KR101322183B1 - 수직형 암석 열전도도 측정 장치 및 이의 사용방법 - Google Patents

수직형 암석 열전도도 측정 장치 및 이의 사용방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101322183B1
KR101322183B1 KR1020130067716A KR20130067716A KR101322183B1 KR 101322183 B1 KR101322183 B1 KR 101322183B1 KR 1020130067716 A KR1020130067716 A KR 1020130067716A KR 20130067716 A KR20130067716 A KR 20130067716A KR 101322183 B1 KR101322183 B1 KR 101322183B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
cylinder
thermal conductivity
heat
rock
rock sample
Prior art date
Application number
KR1020130067716A
Other languages
English (en)
Inventor
김형찬
Original Assignee
한국지질자원연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국지질자원연구원 filed Critical 한국지질자원연구원
Priority to KR1020130067716A priority Critical patent/KR101322183B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101322183B1 publication Critical patent/KR101322183B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N25/00—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means
    • G01N25/18—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating thermal conductivity
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/28—Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q
    • G01N1/44—Sample treatment involving radiation, e.g. heat
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/24—Earth materials

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)

Abstract

본 발명에 따른 수직형 암석 열전도도 측정 장치는 하우징; 상기 하우징의 내부 저면에 설치되고, 상측에 금속 재질의 제 1밀폐판이 구비되며, 내부에 온수가 유동되는 제 1온수 유동관이 구비되어 내부 온도를 일정하게 유지시킬 수 있는 제 1실린더; 상기 제 1실린더로부터 수직으로 일정간격 이격되며 설치되고, 하측에 금속 재질의 제 2밀폐판이 구비되며, 내부에 온수가 유동되는 제 2온수 유동관이 구비되어 내부 온도를 상기 제 1실린더보다 높은 온도로 유지시킬 수 있는 제 2실린더; 상기 제 1실린더와 제 2실린더 사이에 설치되며 내부에 열전도도를 측정하기 위한 대상 암석의 시료가 충진되는 시료 홀더; 및 상기 제 2실린더의 상측에 연결되어 전원 공급에 의해 상기 제 2실린더를 수직이동시킬 수 있는 전동 모터;를 포함하고, 상기 제 2실린더는 상기 전동 모터에 의해 상기 제 1실린더 방향으로 수직이동하여 상기 시료 홀더를 상기 제 1실린더와 제 2실린더 사이에 홀딩시키는 것을 특징으로 한다.

