KR20230033280A - 화재 예방을 위한 차단밸브가 구비된 배관구조 - Google Patents

화재 예방을 위한 차단밸브가 구비된 배관구조 Download PDF

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Abstract

본 발명은 유체가 유동되는 관체인 메인배관과, 상기 메인배관에 설치되는 메인밸브와, 상기 메인밸브를 중심으로 일단이 상류인 입구측에 연결되고 타단이 하류인 출구측에 연결되는 관체인 분지관과, 상기 분지관에 설치되는 동압밸브를 포함하여 이루어지며;
상기 분지관에는 상기 동압밸브와 입구측 사이로 제1차단밸브가 구비되고, 상기 동압밸브와 출구측 사이로 제2차단밸브가 구비되는 것을 특징으로 하는 화재 예방을 위한 차단밸브가 구비된 배관구조에 관한 것이다.

Description

화재 예방을 위한 차단밸브가 구비된 배관구조{Piping Structure Having Shut-off Valve For Fire Prevention}
본 발명은 화재 예방을 위한 차단밸브가 구비된 배관구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 메인배관으로부터 분지된 배관에서 화재 발생시 배관을 차단하여 화재 예방을 위한 차단밸브가 구비된 배관구조에 관한 것이다.
종래에 산소가 유동하는 산소 배관은 단열압축, 금속입자에 의한 마찰, 공구충격 등에 의한 폭발위험성이 있었다.
이러한 폭발을 방지하기 위하여 산소가 유동하는 배관의 구조(1)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 산소가 유동되는 메인배관(10)에 메인밸브(30)가 설치되고, 상기 메인밸브(30)를 중심으로 일단이 상류인 입구측(P1)에 연결되고 타단이 하류인 출구측(P2)에 연결되는 관체인 분지관(20)이 구비되고, 상기 분지관(20)에 동압밸브(40)가 설치된다.
동압밸브(40)가 설치됨으로써 메인밸브(30)를 개방하기 전 동압밸브(40)를 개방시켜 메인밸브(30)의 상하류 압력차를 감소시킨 후 메인밸브(30)를 개방하여 단열압축에 의한 화재 발생 가능성을 감소시켰다.
하지만, 단열압축에 의한 화재 가능성이 없어진 것은 아니며, 금속입자의 마찰 등에 의한 화재 가능성이 있고, 그로 인하여 화재 발생시 분지관이 용융되고, 분지관이 용융되면서 계속하여 산소가 분출되어 메인배관까지 화재가 번져 화재 진화가 어려운 문제점이 있었다.
대한민국 공개번호 10-2017-0086787 공개특허공보
본 발명은 상기와 같은 종래 기술이 가지는 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 메인배관의 분지관에서 화재 발생시 배관을 차단함으로써 가스 분출을 차단하여 화재 예방을 위한 차단밸브가 구비된 배관구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 위하여, 본 발명은 유체가 유동되는 관체인 메인배관과, 상기 메인배관에 설치되는 메인밸브와, 상기 메인밸브를 중심으로 일단이 상류인 입구측에 연결되고 타단이 하류인 출구측에 연결되는 관체인 분지관과, 상기 분지관에 설치되는 동압밸브를 포함하여 이루어지며;
상기 분지관에는 상기 동압밸브와 입구측 사이로 제1차단밸브가 구비되고, 상기 동압밸브와 출구측 사이로 제2차단밸브가 구비되는 것을 특징으로 하는 화재 예방을 위한 차단밸브가 구비된 배관구조를 제공한다.
상기에서, 분지관은 메인배관의 직경보다 작은 것을 특징으로 한다.
상기에서, 메인밸브를 중심으로 메인배관의 상류측압력은 하류측압력보다 높으며, 상기 하류측압력은 대기압보다 높은 것을 특징으로 한다.
