KR20210123587A - 복합형 집진장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 복합형 집진장치를 제공한다. 이와 같은 본 발명에 따른 복합형 집진장치는 하부 공기유입구(110)와 상부 공기배출구(120) 사이에 내부공간이 형성되고, 상기 내부공간과 연결되는 드레인(130)이 하단에 형성되는 케이싱(100); 상기 내부공간의 하단영역에 배치되고, 상기 하부 공기유입구(110)를 통해 유입된 공기를 내벽면을 따라 선회시키면서 1차집진을 수행하는 싸이클론 집진유닛(200); 및 상기 내부공간의 상단영역에 배치되고, 상기 싸이클론 집진유닛(200)을 통과한 공기 내 오염물질을 이온화시키면서 2차집진을 수행하는 전기 집진유닛(300);을 포함하여 구성되는 것을 기술적 특징으로 한다.
Description
본 발명은 복합형 집진장치에 관한 것으로, 좀더 구체적으로는 사이클론 집진유닛과 전기 집진유닛의 조합을 통해 집진효율의 향상이 도모되도록 하고, 전기 집진유닛이 발생오존농도에 따라 제어되는 구조를 제공하여 오존 발생량이 규정치 이하로 유지되도록 하는 복합형 집진장치에 관한 것이다.
미세먼지(Particulate Matter:PM)는 대기 중에 떠다니며 눈에 보이지 않을 정도로 작은 먼지를 말한다. 질산염(NO3 -), 암모늄 이온(NH4 +), 황산염(SO4 2-) 등의 이온 성분과 탄소 화합물, 금속 화합물 등으로 이루어져 있다.
일반적으로는 지름이 10㎛ 이하(PM 10)이면 미세먼지(부유먼지, suspended particles)라 하며, 지름이 2.5㎛ 이하(PM 2.5)인 먼지, 지름이 1㎛ 이하(PM 1.0)인 먼지로 세분화하나, 한국에서는 PM 10 이하인 부유먼지를 미세먼지로, PM 2.5 이하인 미세먼지를 초미세먼지로 부르며, PM 1.0 이하인 미세먼지 역시 초미세먼지로 분류한다. 이 외에도 기체로 배출되었다가 식어서 먼지가 되는, 극미세먼지보다 더 작은 응축성 미세먼지가 있다. LPG같은 천연가스는 연소시에 미세먼지와 극미세먼지가 덜 발생되지만, 일산화탄소, 이산화탄소 등의 공해 가스의 연소시에는 응축성 미세먼지가 많이 발생된다.
미세먼지에 장기간 노출될 경우 면역력이 급격히 저하되어 감기, 천식, 기관지염 등의 호흡기 질환은 물론 심혈관 질환, 피부질환, 안구질환 등 각종 질병에 노출될 수 있다. 특히 직경 2.5㎛ 이하의 미세먼지는 인체 내 기관지 및 폐 깊숙한 곳까지 침투하기 쉬워 기관지, 폐 등에 붙어 각종 질환을 유발한다.
따라서, 생활공간에 쾌적한 실내공기를 조성하고, 사람의 건강을 보호하기 위하여 공기여과 장치의 설치가 지속적으로 증가하고 있다. 최근에는 건물이나 지하시설 등에도 설치가 증가하고 있다.
이러한 유해 배출가스의 정화를 위하여 습식세정장치 등이 사용되고 있으나, 이들의 처리효율상의 한계과 구조적 문제로 효과적인 습식전기집진기를 이용한 저감기술이 개발, 적용되고 있다. '습식 전기 집진기(등록번호 : 10-2032028)' 에서는 세정수가 집진관 전체에 골고루 분사되도록 하는 습식 전기 집진기를 개시하고 있다. 이와 같은 기술은 스파크 오버 현상이 발생될 염려를 최소화하면서 항시적으로 세정수가 집진관 내벽에 골고루 분사토록 함으로서 집진관이 건조되는 문제로 인한 오염물질의 불완전한 제거의 문제점을 해결하는 효과를 기대할 수 있다.