Description

수직형 암석 열전도도 측정 장치 및 이의 사용방법{vertical type device for measuring thermal conductivity of rocks and using method of the same}
본 발명은 수직형 암석 열전도도 측정 장치 및 이의 사용방법에 관한 것으로서, 암석 시료의 열전도도를 용이하게 측정할 수 있는 수직형 암석 열전도도 측정 장치 및 이의 사용방법에 관한 것이다.
열전도도는 물체 내부의 등온면을 통해 단위시간에 단위면적당 흐르는 열량과 이 방향의 온도구배와의 비로 정의될 수 있다.
일반적으로, 암석의 열전도도를 측정하기 위해서는 암석 열전도도 측정장치에 암석 시료를 설치한 후 암석 시료에 열을 공급함으로써 측정할 수 있는데, 이때, 암석 시료는 상기 암석 열전도도 측정장치의 고온부와 저온부 사이에 홀딩되는 것이 필요하다.
도 1은 종래의 지중 열전도도 측정장치의 개략도이다.
예를 들어, 출원번호 제20-2006-0017895호는 도 1에 도시된 바와 같이, 현장에서 열전도도 측정을 위한 온도변화 등을 체크하고, 이 측정된 데이터를 토대로 현장에서 바로 지중 열전도도값을 산출함으로써 히트펌프시스템을 구축하는데 중요한 데이터로 활용할 수 있는 지중 열전도도 측정장치를 소개하고 있다.
도 2는 종래의 지중 열전도도 측정장치의 설치도이다.
또한, 출원번호 제10-2006-0105579호는 도 2에 도시된 바와 같이, 지중의 천공(3)에 매설되면서 전기 히터에 의하여 승온된 순환수의 열을 지중으로 전달하고 상기 지중에서 순환된 순환수를 측정 장비로 유입시키는 HPE 튜브와; 순환수를 보충하기 위한 보충수가 저장된 보충수 탱크(1)와; 보충수 탱크의 보충수를 순환시키기 위한 보충수 순환펌프(2)와; HPE 튜브 안의 순환수를 가열하고 지중 입구 및 지중 출구 순환수의 온도를 측정하며 HPE 튜브 내 흐르고 있는 순환수의 용적 유량을 측정하는 측정 장비와; 열전도 평가를 위한 측정값을 계측하는 계측기와; 계측기와 통신케이블로 연결되어 계측기에서 계측된 데이터를 처리하고 내장된 지중 열전도 측정 프로그램을 이용하여 처리된 데이터를 기반으로 지중 열전도를 산출하는 제어수단을 포함함으로써, 지중 열전도를 현장에서 실시간으로 측정할 수 있는 지중 열전도 측정장치를 소개하고 있다.
한편, 상기 출원에 소개된 각각의 장치는 지중 열전도도를 측정하기 위한 장치로 그 구조상 암석의 열전도도를 측정할 수 없는데, 암석의 열전도도를 측정하기 위해서는 먼저, 암석 시료를 암석 열전도도 측정장치에 용이하게 설치할 수 있어야 한다.
암석의 열전도도를 측정하기 위해 사용된 종래의 암석 열전도도 측정장치는 고온부 및 저온부에 공급된 열이 외부로 쉽게 유출되어 열손실이 발생됨으로써 고온부 및 저온부에서의 열류량을 정확하게 측정하지 못하였고, 이에 따라, 고온부와 저온부 사이에 홀딩된 암석 시료의 정확한 열전도도를 측정할 수 없는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제를 해결하기 위해 발명된 것으로, 외부로의 열유출을 차단하면서 열 전달을 용이하게 할 수 있는 고온부와 저온부 사이에 암석 시료를 홀딩시켜 암석 시료의 열전도도를 정확하게 측정할 수 있는 수직형 암석 열전도도 측정 장치 및 이의 사용방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 수직형 암석 열전도도 측정 장치는 하우징; 상기 하우징의 내부 저면에 설치되고, 상측에 금속 재질의 제 1밀폐판이 구비되며, 내부에 온수가 유출입되어 내부 온도를 일정하게 유지시킬 수 있는 제 1실린더; 상기 제 1실린더로부터 수직으로 일정간격 이격되며 설치되고, 하측에 금속 재질의 제 2밀폐판이 구비되며, 내부에 온수가 유출입되어 내부 온도를 상기 제 1실린더보다 높은 온도로 유지시킬 수 있는 제 2실린더; 상기 제 1실린더와 제 2실린더 사이에 설치되어 열전도도가 측정되는 암석 시료; 및 상기 제 2실린더의 상측에 연결되어 전원 공급에 의해 상기 제 2실린더를 수직이동시킬 수 있는 전동 모터;를 포함하고, 상기 제 2실린더는 상기 전동 모터에 의해 상기 제 1실린더 방향으로 수직이동하여 상기 암석 시료를 상기 제 1실린더와 제 2실린더 사이에 홀딩시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 하우징은 내부를 가시할 수 있는 투명 디스플레이창이 구비된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 1실린더는, 상기 제 1밀폐판에 결합되며 상부 중앙에 볼록부가 형성된 제 1열전도판; 및 상기 제 1실린더의 외주면 상측에 나사결합되며 상부 중앙에 상기 암석 시료를 삽입시켜 홀딩하는 홀딩홀이 형성된 제 1열유출방지부재;를 포함하고, 상기 제 1열유출방지부재는 상기 제 1열전도판을 커버하여 상기 제 1열전도판의 열손실을 방지하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 2실린더는, 상기 제 2밀폐판에 결합되며 하부 중앙에 볼록부가 형성된 제 2열전도판; 및 상기 제 2실린더의 외주면 하측에 나사결합되며 하부 중앙에 상기 암석 시료를 삽입시켜 홀딩하는 홀딩홀이 형성된 제 2열유출방지부재;를 포함하고, 상기 제 2열유출방지부재는 상기 제 2열전도판을 커버하여 상기 제 2열전도판의 열손실을 방지하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 1실린더 및 