가 구비되고, 상기 연결부재에 분사공이 형성되며, 상기 연결부재의 분사공내에 상기 분사공을 폐쇄하는 융점이 낮은 가연성재질의 마감부재가 각각 구비되는 것이 바람직하다.
또는, 상기 이산화탄소분사라인 전체는 불연성재질로 이루어지고, 불연성재질로 이루어지는 상기 이산화탄소분사라인에 바이메탈로 이루어지는 마감부재가 구비되고, 바이메탈로 이루어지는 상기 마감부재의 내면에 상기 이산화탄소분사라인으로 돌출되는 핀부재가 형성되는 것이 바람직하다.
본 발명은 이산화탄소공급부로의 별도의 전원인가 없이 무전원방식으로 상기 이산화탄소공급부가 공급하는 이산화탄소를 통해 에너지 저장시스템에 구비되는 배터리 트레이의 배터리모듈, 케이스, 배터리 관리 시스템 중 어느 하나 이상 또는 모두에 발생된 화재를 빠른 시간내에 진화하여 화재로 인한 대형사고 및 환경오염을 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예인 에너지 저장시스템용 자동소화장치를 개략적으로 나타내는 정면도이고,
도 2는 화재진화라인의 제 1예를 개략적으로 나타내는 일부확대정면도이고,
도 3은 화재진화라인의 제 2예를 개략적으로 나타내는 정면도이고,
도 4는 도 3의 A - A선에 따른 마감부재의 일예를 개략적으로 나타내는 단면도이고,
도 5는 마감부재의 다른예를 개략적으로 나타내는 단면도이고,
도 6 및 도 7은 마감부재의 또 다른예를 개략적으로 나타내는 단면도이고,
도 8은 화재진화라인의 제 3예를 개략적으로 나타내는 정면도이고,
도 9는 도 8의 B - B선에 따른 분리단면도이고,
도 10은 도 9의 결합단면도이고,
도 11은 화재진화라인의 제 4예를 개략적으로 나타내는 정면도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다. 물론 본 발명의 권리범위는 하기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 기술분야의 통상적인 지식을 가진자에 의하여 다양하게 변형 실시될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예인 에너지 저장시스템용 자동소화장치를 개략적으로 나타내는 정면도이다.
본 발명의 일실시예인 에너지 저장시스템용 자동소화장치는 도 1에서 보는 바와 같이 크게, 배터리모듈(100)과, 상기 배터리 모듈(100)을 수용하는 케이스(110)와, 상기 케이스(110)의 삽입장착되는 배터리 관리 시스템(BMS, 120)를 포함하여 이루어지는 배터리 트레이가 구비되는 에너지 저장시스템에 발생된 화재를 진화하기 위한 에너지 저장시스템용 자동소화장치이다.
상기 배터리모듈(100), 상기 케이스(110) 및 상기 배터리 관리 시스템(BMS, 120)은 국내공개특허공보 공개특허 제10-2016-0028205호 등을 통해 공지된 사항임으로, 이하 자세한 설명은 생략하도록 한다.
특히, 상기 배터리 관리 시스템(BMS, 120)의 접점불량으로 인해 상기 배터리 트레이에 화재가 발생될 수 있는 데, 발생된 화재를 빠른 시간내에 진화하기 위해, 상기 배터리모듈(100), 상기 케이스(110), 상기 배터리 관리 시스템(BMS, 120) 중 어느 하나 이상에 이산화탄소를 분사하여 상기 배터리모듈, 상기 케이스, 상기 배터리 관리 시스템(BMS) 중 어느 하나 이상에 발생된 화재를 진화하는 화재진화라인(210)과; 상기 화재진화라인(210)의 내부로 이산화탄소를 공급하는 이산화탄소공급부재(220)를 포함하여 구성되는 이산화탄소공급부(20);가 구비된다.
도 1에서 보는 바와 같이 상기 이산화탄소공급부(20)는 상기 케이스(110)의 내부에 구비될 수 있으며, 상기 이산화탄소공급부재(220)는 고압의 이산화탄소가 압축저장된 이산화탄소 가스통 등 다양한 종류로 이루어질 수 있다.
상기 화재진화라인(210)은 각각 배터리모듈(100), 상기 케이스(110) 및 상기 배터리 관리 시스템(BMS)의 주변에 배치될 수 있다.
도 2는 화재진화라인의 제 1예를 개략적으로 나타내는 일부확대정면도이다.