그러나 상기 '습식 전기 집진기'는 각 집진관마다 결합되는 세정수 수납부가 형성된 결합통체가 별도로 구비되어야 하고, 집진효율을 향상시키기 위해서는 집진관이 넓게 분포되어야 하므로 집진기의 부피가 커지는 문제점이 있었으며, 방전시에 발생되는 오존에 의한 문제를 해결할 수 없다는 한계가 있었다.
따라서 본 발명은 이와 같은 종래 기술의 문제점을 개선하기 위하여, 사이클론 집진방식과 습식 전기집진방식을 이용하여 집진효율을 향상시키고, 발생오존 농도에 따라 전기 집진유닛을 제어하여 오존발생량이 규정치 이하로 유지되도록 이루어진 복합형 집진장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 본 발명은 하부 공기유입구(110)와 상부 공기배출구(120) 사이에 내부공간이 형성되고, 상기 내부공간과 연결되는 드레인(130)이 하단에 형성되는 케이싱(100); 상기 내부공간의 하단영역에 배치되고, 상기 하부 공기유입구(110)를 통해 유입된 공기를 내벽면을 따라 선회시키면서 1차집진을 수행하는 싸이클론 집진유닛(200); 및 상기 내부공간의 상단영역에 배치되고, 상기 싸이클론 집진유닛(200)을 통과한 공기 내 오염물질을 이온화시키면서 2차집진을 수행하는 전기 집진유닛(300);을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 복합형 집진장치를 제공한다.
이와 같은 본 발명에 따른 복합형 집진장치의 상기 전기 집진유닛(300)은, 상기 케이싱(100)의 내부공간 중 상단영역 중앙에 수직방향으로 배치되고, 고전압을 가하여 코로나 방전을 일으키는 방전극(310); 상기 방전극(310)이 배치된 케이싱(100)의 내벽면을 따라 원통형으로 배치되고, 코로나 방전에 의해 이온화된 오염물질을 집진시키는 집진극(320); 및 상기 방전극(310)과 집진극(320)의 상·하부에 각각 배치되어 절연고정시키는 절연판(330);을 포함하여 구성되며, 상기 전기 집진유닛(300) 내부의 오염물질이 세정수와 결합되어 액적화되는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명에 따른 복합형 집진장치의 상기 싸이클론 집진유닛(200)은, 상기 싸이클론 집진유닛(200)은, 하부 공기유입구(110)를 통해 유입된 공기에 원심력을 가하여 원심충돌에 의해 집진시키는 제1 싸이클론 집진 서브유닛(210); 상부에 세정수를 분무하는 분무기(221)가 배치되어 폴링층을 형성시키는 제2 싸이클론 집진 서브유닛(220);을 포함하는 구조를 가질 수 있다.
이와 같은 본 발명에 따른 복합형 집진장치는, 상기 전기 집진유닛(300) 상측에 설정높이로 형성되고, 케이싱(100)의 개방된 상부면으로 이루어진 상부 공기배출구(120)로 공기를 배출시키는 온도저감 배출유닛(400)을 더 포함하여 구성되되, 상기 온도저감 배출유닛(400)은 하단에 송풍팬(410)이 구비되어 상기 전기 집진유닛(300)을 통과한 공기의 흡입과 온도저감을 유도하는 구조를 가질 수 있다.
이와 같은 본 발명에 따른 복합형 집진장치는, 상기 상부 공기배출구(120) 부근에 배치되며, 상기 복합형 집진장치를 통과하면서 정화되어 배출되는 공기 중의 오존 농도를 측정하는 오존센서(500); 및 상기 오존센서(500)에서 측정된 오존 농도에 따라 상기 싸이클론 집진유닛(200) 및 전기 집진유닛(300)을 제어하는 컨트롤러;를 더 포함하는 구조를 가질 수 있다.