제 2실린더는 내부 온도를 센싱하는 온도센서가 각각 내장된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 1열전도판 및 제 2열전도판은 구리 재질로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 1열전도판 및 제 2열전도판은 온도 케이블을 통해 온도센서에 각각 연결되어 제 1열전도판 및 제 2열전도판의 온도를 측정가능한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 1열유출방지부재 및 제 2열유출방지부재는 테프론(Teflon) 재질로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 암석 시료는, 하측이 상기 제 1열유출방지부재에 형성된 홀딩홀에 삽입되어 상기 제 1열전도판에 형성된 볼록부에 접촉되고, 상측이 상기 제 2열유출방지부재에 형성된 홀딩홀에 삽입되어 상기 제 2열전도판에 형성된 볼록부에 접촉되어, 상기 제 1실린더와 제 2실린더 사이에 홀딩되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 1실린더의 외주면에서 상기 제 2실린더의 외주면으로 슬라이딩 이동하여 하측이 상기 제 1실린더를 커버하고 상측이 상기 제 2실린더를 커버함으로써 상기 암석 시료에 대한 외부 온도의 영향을 차단하는 테프론 재질의 커버를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 하우징의 후측에 수직방향으로 설치되는 가이드 레일; 상기 제 2실린더를 지지하며 상기 제 2실린더의 수직 이동에 의해 상기 가이드 레일을 선형이동하는 가이드 블럭;을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
더불어, 본 발명에 따른 수직형 암석 열전도도 측정 장치의 사용 방법은 암석 시료의 하측을 제 1실린더에 삽입시켜 설치하는 시료 설치 단계; 상기 제 1실린더 방향으로 제 2실린더를 수직이동시켜 상기 암석 시료의 상측을 제 2실린더에 삽입시키는 시료 홀딩 단계; 상기 제 1실린더 및 제 2실린더를 각각 가열하여 상기 제 2실린더의 내부 온도를 상기 제 1실린더의 내부 온도보다 높게 유지하는 실린더 가열 단계; 및 상기 제 2실린더와 제 1실린더의 온도차에 따른 상기 암석 시료의 열전도도를 측정하는 열전도도 측정 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기한 바와 같이 본 발명에 따른 수직형 암석 열전도도 측정 장치 및 이의 사용방법에 의하면, 외부로의 열유출을 차단하면서 열 전달을 용이하게 할 수 있는 고온부와 저온부 사이에 암석 시료를 홀딩시켜 암석 시료의 열전도도를 정확하게 측정할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 지중 열전도도 측정장치의 개략도이다.
도 2는 종래의 지중 열전도도 측정장치의 설치도이다.
도 3은 본 발명에 따른 수직형 암석 열전도도 측정 장치의 구성도이다.
도 4는 본 발명에 따른 제 1실린더와 제 2실린더의 구성도이다.
도 5는 본 발명에 따른 제 1실린더의 내부 구성도이다.
도 6은 본 발명에 따른 제 2실린더의 내부 구성도이다.
도 7은 본 발명에 따른 제 1열전도판의 구성도이다.
도 8은 본 발명에 따른 제 1열유출방지부재의 구성도이다.
도 9는 본 발명에 따른 제 1실린더에 제 1열전도판 및 제 1열유출방지부재가 결합되는 모습을 보여주는 도이다.
도 10은 본 발명에 따른 제 2실린더에 제 2열전도판 및 제 2열유출방지부재가 결합되는 모습을 보여주는 도이다.
도 11은 본 발명에 따른 암석 시료가 제 1실린더와 제 2실린더 사이에 홀딩되는 모습을 보여주는 도이다.
도 12는 본 발명에 따른 수직형 암석 열전도도 측정 장치의 사용방법의 블럭도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다. 우선, 도면들 중 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 한 동일한 참조부호를 나타내고 있음에 유의해야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하게 하지 않기 위해 생략한다.
도 3은 본 발명에 따른 수직형 암석 열전도도 측정 장치의 구성도이다.
본 발명에 따른 수직형 암석 열전도도 측정 장치는 도 3에 도시된 바와 같이, 하우징(100), 상기 하우징(100)의 내부 저면에 설치되는 제 1실린더(200), 상기 하우징(100)의 내부에 설치되는 제 2실린더(300), 상기 제 1실린더(200)와 제 2실린더(300) 사이에 설치되는 암석 시료(400) 및 상기 제 2실린더(300)를 전원 공급에 의해 수직이동시킬 수 있는 전동 모터(500)를 포함한다.
상기 하우징(100)은 적어도 하나 이상의 투명 디스플레이창(110)과, 가이드 레일(120) 및 가이드 블럭(130)을 포함할 수 있다.
상기 투명 디스플레이창(110)은 상기 하우징(100) 내부를 가시시킬 수 있는데, 여기서, 상기 투명 디스플레이창(100)은 힌지 장치에 의해 상기 하우징(100)의 테두리에 연결됨으로써 상기 하우징(100)을 개폐시킬 수 있다.
