KR101481386B1 - 라돈을 이용한 공극률 측정 장치 및 측정 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 불활성 기체인 라돈을 이용하여 암석, 토양 등의 다양한 매질의 유효 공극률을 측정하는 측정 장치 및 측정 방법에 관한 것으로서, 공극률 측정 장치는 2개의 포트를 갖고 소정 가스의 농도를 측정하는 가스 성분 검출기와, 2개의 포트를 갖고 상기 소정 가스를 수용하는 가스 용기와, 2개의 포트를 갖고 공극률을 측정하고자 하는 매질을 수용하는 매질 용기와, 상기 가스 성분 검출기, 가스 용기 및 매질 용기의 상기 포트들을 연결하는 파이프 라인과, 상기 파이프 라인에 설치되는 밸브를 포함하고, 상기 파이프 라인과 밸브는, 가스 성분 검출기가 가스 용기 및 매질 용기와 연결되지 않도록 하는 제1 루프와, 가스 성분 검출기가 가스 용기와는 연결되고 매질 용기와는 연결되지 않도록 하는 제2 루프와, 가스 성분 검출기가 가스 용기와는 연결되지 않고 매질 용기와는 연결되도록 하는 제3 루프를 구성하도록 배열 및 설치되어 상기 밸브가 상기 루프들 사이를 절환한다.

Description

라돈을 이용한 공극률 측정 장치 및 측정 방법{APPARATUS AND METHOD OF MEASURING EFFECTIVE POROSITY USING RADON}
본 발명은 대상 매질의 유효 공극률 측정 장치 및 측정 방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 불활성 기체인 라돈을 이용하여 암석, 토양 등의 다양한 매질의 유효 공극률을 측정하는 측정 장치 및 측정 방법에 관한 것이다.
암석의 공극률은 유체를 저장할 수 있는 능력을 나타내는 것으로 석유, 가스 혹은 지하수나 광물자원의 경제성을 판단하는 중요한 근거가 될 수 있으며, 그 외에도 다양한 분야에서 활용되고 있으므로 이에 대한 정확한 산출은 매우 중요하다.
예로서, 최근 지구 온난화 문제를 해결하기 위해 이산화탄소 지중 저장에 대한 연구가 활발히 수행 중이며, 이와 함께 이산화탄소 저장 대상 후보지 선정을 위한 조사가 실시되고 있다. 실증 및 상용화 규모의 이산화탄소 지중 저장소를 찾기 위하여 정량적인 저장 공간의 규모와 저장 용량 평가가 이루어져야 한다. 이를 위해서는 공극률이 최소 8% 이상의 지층을 찾는 것이 우선적으로 요구되고 있다.
또한, 암석에서의 풍화 및 투수성은 방사성 폐기물 지하 동굴 처분 및 암반 구조물의 안정성 확보 및 장기적인 관리 측면에서 매우 중요한 역할을 한다. 이들 암석의 풍화 및 투수성은 암석의 내부 구조 특성에 따라 크게 영향을 받는다. 즉, 암석 내부의 공극, 미소 크랙 등의 양적 정도에 의해 풍화가 빨리 진행되기도 한다. 또한, 암석 내부 구조의 양적 평가는 그 암석의 풍화 정도를 정량적으로 평가할 수 있는 수단이 되기도 한다. 따라서, 암석의 내부 구조를 3차원적으로 정확하게 파악한다는 것은 암반 구조물의 장기적 관리 측면에서 매우 중요하다.
탄산염암은 매우 중요한 저류암으로서 탄산염암의 암석학적 특징을 이해하는 것은 광구의 경제성 및 석유매장량을 평가하는 데 매우 중요하다. 특히, 탄산염 저류암의 투수율을 분석하고 예측하는 기술은 광구를 개발할 때 자본의 리스크를 크게 줄이는 데 유용하게 사용될 수 있다. 탄산염 저류암의 투수율은 주로 저류암의 공극률, 공극들 간의 연결성, 저류암의 온도 및 아스팔틴(asphaltene)의 침전 등에 영향을 받는다. 그러나, 이들 요인 중에서 저류암의 공극률이 저류암의 투수율에 가장 큰 영향을 주는 것으로 알려져 있다.