상기에서, 상류측 분지관에는 반경 방향 내향 돌출되며 턱면을 형성하여 제1용수철의 일단이 삽입되는 제1용수철안착부가 구비되며;
상기 제1차단밸브는 상기 제1용수철안착부로부터 전방으로 이격되어 반경 방향 내향 돌출된 제1돌기부와, 상기 제1용수철안착부와 제1돌기부 사이에 위치하며 상기 제1용수철안착부의 턱면과 마주하여 오목한 제1용수철삽입홈이 형성된 원통형의 제1삽입부재와, 일측이 상기 제1용수철안착부에 삽입되고 타측이 제1용수철삽입홈에 삽입되는 제1용수철을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기에서, 제1돌기부는 유체의 유동방향으로 갈수록 직경이 작아지도록 경사진 제1경사부가 형성되고, 상기 제1삽입부재의 전방에는 유체의 유동방향으로 갈수록 단면적이 작아지도록 경사진 제1삽입경사부가 형성되며;
상기 제1용수철이 신장되면 상기 제1삽입경사부는 상기 제1경사부로 슬라이딩 삽입되는 것을 특징으로 한다.
상기에서, 하류측 분지관에는 반경 방향 내향 돌출되며 유체의 유동방향의 반대쪽을 향하여 턱면을 형성하는 제2용수철안착부가 구비되며;
상기 제2차단밸브는 상기 제2용수철안착부로부터 후방으로 이격되어 반경 방향 내향 돌출된 제2돌기부와, 상기 제2용수철안착부와 제2돌기부 사이에 위치하며 상기 제2용수철안착부의 턱면과 마주하여 오목한 제2용수철삽입홈이 형성된 원통형의 제2삽입부재와, 일측이 상기 제2용수철안착부에 삽입되고 타측이 제2용수철삽입홈에 삽입되는 제2용수철을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기에서, 제2돌기부는 유체의 유동방향으로 갈수록 직경이 커지도록 경사진 제2경사부가 형성되며, 상기 제2삽입부재의 후방에는 유체의 유동방향으로 갈수록 단면적이 커지도록 경사진 제2삽입경사부가 형성되며;
상기 제2용수철이 신장되면 상기 제2삽입경사부는 제2경사부로 슬라이딩 삽입되는 것을 특징으로 한다.
상기에서, 제1차단밸브에서 유체는 제1용수철의 측방으로 통과하고 상기 제1삽입부재와 분지관 사이를 지나 제1돌기부를 관통하며;
상기 제2차단밸브에서 유체는 제2돌기부를 통과하고 제2삽입부재와 분지관 사이를 지나 제1용수철의 측방으로 통과하고 상기 제2용수철안착부를 지나 유동하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르는 화재 예방을 위한 차단밸브가 구비된 배관구조는 메인배관의 분지관에서 화재 발생시 변화되는 압력에 의해 배관이 차단됨으로써 가스 분출을 차단하여 화재를 예방하는 효과가 있다.
도 1은 종래의 압력이 다른 배관의 설치 구조를 도시한 배관구조도이며,
도 2는 본 발명에 따르는 화재 예방을 위한 차단밸브가 구비된 배관구조를 도시한 배관구조도이며,
도 3은 도 2의 제1차단밸브를 도시한 단면도이며,
도 4는 도 2의 제2차단밸브를 도시한 단면도이다.
본 발명의 설명에 사용되는 모든 기술적 용어들 및 과학적 용어들은, 달리 정의되지 않는 한, 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해되는 의미를 갖는다. 본 개시에 사용되는 모든 용어들은 본 개시를 더욱 명확히 설명하기 위한 목적으로 선택된 것이며 본 개시에 따른 권리범위를 제한하기 위해 선택된 것이 아니다.
본 발명의 설명에 사용되는 "포함하는", "구비하는", "갖는" 등과 같은 표현은, 해당 표현이 포함되는 어구 또는 문장에서 달리 언급되지 않는 한, 다른 실시예를 포함할 가능성을 내포하는 개방형 용어(open-ended terms)로 이해되어야 한다.
본 발명의 설명에 사용되는 단수형의 표현은 달리 언급하지 않는 한 복수형의 의미를 포함할 수 있으며, 이는 청구범위에 기재된 단수형의 표현에도 마찬가지로 적용된다.