상기 가이드 레일(120)은 상기 하우징(100)의 후측에 수직방향으로 설치될 수 있고, 상기 가이드 블럭(130)은 상기 제 2실린더(300)에 일체로 연결되어 상기 제 2실린더(300)를 지지할 수 있는데, 상기 가이드 블럭(130)은 상기 제 2실린더(300)의 수직 이동에 의해 상기 가이드 레일(120)을 선형이동함으로써 상기 제 2실린더(300)의 수직 이동을 지지할 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 제 1실린더와 제 2실린더의 구성도이고, 도 5는 본 발명에 따른 제 1실린더의 내부 구성도이다.
상기 제 1실린더(200)는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 제 1밀폐판(210), 제 1온수 유입관(220a), 제 1온수 유출관(220b) 및 제 1온도센서(230)가 구비될 수 있는데, 상기 제 1실린더(200)는 테프론 재질로 이루어짐으로써 외부 온도의 영향을 차단할 수 있다.
상기 제 1밀폐판(210)은 상기 제 1실린더(200)의 상측에 구비될 수 있는데, 상기 제 1밀폐판(210)은 금속 재질, 예를 들어 구리 재질로 이루어짐으로써 상기 제 1실린더(200)의 내부 열원을 외부로 전달할 수 있고, 후술할 제 1열전도판이 결합되도록 표면에 고정부재가 삽입되는 복수개의 홀이 형성될 수 있다.
상기 제 1온수 유입관(220a)은 상기 제 1실린더(200) 내부로 온수를 유입시키는 관이고, 상기 제 1온수 유출관(220b)은 상기 제 1실린더(200) 외부로 온수를 유출시키는 관으로, 상기 제 1실린더(200)는 상기 제 1온수 유입관(220a) 및 제 1온수 유출관(220b)을 통해 온수가 유출입되면서 내부 온도를 일정하게 유지시킬 수 있다. 여기서, 상기 제 1온수 유출관(220b)은 상기 제 1온수 유입관(220a)보다 직경이 작게 형성되고, 또한, 상기 제 1실린더(200)의 내부 온도는 10 ℃로 일정하게 유지되는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 온수는 상기 하우징(100) 외부에 설치되는 온수 공급 장치(미도시)로부터 온수 유입관(221)을 통해 상기 제 1온수 유입관(220a)으로 유입되고, 상기 제 1온수 유출관(220b)으로부터 온수 유출관(222)을 통해 상기 온수 공급 장치로 유출됨으로써 순환될 수 있다.
상기 제 1온도 센서(230)는 상기 제 1실린더(200)의 내부 온도를 실시간으로 센싱하여 상기 제 1실린더(200)의 내부 온도를 일정하게 유지시키도록 유도할 수 있는데, 예를 들어, 상기 제 1실린더(200)의 내부 온도가 기설정값에 미치지 못하는 경우 상기 제 1실린더(200)에 기유출입된 온수보다 고온의 온수를 유출입시킴으로써 상기 제 1실린더(200)의 내부 온도를 상승시킬 수 있고, 반면에 상기 제 1실린더(200)의 내부 온도가 기설정값을 초과한 경우 상기 제 1실린더(200)에 기유출입된 온수보다 저온의 온수를 유출입시킴으로써 상기 제 1실린더(200)의 내부 온도를 하강시킬 수 있다.
도 7은 본 발명에 따른 제 1열전도판의 구성도이고, 도 8은 본 발명에 따른 제 1열유출방지부재의 구성도이다.
한편, 상기 제 1실린더(200)는 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 제 1열전도판(610) 및 제 1열유출방지부재(710)를 포함할 수 있다.
상기 제 1열전도판(610)은 도 7에 도시된 바와 같이, 상부 중앙에 볼록부(611)가 형성되고 표면에 고정부재가 삽입되는 복수개의 홀이 형성된 원형판 형상으로 이루어질 수 있는데, 여기서, 상기 홀은 상기 제 1밀폐판(210)에 형성된 홀과 각각 대응하는 홀이 형성될 수 있다.
도 9는 본 발명에 따른 제 1실린더에 제 1열전도판 및 제 1열유출방지부재가 결합되는 모습을 보여주는 도이다.
구체적으로, 상기 제 1열전도판(610)은 도 9에 도시된 바와 같이, 고정부재(900)에 의해 상기 제 1밀폐판(210)에 결합될 수 있는데, 여기서, 상기 제 1열전도판(610)은 열전도도가 높은 구리 재질로 이루어짐으로써 상기 제 1밀폐판(210)의 열원을 용이하게 전달받을 수 있다. 한편, 상기 제 1열전도판(610)은 상기 제 1열전도판(610)의 온도를 실시간으로 측정하기 위해 도시되지 않았지만 온도 케이블(미도시)을 통해 온도센서(미도시)에 연결될 수 있다.
상기 제 1열유출방지부재(710)는 도 8에 도시된 바와 같이, 상부 중앙에 암석 시료가 삽입되며 홀딩되는 홀딩홀(711)이 형성되고 내주면 하측에 나사산이 형성된 원통 형상으로 이루어질 수 있다.
구체적으로, 상기 제 1열유출방지부재(710)는 도 9에 도시된 바와 같이, 내주면 하측에 형성된 나사산이 상기 제 1실린더(200)의 외주면 상측에 형성된 나사산과 대응결합하며 상기 제 1실린더(200)와 나사결합될 수 있는데, 이처럼, 상기 제 1열유출방지부재(710)가 상기 제 1열전도판(610)을 커버하며 상기 제 1실린더(200)와 나사결합됨으로써 상기 제 1열전도판(610)에 연결된 온도 케이블(미도시)이 뒤엉켜 감기는 현상을 방지할 수 있고, 또한, 상기 제 1열유출방지부재(710)는 테프론 재질로 이루어짐으로써 상기 제 1열전도판(610)의 열원이 상기 제 1열유출방지부재(710)를 통해 외부로 유출되는 것을 차단함으로써 상기 제 1열전도판(610)의 열손실을 방지할 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 제 2실린더의 내부 구성도이다.