지반을 대상으로 액체 상태로 존재하는 물질의 이동은 지반을 구성하는 흙 입자들 사이의 연결된 공극을 통하여 침투한다. 또한, 암반에서는 풍화, 단층활동, 불연속면, 절리 등에 의해 형성된 크랙 및 미소 크랙에 의존하여 이동하는 것으로 알려져 있다. 따라서, 이러한 이동의 메커니즘이 되는 연결된 모든 공간을 유효 공극률의 공간적 의미로 나타낼 수 있다. 이러한 유효 공극률은 오염 물질의 침투 경로, 지하수의 함양량 등을 추정할 수 있는 매우 중요한 파라미터들 중 하나이다.
지반을 대상으로 강우에 대한 지하수 함양 및 지표에서 누출된 오염물질의 유입 등을 평가하기 위해서도 지반의 물리적 특성인 공극률과 유효 공극률을 파악하는 것이 우선적으로 필요하다. 또한, 최근에 대두되고 있는 수자원의 보호 및 효율적인 이용을 목적으로 미고결 자유면 대수층인 충적층을 대상으로 건설 중인 지하댐의 경우 대상 지역의 지하수 저류 능력을 추정하기 위하여 지반의 공극률 및 유효 공극률에 대한 측정이 선행되어야 한다.
이러한 공극률은 공학적으로 고립된 공극의 포함 여부에 따라 절대 공극률(absolute porosity) 혹은 총 공극률(total porosity)과 유효 공극률(effective porosity)로 분류할 수 있다. 절대 공극률은 공간 상호간의 연결성 여부와는 관계없이 샘플 내에 모든 빈 공간과 총 부피의 비이다. 반면 유효 공극률은 고립된 공극을 제외하며 유체를 통과시킬 수 있는 서로 연결된 전체 공극의 총 부피에 대한 백분율로 정의된다.
실내에서 암석의 공극률 측정은 일반적으로 포화법(saturation method)을 이용한다. 공극률의 정의로부터 포화법에 의해 산출된 공극률은 유효 공극률이라는 것을 알 수 있다. 포화법에서는 포화 상태와 건조 상태의 암석의 무게 차이를 이용하여 공극의 부피를 산출하게 되며, 따라서 암석을 100% 포화시키는 것이 공극률 측정의 정확도를 좌우하게 된다. 한국 암반 공학회와 국제 암반 공학회에서는 진공을 이용한 포화법을 표준시험법으로 채택하고 있는데, 시험편을 1시간 이상 800 Pa (6 torr) 이하의 진공 상태에서 수침하여 포화시키도록 하고 있다.
이때, 펌핑 속도가 느린 진공펌프를 사용하거나 여러 개의 시험편을 한꺼번에 포화시키려면 장시간 수침하여 진공하여야 하고, 특히 시험편이 물에 잘 녹는 수용성 물질을 포함하고 있으면 표면 건조 수포화 무게가 감소하게 된다. 이 이외에도 수침하여 진공하는데 따른 여러 가지 단점이 있을 수 있는데, 그 중에 하나는 진공 상태에서 수침하여 포화시킬 때 시험편의 표면에 포획되는 공기이다. 표준 시험법에서는 공기를 제거하기 위해 주기적으로 교란시키도록 되어 있으나 현실적으로는 극히 어려운 조치이다. 뿐만 아니라 이 공기와 버퍼(buffer) 역할을 하는 물 때문에 진공 효율이 떨어지며 심지어 물의 양에도 영향을 받을 수 있다.
본 발명의 목적은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 라돈을 이용하여 비교적 간단하고 정확하게 다양한 매질의 공극률을 측정할 수 있는 측정 장치 및 측정 방법을 제공하는 것이다.