본 발명의 설명에 사용되는 "제1", "제2" 등의 표현들은 복수의 구성요소들을 상호 구분하기 위해 사용되며, 해당 구성요소들의 순서 또는 중요도를 한정하는 것은 아니다.
본 발명의 설명에서 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "결합되어" 있다고 언급된 경우, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수 있거나 결합될 수 있는 것으로, 또는 새로운 다른 구성요소를 매개로 하여 연결될 수 있거나 결합될 수 있는 것으로 이해되어야 한다.
이하에서 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 화재 예방을 위한 차단밸브가 구비된 배관구조에 대하여 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명에 따르는 화재 예방을 위한 차단밸브가 구비된 배관구조를 도시한 배관구조도이며, 도 3은 도 2의 제1차단밸브를 도시한 단면도이며, 도 4는 도 2의 제2차단밸브를 도시한 단면도이다.
도 2에서 유체가 흐르는 방향을 "전방"이라 하고, 그 반대 방향을 "후방"이라 하며, 메인밸브(130)로 유체가 유입되는 쪽을 "상류"라 하고, 메인밸브(130)로부터 유체가 배출되는 쪽을 "하류"라고 한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따르는 화재 예방을 위한 차단밸브가 구비된 배관구조(100)는 메인배관(110)과, 메인밸브(130)와, 분지관(120)과, 동압밸브(140)와, 제1차단밸브(150)와, 제2차단밸브(160)를 포함하여 이루어진다.
상기 메인배관(110)은 유체가 유동되는 관체이다. 상기 유체로는 산소(Oxygen), 메탄(Methane), 부탄(Butane) 등의 기체를 예로 들 수 있다. 상기 메인배관(110)의 일측은 유체의 공급원에 연결되고, 타측은 유체가 사용되는 사용기기에 연결되어 구비된다.
상기 메인밸브(130)는 상기 메인배관(110)에 설치된다. 상기 메인밸브(130)는 상기 메인배관(110)에 흐르는 유체의 유동량을 조절하는 역할을 한다. 상기 메인밸브(130)를 중심으로 메인배관(110)의 상류측압력(P1)은 하류측압력(P2)보다 높게 설정된다. 상기 하류측압력(P2)은 대기압(Pa)보다 높다.
상기 분지관(120)은 상기 메인밸브(130)를 중심으로 일단이 상류인 입구측(P1)에 연결되고, 타단이 하류인 출구측(P2)에 연결되는 관체로 구비된다. 상기 분지관(120)은 상기 메인배관(110)의 직경보다 작게 구비된다.
상기 동압밸브(140)는 상기 분지관(120)에 설치된다. 상기 동압밸브(140)는 상기 분지관(120)에 흐르는 유체의 유동량을 조절하는 역할을 한다. 상기 동압밸브(140)로 유체가 유입되는 쪽을 상류측이라 하고, 동압밸브(140)로부터 유체가 배출되는 쪽을 하류측이라고 한다.
상기 분지관(120)에는 상기 동압밸브(140)와 상류인 입구측(P1) 사이로 제1차단밸브(150)가 구비되고, 상기 동압밸브(140)와 하류인 출구측(P2) 사이로 제2차단밸브(160)가 구비된다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 상류측 분지관(120)에는 반경 방향 내향 돌출되며 전방을 향하는 턱면이 형성된 제1용수철안착부(121)가 형성되고, 상기 제1차단밸브(150)는 상기 제1용수철안착부(121)의 전방으로 구비된다.
상기 제1차단밸브(150)는 제1돌기부(151)와, 제1삽입부재(153)와, 제1용수철(155)을 포함하여 이루어진다.
상기 제1돌기부(151)는 상기 제1용수철안착부(121)로부터 전방으로 이격되어 반경 방향 내향 돌출된다. 상기 제1돌기부(151)의 단부는 유체의 유동방향으로 갈수록 직경이 작아지도록 경사지게 형성된다.
상기 제1삽입부재(153)는 상기 제1용수철안착부(121)와 제1돌기부(151) 사이에 위치한다. 상기 제1삽입부재(153)는 원통형으로 형성된다. 상기 제1삽입부재(153)에는 상기 제1용수철안착부(121)의 턱면과 마주하여 오목한 제1용수철삽입홈(1533)이 형성된다. 상기 제1삽입부재(153)의 전방에는 전방을 향하는 턱면을 형성하며 유체의 유동방향으로 갈수록 단면적이 작아지도록 경사진 제1삽입경사부(1531)가 형성된다.
