KR20100128384A - 배기가스 유해물질 저감장치용 버너 및 이를 포함하는 배기가스 유해물질 저감장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 배기가스 유해물질 저감장치용 버너 및 이를 포함하는 배기가스 유해물질 저감장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게 배기가스와 화염의 혼합도를 높여 배기가스의 온도를 적절하게 승온할 수 있으며, 촉매필터의 연소 효율을 높임으로써 배기가스를 효율적으로 저감할 수 있는 배기가스 유해물질 저감장치용 버너 및 이를 포함하는 배기가스 유해물질 저감장치에 관한 것이다.
매연, 유해미립자, 촉매필터, 버너
Description
본 발명은 배기가스 유해물질 저감장치용 버너 및 이를 포함하는 배기가스 유해물질 저감장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게 배기가스와 화염의 혼합도를 높여 배기가스의 온도를 적절하게 승온할 수 있으며, 촉매필터의 연소 효율을 높임으로써 배기가스를 효율적으로 저감할 수 있는 배기가스 유해물질 저감장치용 버너 및 이를 포함하는 배기가스 유해물질 저감장치에 관한 것이다.
디젤엔진은 가솔린 엔진보다 큰 힘을 얻을 수 있는 특징과 저렴한 연료비 등의 장점을 가져 승용차, 건설장비, 선박 등에 널리 사용되고 있다.
그러나 상기 디젤엔진은 엔진 내부에 연료를 분사하고 압축착화방식으로 연소하는 4-행정기관으로, 상기 연료의 자기 착화 과정에서 연료와 공기의 불균일화로 인해 불완전연소가 일어남에 따라 유해 미립자(배기가스)가 발생된다.
특히, 상기 유해 미립자는 주로 질소산화물(NOx)과 입자상 물질(PM, Particulate Matter), 및 수트(Soot, 재)로, 상기 디젤자동차에 의한 유해 미립자 가 총 대기오염의 40%를 차지한다는 보고가 있으며, 이에 따라, 여러 나라들은 매연의 배출을 규제하고 있으며 이를 만족하기 위해 배기관에 삽입되어 매연을 저감시키는 배기가스 유해물질 저감장치가 개시된 바 있다.
이러한 배기가스 유해물질 저감장치의 대부분은 디젤엔진에서 발생되는 배기가스가 촉매를 가지는 필터로 유입되어 배기가스가 필터에서 연소되도록 함으로써 공기중으로 배출되는 배기가스를 저감시킬 수 있도록 된 것이다.
그런데 단순히 배기가스가 필터로 유입되도록 할 경우 연소률이 낮기 때문에 필터로 유입되기 전 배기가스의 온도를 상승시켜 연소률이 향상되도록 하는 기술이 안출되었다.
한국 특허출원 제10-1997-007901호(매연 정화장치 연소기) 및 한국 등록특허공보 등록 제0548451호(디젤엔진매연 여과장치 재생용 내염버너) 등에는 버너를 통해 배기가스(매연)의 온도를 상승시켜 매연의 연소률이 향상되도록 하는 기술이 제시되어 있다.
그러나 상기와 같은 기술은 단지 버너를 통해 배기가스의 온도를 상승할 수 는 있으나 각 영역에 따라 가열되는 정도에 차이가 발생될 수 있는 문제점이 있습니다.
즉, 필터로 유입되기 전 모든 배기가스가 균일하게 가열되는 것이 아니라 배기가스의 일부는 온도가 크게 상승되지만 일부 배기가스는 온도의 상승이 원활하지 못하여 기대하는 것만큼 배기가스의 연소율을 향상시키지 못한다.
이에 따라, 배기가스와 화염의 혼합율을 증대시켜 배기가스의 온도를 고르게 상승시키기 위하여 연소실 내부에 화염 또는 배기가스의 흐름을 조절하기 위한 배플, 타공판 등과 같은 혼합수단이 더 구비된 배기가스 유해물질 저감장치용 버너가 제안된 바 있다.