제 1예로, 상기 화재진화라인(210)은 도 2에서 보는 바와 같이 연결라인(211)과 이산화탄소분사라인(212)을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 연결라인(211)은 금속재질의 파이프관 등의 불연성재질로 이루어질 수 있다.
상기 연결라인(211)의 일측은 상기 이산화탄소공급부재(220)의 상부에 기밀하게 연결고정될 수 있다.
1개의 상기 이산화탄소분사라인(212)의 일측이 상기 연결라인(211)의 타측에 기밀하게 연결고정될 수 있다.
제 1예의 상기 이산화탄소분사라인(212)의 타측은 폐쇄될 수 있다.
제 1예의 상기 이산화탄소분사라인(212) 전체는 융점이 낮은 플라스틱 등의 가연성재질로 이루어질 수 있다.
상기 배터리모듈(100), 상기 케이스(110), 상기 배터리 관리 시스템(BMS, 120)의 발화지점과 인접한 제 1예의 이산화탄소분사라인(212) 부위가 용융되어 녹아내릴 수 있고, 제 1예의 이산화탄소분사라인(212)의 녹아내린 부위에서 상기 배터리모듈(100), 상기 케이스(110), 상기 배터리 관리 시스템(BMS, 120)의 발화지점으로 이산화탄소가 분사되어 발화지점을 진화할 수 있다.
도 3은 화재진화라인의 제 2예를 개략적으로 나타내는 정면도이다.
제 2예의 상기 화재진화라인(210)은 상기 연결라인(211)과 상기 이산화탄소분사라인(212)으로 구성되되, 제 2예의 상기 이산화탄소분사라인(212) 전체는 불연성재질로 이루어질 수 있다.
불연성재질로 이루어질 수 있는 제 2예의 상기 이산화탄소분사라인(212)에는 상기 배터리모듈(100), 상기 케이스(110), 상기 배터리 관리 시스템(BMS, 120)과 마주하여 화재가 발생된 상기 배터리모듈(100), 상기 케이스(110), 상기 배터리 관리 시스템(BMS, 120)으로 이산화탄소를 분사하기 위한 분사공(213)이 일정간격으로 형성될 수 있다.
도 4는 도 3의 A - A선에 따른 마감부재의 일예를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 4에서 보는 바와 같이 상기 분사공(213)내에는 상기 분사공(213)을 폐쇄하는 융점이 낮은 플라스틱 등으로 이루어질 수 있는 가연성 재질의 일예의 마감부재(214)가 접착구비 등 다양한 방식으로 구비될 수 있다.
상기 분사공(213)내의 마감부재(214)는 상기 배터리모듈(100), 상기 케이스(110), 상기 배터리 관리 시스템(BMS, 120)에 발생된 화재의 고온의 불꽃에 의해 용융되면서 녹아내려 상기 분사공(213)을 개방할 수 있게 되고, 개방된 상기 분사공(213)을 통해 화재가 발생된 상기 배터리모듈(100), 상기 케이스(110), 상기 배터리 관리 시스템(BMS, 120)으로 이산화탄소가 분사되어 화재를 진압할 수 있다.
도 5는 마감부재의 다른예를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
다른예로, 상기 마감부재(214)는 도 5에서 보는 바와 같이 상기 분사공(213) 주변의 상기 이산화탄소분사라인(212)의 외면을 감싼 상태로 상기 분사공(213) 주변의 상기 이산화탄소분사라인(212)의 외면에 밀착구비되도록 환형형상 등으로 형성될 수 있다.
도 6 및 도 7은 마감부재의 또 다른예를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
또 다른예로, 불연성 재질로 이루어지는 상기 이산화탄소분사라인(212)에는 도 6에서 보는 바와 같이 바이메탈로 이루어지는 환형형상 등 다양한 형상으로 형성될 수 있는 마감부재(214)가 복수개로 일정간격으로 구비될 수 있다.
상기 마감부재(214)를 이룰 수 있는 바이메탈은 열을 가했을 때 휘는 성질을 갖는 것으로서, 이와 같은 바이메탈로 이루어질 수 있는 상기 마감부재(214)의 내면에는 상기 이산화탄소분사라인(212)의 외면 방향으로 돌출되는 핀부재(217)가 일정간격으로 복수형성될 수 있다.