상기 제1삽입부재(153)는 외경이 상기 제1돌기부(151)의 내경보다는 크고, 분지관(120)의 내경보다는 작게 형성된다. 상기 제1삽입부재(153)는 상기 제1돌기부(151)와 제1용수철안착부(121) 사이에서 전후 방향으로 이동 가능하게 구비된다.
상기 제1용수철(155)은 상기 제1용수철안착부(121)와 제1삽입부재(153) 사이에 위치한다. 상기 제1용수철(155)은 일단이 상기 제1용수철안착부(121)에 삽입되고 타단이 제1용수철삽입홈(1533)에 삽입된다. 상기 제1용수철(155)이 신장되면, 상기 제1삽입부재(153)에 형성된 턱면이 제1돌기부(151)의 후면에 걸리며 제1삽입경사부(1531)가 상기 제1경사부(1511)로 슬라이딩 삽입된다.
상기 제2차단밸브(160)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 하류측 분지관(120)에 반경 방향 내향 돌출되며 유동방향의 반대쪽을 향하는 턱면이 형성된 제2용수철안착부(123)가 형성되어 제2차단밸브(160)가 상기 제2용수철안착부(123)의 후방으로 구비된다.
상기 제2차단밸브(160)는 제2돌기부(161)와, 제2삽입부재(163)와, 제2용수철(165)을 포함하여 이루어진다.
상기 제2돌기부(161)는 상기 제2용수철안착부(161)로부터 후방으로 이격되어 반경 방향 내향 돌출된다. 상기 제2돌기부(161)의 단부는 유체의 유동방향으로 갈수록 직경이 커지도록 경사지게 형성된다.
상기 제2삽입부재(163)는 상기 제2용수철안착부(123)와 제2돌기부(161) 사이에 위치한다. 상기 제2삽입부재(163)는 원통형으로 형성된다. 상기 제2삽입부재(163)에는 상기 제2용수철안착부(123)의 턱면과 마주하여 오목한 제2용수철삽입홈(1633)이 형성된다. 상기 제2삽입부재(163)의 후방에는 후방을 향하는 턱면을 형성하며 유체의 유동방향으로 갈수록 단면적이 커지도록 경사진 제2삽입경사부(1631)가 형성된다.
상기 제2삽입부재(163)는 외경이 상기 제2돌기부(161)의 내경보다는 크고, 분지관(120)의 내경보다는 작게 형성된다. 상기 제2삽입부재(163)는 상기 제2돌기부(161)와 제2용수철안착부(123) 사이에서 전후 방향으로 이동 가능하게 구비된다.
상기 제2용수철(165)은 상기 제2용수철안착부(123)와 제2삽입부재(163) 사이에 위치한다. 상기 제2용수철(165)은 일단이 상기 제2용수철안착부(123)에 삽입되고 타단이 제2용수철삽입홈(1633)에 삽입된다. 상기 제2용수철(165)이 신장되면, 상기 제2삽입부재(163)에 형성된 턱면이 제2돌기부(161)의 전면에 걸리며 제2삽입경사부(1631)가 상기 제2경사부(1611)로 슬라이딩 삽입된다.
상기 제1차단밸브(150)와 제2차단밸브(160)에서 유체의 흐름을 살펴보면, 상기 제1차단밸브(150)에서 유체는 제1용수철(155)의 측방으로 통과하고 상기 제1삽입부재(153)와 분지관(120) 사이를 지나 제1돌기부(151)를 관통하여 유동한다.
상기 제2차단밸브(160)에서 유체는 제2돌기부(161)를 통과하고 제2삽입부재(163)와 분지관(120) 사이를 지나 제1용수철(155)의 측방으로 통과하고 상기 제2용수철안착부(123)를 지나 유동한다.