그런데, 상기 혼합수단은 배기가스 및 화염이 형성되는 공간 내부에 형성되어 배압을 증가시키는 원인이 될 수 있으며, 배압이 상승될 경우에는 차량 출력이 저하되어 승차감이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
또한, 상기 혼합수단은 화염 형성을 방해할 수 있는 요소로 작용될 수 있어 버너가 불완전 연소될 경우에는 버너에 의해 또 다른 유해 미립자(배기가스)를 발생시켜 배기가스 저감 효율을 저하시키는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 화염을 안정적으로 형성하고, 배기가스와 화염의 혼합도를 높여 배기가스의 온도를 균일하게 승온할 수 있으며, 촉매필터의 연소 효율을 높임으로써 배기가스를 효율적으로 저감할 수 있는 배기가스 유해물질 저감장치용 버너 및 이를 포함하는 배기가스 유해물질 저감장치를 제공하는 것이다.
상기의 목적을 이루고 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 배기가스 유해물질 저감장치용 버너(100)는 배기가스 유해물질 저감장치용 버너(100)에 있어서, 상기 버너(100)는 일측에 배기관(400)과 연결되어 배기가스가 유입되는 배기가스 유입부(111)와 화염형성을 위한 연료분사 노즐(113) 및 점화수단(114)을 포함하는 화염형성부(112)가 형성되고, 타측에 배기관(400)과 연결되어 배기가스가 배출되는 배출부(115)가 형성되는 연소실(100); 상기 연소실(100) 내부에 상기 배기가스 유입부(111)와 연통되는 관형태로 형성되어 배기가스가 유동되며, 외주면에 배기가스가 유출되는 제1중공부(121)가 복수개 형성되는 배기가스 유동관(120); 및 상기 연소실(100) 내부에 상기 화염형성부(112)와 연통되는 관형태로 형성되어 화염이 형성되며, 외주면에 화염이 유출되는 제2중공부(131)가 복수개 형성되는 화염보호관(130); 을 포함하여 형성되되, 상기 배기가스 유동관(120) 및 화염보호 관(130)은 나란하게 형성되며, 상기 제1중공부(121) 및 제2중공부(131)는 상기 연소실(100)의 길이방향으로 서로 다른 위치에 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 유동관(120)의 제1중공부(121)는 상기 배기가스 유입부(111)에 인접하게 형성되고, 상기 화염보호관(130)의 제2중공부(131)는 상기 배출부(115)에 인접하게 형성되는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 화염보호관(130)의 단부는 화염막음판(132)이 형성될 수 있는 데, 이 때, 상기 화염막음판(132)은 상기 화염보호관(130)을 수직방향으로 차단하여 상기 화염보호관(130)의 단부를 폐쇄하도록 형성될 수 있으며, 상기 화염막음판(132)은 상기 배출부(115)와 화염보호관(130)이 연통되도록 연통부(133)가 형성될 수도 있다.
또한, 배기가스 유해물질 저감장치용 버너(100)는 상기 유입부(111)와 연결된 배기관(400)과 상기 배출부(115)와 연결된 배기관(400)이 서로 단차지도록, 상기 배출부(115)는 상기 화염보호관(130)이 형성된 위치에 대응되도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명의 배기가스 유해물질 저감장치(1000)는 디젤엔진(200)으로부터 발생되는 배기가스를 저감시키는 배기가스 유해물질 저감장치(1000)에 있어서, 상기 배기가스 유해물질 저감장치(1000)는 상기 디젤엔진(200)으로부터 발생되는 배기가스 유동관(120)에 형성되어 배기가스를 승온시키되, 제1항 내지 제8항 중 한 항에 의한 버너(100); 및 상기 버너(100)의 후단에 형성되어 배기가스 내의 유기물 또는 입자상 물질(PM, Particulate Matters)을 연소시키는 촉매필터(300)(DPF, Disel Particulate Filter)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 본 발명의 배기가스 유해물질 저감장치용 버너 및 이를 포함하는 배기가스 유해물질 저감장치는 화염을 안정적으로 형성하고, 배기가스와 화염의 혼합도를 높여 배기가스의 온도를 균일하게 승온할 수 있으며, 촉매필터의 연소 효율을 높임으로써 배기가스를 효율적으로 저감할 수 있는 장점이 있다.