전술된 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 태양에 따른 공극률 측정 장치는 2개의 포트를 갖고 소정 가스의 농도를 측정하는 가스 성분 검출기와, 2개의 포트를 갖고 상기 소정 가스를 수용하는 가스 용기와, 2개의 포트를 갖고 공극률을 측정하고자 하는 매질을 수용하는 매질 용기와, 상기 가스 성분 검출기, 가스 용기 및 매질 용기의 상기 포트들을 연결하는 파이프 라인과, 상기 파이프 라인에 설치되는 밸브를 포함하고, 상기 파이프 라인과 밸브는, 가스 성분 검출기가 가스 용기 및 매질 용기와 연결되지 않도록 하는 제1 루프와, 가스 성분 검출기가 가스 용기와는 연결되고 매질 용기와는 연결되지 않도록 하는 제2 루프와, 가스 성분 검출기가 가스 용기와는 연결되지 않고 매질 용기와는 연결되도록 하는 제3 루프를 구성하도록 배열 및 설치되어 상기 밸브가 상기 루프들 사이를 절환한다.
바람직하게는, 상기 가스 성분 검출기의 2개의 포트가 파이프 라인에 의해 가스 용기의 2개의 포트와 각각 연결되고, 상기 2개의 파이프 라인의 중간에 밸브가 각각 설치되고, 이들 밸브는 파이프 라인에 의해 서로 연결되고, 상기 밸브는 각각 4웨이 밸브이다.
바람직하게는, 상기 가스 성분 검출기, 가스 용기, 매질 용기는 직렬로 하나의 폐루프를 이루도록 파이프 라인에 의해 서로 연결되고, 상기 가스 용기의 2개의 포트 부근의 파이프 라인에 밸브가 각각 설치되고 이들 밸브는 파이프 라인에 의해 서로 연결되고, 상기 매질 용기의 2개의 포트 부근의 파이프 라인에 밸브가 각각 설치되고 이들 밸브는 파이프 라인에 의해 서로 연결되고, 상기 밸브들은 3웨이 밸브이다.
바람직하게는, 상기 가스 성분 검출기에 인접하게 설치된 펌프를 추가로 포함한다.
바람직하게는, 상기 가스 성분 검출기와 펌프는 일체형이다.
바람직하게는, 상기 가스 용기의 각각의 포트에는 개폐 밸브가 구비된다.
바람직하게는, 제1 루프 상에 설치되는 건조관을 추가로 포함한다.
바람직하게는, 제3 루프 상에 설치되는 건조관을 추가로 포함한다.
바람직하게는, 상기 소정 가스는 라돈을 포함한다.
본 발명의 다른 일 태양에 따른 공극률 측정 방법은 전술된 공극률 측정 장치를 구비하는 단계와, 가스 용기 및 매질 용기에 소정 가스 및 공극률을 측정하고자 하는 매질을 각각 수용하는 단계와, 상기 제2 루프를 구성하고 소정 시간을 유지하는 단계와, 상기 제1 루프를 구성하고 소정 시간을 유지한 후 상기 가스 성분 검출기로 상기 제1 루프 내의 소정 가스의 농도를 측정하는 단계와, 제3 루프를 구성하고 소정 시간을 유지하여 소정 가스가 상기 매질의 공극에 충전되면 상기 가스 성분 검출기로 상기 제3 루프 내의 소정 가스의 농도를 측정하는 단계와, 제1 및 제3 루프 내의 소정 가스 농도, 이들 루프의 내부 부피 및 상기 매질의 부피와, 루프 내의 기상 물질의 질량 수지에 기초하여 매질의 공극률을 산출하는 단계를 포함한다.
바람직하게는, 상기 제2 루프를 구성하는 단계 이전에, 상기 제1 루프를 추가로 구성하고 상기 가스 성분 검출기로 상기 제1 루프 내의 소정 가스의 바탕 농도를 측정하는 단계를 추가로 포함하고, 상기 제2 루프를 구성하는 단계 이후의 제1 및 제2 루프에서 상기 가스 성분 검출기로 검출한 소정 가스의 농도는 상기 바탕 농도를 제함으로써 보정한다.
바람직하게는, 상기 소정 가스는 라돈을 포함한다.
바람직하게는, 상기 가스 용기에는 소정 가스가 발생되는 고상 물질을 수용한다.
