KR20070078423A - How to recycle organic wastes and wastes - Google Patents
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Abstract
본 발명은 유기물을 함유한 폐기물 및 배설물 처리방법과 장치 의 문제점을 한층 개선한 발명으로 종래 공정의 기계설비의 복잡한 공정은 간략한 공정으로, 기능이 같은 설비는 보완 및 통합하면서 기존 속성발효 촉진에 필요한 미생물의 문제점을 보완, 새로운 복합 미생물을 개발하는데, 바칠루스 리체니 포미스(Bacillus licheniformis), 케이디-1(KD-1), 시어리스(Cereus), 퍼미루스(pumilus)등 4종을 배양, 발효조에 혼합 발효 시킴으로서 한국적 토양에 맞고 단기간 속성 발효함은 물론 각 공정에서 발생되는 악취를 현저하게 줄일수 있는 새로운 방법으로 개선하여 발효 공정을 최적의 발효 조건으로 축산 폐기물 및 유기물을 효율적인 기계설비에 의한 호기성 속성 발효 처리하여 단 시간내 유기물을 함유한 폐기물 및 배설물을 고품질의 유기질 고체비료 및 액체비료로 자원화 하는 방법에 관한 것이다.The present invention further improves the problems of the method and apparatus for treating wastes and excretion containing organic matter. The complex process of the mechanical equipment of the conventional process is a simple process, and the equipment having the same function is required to promote existing rapid fermentation. To solve the problems of microorganisms, to develop new complex microorganisms, four species, including Bacillus licheniformis, KD-1, Cereus, and permilus, By mixing fermentation in fermenter, it is suitable for Korean soil and short-term fast fermentation, and it is improved by new method that can significantly reduce odor generated in each process. Aerobic fermentation process for high quality organic solid fertilizer and liquid It is about how to resource it with fertilizer.
Description
도1은 본 발명의 공정 블록도1 is a process block diagram of the present invention.
도2는 본 발명의 공정 개략도2 is a process schematic diagram of the present invention.
도3은 본 발명의 흡수식 자연 발효조 구성도Figure 3 is a schematic diagram of the absorption type natural fermenter of the present invention
도4A는 본 발명의 흡수식 자연 발효조 에어브라스터 위의 평단면 예시도Figure 4A is a schematic cross-sectional view of the absorption type natural fermenter air blaster of the present invention
도4B는 본 발명의 흡수식 자연발효조의 경계유도 교반기 부의 평면예시도Figure 4B is a plan view of the boundary induction stirrer portion of the absorption type natural fermentation tank of the present invention
도5는 본 발명의 흡수식 자연발효조의 스크류 콘베어장치 부위의 개략도Figure 5 is a schematic diagram of a screw conveyor device portion of the absorption type natural fermentation tank of the present invention
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
1: 유기물 저장조 2: 펌프 3: 원료투입라인 4: 보일러1: Organic material storage tank 2: Pump 3: Raw material input line 4: Boiler
5: 미생물,팽연왕겨 투입구 6: 가스 덕트(gas duct) 7: 히팅 코일5: microorganism, expanded rice husk inlet 6: gas duct 7: heating coil
8: 에어 브라스터(Air blaster) 9: 흡수식 자연발효조 10: 산기장치8: Air blaster 9: Absorption natural fermentation tank 10: Air diffuser
11: 경계유도 교반기 12: 액비 분리기 13: 액비 저장조11: Boundary guided stirrer 12: liquid ratio separator 13: liquid ratio reservoir
14: 액비농도 조절조 15: 액비 자동 주입구 16,17: 스크류 콘베어14: liquid ratio concentration tank 15: liquid ratio
18: 고체비료 부숙조 19: 자동 부숙기 20: 고체비료 포장기(packer)18: solid fertilizer housing 19: automatic home cooking 20: solid fertilizer packaging (packer)
21: 콤프레샤 22: 탈취탑 23: 구동 감속모터 24: 교반기 축(경계유도 교반기) 25: 폐열 덕트(Duct) 26: 액비추출 라인21
27: 경계유도 교반기 브레이드(Blade) 28,29: 에어노즐27: boundary
30: 재생라인(Recycling Line) 31,32: 에어 라인30:
본 발명은 유기물을 함유한 축산 배설물 및 폐기물을 최적의 발효조건과 효율적인 설비에 의한 호기성 속성 발효 처리하여 고체비료 및 액체비료로 자원화하는 방법과 장치에 관한 것으로 종전의 발효조건 최적화를 하기위한 활성 발효조를 없애고 활성발효조의 전체기능을 흡수식 자연 발효조에서 그 기능은 수행하게 하여 특히 적은 에너지의 보일러를 이용, 빠른 시간내에 발효조건을 조성시켜 한국적 토양에 맞는 토양미생물을 첨가 단 시간내 효율적인 자연발효 공법을 제시하고 양질의 유기질 비료를 생산할 수 있는 목적을 달성하기 위한 유기물을 함유한 폐기물 및 배설물을 자원화 하는 방법과 장치의 개량에 관한 것이다.The present invention relates to a method and apparatus for regenerating livestock waste and waste containing organic matter into solid fertilizers and liquid fertilizers by aerobic fermentation treatment by optimal fermentation conditions and efficient facilities, and an active fermentation tank for optimizing conventional fermentation conditions. The function of the active fermentation tank is eliminated and the function is performed in the absorption type natural fermentation tank. In particular, the fermentation conditions are quickly established by using a low-energy boiler, and the soil microorganisms suitable for Korean soil are added. The present invention relates to the improvement of methods and apparatus for the recycling of wastes and wastes containing organic materials to achieve the purpose of presenting and producing high quality organic fertilizers.
우리나라에서 발생하는 가축분뇨는 년 간 3,300만 톤 중 돈 분뇨가 1,400만 톤으로 전체가축분뇨의 42%를 차지하고 있다.Livestock manure occurs in Korea, out of the 33 million tons of pigs per year, with 14 million tons of pig manure, accounting for 42% of the livestock manure.
1980년대 이전, 부업규모가 축산이 주를 이루었던 시기에는 가축분뇨가 화학비료를 대신하여 농촌에서 작물의 영양원 또는 토양 개량제로 주요한 자원이 되었으나 국민의 소득증대와 식 생활의 변화로 육류소비량이 증가하여 가축사육두수가 늘어나고 농업구조 변화에 따라 급격히 규모화 됨으로써 가축분뇨는 지역에 따라서 농경면적대비 이용량의 한계를 초과하는 경우가 발생하였다.Prior to the 1980s, livestock manure became a major resource for crops or soil improvers in rural areas instead of chemical fertilizers, but livestock consumption increased due to income growth and dietary changes. As the number of livestock raising increased rapidly and scaled rapidly with the change of agricultural structure, the livestock manure exceeded the limit of the amount of land use compared to the acreage in some regions.
분뇨는 농지에 환원되는 순환체제를 유지 해야하나, 이러한 균형이 깨져서 가축분뇨는 환경오염문제를 일으키고 있고, 결국 가축분뇨 사육두수의 증가에 따른 가축의 배설물 및 폐기물 처리량이 부족하여 가축분뇨의 해양투기를 하고 있는 실정이다.Manure must maintain a circulatory system that is reduced to farmland, but this balance is broken, causing livestock manure to cause environmental pollution problems. Consequently, there is a shortage of livestock manure and waste disposal due to an increase in livestock manure. The situation is doing.
가축분뇨 처리의 궁극적인 목적은 가축분뇨를 자원화 하여 친환경 농산물을 생산하는 자원 순환형 체제이다.The ultimate goal of livestock manure treatment is a resource recycling system that uses livestock manure to produce environmentally friendly agricultural products.
현재 처리방법 및 시설은 소규모 처리에 국한되어 있고 설비 및 방법에 아직 많은 문제점이 대두되고 있어 이 발명을 통해 처리비용 측면에서 소규모의 문제점을 한층 보완 대용량 처리가 가능하게 하며 가축분뇨를 유기물을 함유한 폐기물 및 배설물을 친 환경적으로 자원화 하는데 목적이 있다.At present, the treatment methods and facilities are limited to small-scale treatment, and many problems still arise in the facilities and methods. This invention makes it possible to supplement the small-scale problems in terms of treatment cost and to carry out large-capacity treatment. It aims to eco-friendly resource waste and excreta.