특히, 본 발명의 배기가스 유해물질 저감장치용 버너 및 이를 포함하는 배기가스 유해물질 저감장치는 화염이 화염보호관에 의해 보호되면서도 배기가스와 화염이 길이방향으로 서로 혼합될 수 있도록 함으로써 내부 배압의 증가없이 균일하게 배기가스를 승온할 수 있는 장점이 있다.
이하에서, 본 발명에 따른 배기가스 유해물질 저감장치용 버너(100) 및 이를 포함하는 배기가스 유해물질 저감장치(1000)를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1 내지 도 4는 본 발명에 따른 배기가스 유해물질 저감장치용 버너(100)의 사시도, 분해사시도, AA' 방향 단면도, 및 BB' 방향단면도이다.
본 발명의 배기가스 유해물질 저감장치용 버너(100)는 연소실(100), 배기가 스 유동관(120), 및 화염보호관(130)을 포함하여 형성된다.
먼저, 상기 연소실(100)은 본 발명의 배기가스 유해물질 저감장치용 버너(100)가 형성되는 기본 몸체로서, 배기관(400)에 형성되는데, 더욱 상세하게 일측에는 배기관(400)과 연결되어 배기가스가 유입되는 배기가스 유입부(111) 및 화염형성을 위한 화염형성부(112)가 형성되고, 타측에 배기관(400)과 연결되어 승온된 배기가스가 배출되는 배출부(115)가 형성된다.
즉, 상기 연소실(100)은 좌·우 양측에 배기관(400)과 연결되어 배기가스가 유동되는 공간을 형성하며, 내부에 화염이 형성되도록 노즐(113) 및 점화수단(114)을 포함하는 화염형성부(112)가 형성된다.
상기 노즐(113)은 화염을 형성하기 위해 연료를 분사하는 수단으로서, 필요에 따라 공기를 함께 분사하는 수단이 이용될 수 있다.
상기 배기가스 유입부(111)와 화염형성부(112)는 상기 연소실(100)의 일측에 형성되며, 상기 유입부(111) 및 화염형성부(112)는 각각 유동관(120)과 화염보호관(130)과 연통되도록 형성된다.
도면에서 상기 유입부(111) 및 유동관(120)이 상기 화염형성부(112) 및 화염보호관(130)의 상측에 형성된 예를 도시하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 상기 유동관(120)과 화염보호관(130)이 나란하게 위치되도록 하는 구성이라면 도면에 도시한 것과 상·하방향으로 반대이거나 수평방향으로 나란하게 형성된 형태 등을 포함하여 더욱 다양하게 형성될 수 있다.
상기 배기가스 유동관(120)과 화염보호관(130)은 모두 연소실(100) 내부에 형성되는 구성으로서, 먼저, 상기 배기가스 유동관(120)은 배기가스가 유동되는 관형태로 상기 배기가스 유입부(111)와 연통되도록 형성되며, 외주면에 배기가스가 관 내부에서 외부(이 때, '외부'란 연소실(100) 내부의 상기 배기가스 유동관(120) 외부 공간을 의미한다.)로 유출될 수 있는 제1중공부(121)가 복수개 형성된다.
상기 화염보호관(130)은 상기 화염형성부(112)과 연통되도록 형성되어 상기 화염형성부(112)를 통해 형성된 화염을 보호하는 구성으로서, 상기 화염보호관(130) 역시 상기 배기가스 유동관(120)의 제1중공부(121)와 마찬가지로 화염이 외부로 유출될 수 있는 제2중공부(131)가 복수개 형성된다.
본 발명의 배기가스 유해물질 저감장치용 버너(100)는 상기 배기가스 유동관(120)의 제1중공부(121)와 상기 화염보호관(130)의 제2중공부(131)가 연소실(100)의 길이방향으로 서로 다른 위치에 형성되도록 한다.