상기 제1차단밸브(150)와 제2차단밸브(160)는 상류측압력(P1)이 하류측압력(P2)보다 크거나 같을 때 개방된다. 상기 제1차단밸브(150)의 하류측압력(P2)과 제2차단밸브(160)의 상류측압력(P1)이 대기압이 되는 경우, 상기 제1돌기부(151)와 제2돌기부(161)가 제1삽입부재(153)와 제2삽입부재(163)로 각각 폐쇄된다.
유체가 분지관(120)을 통과하며 단열압축, 이물질에 의한 마찰 등의 이유로 동압밸브(140)에서 화재가 발생하는 경우, 동압밸브(140)와 제1,제2차단밸브(150,160) 사이의 분지관(120)이 녹아 유체가 대기로 노출되고, 그로 인하여 동압밸브(140)와 제1,제2차단밸브(150,160) 사이의 압력이 대기압(Pa)이 된다.
화재가 발생하여 제1차단밸브(150)의 하류측압력(P2)이 대기압(Pa)이 되면, 상기 제1차단밸브(150)에서는 상류측과 하류측의 압력차에 의하여 제1용수철(155)이 늘어나며 제1삽입부재(153)가 제1돌기부(151)의 개구부에 밀착되어 폐쇄된다. 또한, 제1삽입부재(153)와 제1돌기부(151) 사이로 빠져나가는 유체에 의해 제1스프링(155)이 늘어나고, 제1삽입경사부(1531)와 제1돌기부(151) 사이가 좁아지면서 유체의 속도가 빨라지고 압력이 낮아지며, 유체의 속도와 압력에 의하여 제1용수철(155)이 더욱 빠르게 늘어나 제1돌기부(151)의 개구부가 신속하게 폐쇄되어 유체의 누출이 차단되며 화재 진행이 차단된다.
제2차단밸브(160)의 상류측압력(P1)이 대기압(Pa)이 되면, 상기 제2차단밸브(160)에서는 상류측과 하류측의 압력차에 의하여 제2용수철(165)이 늘어나며 제2삽입부재(163)가 제2돌기부(161)의 개구부에 밀착되어 폐쇄된다. 또한, 제2삽입부재(163)와 제2돌기부(161) 사이로 빠져나가는 유체에 의해 제2스프링(165)이 늘어나고, 제2삽입경사부(1631)와 제2돌기부(161) 사이가 좁아지면서 유체의 속도가 빨라지고 압력이 낮아지며, 유체의 속도와 압력에 의하여 제2용수철(165)이 더욱 빠르게 늘어나 제2돌기부(161)의 개구부가 신속하게 폐쇄되어 유체의 누출이 차단되며 화재 진행이 차단된다.
100: 배관구조
110: 메인배관 120: 분지관
130: 메인밸브 140: 동압밸브
150: 제1차단밸브 160: 제2차단밸브

Claims (8)

  1. 유체가 유동되는 관체인 메인배관(110)과, 상기 메인배관(110)에 설치되는 메인밸브(130)와, 상기 메인밸브(130)를 중심으로 일단이 상류인 입구측(P1)에 연결되고 타단이 하류인 출구측(P2)에 연결되는 관체인 분지관(120)과, 상기 분지관(120)에 설치되는 동압밸브(140)를 포함하여 이루어지며;
    상기 분지관(120)에는 상기 동압밸브(140)와 입구측(P1) 사이로 제1차단밸브(150)가 구비되고, 상기 동압밸브(140)와 출구측(P2) 사이로 제2차단밸브(160)가 구비되는 것을 특징으로 하는 화재 예방을 위한 차단밸브가 구비된 배관구조.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 분지관(120)은 메인배관(110)의 직경보다 작은 것을 특징으로 하는 화재 예방을 위한 차단밸브가 구비된 배관구조.
  3. 제2 항에 있어서, 상기 메인밸브(130)를 중심으로 메인배관(110)의 상류측압력(P1)은 하류측압력(P2)보다 높으며, 상기 하류측압력(P2)은 대기압(Pa)보다 높은 것을 특징으로 하는 화재 예방을 위한 차단밸브가 구비된 배관구조.
