KR101172573B1 - 코크스 오븐 가스 배관의 유해물질 포집시스템 - Google Patents

코크스 오븐 가스 배관의 유해물질 포집시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 비산되는 타르 및 이물질 등을 포집장치에 의해 포집하고, 그 외 잔류가스 및 타르 등에서 발생되는 2차 가스를 포집장치에 부착된 점화장치를 통하여 완전하게 연소시킬 수 있는 COG 배관의 유해물질 포집시스템에 관한 것이다. 본 발명에 따른 스테인리스강의 제강 정련 작업에 사용되는 COG 배관의 유해물질 포집시스템에 있어서, 일측에 인입구 및 타측에 배출구가 설치되며, 상기 COG 배관의 단부가 상기 인입구에 연결된 탱크 본체와, 상기 인입구에 상기 탱크 본체 내측으로 상기 COG 배관과 연결되도록 설치되어 질소 및 스팀을 공급하는 주입관과, 상기 탱크 본체의 상부 내면으로부터 연장되어 양측부 내면과 접촉하되 하부 내면과는 이격된 복수개의 상부 가이드판과, 상기 상부 가이드판과 교대로 설치되며, 상기 탱크 본체 하부 내면으로부터 연장되어 양측부 내면과 접촉하되 상부 내면과는 이격된 복수개의 하부 가이드판을 포함하는 포집장치; 및 상기 포집장치의 상기 배출구 주변의 외측에 설치된 점화장치;를 포함한다. 이러한 구성에 의하여, 작업자의 중독 사고를 방지할 수 있을 뿐만 아니라 대기 오염을 방지할 수 있다.
코크스 오븐 가스, 유해물질, 타르, 포집장치, 점화장치

Description

코크스 오븐 가스 배관의 유해물질 포집시스템{System for collecting hamful material of coke oven gas pipe}
본 발명은 COG 배관의 유해물질 포집시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 COG 배관의 청소 시 대기 오염을 방지할 수 있는 COG 배관의 유해물질 포집시스템에 관한 것이다.
제철공정에 있어서 용광로에서 제련 반응을 통해 생산한 용선은 약 4% 이상의 탄소(C)와 더불어 불순물로서 인(P), 황(S), 규소(Si) 등의 불순원소를 함유하게 된다. 이에 의해 고급강의 제조를 위해서는 이들 원소를 제거하는 전로 제강공정을 통해 정련공정을 필수적으로 거치게 된다.
제강공정의 용선원료 중 함유하는 불순물들의 제거를 위해 생석회를 사용하게 되는데, 생석회의 공급원으로 제철소는 다수의 석회소성로를 보유하고 있다. 제철소 석회소성로의 석회소성 열원으로는 중유 등 여러 가지가 사용될 수 있는데, 제철소 코크스 공장의 부생가스인 코크스 오븐 가스(Coke Oven Gas; 이하, COG라 함)가 경제적인 측면을 고려하여 많이 활용되고 있다.
그러나, 스테인리스강의 제강 정련 작업 시 COG 배관(30)이 여러 가지 요인에 의하여 막힘 현상이 발생된다. 도 1은 COG 배관(30)이 타르 및 이물질에 의해 막힌 상태를 나타내는 사진이며, 도 1을 참조하면, COG 배관(30)이 서서히 막히게 되면 가스유량이 줄어들어 열원의 부족으로 버너 불꽃이 약해져서 베젤(Vessel) 및 래들의 보온이 불량해진다. 이에 의해 보온 불량으로 인한 쇳물 지금 부착을 방지하기 위하여 전기로, 정련로 고온출강을 하게 되므로 내화물 침식이 가중되어 COG 배관(30)을 사용할 수 있는 횟수가 줄어들게 된다.
이에 대한 방지책으로 전량 수입에 의존하는 고가의 액화석유가스(Liquefied Petroleum Gas;LPG)를 대체 사용할 수는 있지만, 에너지 낭비 발생 및 잦은 배관 교체에 따른 정비비 상승으로 원가 상승의 요인이 되는 문제가 있다.