본원 출원이 분할된 선출원제 10-2006-85085호로 출원된 유기물을 함유한 폐기물 및 배설물을 자원화 하는 방법과 장치가 있는데, 이것은 수분증발 조정조(활성조)의 기능 즉, 수분 증발장치, 교반장치, 스크류 이송장치, 탈취장치, 재생라인의(30)의 기능을, 흡수식 자연 발효조에서 그기능을 수행하게 하여 폐기물 및 배설물을 펌프(2)를 통하여바로 흡수식 자연 발효조에 이송하여 발효종균을 혼합, 속성 발효시키는 단계와 상기 흡수식 자연 발효조의 원료중간 부위에 별도의 산기장치인 경계유도 교반기 브레이드(27)에 에어노즐(29)을 구성하여 원료내부에 골고루 산소 공급이 될 수 있도록 하는 1차 단계와, 원할한 산소 공급이 필연적이 되고록 흡수식 자연 발효조내의 혐기성 발효의 방지를 위한 액비 분리기의 보완과 내부 스크린 청소와 교환을 용이하게 하고, 단시간에 액비 토출을 원활하게 하기 위한 설치 위치의 변경 및 다수개의 액비 분리기를 설치, 고체 비료의 잔량 처리용 토출 스크류 콘베어(16)의 레벨 다운으로 고체비료의 굳어지는 현상 방지를 위한 다수의 에어 브라스터(8)의 설치 단계 및 흡수식 자연 발효조내의 근본적인 혐기성 발효의 방지와 산소공급을 원할하게 하여 호기성 발효로 인해 고체 및 액체 비료를 자원화 할수 있는 장치와 방법에 관한 것으로서, 이는 발효종균의 혼합 첨가를 전제로 하여 자원화로 제조되는 것에 의해 포장, 출하 되는 유기물을 함유한 폐기물 및 배설물 처리방법과 장치이다.There is a method and apparatus for recycling the wastes and excreta containing organic matters filed with the application No. 10-2006-85085 to which the present application is divided, which is the function of the water evaporation control tank (active tank), that is, the water evaporator, the stirring device, The functions of screw feeder, deodorizer and
본 발명은 이와 같은 상기의 발효공정 중 수분 증발 조정조에서 24시간 가열하고 다음 다수개의 흡수식 자연 발효조로 이송 되는데 이 때 수분증발 조정조(활성조)의 전체 기능 즉, 수분증발 장치,교반장치,산기장치,이송장치,탈취장치 재생라인 등의 기능을 흡수식 자연 발효조 에서 그 기능을 통합, 보완하여 기능중복을 피하고 설비의 유지보수에 따른 설비가동률 저하 방지, 소규모의 한정된 가축분뇨처리에 국한되어 있는 설비를 대용량 처리를 가능하게 하고, 인건비 절감, 에너지 소비량 절감, 설비보수비 절감이 개선의 필요성이 있는 장치와 방법에서 단기간 속성 발효시켜 퇴비 자원화 과정에서 속성발효를 돕는 버섯 배지 등의 미생물을 사용하는데 미생물의 종류 및 미생물의 량에 따라 흡수식 자연 발효조 내에서 미생물이 배양 될 수 있는 환경이 달라져서 발효 및 숙성과정 중 혐기성 발효에 인하여 고체 및 액체비료 생산 및 토출 시 거품 및 악취가 발생해서 흡수식 자연 발효조 하부에 남아있는 잔량의 고체 비료에서도 혐기성 발효로 인하여 잔량을 제거한 후 차기 원료 투입을 하는 등 혐기성 발효로 생산된 고체 및 액체비료의 품질저하의 우려가 있고, 비료를 토양에 시비했을 때 토양 및 식물에 대한 피해 우려 등 문제점을 해결하고.The present invention is heated for 24 hours in the water evaporation control tank in the fermentation process as described above, and then transferred to a plurality of absorption type natural fermentation tanks, where the entire function of the water evaporation control tank (active tank), that is, water evaporation device, stirring device, diffuser device Integrate and supplement the functions in the absorption type natural fermenter to avoid the function duplication by preventing the function duplication due to the maintenance of the facility, and to limit the facilities limited to small-scale livestock manure treatment. Microorganisms such as mushroom media that enable high-capacity processing, reduce labor costs, reduce energy consumption, and reduce facility maintenance costs and use fast-growing fermentation to help fermentation during composting. And the microorganisms can be cultured in an absorption-type natural fermenter according to the amount of microorganisms Due to this change, during the fermentation and fermentation process, the anaerobic fermentation produces bubbles and odors during the production and discharge of solid and liquid fertilizers. There are concerns about the deterioration of the quality of solid and liquid fertilizers produced by anaerobic fermentation.
