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X-ray CT를 이용한 베레아 사암의 공극크기분포 산정
Evaluation of Pore Size Distribution of Berea Sandstone using X-ray Computed Tomography 원문보기

지질공학 = The journal of engineering geology, v.24 no.3, 2014년, pp.353 - 362  

김광염 (한국건설기술연구원) ,  김경민 (과학기술연합대학원대학교)

초록
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다공질 암석의 공극구조는 그 암석의 수리-역학적 거동에 매우 큰 영향을 미친다. 다공질 암석의 공극구조 특성을 표현하는 대표적인 방법은 공극률, 공극크기분포, 방향성 등이 있다. 암석의 유효공극률은 실험적으로 비교적 쉽게 구할 수 있지만, 공극의 크기분포 특성을 파악하는 것은 매우 어려운 실정이다. 본 연구에서는 X-ray CT를 이용하여 대표적 다공질 암석인 베레아 사암의 공극구조 중 공극크기분포를 이미지 기반으로 평가하였다. 공극크기분포 평가를 위해 본 연구에서는 이미지 필터링, 이진화, 골격화 등의 이미지 기반 처리 작업을 수행하였으며, 국부 두께평가 및 star chord를 이용하여 베레아 사암의 공극크기분포를 구하였다. 본 연구에서 제시된 X-ray CT 기반의 공극크기분포 평가방법을 이용하여 향후 다공질 재료의 공극구조 평가에 새롭고 효율적인 방안을 제시하고자 하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Pore structures in porous rock play an important role in hydraulic & mechanical behaviour of rock. Porosity, size distribution and orientation of pores represent the characteristics of pore structures of porous rock. While effective porosity can be measured easily by conventional experiment, pore si...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 하지만 이러한 방법을 이용해도 공극의 크기분포특성은 산출이 매우 어렵고 측정의 오차가 크게 발생하게 된다. 본 연구에서는 X-ray CT (computed tomography)를 이용하여 다공질 암석의 공극크기분포를 산정하는 방법론을 제시하고자 하였다. X-ray CT는 X선에 대한 재료 고유의 감쇄특성을 이용하여 재료 내부의 구조를 영상화 하는 기술로서 1970년대 의료용으로 첫 개발이 되었고 그 후로 1980년대 산업용으로 개발되어 사용되어 왔다.
  • 본 연구에서는 대표적인 다공질 사암인 베레아 사암(Berea sandstone)의 공극구조에 대한 특성 중 공극크기 분포를 X-ray CT를 이용하여 산정하는 방법을 제시하고자 하였다. 이렇게 구해진 공극크기분포 정보를 활용하여 다공질 재료의 수리역학 모델링 분석에 주요 인자로 활용할 수 있도록 하는 것을 주요 연구목표로 하였다.
  • 본 연구에서는 베레아 사암의 공극구조를 정량화하기 위해 X-ray CT 이미지와 공극의 형태학적 평가 방법론에 기반한 공극크기분포 특성 산정 방법을 제시하고자 하였다. 이를 위해 영상을 분석하기 전 다양한 필터링을 통해 이미지를 분석이 용이하도록 품질을 향상한 후에 분석을 수행하였다.
  • 본 연구에서는 대표적인 다공질 사암인 베레아 사암(Berea sandstone)의 공극구조에 대한 특성 중 공극크기 분포를 X-ray CT를 이용하여 산정하는 방법을 제시하고자 하였다. 이렇게 구해진 공극크기분포 정보를 활용하여 다공질 재료의 수리역학 모델링 분석에 주요 인자로 활용할 수 있도록 하는 것을 주요 연구목표로 하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
X-ray CT이란 무엇인가? 본 연구에서는 X-ray CT (computed tomography)를 이용하여 다공질 암석의 공극크기분포를 산정하는 방법론을 제시하고자 하였다. X-ray CT는 X선에 대한 재료 고유의 감쇄특성을 이용하여 재료 내부의 구조를 영상화 하는 기술로서 1970년대 의료용으로 첫 개발이 되었고 그 후로 1980년대 산업용으로 개발되어 사용되어 왔다. X-ray CT 장비는 발생장치를 통해 생성된 X선을 재료에 투과 시킨 후 감쇄된 X선의 양을 디텍터라고 불리는 장치를 통해 측정하는 과정으로 이루어진다.
X-ray CT가 공극의 구조분석에 적용되는 이유는 무엇인가? X-ray CT는 물체의 내부를 가시적으로 나타낼 뿐만 아니라 비파괴 분석을 수행 할 수 있는 이점이 있어 최근 지반재료 분석 등 다양한 연구범위에 적용되고 있다. 특히, 암석의 입자 및 공극의 미세구조를 가시적으로 나타내고 정량적으로 평가하기에 유리하므로 공극의 구조분석에 적용하는 사례가 증가하고 있다.
다공질 암석의 공극구조 특성을 표현하는데 대표적인 방법으로는 어떤 것들이 있는가? 다공질 암석의 공극구조는 그 암석의 수리-역학적 거동에 매우 큰 영향을 미친다. 다공질 암석의 공극구조 특성을 표현하는 대표적인 방법은 공극률, 공극크기분포, 방향성 등이 있다. 암석의 유효공극률은 실험적으로 비교적 쉽게 구할 수 있지만, 공극의 크기분포 특성을 파악하는 것은 매우 어려운 실정이다.
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참고문헌 (16)

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  15. Whattler, P. R., Basan P. B., and Moss, B. P., 1995, Pore geometry and rock properties, Proceedings of SCA conference, No. 9521. 

  16. Yang, H. Y., Kim, H. N., Kim, K. M., Kim, K. Y., and Min, K. B., 2013, A study of locally changing pore characteristics and hydraulic anisotropy due to bedding of porous sandstone, Tunnel and Underground Space, 23(3), 228-240 (in Korea with English abstract). 

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