이에 따라 COG의 사용을 원활하게 하기 위하여 COG 배관(30) 내 질소 및 스팀 라인을 연결하여 청소 작업을 실시하게 되는데, COG의 유독성 및 대기 오염을 최소화하기 위하여 질소로 퍼지(Purge)하며 농도를 20ppm 이하로 낮추어 실외에서 작업하였다.
그러나, 최근에는 공장의 대형화로 인하여 실내에서 청소 작업을 실시하는 관계로 또 다른 다양한 문제가 발생된다. 즉, COG에 의해 방출된 유독가스가 실내에 체류됨에 의한 작업자 중독사고 위험 및 대기오염 발생될 뿐만 아니라 질소 및 스팀의 압력에 의한 타르(tar) 및 이물질 등이 비산되어 2차적으로 환경을 심하게 오염시키는 문제가 발생된다.
따라서, 본 발명의 목적은 스테인리스강의 제강 정련 작업에 사용되는 COG 배관에 물이 채워진 포집장치를 연결하여, COG 배관의 청소 시 질소 및 스팀의 압력으로 비산되는 타르 및 이물질 등을 포집하고, 그 외 잔류가스 및 타르 등에서 발생되는 2차 가스를 포집장치에 부착된 점화장치를 통하여 완전하게 연소시킬 수 있는 COG 배관의 유해물질 포집시스템을 제공하는 데 있다.
본 발명에 따른 스테인리스강의 제강 정련 작업에 사용되는 COG 배관의 유해물질 포집시스템에 있어서, 일측에 인입구 및 타측에 배출구가 설치되며, 상기 COG 배관의 단부가 상기 인입구에 연결된 탱크 본체와, 상기 인입구에 상기 탱크 본체 내측으로 상기 COG 배관과 연결되도록 설치되어 질소 및 스팀을 공급하는 주입관과, 상기 탱크 본체의 상부 내면으로부터 연장되어 양측부 내면과 접촉하되 하부 내면과는 이격된 복수개의 상부 가이드판과, 상기 상부 가이드판과 교대로 설치되며, 상기 탱크 본체 하부 내면으로부터 연장되어 양측부 내면과 접촉하되 상부 내면과는 이격된 복수개의 하부 가이드판을 포함하는 포집장치; 및 상기 포집장치의 상기 배출구 주변의 외측에 설치된 점화장치;를 포함한다.
또한, 상기 탱크 본체 내부에는 상기 주입관의 하단부가 잠길 정도의 물이 채워진다.
또한, 상기 COG 배관과 상기 주입관 사이에는 인입용 밸브를 더 포함한다.
또한, 상기 인입용 밸브와 상기 COG 배관은 니플과 플랜지에 의해 고정 연결되고, 상기 인입용 밸브와 상기 주입관은 니플에 의해 연결된다.
또한, 상기 배출구에는 배출용 밸브를 더 포함한다.
또한, 상기 배출구와 상기 배출용 밸브는 니플에 의해 연결된다.
또한, 상기 점화장치와 상기 탱크 본체는 니플에 의해 연결된다.
또한, 상기 탱크 본체의 외측에 설치된 압력측정부를 더 포함한다.
또한, 상기 탱크 본체의 외측에 설치된 레벨측정부를 더 포함한다.
또한, 상기 탱크 본체의 상부면에는 점검 및 청소를 위한 관통홀을 더 포함하며, 상기 관통홀은 나사결합에 의해 커버와 결합된다.
또한, 상기 탱크 본체의 하부면 외측에는 운반을 용이하게 하기 위한 받침대를 더 포함한다.
또한, 상기 점화장치는, 상기 탱크 본체에서 배출된 가스가 수집되는 가스홀더; 상기 가스 홀더와 연결된 가스배출관; 상기 가스배출관 외측을 둘러싸도록 고정되며, 다수개의 가스홀이 구비된 연소용 관; 및 상기 연소용 관의 외측에서 상기 가스홀과 일치하도록 설치된 점화용 관;을 포함한다.