상기 제 2실린더(300)는 도 4 및 도 6에 도시된 바와 같이, 제 2밀폐판(310), 제 2온수 유입관(320a), 제 2온수 유출관(320b) 및 제 2온도센서(330)가 구비되며 상기 제 1실린더(200)로부터 수직으로 일정간격 이격되어 설치될 수 있는데, 상기 제 2실린더(300)는 상기 제 1실린더(200)와 동일하게 테프론 재질로 이루어짐으로써 외부 온도의 영향을 차단할 수 있다.
상기 제 2밀폐판(310)은 상기 제 2실린더(300)의 하측에 구비될 수 있는데, 상기 제 2밀폐판(310)은 상기 제 1밀폐판(210)과 동일하게 금속 재질, 예를 들어 구리 재질로 이루어짐으로써 상기 제 2실린더(300)의 내부 열원을 외부로 전달할 수 있고, 후술할 제 2열전도판이 결합되도록 표면에 고정부재가 삽입되는 복수개의 홀이 형성될 수 있다.
상기 제 2온수 유입관(320a)은 상기 제 2실린더(300) 내부로 온수를 유입시키는 관이고, 상기 제 2온수 유출관(320b)은 상기 제 2실린더(300) 외부로 온수를 유출시키는 관으로, 상기 제 2실린더(300)는 상기 제 2온수 유입관(320a) 및 제 2온수 유출관(320b)을 통해 온수가 유출입되면서 내부 온도를 일정하게 유지시킬 수 있다. 여기서, 상기 제 2온수 유출관(320b)은 상기 제 2온수 유입관(320a)보다 직경이 작게 형성되고, 또한, 상기 제 2실린더(300)의 내부 온도는 상기 제 1실린더(200)보다 높은 온도, 예를 들어, 40 ℃로 일정하게 유지되는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 온수는 상기 하우징(100) 외부에 설치되는 온수 공급 장치(미도시)로부터 온수 유입관(321)을 통해 상기 제 2온수 유입관(320a)으로 유입되고, 상기 제 2온수 유출관(320b)으로부터 온수 유출관(322)을 통해 상기 온수 공급 장치로 유출됨으로써 순환될 수 있다.
상기 제 2온도 센서(330)는 상기 제 2실린더(300)의 내부 온도를 실시간으로 센싱하여 상기 제 2실린더(300)의 내부 온도를 일정하게 유지시키도록 유도할 수 있다.
도 10은 본 발명에 따른 제 2실린더에 제 2열전도판 및 제 2열유출방지부재가 결합되는 모습을 보여주는 도이다.
한편, 상기 제 2실린더(300)는 도 10에 도시된 바와 같이, 제 2열전도판(620) 및 제 2열유출방지부재(720)을 포함할 수 있는데, 여기서, 상기 제 2열전도판(620) 및 제 2열유출방지부재(720)은 상기 제 1실린더(200)에 포함된 제 1열전도판(610) 및 제 1열유출방지부재(710)와 각각 그 구성 및 내용이 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.
상기 암석 시료(400)는 상기 제 1실린더(200)와 제 2실린더(300) 사이에 설치되는 열전도도를 측정하기 위한 대상으로, 상기 암석 시료(400)는 하측이 상기 제 1열유출방지부재(710)에 형성된 홀딩홀(711)에 삽입되어 상기 제 1열전도판(610)에 형성된 볼록부(611)에 접촉되고, 상측이 상기 제 2열유출방지부재(720)에 형성된 홀딩홀(721)에 삽입되어 상기 제 2열전도판(620)에 형성된 볼록부(621)에 접촉됨으로써 상기 제 1실린더(200)와 제 2실린더(300) 사이에 홀딩될 수 있다.
상기 전동 모터(500)는 상기 제 2실린더(300)의 상측에 연결되어 전원 공급에 의해 상기 제 2실린더(200)를 수직이동시킬 수 있다.
도 11은 본 발명에 따른 암석 시료가 제 1실린더와 제 2실린더 사이에 홀딩되는 모습을 보여주는 도이다.
구체적으로, 상기 전동 모터(500)가 작동되는 경우 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 제 2실린더(300)를 상기 제 1실린더(200) 방향으로 수직이동시켜 암석 시료(400)를 상기 제 1실린더(200)와 제 2실린더(300) 사이에 홀딩시킬 수 있다.
여기서, 상기 전동 모터(500)는 모터의 회전 동력을 직선 동력으로 변환시킬 수 있는 기어 조립체가 포함되거나, 직선 동력을 발생시키는 리니어 모터로 이루어질 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 수직형 암석 열전도도 측정 장치는 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제 1실린더(200)의 외주면에서 상기 제 2실린더(300)의 외주면으로 슬라이딩 이동하여 일 측이 상기 제 1실린더(200)를 커버하고 타 측이 상기 제 2실린더(300)를 커버함으로써 상기 암석 시료(400)를 외부에서 밀폐시킬 수 있는 커버(800)를 더 포함할 수 있는데, 상기 커버(800)는 테프론 재질로 이루어짐으로써 상기 암석 시료(400)에 대한 외부 온도의 영향을 차단할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 수직형 암석 열전도도 측정 장치의 사용방법을 상세히 설명한다.
도 12는 본 발명에 따른 수직형 암석 열전도도 측정 장치의 사용방법의 블럭도이다.
본 발명에 따른 수직형 암석 열전도도 측정 장치의 사용방법은 도 12에 도시된 바와 같이, 시료 설치 단계(S10), 시료 홀딩 단계(S20), 실린더 가열 단계(S30) 및 열전도도 측정 단계(S40)를 포함한다.
상기 시료 설치 단계(S10)는 암석 시료의 하측을 제 1실린더에 삽입시켜 설치하는 단계이다.
구체적으로, 상기 시료 설치 단계(S10)에서는 도 9에 도시된 바와 같이, 제 1실린더(200)에 구비된 제 1밀폐판(210)에 제 1열전도판(610)을 결합시키고, 상기 제 1열전도판(610)에 제 1열유출방지부재(710)를 결합시킨 다음 상기 암석 시료(400)의 하측을 홀딩홀(711)에 삽입시킴으로써 상기 제 1열전도판(610)과 상기 암석 시료(400)의 하측을 밀착시킬 수 있다.