상기 배터리모듈(100), 상기 케이스(110), 상기 배터리 관리 시스템(BMS, 120)에 발생된 화재의 고온의 불꽃에 의해 상기 마감부재(214)를 이룰 수 있는 바이메탈이 상기 이산화탄소분사라인(212)의 외면방향으로 휘어지면서 상기 이산화탄소분사라인(212)을 점차 가압하게 되고, 이로 인해 도 7에서 보는 바와 같이 상기 핀부재(217)가 상기 이산화탄소분사라인(212)의 내측으로 파고 들어 상기 이산화탄소분사라인(212)이 파단됨에 따라 상기 이산화탄소분사라인(212)내에 충진된 이산화탄소가 상기 이산화탄소분사라인(212)의 외측으로 누출 분사되면서 화재를 진압할 수 있다.
또 다른예의 바이메탈로 이루어지는 상기 마감부재(214)를 통해 상기 이산화탄소분사라인(212)가 화재에 의해 녹아내리지 않을 경우에도 화재를 보다 용이하게 진압할 수 있게 된다.
도 8은 화재진화라인의 제 3예를 개략적으로 나타내는 정면도이다.
제 3예의 상기 화재진화라인(210)은 상기 연결라인(211)과 상기 이산화탄소분사라인(212)으로 구성되되, 제 3예의 상기 이산화탄소분사라인(212) 전체 또한 불연성재질로 이루어질 수 있다.
특히, 제 3예의 이산화탄소분사라인(212)의 재사용을 위해, 불연성질로 이루어지는 상기 이산화탄소분사라인(212)은 복수개로 배분되고, 어느 하나의 상기 이산화탄소분사라인(212)과 다른 하나의 상기 이산화탄소분사라인(212) 사이에 도 8에서 보는 바와 같이 어느 하나의 상기 이산화탄소분사라인(212)과 다른 하나의 상기 이산화탄소분사라인(212)을 연결하는 불연성재질로 이루어지는 연결부재(215)가 구비될 수 있다.
도 9는 도 8의 B - B선에 따른 분리단면도이고, 도 10은 도 9의 결합단면도이다.
도 9 및 도 10에서 보는 바와 같이 상기 연결부재(215)에 상기 분사공(213)이 형성될 수 있고, 상기 분사공(213)내에 상기 분사공(213)을 폐쇄하는 융점이 낮은 가연성재질의 상기 마감부재(214)가 각각 구비될 수 있다.
상기 연결부재(215)와 상기 이산화탄소분사라인(212)이 연통되도록 상기 연결부재(215)의 일측은 어느 하나의 상기 이산화탄소분사라인(212)의 타측에 분리가능하게 나사결합될 수 있고, 상기 연결부재(215)의 타측은 다른 하나의 상기 이산화탄소분사라인(212)의 일측에 분리가능하게 나사결합될 수 있다.
도 11은 화재진화라인의 제 4예를 개략적으로 나타내는 정면도이다.
제 4예의 상기 화재진화라인(210)은 도 11에서 보는 바와 같이 상기 연결라인(211), 상기 이산화탄소분사라인(212) 및 복수의 분기라인(216)을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 분기라인(216)은 상기 연결라인(211)과 상기 이산화탄소분사라인(212) 사이에 형성될 수 있다.
상기 분기라인(216)은 주분기라인(216a)과 복수의 보조분기라인(216b)로 구성될 수 있다.
상기 주분기라인(216a)의 일측은 상기 연결라인(211)의 타측에 기밀하게 연결고정될 수 있다.
복수의 상기 보조분기라인(216a)의 일측은 상기 주분기라인(216a)의 타측에 일정간격으로 기밀하게 연결고정될 수 있다.
상기 분기라인(216)의 복수의 상기 보조분기라인(216a)의 타측마다 제 1예 내지 제 3예의 이산화탄소분사라인(212)의 일측과 기밀하게 연결고정될 수 있다.
상기 주분기라인(216a)에는 1개의 상기 보조분기라인(216b)이 형성될 수 있겠으나, 바람직하게는 상기 이산화탄소분사라인(212)이 상기 배터리모듈(100)의 어느 한 부위, 상기 케이스(110)의 어느 한 부위 및 상기 배터리 관리 시스템(BMS, 120)의 어느 한 부위에만 이산화탄소를 분사하지 않고, 보더 더욱 넓은 범위로 상기 배터리모듈(100), 상기 케이스(110), 상기 배터리 관리 시스템(BMS, 120)에 이산화탄소를 분사할 수 있도록 하기 위해, 상기 주분기라인(216a)에 2개 이상의 복수의 상기 보조분기라인(216b)이 일정간격으로 형성되는 것이 좋다.