또한, 상기 가스홀더와 상기 배출관 사이에는 개폐밸브를 더 포함한다.
또한, 상기 가스홀더와 상기 개폐밸브, 및 상기 개폐밸브와 상기 가스배출관은 니플과 플랜지에 의해 고정 연결된다.
또한, 상기 점화용 관의 일 영역에는 화력조절 밸브를 더 포함한다.
또한, 상기 가스배출관과 상기 연소용 관은 플랜지에 의해 고정된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면 COG 배관의 청소 시 질소 및 스팀의 압력으로 비산되는 타르 및 이물질 등을 포집장치에 의해 포집하여 COG의 실내 체류 현상을 방지함으로써, 작업자의 중독 사고를 방지할 수 있을 뿐만 아니라 COG 외의 잔류가스 및 타르 등에서 발생되는 2차 가스를 포집장치에 부착된 점화장치를 통하여 완전하게 연소시킴으로써, 대기 오염을 방지할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 실시예를 도시한 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 COG 배관의 유해물질 포집시스템을 구체적으로 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 포집시스템을 나타내는 전체 사시도이다.
도 2를 참조하면, 스테인리스강의 제강 정련 작업에 사용되는 COG 배관(30)을 사용하게 되면 COG 배관(30) 내에 타르 및 이물질 등이 부착되므로, COG 배관(30) 막힘을 방지하기 위하여 주기적으로 청소를 하게 된다. 이때, COG 배관(30) 내의 잔류가스를 질소로 퍼지한 후 스팀의 압력을 이용하여 COG 배관(30) 내 부착된 타르 및 이물질을 수집하도록 본 발명에서는 포집장치 및 점화 장치(20)가 설치될 수 있다.
포집장치는 탱크 본체(10), 주입관(11a,11b), 상부 가이드판(18b) 및 하부 가이드판(18a)을 포함할 수 있다. 탱크 본체(10)의 일측에는 인입구가 설치되고, 타측에는 배출구가 설치되며, COG 배관(30)의 단부가 인입구에 연결될 수 있다. 인입구의 외측에는 COG 배관(30)과 니플(12a)에 의해 연결되는 인입용 밸브(12)가 더 설치되며, 플랜지(12b)에 의해 고정될 수 있다. 그리고, 인입구의 탱크 본체(10) 내측으로는 질소 및 스팀을 공급하는 주입관(11a,11b)이 설치되는데, 인입용 밸브(12)와 주입관(11a,11b)은 니플(12a)에 의해 연결될 수 있다. 여기서, 주입관(11a,11b)은 ㄴ자 형상의 굽은 관(11a)과 ㅡ자형 관(11)이 용접에 의해 연결된 관일 수 있다. 또한, 배출구의 외측에는 배출용 밸브(15)가 설치되며, 배출구와 배출용 밸브는 니플(15a)에 의해 연결될 수 있다.
이러한 탱크 본체(10)의 내부에는 복수개의 상부 가이드판(18b)과 복수개의 하부 가이드판(18a)이 교대로 설치되어 있다. 상부 가이드판(18b)은 상부 내면으로부터 연장되어 양측부 내면과 접촉하되 하부 내면과는 이격되도록 설치되며, 하부 가이드판(18a)은 하부 내면으로부터 연장되어 양측부 내면과 접촉하되 상부 내면과는 이격되도록 설치된다.
탱크 본체(10) 내부에는 주입관(11a,11b)이 잠길 정도의 물이 채워지는데, 이에 의해 질소 및 스팀의 압력으로부터 비산되는 COG 배관(30) 내부의 물보다 비중이 높은 타르 및 이물질 등이 포집될 수 있다.
그리고, 물보다 비중이 낮은 COG 배관(30) 내 잔류 가스 및 타르 등에서 발생되는 2차 가스는 탱크 본체(10)에 부착된 점화장치(20)를 통하여 완전연소시켜 대기로 방출함으로써, 대기 오염을 방지할 수 있다. 점화장치(20)는 탱크 본 체(10)의 배출구 주변의 외측에 설치되며, 점화장치(20)와 탱크 본체(10)는 니플(21,도 4 참조)에 의해 연결될 수 있다. 상세한 점화장치(20)의 구성 및 작용에 대해서는 도 4에서 상세하게 설명한다.