흡수식 자연 발효조 에서는 상기와 같은 문제점으로 인하여 혐기성 발효가 될 수 있는 문제점들을 개선할 필요성이 요구 되며,Absorption natural fermenter is required to improve the problems that can be anaerobic fermentation due to the above problems,
본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위해 분할 출원된 것으로서 선출원의 기술 및 공정을 단순 간략하게 한 공정으로 종래의 활성조 기능을 흡수식 자연 발효조에서 그 기능을 수행하게 하고 기존의 활성조를 제거하는 방법으로 4개의 발효 종균을 사용단기간 속성 발효함은 물론 악취를 현저하게 줄일수 있도록 한 것으로서 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다The present invention has been filed in order to solve the above problems, the method and the process of removing the existing active tank by performing the function of the conventional active tank function in the absorption type natural fermentation tank in a simple and simplified process. As a result of the four fermentation spawns to be used in the short-term fermentation of properties as well as to significantly reduce the odor as described in detail by the accompanying drawings as follows.
즉, 기존 활성조 기능 중 발효 조건을 최적화하기 위한 보일러 폐열을 이용한 수분 증발 장치, 원료 상,하부의 균일한 혼합을 위한 경계유도 교반기(11), 미생물 활성을 위한 산기장치(10), 원료이송을 원활하게 하기 위한 스크류 콘베어(16)(17) 이송장치, 흡수식 자연발효조(9)로 원료를 이송할 수 있는 이송장치, 돈분의 건조 발효공정에서 발생하는 탈취장치, 원료 이송 및 투입량을 인식할 수 있는 레벨 인디게이터 (Level Indicator),수분증발을 돕는 리싸이클링 라인(30: Recycling line),등을 흡수식 자연발효조(9)에서 기능을 수행하게 하여 기능의 중복을 막을 수 있고, 설비유지보수에 따른 설비 가동률 향상은 물론 소규모의 한정된 가축분뇨 처리를 대용량으로 처리가능, 인건비 절감, 에너지 소비량 감소 등의 그 목적을 가진 발명에 있어서,That is, the water evaporation device using the boiler waste heat to optimize the fermentation conditions of the existing active tank function, boundary induction stirrer (11) for uniform mixing of the upper and lower parts of the raw material, the diffuser (10) for microbial activity, raw material transport Screw conveyor (16) and (17) conveying device for smoothing the feed, the feeding device for transferring the raw material to the absorption-type natural fermentation tank (9), the deodorizing device that occurs in the dry fermentation process of pig flour, the raw material conveying and input amount Level indicator, recycling line (30: Recycling line) to help water evaporation, etc. can be performed in the absorption natural fermentation tank (9) to prevent duplication of functions, and equipment maintenance In the invention having the purpose of improving the utilization rate, as well as the small-scale limited manure treatment can be processed in a large capacity, labor costs, energy consumption, etc.,
퇴비화 과정중 종래의 버섯 배지등의 미생물제재의 문제점을 해결 하고자 수입산 미생물 제재에 주종을 이루는 미생물을 근거하여 축산 폐기물 및 유기물의 발효 진행 정도를판별, 발효시간에 따른 흡수식 자연 발효조의 발효 온도 분석, 수입 미생물 제재로 발효시켜 얻은 발효 산물과 비교분석, 효소적 특성을 규명, 돈분 숙성 발효 공정 중 발생하는 악취를 없애기 위한 실험등 무수한 분석 실험을 통해 인근 축산 농가 의 축사에서 채취한 돈분 으로부터 미생물의 배지(Colony) 모양 및 그람 염색, 포자 염색의 형태적 차이를 보이는 11종의 균주를 분리 하였다In order to solve the problems of conventional microbial products such as mushroom media during the composting process, the fermentation temperature analysis of absorption type natural fermenter according to the fermentation time is determined by determining the fermentation progress of livestock waste and organic matter based on the microorganisms predominantly in imported microbial products. Microbial medium from pig meal collected from the barn of nearby livestock farms through countless analytical experiments such as comparative analysis with fermentation products obtained from fermentation of imported microorganisms, identification of enzymatic properties, and experiments to remove odor generated during fermentation of pig meal. Eleven strains showing colony shape, gram staining and morphological differences in spore staining were isolated.