본 발명의 복합형 집진장치에 의하면, 사이클론 집진 방식과 습식 전기집진방식을 복합적으로 이용하므로 집진효율을 향상시키는 효과가 있다. 그리고 발생오존 농도에 따라 집진장치를 제어하여 오존발생량이 규정치 이하로 유지되도록 함으로써 오존에 의해 발생되는 문제를 해결할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 복합형 집진장치에 의하면, 정화된 공기가 온도가 저감된 상태로 배출되어 집진장치 주변 온도의 상승이 최소화되는 효과가 있다.
추가적으로, 본 발명의 복합형 집진장치는 입자가 크고 무거운 오염물질부터 차례로 집진시키는 구조로서, 싸이클론 집진유닛을 통과하면서 일부 오염물질이 집진되어 1차적으로 정화된 공기가 전기 집진유닛으로 유입되므로 전기 집진방식만을 이용하는 경우에 비하여 집진관이 넓게 분포되어 있을 필요가 없고 별도의 구성이 요구되지 않으므로 효율적인 공간 사용이 가능해지는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 복합형 집진장치의 구성 예시도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전기 집진유닛의 구성 예시도.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 복합형 집진장치의 구성 예시도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 복합형 집진장치를 통해 정화된 배출공기의 유동해석 그래프.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 복합형 집진장치의 미세먼지 제거효율 실험결과 그래프.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전기 집진유닛의 구성 예시도.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 복합형 집진장치의 구성 예시도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 복합형 집진장치를 통해 정화된 배출공기의 유동해석 그래프.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 복합형 집진장치의 미세먼지 제거효율 실험결과 그래프.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면 도 1 내지 도 5에 의거하여 상세히 설명한다. 한편, 도면과 상세한 설명에서 일반적인 싸이클론 집진장치, 전기 집진장치, 집진극, 방전극 등으로부터 이 분야의 종사자들이 용이하게 알 수 있는 구성 및 작용에 대한 도시 및 언급은 간략히 하거나 생략하였다. 특히 도면의 도시 및 상세한 설명에 있어서 본 발명의 기술적 특징과 직접적으로 연관되지 않는 요소의 구체적인 기술적 구성 및 작용에 대한 상세한 설명 및 도시는 생략하고, 본 발명과 관련되는 기술적 구성만을 간략하게 도시하거나 설명하였다.
본 발명의 실시예에 따른 복합형 집진장치는 케이싱(100), 싸이클론 집진유닛(200), 전기 집진유닛(300), 온도저감 배출유닛(400), 오존센서(500) 및 컨트롤러를 포함하는 구성으로 이루어진다.
케이싱(100)은 미세먼지가 포함된 공기가 유입되어 정화되는 내부공간을 가지는 것으로, 도 1에서와 같이 내부 공간에 싸이클론 집진유닛(200)과 전기 집진유닛(300)이 배치된다.
케이싱(100)의 하부 외주면에는 미세먼지가 포함된 외부 공기가 유입되는 하부 공기유입구(110)가 형성되고, 케이싱(100)의 상부 일측에는 정화된 공기가 배출되는 상부 공기배출구(120)가 형성된다. 본 발명의 실시예에서는 정화된 공기의 배출이 용이하도록 케이싱(100)의 개방된 상부면에 상부 공기배출구(120)가 형성되도록 한다.
케이싱(100)의 하단 중앙에는 집진된 오염물질을 포집하여 배출시키는 드레인(130)이 형성된다. 드레인(130)은 포집된 오염물질을 배출하기 용이하도록 호퍼 형상인 것이 가장 바람직하다.
싸이클론 집진유닛(200)은 케이싱(100)의 내부공간 하단영역에 배치되는 것으로, 원심력이 부여되어 회전유동하는 공기 내부의 미세먼지가 제거되도록 한다. 여기서, 본 발명의 실시예에 따른 싸이클론 집진유닛(200)은 제1 싸이클론 집진 서브유닛(210)과 제2 싸이클론 집진 서브유닛(220)으로 구성된다.