탱크 본체(10)의 외측에는 압력측정부(16)가 설치되어, 탱크 본체(10) 내부의 압력을 측정하여,
압력측정부(16)는 COG 배관(30) 내 질소 및 스팀 공급시 탱크 본체(10) 내부의 가스 압력을 측정하기 위한 계기이다. 바람직하게 탱크 본체(10) 내부의 압력은 0.5bar 이하로 유지되어야 하므로, 압력이 0.5bar를 초과할 경우에는 COG 배관(30)으로 공급되는 질소 및 스팀을 중지시켜야 한다.
또한, 탱크 본체(10)의 외측에는 레벨측정부(17)가 설치될 수 있는데, 레벨측정부(17)는 작업 전 탱크 본체(10)의 내부로 물 공급 시 수위를 확인하기 위해 설치되며, 물의 수위는 탱크 본체(10) 높이의 1/2 내지 2/3 정도가 적절하다. 또한, 레벨측정부(17)는 작업 후 포집된 타르의 양을 확인하기 위해서도 사용될 수 있다. 즉, 작업 전의 일정한 물 수위에서 타르가 많이 침전될수록 레벨측정부(17)의 레벨봉이 상승되는 원리를 이용으로써, 포집된 타르의 양을 알 수 있다.
또한, 탱크 본체(10)의 상부면에는 점검 및 청소를 위한 관통홀(13)이 설치되어, 탱크 본체(10) 내부의 고장 또는 청소 필요 시 용이하게 행할 수 있으며, 사용 중에는 관통홀(13)이 커버(14)와 나사결합(14a,14b)에 의하여 막혀 있다.
그리고, 탱크 본체(10)의 하부면 외측에는 탱크 본체(10)를 용이하게 운반할 수 있도록 지게차 운반용 받침대(19)가 설치될 수 있다.
즉, 본 발명에 따르면, COG 배관(30) 내에 부착된 타르 및 이물질 등을 탱크 본체(10)로 포집하여 물보다 비중이 높은 이물질(타르)은 탱크 본체(10)의 물로 포집하여 전문업체에서 처리하도록 할 수 있다. 또한, 그 외 물보다 비중이 낮은 가스(COG)류는 탱크 본체(10)의 외측에 설치된 점화장치(20)를 통하여 완전연소시켜 대기 중에 방출하여 환경오염을 방지할 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 탱크 본체의 내부를 나타내는 사시도이다.
도 3을 참조하면, 앞서 설명한 바와 같이 탱크 본체(10)의 내부에는 복수개의 상부 가이드판(18b)과 하부 가이드판(18a)이 설치될 수 있다. 또한, COG 배관(30)과 인입구에서 연결되는 탱크 본체(10) 내측으로는 주입관(11a,11b)이 설치되는데 주입관은 ㄴ자형의 관(11a)과 ㅡ자형의 관(11b)이 용접되어 형성될 수 있다.
그리고, 상부 가이드판(18b)은 탱크 본체(10)의 상부 내면으로부터 연장되어 탱크 본체(10)의 양측부 내면과 접촉하되 하부 내면과는 이격되도록 설치될 수 있다. 또한, 하부 가이드판(18a)은 상부 가이드판(18b)과 교대로 설치되는데, 탱크 본체(10) 하부 내면으로부터 연장되어 탱크 본체(10)의 양측부 내면과 접촉하되 상부 내면과는 이격되도록 설치될 수 있다.
이에 의해 탱크 본체(10)의 하부로는 물이 통과되고, 상부로는 기체가 흐르도록 구성함으로써, 물보다 비중이 높은 타르 및 이물질은 침전되어 탱크 본체(10) 내에 포집되고, COG 잔류 가스 및 질소, 스팀 등의 가스류는 탱크 본체(10)와 니플(21)에 의해 연결된 점화장치(20)로 배출될 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 점화장치를 나타내는 사시도이다.