상기 시료 홀딩 단계(S20)는 상기 제 1실린더(200) 방향으로 제 2실린더(300)를 수직이동시켜 상기 암석 시료(400)의 상측을 제 2실린더(300)에 삽입시키는 단계이다.
구체적으로, 상기 시료 홀딩 단계(S20)에서는 도 10에 도시된 바와 같이, 제 2실린더(300)에 구비된 제 2밀폐판(310)에 제 2열전도판(620)을 결합시키고, 상기 제 2열전도판(620)에 제 2열유출방지부재(720)를 결합시킨 다음, 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 제 2실린더(300)를 상기 제 1실린더(200) 방향으로 수직이동시켜 상기 암석 시료(400)의 상측을 홀딩홀(721)에 삽입시킴으로써 상기 제 2열전도판(620)과 상기 암석 시료(400)의 상측을 밀착시킬 수 있다.
이후, 상기 제 1실린더(200)의 외주면에 결합된 커버(800)를 상기 제 2실린더(300)의 외주면으로 슬라이딩 이동시켜 상기 암석 시료(400)를 외부에서 밀폐시킴으로써 상기 암석 시료(400)에 대한 외부 온도의 영향을 차단할 수 있다.
상기 실린더 가열 단계(S30)는 상기 제 1실린더(200) 및 제 2실린더(300)를 각각 가열하여 상기 제 2실린더(300)의 내부 온도를 상기 제 1실린더(200)의 내부 온도보다 높게 유지하는 단계이다.
구체적으로, 상기 실린더 가열 단계(S30)에서는 도 5에 도시된 바와 같이, 제 1온수 유입관(220a) 및 제 1온수 유출관(220b)을 통해 상기 제 1실린더(200)에 온수를 유출입시켜 상기 제 1실린더(200)의 내부 온도를 10℃로 일정하게 유지시킬 수 있고, 또한, 도 6에 도시된 바와 같이, 제 2온수 유입관(320a) 및 제 2온수 유출관(320b)을 통해 상기 제 2실린더(300)에 온수를 유출입시켜 상기 제 2실린더(300)의 내부 온도를 40℃로 일정하게 유지시킬 수 있다.
상기 열전도도 측정 단계(S40)는 상기 제 2실린더(300)와 제 1실린더(200)의 온도차에 따른 상기 암석 시료(400)의 열전도도를 측정하는 단계이다.
구체적으로, 상기 열전도도 측정 단계(S40)에서는 상기 제 2실린더(300)에 구비된 제 2열전도판(620)의 온도가 T2이고, 상기 제 1실린더(200)에 구비된 제 1열전도판(610)의 온도가 T1이며, 상기 암석 시료의 두께가 L인 경우, 하기의 [수학식 1]에 의해 상기 암석 시료의 열전도도를 구할 수 있다.
Figure 112013052552715-pat00001
(여기서, Q는 암석 시료의 열류량, K는 암석 시료의 열전도도, T2 > T1)
상기 [수학식 1]에서 T2, T1, L은 측정값이고, Q는 하기의 [수학식 2]의 제 1실린더(200)의 열류량(Q1) 또는 제 2실린더(300)의 열류량(Q2)과 동일하므로, 상기 제 1실린더(200) 또는 제 2실린더(300)의 열류량을 측정함으로써 상기 암석 시료의 열전도도를 측정할 수 있다. 여기서, 상기 제 1실린더(200) 및 제 2실린더(300)의 열류량은 이론상 동일하다.
Figure 112013052552715-pat00002
구체적으로, 상기 제 1실린더(200)의 열류량을 측정하기 위해, 제 1열전도판(610)의 온도(t1)와, 제 1열유출방지부재(710)의 홀딩홀(711)에 삽입되어 상기 제 1열전도판(610)의 볼록부(611)에 밀착될 수 있는 추가 열전도판(미도시)의 온도(t2)를 각각 측정한 후 그 차이값(t1-t2)을 구하고, 상기 차이값을 상기 제 1열전도판(610)과 추가 열전도판 사이에 개재된 특정 부재의 두께(l)로 나눈 후, 상기 특정 부재의 기결정된 열전도도(k)를 곱함으로써 상기 제 1실린더(200)의 열류량(Q1)을 측정할 수 있다. 여기서, 상기 제 2실린더(300)의 열류량(Q2)도 상기 제 1실린더(200)의 열류량(Q1)을 측정하는 방법과 동일한 방법으로 측정할 수 있다.
상기 제 1실린더(200) 또는 제 2실린더(300)의 열류량을 구하는 식은 하기의 [수학식 3]와 같다.
Figure 112013052552715-pat00003
(여기서, Q1은 제 1실린더의 열류량, Q2는 제 2실린더의 열류량, k는 특정 부재의 열전도도, t1 > t2)
이상과 같이 본 발명에 따른 수직형 암석 열전도도 측정 장치 및 이의 사용방법을 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상 범위 내에서 당업자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.
100:하우징 110:투명 디스플레이창
120:가이드 레일 130:가이드 블럭
200:제 1실린더 210:제 1밀폐판
220a:제 1온수 유입관 220b:제 1온수 유출관
221,321:온수 유입관 222,322:온수 유출관
230:제 1온도센서 300:제 2실린더
310:제 2밀폐판 320a:제 2온수 유입관
320b:제 2온수 유출관 330:제 2온도센서
400:암석 시료 500:전동 모터
610:제 1열전도판 611,621:볼록부
620:제 2열전도판 710:제 1열유출방지부재
711,721:홀딩홀 720:제 2열유출방지부재
800:커버 900:고정부재
S10:시료 설치 단계
S20:시료 홀딩 단계
S30:실린더 가열 단계
S40:열전도도 측정 단계