제1 싸이클론 집진 서브유닛(210)은 싸이클론 집진유닛(200)의 하부를 이루는 것으로, 하부 공기유입구(110)와 연통되어 외부로부터 유입된 먼지입자가 원심력에 의해 케이싱(100)의 내벽에 부딪쳐 드레인(130)으로 포집되도록 집진시키는 구성이다. 따라서, 무겁고 입자가 큰 오염물질인 PM 10 이하의 먼지입자가 1차적으로 제거될 수 있다.
제1 싸이클론 집진 서브유닛(210)은 편심 배치되는 하부 공기유입구(110)와 하부 공기유입구(110)에 연결된 공기공급배관에 설치될 수 있는 에어펌프, 송풍팬의 공기 강제흡입에 의해 공기의 회전유동을 유도하게 된다.
제2 싸이클론 집진 서브유닛(220)은 싸이클론 집진유닛(200)의 상부를 이루는 것으로, 제1 싸이클론 집진 서브유닛(210)의 상부에 배치되어 1차 먼지제거된 공기를 전달 받게된다. 제2 싸이클론 집진 서브유닛(220)은 분무기(221)와 폴링층 구조체(222)를 포함하는 구성으로 이루어진다.
분무기(221)는 케이싱(100)의 내부공간으로 세정수를 공급하기 위한 구성이다. 제1 싸이클론 집진 서브유닛(210)을 통과하면서 일부 정화된 공기에 세정수를 공급하는 것이다.
폴링층 구조체(222)는 세정수가 케이싱(100)의 내부 공간에 골고루 분무되도록 하기 위한 구성이다. 따라서, 폴링층 구조체(222)는 분무기(221)에서 분무되는 세정수가 타고 흐르면서 골고루 분무될 수 있도록 경사지면서 넓게 펼쳐진 판 형상인 것이 바람직하다.
따라서, 제2 싸이클론 집진 서브유닛(220)은 내부에서 공기와 함께 회전유동하던 먼지입자 일부가 분무기(221)에서 분무되는 세정수와 결합하여 낙하되는 폴링층이 형성되는 것이다.
즉, 외부에서 유입된 공기가 싸이클론 집진유닛(200)을 통과하면서 입자가 크고 무거운 먼지입자들은 원심충돌 및 세정수와의 결합으로 포집되어 일부 정화된 공기가 전기 집진유닛(300)으로 유입된다. 이러한 결합구조에 의하여 전기 집진유닛(300)으로 유입되는 공기에 포함되는 먼지입자의 양은 종래의 전기 집진방식만으로 집진되는 경우보다 줄어들수 있다. 따라서, 전기 집진유닛(300)에서 동일한 양의 오염물질을 집진한다면, 최종적으로 정화되어 상부 공기배출구(120)를 통해 배출되는 공기에 포함된 오염물질의 양은 줄어들게 되므로 집진효율이 향상되는 효과가 있다.
전기 집진유닛(300)은 케이싱(100)의 내부공간 중 상단영역에 배치된다. 전기 집진유닛(300)은 정전력을 이용하여 분진, 미스트 등의 형태로 된 미세 먼지입자들을 코로나 방전에 의해 이온화시키고, 전계에 의해서 전극 표면으로 이동되도록 하여 집진시키는 구성이다.
이러한 전기 집진유닛(300)은 방전극(310), 집진극(320), 절연판(330)을 포함하여 구성된다.
방전극(310)은 고전압을 가하여 코로나 방전을 시키기 위한 구성이다. 방전이 잘 일어나도록 하기 위하여 방전극(310)은 넓은 판 형상보다는 핀과 같이 뾰족한 형상인 것이 바람직하다. 따라서 전기 집진유닛(300)의 내부 중앙에 배치되도록 한다.
집진극(320)은 집진효율을 높이기 위하여 넓은 면적으로 펼쳐지도록 케이싱(100)의 내주면을 따라 판 형상으로 형성되는 것이 바람직하다.
절연판(330)은 방전극(310)과 집진극(320)을 고정절연하기 위한 구성이다. 이러한 절연판(330)은 전기 집진유닛(300)의 상·하부에 각각 형성되도록 한다.