도 4를 참조하면, 점화장치(20)는 가스홀더(22), 가스배출관(26b), 연소용 관(26a) 및 점화용 관(29a)을 포함한다. 가스홀더(22)는 탱크 본체(10)와 니플(21)에 의해 연결되어 탱크 본체(10)에서 배출된 가스가 수집되는 공간이다. 가스홀더(22)는 가스배출관(26b)과 연결되는데 그 사이에 개폐밸브(24)가 형성될 수 있다. 여기서, 가스홀더(22)와 개폐밸브(24), 및 개폐밸브(24)와 가스배출관(26b)은 니플(21)과 플랜지(23)에 의해 고정 연결될 수 있다.
연소용 관(26a)은 가스배출관(26b)의 외측을 둘러싸도록 플랜지(27)에 의해 고정되며, 외면에 다수개의 가스홀(28)이 구비된다. 그리고, 연소용 관(26a)의 외측에는 가스홀(28)이 형성된 위치와 일치하도록 점화용 관(29a)이 설치될 수 있으며, 점화용 관(29a)의 일 영역에는 화력조절 밸브(29)가 위치되어 불꽃의 크기를 조절할 수 있다.
이와 같이 설치된 점화장치(20)에 의해 COG 배관(30) 내의 잔류 가스 및 타르 등에서 발생하는 2차 가스를 완전하게 연소시킴으로써, 중독 사고를 방지할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 COG 배관의 유해물질 포집시스템의 작용에 대해 설명한다.
본 발명에 따른 탱크 본체(10) 내부에는 일정 높이의 물이 채워져 있으며, 주입관(11a,11b)의 단부가 물 속에 잠기도록 설치되고, 상부 가이드판(18b) 및 하부 가이드판(18a)의 하부는 물이 통과되며, 상부로는 기체가 흐르도록 구성된다. 이에 의해 COG 배관(30)의 청소 시 탱크 본체(10)로 인입되는 타르 및 이물질은 물보다 비중이 높아 물 속에 침전되어 탱크 본체(10) 내에 포집된다. 그리고, COG 잔류 가스 및 질소, 스팀 등의 가스류는 탱크 본체(10) 외측에 설치된 점화장치(20)에 의해 완전 연소된다.
상세한 점화장치(20)의 작용을 살펴보면, 탱크 본체(10)에서 니플(21)을 통해 배출된 가스는 가스홀더(22)에 임시적으로 저장된다. 가스홀더(22)에 수집된 가스는 개폐밸브(24)가 열리면 가스홀더(22)와 연결된 가스배출관(26b)으로부터 배출된다. 가스배출관(26b)에서 배출된 유해가스는 가스배출관(26b) 외부에 설치된 연소용 관(26a)에서 연소되는데, 점화용 관(29a)에 LPG를 연결하여 다수개의 가스홀(28)에 수동으로 점화 후 불꽃의 크기를 화력조절 밸브(29)로 조절한다. 이에 의해 미리 조성된 LPG 불꽃과 탱크 본체(10) 내부의 유해가스가 접촉하며 연소시키게 된다.
즉, COG 배관(30) 내부 질소 퍼지 및 스팀 청소 시 발생하는 타르 및 이물질 등을 탱크 본체(10)를 통하여 물로 포집한 후, 전문 수거 업체에서 처리하도록 하고, COG 배관(30) 내 잔류가스 및 타르에서 2차적으로 발생되는 가스는 점화장치(20)를 통하여 완전연소시킬 수 있으므로, 대기 및 환경 오염을 방지할 수 있다.
본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주지해야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야에서 당업자는 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 COG 배관이 타르 및 이물질에 의해 막힌 상태를 나타내는 사진.
도 2는 본 발명에 따른 포집시스템을 나타내는 전체 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 탱크 본체의 내부를 나타내는 사시도.
도 4는 본 발명에 따른 점화장치를 나타내는 사시도.