이는 상기 배기가스와 화염이 고르게 혼합되어 배기가스를 전체적으로 승온되도록 함으로써 버너(100)의 배기가스 가열 효율을 높일 수 있으며, 이와 같은 버너(100)를 이용하여 본 발명의 배기가스 유해물질 저감장치(1000)는 배기가스 저감 효율을 보다 높일 수 있는 장점이 있다.
상기 제1중공부(121)와 제2중공부(131)의 형태는 다양하게 형성될 수 있는 데, 도 1 내지 도 3에 도시한 형태는 상기 배기가스 유동관(120)의 제1중공부(121)는 상기 배기가스 유입부(111)에 인접하게 형성되고, 상기 화염보호관(130)의 제2중공부(131)는 상기 배출부(115)에 인접하게 형성되는 것이 바람직하다.
상기 배기가스 유동관(120)의 제1중공부(121)는 상기 유입부(111)에 인접하 여 형성되는 경우에, 상기 배기관(400)을 유동하던 배기가스가 상기 배기가스 유동관(120)으로 유입되어 상기 제1중공부(121)를 통해 상기 연소실(100) 전체로 고르게 퍼질 수 있다.
또한, 상기 화염보호관(130)의 제2중공부(131)가 상기 배출부(115)에 인접하여 형성되는 경우에, 상기 화염형성부(112) 부분에 배기가스가 직접 공급될 경우에 발생될 수 있는 불완전 연소의 가능성을 차단함으로써 안정적으로 화염을 형성할 수 있으면서도, 후단부에서 화염이 유출되도록 하며, 이에 따라 본 발명이 배기가스 유해물질 저감장치용 버너(100)는 배기가스를 적절하게 승온할 수 있는 장점이 있다.
아울러, 본 발명의 배기가스 유해물질 저감장치용 버너(100)는 버너(100)가 작동되지 않는 경우에도, 상기 화염보호관(130)에 의해 노즐(113)이 보호되어 배기가스 내부의 입자에 의한 노즐(113) 막힘 현상 등을 방지할 수 있어 이 후, 화염을 원활하게 형성할 수 있도록 하는 장점이 있다.
상기 화염보호관(130)은 그 단부가 개방될 수 있으며, 화염막음판(132)이 형성되어 배출부(115) 및 배기관(400)의 구성을 화염으로부터 보호함과 동시에 화염을 연소실(100) 측으로 안내하여 화염에 의한 배기가스의 가열이 연소실(100) 내부에서 고르게 이루어질 수 있도록 한다.
상기 도 4는 도 1에 도시한 본 발명의 배기가스 유해물질 저감장치용 버너(100)의 BB' 방향의 단면도로서, 도 4 (a) 및 (b) 각각은 서로 다른 화염막음판(132)이 형성된 예를 도시하였다.
상기 도 4 (a)에 도시한 화염막음판(132)은 배출부(115)와 화염보호관(130)이 서로 연통되도록 연통부(133)가 형성된 예로서, 판 자체에도 중공된 연통부(133)가 형성되며, 상기 판을 지지하기 위한 지지부의 구성이 복수개 둘레를 따라 형성되어 판 주변부에도 연통부(133)가 복수개 형성된 예를 도시하였다.
즉, 상기 연통부(133)가 형성된 화염막음판(132)은 상기 화염보호관(130)의 단부를 일정 영역만 폐쇄하고, 일정 영역은 상기 배출부(115)와 연통되는 구조이다.
도 4 (b)에 도시한 화염막음판(132)은 연통부(133)가 형성되지 않고 상기 화염보호관(130)을 폐쇄하도록 수직방향으로 차단된 형태를 도시하였다.
본 발명은 도면에 도시된 예에 한정되지 않으며, 상기 화염막음판(132)은 더욱 다양하게 형성될 수 있다.
아울러, 본 발명의 배기가스 유해물질 저감장치는 상기 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 배기가스 유동관(120)의 단부에도 상기 화염보호관(130)의 화염막음판(132)와 같이 배기가스막음판(122)가 형성될 수 있다.