이러한 전기 집진유닛(300)은 건식 또는 습식으로 이용될 수 있으며, 처리효율상의 한계과 구조적 문제를 해결할 수 있도록 건식 전기집진 방식보다는 세정수를 이용하여 오염물질을 제거하는 습식 전기집진방식을 주로 사용한다.
본 발명의 실시예에서는 싸이클론 집진유닛(200)에 세정수를 공급하기 위한 분무기(221)가 구비되므로, 전기 집진유닛(300)의 상부에 별도로 구비될 필요는 없다. 분무기(221)가 싸이클론 집진유닛(200)의 상단에 배치되어 세정수를 공급하므로, 제2 싸이클론 집진 서브유닛(220)에서 오염물질을 액적화하여 폴링층을 형성함과 동시에 전기 집진유닛(300)으로 유입되는 공기가 세정수와 함께 혼합되어 유입되도록 하는 효과가 있다.
온도저감 배출유닛(400)은 공기의 배출을 더욱 용이하게 하는 구성이다. 온도저감 배출유닛(400)은 전기 집진유닛(300)의 상측에 설정높이로 형성되어 전기 집진유닛(300)을 통과한 공기가 바로 배출되지 않고, 온도를 저감시켜서 배출되도록 한다. 또한, 온도저감 배출유닛(400)은 하단에 송풍팬(410)을 배치하여 공기를 강제흡입시킬 수 있다. 송풍팬(410)에 의해 강제흡입되는 공기의 배출이 원활하게 하고, 도 4와 같이 내부 공기의 온도를 저감시킬 수 있다. 이러한 결합구조에 의해 전기 집진유닛(300)을 통과하면서 정화된 공기가 상부 공기배출구(120)를 통해 배출될 때, 싸이클론 집진유닛(200)으로부터 멀리 떨어진 위치이기 때문에 공기가 쉽게 배출되지 않는 문제점을 해결하고, 온도가 저감된 상태로 공기가 배출되어 집진장치 주변 온도의 상승이 최소화되도록 하는 효과가 있다.
오존센서(500)는 상부 공기배출구(120) 부근에 배치되며, 복합형 집진장치를 통과하고 배출되는 공기 중의 오존량을 측정하는 장치이다.
전기 집진유닛(300)에서 코로나 방전에 의해 오존이 발생되면 공기중의 산소와 결합하여 장치를 부식시킬 수도 있고, 환경오염의 주범이 되기도 한다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 오존센서(500)에 의해 측정된 배출공기중의 오존농도가 규정범위를 벗어나면 컨트롤러가 싸이클론 집진유닛(200)의 압력 또는 전기 집진유닛(300)의 코로나 방전을 제어한다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 복합형 집진장치는 오존센서(500)와 컨트롤러가 구비되어 오존발생량이 규정치 이하로 유지될 수 있는 것이다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 복합형 집진장치는 NOx, SOx, 유해가스 등의 오염물질이 포함된 외부공기가 싸이클론 집진유닛(200)을 통과하면서 1차집진되고, 전기 집진유닛(300)을 통과하면서 2차집진되며 단계적으로 공기정화되는 장치구성을 제공하므로, 도 5와 같이 미세먼지의 효율적인 저감이 가능하다. 또한, 발생되는 오존 농도에 따라 집진기를 제어하므로 오존발생량이 규정치 이하로 유지되도록 함으로써 오존에 의해 발생되는 문제를 해결할 수 있는 효과가 있다. 추가로, 정화된 공기를 배출 시 온도저감 효과로 인하여 집진장치 주변 온도의 상승이 최소화되는 효과가 있다.
상술한 바와 같은, 본 발명의 실시예에 따른 복합형 집진장치를 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만, 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다는 것을 이 분야의 통상적인 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.