♣ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ♣
10 : 탱크 본체 11a, 11b : 주입관
12 : 인입용 밸브 13 : 관통홀
15 : 배출용 밸브 18a : 하부 가이드판
18b : 상부 가이드판 20 : 점화장치
21 : 니플 22 : 가스홀더
23 : 플랜지 24 : 개폐밸브
25a, 25b : 연소용 관 26a, 26b : 가스배출관
28 : 가스홀 29 : 화력조절 밸브

Claims (16)

  1. 스테인리스강의 제강 정련 작업에 사용되는 COG 배관의 유해물질 포집시스템에 있어서,
    일측에 인입구 및 타측에 배출구가 설치되며, 상기 COG 배관의 단부가 상기 인입구에 연결된 탱크 본체와, 상기 인입구에 상기 탱크 본체 내측으로 상기 COG 배관과 연결되도록 설치되어 질소 및 스팀을 공급하는 주입관과, 상기 탱크 본체의 상부 내면으로부터 연장되어 양측부 내면과 접촉하되 하부 내면과는 이격된 복수개의 상부 가이드판과, 상기 상부 가이드판과 교대로 설치되며, 상기 탱크 본체 하부 내면으로부터 연장되어 양측부 내면과 접촉하되 상부 내면과는 이격된 복수개의 하부 가이드판을 포함하는 포집장치; 및
    상기 포집장치의 상기 배출구 주변의 외측에 설치된 점화장치;를 포함하는 COG 배관의 유해물질 포집시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 탱크 본체 내부에는 상기 주입관의 하단부가 잠길 정도의 물이 채워진 COG 배관의 유해물질 포집시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 COG 배관과 상기 주입관 사이에는 인입용 밸브를 더 포함하는 COG 배관 의 유해물질 포집시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 인입용 밸브와 상기 COG 배관은 니플과 플랜지에 의해 고정 연결되고, 상기 인입용 밸브와 상기 주입관은 니플에 의해 연결되는 COG 배관의 유해물질 포집시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 배출구에는 배출용 밸브를 더 포함하는 COG 배관의 유해물질 포집시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 배출구와 상기 배출용 밸브는 니플에 의해 연결되는 COG 배관의 유해물질 포집시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 점화장치와 상기 탱크 본체는 니플에 의해 연결되는 COG 배관의 유해물질 포집시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 탱크 본체의 외측에 설치된 압력측정부를 더 포함하는 COG 배관의 유해물질 포집시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 탱크 본체의 외측에 설치된 레벨측정부를 더 포함하는 COG 배관의 유해물질 포집시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 탱크 본체의 상부면에는 점검 및 청소를 위한 관통홀을 더 포함하며, 상기 관통홀은 나사결합에 의해 커버와 결합되는 COG 배관의 유해물질 포집시스템.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 탱크 본체의 하부면 외측에는 운반을 용이하게 하기 위한 받침대를 더 포함하는 COG 배관의 유해물질 포집시스템.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 점화장치는,
    상기 탱크 본체에서 배출된 가스가 수집되는 가스홀더;
    상기 가스 홀더와 연결된 가스배출관;
    상기 가스배출관 외측을 둘러싸도록 고정되며, 다수개의 가스홀이 구비된 연 소용 관; 및
    상기 연소용 관의 외측에서 연소용 관의 외측에는 가스홀이 형성된 위치와 일치하도록 설치된 점화용 관;을 포함하는 COG 배관의 유해물질 포집시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 가스홀더와 상기 배출관 사이에는 개폐밸브를 더 포함하는 COG 배관의 유해물질 포집시스템.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 가스홀더와 상기 개폐밸브, 및 상기 개폐밸브와 상기 가스배출관은 니플과 플랜지에 의해 고정 연결되는 COG 배관의 유해물질 포집시스템.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 점화용 관의 일 영역에는 화력조절 밸브를 더 포함하는 COG 배관의 유해물질 포집시스템.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 가스배출관과 상기 연소용 관은 플랜지에 의해 고정되는 COG 배관의 유해물질 포집시스템.
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