발효 부산물의 분석결과로 볼 때 토양의 화학, 물리성을 좋게 유지하기 위해서는 토양중에 적절한 량의 유기물이 들어 있는 것이 중요하다, 탄소 함유량에 비해 질소 함유량이 상대적으로 적은 유기물을 많이 주면 유기물이 분해되는 동안 토양 미생물이 토양에 있는 질소를 이용하기 때문에 작물이 질소를 이용할 수 없게 되어 생육에 영향을 미친다From the analysis results of fermentation by-products, it is important to have an appropriate amount of organic matter in the soil in order to maintain good soil chemistry and physical properties. Since soil microorganisms use nitrogen in the soil, crops cannot use nitrogen, which affects growth.
또한 흡수식 자연 발효조(9)에서 배출되는 악취가스 배출량은 호기 조건이 필요한 이론 공기량 보다는 온도 조성과 미생물이 활동 하는데 필요한 공기량과 발효 과정에서 증발 수분량으로 결정된다In addition, the odor gas emission from the absorption type natural fermentation tank (9) is determined by the temperature composition, the amount of air required for the microorganism to work, and the amount of evaporated water during the fermentation process, rather than the theoretical amount of air required for aerobic conditions.
하절기 및 동절기의 축산 폐기물 및 배설물은 유기물의 조성에 따라 다소 차이는 있으나 상기와 같은 11종의 분리 동정한 미생물 균주들 중 우수한 돈분 발효 미생물 균주를 분리 하고자 각 균주의 활성을 측정, 그중 바칠루스 리체니포미스(Bacillus licheniformis), 케이디-1(KD-1), 시어리스(Cereus), 퍼미루스(Pumilus)드으이 4개종의 미생물을 사용하여 한국적 토양에 맞고 단기간 속성 발효함은 물론 각 공정에서 발생되는 악취를 현저하게 줄일수 있는 고유의 미생물을 배양하여 흡수식 자연 발효조(9)에 혼합 발효시켜 양질의 고체 및 액체 비료를 생산하여 자원화 할 수 있는 속성 방법 의 기술이다Livestock wastes and excreta in summer and winter are somewhat different depending on the composition of organic matter, but the activity of each strain was measured to isolate the excellent fermented microbial strains among the 11 identified and identified microbial strains. Using four kinds of microorganisms, Bacillus licheniformis, KD-1, Cereus, and Pumilus, it is suitable for Korean soil and short-term rapid fermentation. It is a technique of a rapid method that can produce high quality solid and liquid fertilizers by cultivating unique microorganisms that can significantly reduce odors and mixing them into absorption natural fermentation tanks (9).