  4. 제1 항에 있어서, 상기 상류측 분지관(120)에는 반경 방향 내향 돌출되며 턱면을 형성하여 제1용수철(155)의 일단이 삽입되는 제1용수철안착부(121)가 구비되며;
    상기 제1차단밸브(150)는 상기 제1용수철안착부(121)로부터 전방으로 이격되어 반경 방향 내향 돌출된 제1돌기부(151)와, 상기 제1용수철안착부(121)와 제1돌기부(151) 사이에 위치하며 상기 제1용수철안착부(121)의 턱면과 마주하여 오목한 제1용수철삽입홈(1533)이 형성된 원통형의 제1삽입부재(153)와, 일측이 상기 제1용수철안착부(121)에 삽입되고 타측이 제1용수철삽입홈(1533)에 삽입되는 제1용수철(155)을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 화재 예방을 위한 차단밸브가 구비된 배관구조.
  5. 제4 항에 있어서, 상기 제1돌기부(151)는 유체의 유동방향으로 갈수록 직경이 작아지도록 경사진 제1경사부(1511)가 형성되고, 상기 제1삽입부재(153)의 전방에는 유체의 유동방향으로 갈수록 단면적이 작아지도록 경사진 제1삽입경사부(1531)가 형성되며;
    상기 제1용수철(155)이 신장되면 상기 제1삽입경사부(1531)는 상기 제1경사부(1511)로 슬라이딩 삽입되는 것을 특징으로 하는 화재 예방을 위한 차단밸브가 구비된 배관구조.
  6. 제4 항 또는 제5 항에 있어서, 상기 하류측 분지관(120)에는 반경 방향 내향 돌출되며 유체의 유동방향의 반대쪽을 향하여 턱면을 형성하는 제2용수철안착부(123)가 구비되며;
    상기 제2차단밸브(160)는 상기 제2용수철안착부(123)로부터 후방으로 이격되어 반경 방향 내향 돌출된 제2돌기부(161)와, 상기 제2용수철안착부(123)와 제2돌기부(161) 사이에 위치하며 상기 제2용수철안착부(123)의 턱면과 마주하여 오목한 제2용수철삽입홈(1633)이 형성된 원통형의 제2삽입부재(163)와, 일측이 상기 제2용수철안착부(123)에 삽입되고 타측이 제2용수철삽입홈(1633)에 삽입되는 제2용수철(165)을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 화재 예방을 위한 차단밸브가 구비된 배관구조.
  7. 제6 항에 있어서, 상기 제2돌기부(161)는 유체의 유동방향으로 갈수록 직경이 커지도록 경사진 제2경사부(1611)가 형성되며, 상기 제2삽입부재(163)의 후방에는 유체의 유동방향으로 갈수록 단면적이 커지도록 경사진 제2삽입경사부(1631)가 형성되며;
    상기 제2용수철(165)이 신장되면 상기 제2삽입경사부(1631)는 제2경사부(1611)로 슬라이딩 삽입되는 것을 특징으로 하는 화재 예방을 위한 차단밸브가 구비된 배관구조.
  8. 제7 항에 있어서, 상기 제1차단밸브(150)에서 유체는 제1용수철(155)의 측방으로 통과하고 상기 제1삽입부재(153)와 분지관(120) 사이를 지나 제1돌기부(151)를 관통하며;
    상기 제2차단밸브(160)에서 유체는 제2돌기부(161)를 통과하고 제2삽입부재(163)와 분지관(120) 사이를 지나 제1용수철(155)의 측방으로 통과하고 상기 제2용수철안착부(123)를 지나 유동하는 것을 특징으로 하는 화재 예방을 위한 차단밸브가 구비된 배관구조.
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KR101264068B1 (ko) * 2011-11-10 2013-05-21 한국항공우주연구원 밸브 후단의 압력충격 완화장치
KR20140046587A (ko) * 2012-10-08 2014-04-21 주식회사 포스코 맥동제어밸브 및 이를 포함하는 맥동연소장치
KR20170086787A (ko) 2016-01-19 2017-07-27 (주)대주기계 다공성 물질을 이용한 기체 압력 제어유니트

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