100: 케이싱
110: 하부 공기유입구
120: 상부 공기배출구
130: 드레인
200: 싸이클론 집진유닛
210: 제1 싸이클론 집진유닛
220: 제2 싸이클론 집진유닛
221: 분무기
222: 폴링층 구조체
300: 전기 집진유닛
310: 방전극
320: 집진극
330: 절연판
400: 온도저감 배출유닛
410: 송풍팬
500: 오존센서
110: 하부 공기유입구
120: 상부 공기배출구
130: 드레인
200: 싸이클론 집진유닛
210: 제1 싸이클론 집진유닛
220: 제2 싸이클론 집진유닛
221: 분무기
222: 폴링층 구조체
300: 전기 집진유닛
310: 방전극
320: 집진극
330: 절연판
400: 온도저감 배출유닛
410: 송풍팬
500: 오존센서
Claims (5)
- 하부 공기유입구(110)와 상부 공기배출구(120) 사이에 내부공간이 형성되고, 상기 내부공간과 연결되는 드레인(130)이 하단에 형성되는 케이싱(100);
상기 내부공간의 하단영역에 배치되고, 상기 하부 공기유입구(110)를 통해 유입된 공기를 내벽면을 따라 선회시키면서 1차집진을 수행하는 싸이클론 집진유닛(200); 및
상기 내부공간의 상단영역에 배치되고, 상기 싸이클론 집진유닛(200)을 통과한 공기 내 오염물질을 이온화시키면서 2차집진을 수행하는 전기 집진유닛(300);을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 복합형 집진장치. - 제1항에 있어서,
상기 전기 집진유닛(300)은,
상기 케이싱(100)의 내부공간 중 상단영역 중앙에 수직방향으로 배치되고, 고전압을 가하여 코로나 방전을 일으키는 방전극(310);
상기 방전극(310)이 배치된 케이싱(100)의 내벽면을 따라 원통형으로 배치되고, 코로나 방전에 의해 이온화된 오염물질을 집진시키는 집진극(320); 및
상기 방전극(310)과 집진극(320)의 상·하부에 각각 배치되어 절연고정시키는 절연판(330);을 포함하여 구성되며,
상기 전기 집진유닛(300) 내부의 오염물질이 세정수와 결합되어 액적화되는 것을 특징으로 하는 복합형 집진장치. - 제1항에 있어서,
상기 싸이클론 집진유닛(200)은,
하부 공기유입구(110)를 통해 유입된 공기에 원심력을 가하여 원심충돌에 의해 집진시키는 제1 싸이클론 집진 서브유닛(210);
상부에 세정수를 분무하는 분무기(221)가 배치되어 폴링층을 형성시키는 제2 싸이클론 집진 서브유닛(220);을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 복합형 집진장치. - 제1항에 있어서,
상기 전기 집진유닛(300) 상측에 설정높이로 형성되고, 케이싱(100)의 개방된 상부면으로 이루어진 상부 공기배출구(120)로 공기를 배출시키는 온도저감 배출유닛(400)을 더 포함하여 구성되되,
상기 온도저감 배출유닛(400)은 하단에 송풍팬(410)이 구비되어 상기 전기 집진유닛(300)을 통과한 공기의 흡입과 온도저감을 유도하는 것을 특징으로 하는 복합형 집진장치. - 제1항에 있어서,
상기 상부 공기배출구(120) 부근에 배치되며, 상기 복합형 집진장치를 통과하면서 정화되어 배출되는 공기 중의 오존 농도를 측정하는 오존센서(500); 및
상기 오존센서(500)에서 측정된 오존 농도에 따라 상기 싸이클론 집진유닛(200) 및 전기 집진유닛(300)을 제어하는 컨트롤러;를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 복합형 집진장치.
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KR20230066913A (ko) * | 2021-11-08 | 2023-05-16 | (주)코넵 | 사이클론형 습식 전기집진 장치 |
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---|---|---|---|---|
KR20100009691U (ko) * | 2009-03-24 | 2010-10-04 | 신호산기(주) | 사이크론 전기집진기 |
KR20190098286A (ko) * | 2018-02-12 | 2019-08-22 | 보평그린(주) | 미세먼지 제거, 가습, 탈취를 위한 초미세 액적 사이클론 포그 공기청정기 |
KR102032028B1 (ko) | 2017-11-15 | 2019-10-14 | 김효수 | 습식 전기 집진기 |
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