에어 브라스터(8)에 연결된 에어라인(31)이 발효조(9) 상, 하부에만 설치되어 있는 부분을 경계유도 교반기 브레이드(27)에 에어라인(32)를 추가로 설치하여 산소공급을 원활하게 할 수 있으며(도4 view B),The
또한, 자연 발효조(9) 하부의 고체비료 잔량은 발효조 하부 토출 스크류 콘베어(16)를 발효조 하부에 레벨 다운(Level - Down) 시켜 자유롭게 잔량을 보관 또는 제거할 수 있게 하여 미생물 제재가 고체비료 잔량에 남아있게 할 수도 있고, 잔량을 완전히 제거할 수도 있게 하며,In addition, the remaining amount of the solid fertilizer in the lower portion of the natural fermentation tank (9) level down the fermentation tank discharge screw conveyor (16) to the lower portion of the fermenter to freely store or remove the remaining amount, so that the microbial material to the remaining amount of solid fertilizer. To remain, to completely remove the balance,
또한, 액비 분리기가 교반기축(24) 하부 중앙에 설치되어 있어 액비분리기(12)의 스크린(Screen)의 청소 및 교환시 고체비료 잔량을 제거한 후 보수가능 한 것을 흡수식 자연 발효조(9) 사이드로 위치 변경하여 다수개를 설치하므로 자유롭게, 발효 중에도 스크린의 교환 ,청소 보수가 가능하게 하고 액비 토출이 단시간에 이루어 질 수 있도록 하고,In addition, the liquid fertilizer separator is installed in the lower center of the stirrer shaft 24, so that the liquid fertilizer can be repaired after removing the remaining amount of the solid fertilizer during cleaning and replacement of the screen of the
고체비료 토출 시 발효조 하부에 고온의 에어 공급으로 토출 스크류 콘베어(16)중간 부위에 고체비료의 수분이 증발되어 굳어지는 현상을 방지하기 위하여 흡수식 자연 발효조(9)하부에 원형으로 에어라인(31)을 설치, 수개의 노즐(28)을 구성하여 (도4 view A) 에어 브라스터(8)의 공기로 주기적으로 폭기 시켜 굳어지는 현상을 방지 하는 것으로서 분할한 원출원과 같다In order to prevent the solid fertilizer from evaporating and solidifying the moisture of the solid fertilizer in the middle part of the discharge screw conveyor (16) by supplying hot air to the lower part of the fermentation tank during solid fertilizer discharging, the air line (31) is circular in the lower part of the absorption fermenter (9). It is the same as the original application divided by setting up several nozzles 28 (FIG. 4 view A) and periodically aeration with air of the
따라서 상기와 같은 흡수식 자연 발효조(9)의 종래의 문제점을 해결 하여 유기질을 함유한 배설물 및 폐기물을 사용하여 흡수식 자연 발효조(9) 내에서의 상기한 발효 종균을 사용하여 발효공정을 거쳐 고체 및 액체비료의 생산 공정 및 토출 시, 혐기성 발효가 일어나지 않도록 하여 품질이 우수하고 한국 토양에 맞는 비료를 생산 자원화 하는 것이다.Therefore, by solving the conventional problems of the absorption type
이와 같이 된 본 발명은 기존의 유기물을 함유한 배설물 처리 방법과 장치를 기존의 발효 공정과 통.폐합 시켜서 최적의 발효 조건과 공정의 단순화로 한국적 토양에 맞는 복합 미생물의 발효 종균을 별도로 개발하여 배양 사용하므로 여러 발효 공정에서 발생되는 악취의 감소는 물론 빠른 시간 내에 최적의 발효 조건을 형성시켜 고품질의 유기질 비료를 생산 자원화 할 수 있는 것과 기존의 흡수식 자연 발효조 내의 원활한 산소공급 및 액비 토출 시간 단축, 고체비료 토출 원활 등의 설비 보완으로 심각한 축산 폐기물 및 배설물을 보다 효과적으로 무방류, 무악취, 무혐오 및 소량처리를 대량처리 가능케 함으로써 축산 폐수의 해양 투기를 근본적으로 방지 하고 수처리 시설 처리 시, 발생할 수 있는 수질 오염 및 대기 오염을 방지 하는데 획기적으로 기여 할수 있는 것이다In this way, the present invention integrates the existing method and apparatus for treating excrement containing organic matter with the existing fermentation process, and separately develops and cultivates the fermentation seed of complex microorganisms suitable for Korean soil by simplification of optimal fermentation conditions and processes. It is possible to reduce the odor generated in various fermentation processes as well as to create the optimum fermentation conditions in a short time to produce high quality organic fertilizers, and to smoothly supply oxygen and reduce the liquid discharge time in existing absorption type natural fermenters, and solid By supplementing facilities such as smooth discharge of fertilizer, severe livestock wastes and excreta can be effectively treated with no discharge, no odor, no hate, and small amount of wastes, thereby fundamentally preventing marine dumping of livestock wastewater and water quality that may occur when treating water treatment facilities. To prevent pollution and air pollution Can contribute
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|---|---|---|---|---|
| KR101231977B1 (en) * | 2010-02-09 | 2013-02-08 | (주) 건농 | Biological processing method for removing green algae and offensive odor from a river or lakes and marshes |
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2007
- 2007-07-11 KR KR1020070070895A patent/KR20070078423A/en not_active Ceased
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