상기 배기가스막음판(122)은 상기 배기가스 유동관(120)의 단부를 수직방향으로 폐쇄하도록 형성될 수 있으며, 일정 영역이 배출부(115)와 연통되도록 형성될 수 있다.
본 발명의 배기가스 유해물질 저감장치(1000)는 상기 화염막음판(132) 또는 배기가스막음판(122)만 개별적으로 형성될 수도 있고, 상기 화염막음판(132)과 배기가스막음판(122)이 함께 형성될 수 있으나, 이 때에는 배기가스가 외부로 원활히 유동될 수 있도록 상기 화염막음판(132) 및 배기가스막음판(122) 중 하나는 상기 배출부(115)와 연통되도록 형성되어야 한다.
상기 배출부(115)는 상기 연소실(100)의 타측에 형성되어 연소실(100) 타측을 모두 포함하여 배기가스가 배출되도록 형성된다.
이 때, 상기 연소실(100)의 단부를 수용하기 위해 상기 연소실(100)과 인접한 영역 일부를 제외하고 상기 배출부(115)는 상기 배기가스 유동관(120)이 형성된 위치에 대응되도록 형성되어 상기 유입부(111)와 연결된 배기관(400)과 상기 배출부(115)와 연결된 배기관(400)이 서로 단차지게 형성되는 것이 바람직하다.
도 5 를 제외한 나머지 도면에서, 본 발명의 배기가스 유해물질 저감장치용 버너(100)는 상기 연소실(100)에 유입되기 이전의 배기관(400)(상기 유입부(111)와 연결된 배기관(400))이 상기 연소실(100)을 통과한 이후의 배기관(400)(상기 배출부(115)와 연결된 배기관(400))보다 상측에 형성되어 단차가 형성됨으로써 상기 화염막음판(132) 부분에서도 이동되는 배기가스가 가열되도록 함으로써 가열 효율을 더욱 높일 수 있는 효과가 있다.
상기 도 5는 상기 연소실(100)에 유입되기 이전에 연결된 배기관(400)이 상기 연소실(100)을 통과한 이후의 배기관(400)보다 하측에 위치되어 단차가 형성된 예를 도시한 것으로서, 상기 배기가스 유동관(120)과 화염보호관(130)이 나란하게 형성된 형태라면 더욱 다양하게 형성될 수 있다.
또한, 본 발명에서 단차란, 측면에서 바라보았을 때, 높이방향으로 차이가 있는 것 뿐만 아니라, 상측에서 바라보았을 때, 폭방향으로 차이가 있는 것을 의미 한다.
도 6은 본 발명에 따른 배기가스 유해물질 저감장치(1000)의 개략도로, 본 발명의 배기가스 유해물질 저감장치(1000)는 디젤엔진(200)으로부터 발생되는 배기가스를 저감시키는 배기가스 유해물질 저감장치(1000)에 있어서, 상기 배기가스 유해물질 저감장치(1000)는 상기 디젤엔진(200)으로부터 발생되는 배기가스 유동관(120)에 형성되어 배기가스를 승온시키되, 상술한 바와 같은 버너(100); 및 상기 버너(100)의 후단에 형성되어 배기가스 내의 유기물 또는 입자상 물질(PM, Particulate Matters)을 연소시키는 촉매필터(300)(DPF, Disel Particulate Filter)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 배기가스 유해물질 저감장치(1000)는 상술한 바와 같이 배기가스와 화염의 혼합도를 높여 배기가스를 균일하게 승온할 수 있는 버너(100)를 이용함으로써 촉매필터(300)의 연소 효율을 높일 수 있고, 전체적으로 효율적으로 저감할 수 있는 장점이 있다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
도 1 내지 도 4는 본 발명에 따른 배기가스 유해물질 저감장치용 버너의 사시도, 분해사시도, AA'방향 단면도, 및 BB' 방향 단면도.
도 5는 본 발명에 따른 배기가스 유해물질 저감장치의 다른 단면도.