Claims (12)

  1. 하우징;
    상기 하우징의 내부 저면에 설치되고, 상측에 금속 재질의 제 1밀폐판이 구비되며, 내부에 온수가 유출입되어 내부 온도를 일정하게 유지시킬 수 있는 제 1실린더;
    상기 제 1실린더로부터 수직으로 일정간격 이격되어 설치되고, 하측에 금속 재질의 제 2밀폐판이 구비되며, 내부에 온수가 유출입되어 내부 온도를 상기 제 1실린더보다 높은 온도로 유지시킬 수 있는 제 2실린더;
    상기 제 1실린더와 제 2실린더 사이에 설치되어 열전도도가 측정되는 암석 시료;
    상기 제 2실린더의 상측에 연결되어 전원 공급에 의해 상기 제 2실린더를 상기 제 1실린더 방향으로 수직 이동시켜 상기 암석 시료를 상기 제 1실린더와 제 2실린더 사이에 홀딩시키는 전동 모터;
    상기 제 1실린더의 외주면에서 상기 제 2실린더의 외주면으로 슬라이딩 이동하여 하측이 상기 제 1실린더를 커버하고 상측이 상기 제 2실린더를 커버함으로써 상기 암석 시료에 대한 외부 온도의 영향을 차단하는 커버;
    상기 하우징의 후측에 수직방향으로 설치되는 가이드 레일; 및
    상기 제 2실린더에 일체로 연결되고 상기 제 2실린더의 수직 이동에 의해 상기 가이드 레일을 선형이동하며 상기 제 2실린더를 지지하는 가이드 블럭;을 포함하고,
    상기 제 1실린더는,
    상기 제 1밀폐판에 결합되며 상부 중앙에 볼록부가 형성된 제 1열전도판; 및
    상기 제 1실린더의 외주면 상측에 나사결합되고, 상부 중앙에 상기 암석 시료를 삽입시켜 홀딩하는 홀딩홀이 형성되며, 상기 제 1열전도판을 커버하여 상기 제 1열전도판의 열손실을 방지하는 제 1열유출방지부재;를 포함하며,
    상기 제 2실린더는,
    상기 제 2밀폐판에 결합되며 하부 중앙에 볼록부가 형성된 제 2열전도판; 및
    상기 제 2실린더의 외주면 하측에 나사결합되고, 하부 중앙에 상기 암석 시료를 삽입시켜 홀딩하는 홀딩홀이 형성되며, 상기 제 2열전도판을 커버하여 상기 제 2열전도판의 열손실을 방지하는 제 2열유출방지부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 수직형 암석 열전도도 측정 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 하우징은 내부를 가시할 수 있는 투명 디스플레이창이 구비된 것을 특징으로 하는 수직형 암석 열전도도 측정 장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1실린더 및 제 2실린더는 내부 온도를 센싱하는 온도센서가 각각 내장된 것을 특징으로 하는 수직형 암석 열전도도 측정 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1열전도판 및 제 2열전도판은 구리 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 수직형 암석 열전도도 측정 장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1열전도판 및 제 2열전도판은 온도 케이블을 통해 온도센서에 각각 연결되어 제 1열전도판 및 제 2열전도판의 온도를 측정가능한 것을 특징으로 하는 수직형 암석 열전도도 측정 장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1열유출방지부재 및 제 2열유출방지부재는 테프론(Teflon) 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 수직형 암석 열전도도 측정 장치.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 암석 시료는,
    하측이 상기 제 1열유출방지부재에 형성된 홀딩홀에 삽입되어 상기 제 1열전도판에 형성된 볼록부에 접촉되고, 상측이 상기 제 2열유출방지부재에 형성된 홀딩홀에 삽입되어 상기 제 2열전도판에 형성된 볼록부에 접촉되어, 상기 제 1실린더와 제 2실린더 사이에 홀딩되는 것을 특징으로 하는 수직형 암석 열전도도 측정 장치.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 커버는 테프론 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 수직형 암석 열전도도 측정 장치.
  11. 삭제
  12. 삭제
KR1020130067716A 2013-06-13 2013-06-13 수직형 암석 열전도도 측정 장치 및 이의 사용방법 KR101322183B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130067716A KR101322183B1 (ko) 2013-06-13 2013-06-13 수직형 암석 열전도도 측정 장치 및 이의 사용방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130067716A KR101322183B1 (ko) 2013-06-13 2013-06-13 수직형 암석 열전도도 측정 장치 및 이의 사용방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101322183B1 true KR101322183B1 (ko) 2013-10-28