상술한 바와 같이 구성된 본 발명은 상기 이산화탄소공급부(20)로의 별도의 전원인가 없이 무전원방식으로 상기 이산화탄소공급부(20)가 공급하는 이산화탄소를 통해 에너지 저장시스템에 구비되는 배터리 트레이의 배터리모듈(100), 케이스(110), 배터리 관리 시스템(120) 중 어느 하나 이상 또는 모두에 발생된 화재를 빠른 시간내에 진화하여 화재로 인한 대형사고 및 환경오염을 방지할 수 있는 이점이 있다.
100; 배터리모듈, 110; 케이스,
120; 배터리 관리 시스템, 20; 이산화탄소공급부.

Claims (9)

  1. 배터리모듈과, 상기 배터리 모듈을 수용하는 케이스와, 상기 케이스의 삽입장착되는 배터리 관리 시스템(BMS)를 포함하여 이루어지는 배터리 트레이가 구비되는 에너지 저장시스템에 발생된 화재를 진화하기 위한 에너지 저장시스템용 자동소화장치로서,
    상기 배터리모듈, 상기 케이스, 상기 배터리 관리 시스템(BMS) 중 어느 하나 이상에 이산화탄소를 분사하여 상기 배터리모듈, 상기 케이스, 상기 배터리 관리 시스템(BMS) 중 어느 하나 이상에 발생된 화재를 진화하는 화재진화라인과;
    상기 화재진화라인의 내부로 이산화탄소를 공급하는 이산화탄소공급부재를 포함하여 구성되는 이산화탄소공급부;가 구비되는 것을 특징으로 하는 에너지 저장시스템용 자동소화장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 이산화탄소공급부의 화재진화라인은 상기 배터리모듈, 상기 케이스, 상기 배터리 관리 시스템(BMS) 모두에 이산화탄소를 분사하는 것을 특징으로 하는에너지 저장시스템용 자동소화장치.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 화재진화라인은 상기 이산화탄소공급부재와 연결되는 연결라인과;
    상기 연결라인과 연결되는 이산화탄소분사라인;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 에너지 저장시스템용 자동소화장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 화재진화라인은 상기 연결라인과 상기 이산화탄소분사라인 사이에 형성되는 복수의 분기라인을 포함하여 구성되고,
    복수의 상기 분기라인마다 상기 이산화탄소분사라인이 연결되는 것을 특징으로 하는 에너지 저장시스템용 자동소화장치.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 이산화탄소분사라인 전체는 융점이 낮은 가연성재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 에너지 저장시스템용 자동소화장치.
  6. 제 3항에 있어서,
    상기 이산화탄소분사라인 전체는 불연성재질로 이루어지고,
    불연성재질로 이루어지는 상기 이산화탄소분사라인에 일정간격으로 분사공이 형성되며,
    상기 분사공내에 상기 분사공을 폐쇄하는 융점이 낮은 가연성재질의 마감부재가 각각 구비되는 것을 특징으로 하는 에너지 저장시스템용 자동소화장치.
  7. 제 3항에 있어서,
    상기 이산화탄소분사라인 전체는 불연성재질로 이루어지고,
    불연성재질로 이루어지는 상기 이산화탄소분사라인에 일정간격으로 분사공이 형성되며,
    상기 분사공 주변의 상기 이산화탄소분사라인의 외면마다 상기 분사공을 폐쇄하는 융점이 낮은 가연성재질의 마감부재가 구비되는 것을 특징으로 하는 에너지 저장시스템용 자동소화장치.
  8. 제 3항에 있어서,
    상기 이산화탄소분사라인 전체는 불연성재질로 이루어지고,
    불연성재질로 이루어지는 상기 이산화탄소분사라인은 복수개로 배분되며,
    어느 하나의 상기 이산화탄소분사라인과 다른 하나의 상기 이산화탄소분사라인 사이에 어느 하나의 상기 이산화탄소분사라인과 다른 하나의 상기 이산화탄소분사라인을 연결하는 불연성재질로 이루어지는 연결부재가 구비되고,
    상기 연결부재에 분사공이 형성되며,
    상기 연결부재의 분사공내에 상기 분사공을 폐쇄하는 융점이 낮은 가연성재질의 마감부재가 각각 구비되는 것을 특징으로 하는 에너지 저장시스템용 자동소화장치.
  9. 제 3항에 있어서,
    상기 이산화탄소분사라인 전체는 불연성재질로 이루어지고,
    불연성재질로 이루어지는 상기 이산화탄소분사라인에 바이메탈로 이루어지는 마감부재가 구비되고,
    바이메탈로 이루어지는 상기 마감부재의 내면에 상기 이산화탄소분사라인으로 돌출되는 핀부재가 형성되는 것을 특징으로 하는 에너지 저장시스템용 자동소화장치.
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