도 6는 본 발명에 따른 배기가스 유해물질 저감장치의 개략도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1000 : 배기가스 유해물질 저감장치
100 : 버너
110 : 연소실 111 : 유입부
112 : 화염형성부 113 : 노즐
114 : 점화수단 115 : 배출부
120 : 배기가스 유동관 121 : 제1중공부
122 : 배기가스막음판
130 : 화염보호관 131 : 제2중공부
132 : 화염막음판 133 : 연통부
200 : 디젤엔진
300 : 촉매필터
400 : 배기관
Claims (8)
- 배기가스 유해물질 저감장치용 버너(100)에 있어서,상기 버너(100)는 일측에 배기관(400)과 연결되어 배기가스가 유입되는 배기가스 유입부(111)와 화염형성을 위한 연료분사 노즐(113) 및 점화수단(114)을 포함하는 화염형성부(112)가 형성되고, 타측에 배기관(400)과 연결되어 배기가스가 배출되는 배출부(115)가 형성되는 연소실(100); 상기 연소실(100) 내부에 상기 배기가스 유입부(111)와 연통되는 관형태로 형성되어 배기가스가 유동되며, 외주면에 배기가스가 유출되는 제1중공부(121)가 복수개 형성되는 배기가스 유동관(120); 및 상기 연소실(100) 내부에 상기 화염형성부(112)와 연통되는 관형태로 형성되어 화염이 형성되며, 외주면에 화염이 유출되는 제2중공부(131)가 복수개 형성되는 화염보호관(130); 을 포함하여 형성되되,상기 배기가스 유동관(120) 및 화염보호관(130)은 나란하게 형성되며, 상기 제1중공부(121) 및 제2중공부(131)는 상기 연소실(100)의 길이방향으로 서로 다른 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 배기가스 유해물질 저감장치용 버너.
- 제1항에 있어서,상기 배기가스 유동관(120)의 제1중공부(121)는 상기 배기가스 유입부(111)에 인접하게 형성되고, 상기 화염보호관(130)의 제2중공부(131)는 상기 배출 부(115)에 인접하게 형성되는 것을 특징으로 하는 배기가스 유해물질 저감장치용 버너.
- 제1항에 있어서,상기 화염보호관(130)의 단부는 화염막음판(132)이 형성되는 것을 특징으로 하는 배기가스 유해물질 저감장치용 버너.
- 제3항에 있어서,상기 화염막음판(132)은 상기 화염보호관(130)을 수직방향으로 차단하여 상기 화염보호관(130)의 단부를 폐쇄하는 것을 특징으로 하는 배기가스 유해물질 저감장치용 버너.
- 제3항에 있어서,상기 화염막음판(132)은 상기 배출부(115)와 화염보호관(130)이 연통되도록 연통부(133)가 형성되는 것을 특징으로 하는 배기가스 유해물질 저감장치용 버너.
- 제3항에 있어서,상기 배기가스 유동관(120)의 단부는 배기가스막음판(122)이 형성되는 것을 특징으로 하는 배기가스 유해물질 저감장치용 버너.
- 제1항에 있어서,상기 배기가스 유해물질 저감장치용 버너(100)는 상기 유입부(111)와 연결된 배기관(400)과 상기 배출부(115)와 연결된 배기관(400)이 서로 단차지도록, 상기 배출부(115)는 상기 화염보호관(130)이 형성된 위치에 대응되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 배기가스 유해물질 저감장치용 버너.
- 디젤엔진(200)으로부터 발생되는 배기가스를 저감시키는 배기가스 유해물질 저감장치(1000)에 있어서,상기 배기가스 유해물질 저감장치(1000)는상기 디젤엔진(200)으로부터 발생되는 배기가스 유동관(120)에 형성되어 배기가스를 승온시키되, 제1항 내지 제7항 중 한 항에 의한 버너(100); 및상기 버너(100)의 후단에 형성되어 배기가스 내의 유기물 또는 입자상 물질(PM, Particulate Matters)을 연소시키는 촉매필터(300)(DPF, Disel Particulate Filter)를 포함하는 것을 특징으로 하는 배기가스 유해물질 저감장치.
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