Family

ID=49639292

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130067716A KR101322183B1 (ko) 2013-06-13 2013-06-13 수직형 암석 열전도도 측정 장치 및 이의 사용방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101322183B1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200136553A (ko) * 2019-05-27 2020-12-08 주식회사 에스이오 열전도율 측정시스템 및 이를 이용한 열전도율 측정방법
CN115266814A (zh) * 2022-06-21 2022-11-01 安徽万瑞冷电科技有限公司 一种低温热导率测量装置和测量方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008134111A (ja) 2006-11-28 2008-06-12 Hitachi Ltd 熱抵抗測定装置
US8220989B1 (en) 2009-09-30 2012-07-17 The United States Of America As Represented By The Administrator Of National Aeronautics And Space Administration Method and apparatus for measuring thermal conductivity of small, highly insulating specimens

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008134111A (ja) 2006-11-28 2008-06-12 Hitachi Ltd 熱抵抗測定装置
US8220989B1 (en) 2009-09-30 2012-07-17 The United States Of America As Represented By The Administrator Of National Aeronautics And Space Administration Method and apparatus for measuring thermal conductivity of small, highly insulating specimens

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
오재호 외 2인. 암석 열전도도 측정을 위한 Laser Flash Method와 Divided-bar Method 비교. Econ.Environ : 2011.10, Vol.44, No.5 *
오재호 외 2인. 암석 열전도도 측정을 위한 Laser Flash Method와 Divided-bar Method 비교. Econ.Environ : 2011.10, Vol.44, No.5*

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200136553A (ko) * 2019-05-27 2020-12-08 주식회사 에스이오 열전도율 측정시스템 및 이를 이용한 열전도율 측정방법
KR102257190B1 (ko) 2019-05-27 2021-06-01 주식회사 에스이오 열전도율 측정시스템 및 이를 이용한 열전도율 측정방법
CN115266814A (zh) * 2022-06-21 2022-11-01 安徽万瑞冷电科技有限公司 一种低温热导率测量装置和测量方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102798645B (zh) 一种导热系数及接触热阻测试装置
CN110108750B (zh) 一种交叉裂隙渗流传热实验装置及方法
CN105960283B (zh) 具有温度分析和/或验证单元的热循环仪以及用于分析或验证热循环仪的热性能且用于标定热循环仪的方法
KR101322183B1 (ko) 수직형 암석 열전도도 측정 장치 및 이의 사용방법
CN104833695A (zh) 基于红外热成像技术的金属薄板热导率测量方法
CN104614290B (zh) 一种高温高压多组分流体界面性质测量系统
Aranzabal et al. Novel instruments and methods to estimate depth-specific thermal properties in borehole heat exchangers
KR101374207B1 (ko) 암석 열전도도 측정 장치 및 이의 사용방법
JP6863519B2 (ja) 液漏れ検知装置及びオーブン
KR20130099765A (ko) 열전도 가시화 분석 시스템 및 방법
US20140197334A1 (en) Ir spectrometry cell with temperature control means
CN203811564U (zh) 一种高精度的热阻测试装置
Babu et al. Measurement of thermal conductivity of fluid using single and dual wire transient techniques
KR101041842B1 (ko) 습식 단열재 성능 검사 시스템
FR2823308A1 (fr) Cellule de confinement thermostatee pour echantillon destine a des mesures par rmn et une methode pour sa mise en oeuvre
CN107400628B (zh) 测序反应小室、测序反应夹具以及测序反应设备
CN203970408U (zh) 一种x光平板探测器及x光机
CN208537625U (zh) 一种假负载测试装置
CN209911259U (zh) 便携式同步辐射状态原位成像实验凝固装置
CN207488852U (zh) 一种气体恒温装置及检测系统
CN207571063U (zh) 一种高温传热性能测定仪
CN112394081A (zh) 一种用于超薄均热板临界热流密度研究的可视化实验装置
WO2013146536A1 (ja) 水素濃度計測器および制御システム
CN110470572A (zh) 溶液浓度检测装置
CN206177823U (zh) 一种在线加热装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
A302 Request for accelerated examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20161004

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170918

Year of fee payment: 5

LAPS Lapse due to unpaid annual fee