바람직하게는, 상기 공극률 측정 장치의 제1 루프 상에 건조관을 추가로 설치하고, 상기 제2 루프를 구성하는 단계 이전에, 상기 제1 루프를 추가로 구성하여 제1 루프 내부의 공기를 순환시킴으로써 제1 루프 내부의 수분을 제거하는 단계를 추가로 포함한다.
바람직하게는, 상기 공극률 측정 장치의 제3 루프 상에 건조관을 추가로 설치하고, 상기 제2 루프를 구성하는 단계 이전에, 상기 제3 루프를 추가로 구성하여 제3 루프 내부의 공기를 순환시킴으로써 제3 루프 내부의 수분을 제거하는 단계를 추가로 포함한다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 라돈을 이용한 공극률 측정 장치 및 측정 방법은 그 구성이 단순하여, 다양한 매질의 공극률을 간단하고 정확하게 측정할 수 있다.
특히, 진공 상태가 아닌 대기압 상태에서 공극률을 측정할 수 있기 때문에 측정 과정이 간편하며, 측정 시간도 매우 짧다. 더욱이, 비활성 기체인 라돈(Rn-222)을 이용하기 때문에, 매질과의 화학 반응을 일으키지 않기 때문에 공극률을 정확하게 측정할 수 있다.
또한, 라돈은 자연계의 방사성 붕괴 계열 중 하나인 우라늄 계열로 반감기가 3.82일인 방사성 핵종이므로 방사능의 세기를 측정함으로써 이를 이용하여 비교적 간단하고 정확하게 매질의 공극률을 측정할 수 있다.
본 발명의 상기 및 다른 목적, 특징 및 이점은 다음의 첨부 도면과 관련하여 주어진 바람직한 실시예의 이하 설명으로부터 명백해 질 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공극률 측정 장치의 개략도이다.
도 2는 도 1에 도시된 측정 장치를 이용하여 공극률을 측정하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 3a 내지 도 3d는 도 1에 도시된 측정 장치를 이용하여 공극률을 측정하기 위한 각각의 단계에서 형성되는 루프를 도시하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 변형 실시예에 따른 공극률 측정 장치의 개략도이다.
도 5a 내지 도 5d는 도 4에 도시된 측정 장치를 이용하여 공극률을 측정하기 위한 각각의 단계에서 형성되는 루프를 도시하는 도면이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명된 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공극률 측정 장치의 개략도이고, 도 2는 도 1에 도시된 측정 장치를 이용하여 공극률을 측정하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이고, 도 3a 내지 도 3d는 도 1에 도시된 측정 장치를 이용하여 공극률을 측정하기 위한 각각의 단계에서 구성되는 루프를 도시하는 도면이다.
먼저, 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 공극률 측정 장치(100)는, 라돈의 농도를 검출하기 위한 라돈 성분 검출기(110)와, 건조관(115)과, 라돈 가스가 수용되는 라돈 용기(130)와, 공극률을 측정하고자 하는 매질(160)이 수용되는 매질 용기(150)와, 상기 라돈 성분 검출기(110), 라돈 용기(130) 및 매질 용기(150)를 서로 연결하는 파이프 라인(PL)과, 파이프 라인(PL)의 소정 위치에 설치되어 상기 라돈 성분 검출기(110), 라돈 용기(130), 매질 용기(150) 및 파이프 라인(PL)으로 구성되는 다수의 소정 루프들을 절환하는 다수의 밸브(172, 174)를 포함한다. 본 명세서에서 라돈이라 함은 특별히 다른 언급이 없는 한 라돈(Rn-220)을 의미한다.
상기 라돈 성분 검출기(110)는 내부에 펌프가 장착된 형태로서, 라돈의 농도를 검출하기 위한 성분 검출부와, 상기 파이프 라인(PL)에 각각 연결된 입력 포트(112)와 출력 포트(114)를 포함한다. 본 실시예에서 사용된 라돈 성분 검출기(110)는 내부에 펌프가 장착되어 있기 때문에, 상기 펌프의 작동으로 인해 입력 포트(112)에 연결된 파이프 라인(PL)을 통해 라돈 가스가 유입되고 성분 검출부에 의해 그의 농도가 측정된 후 출력 포트(114)를 통하여 유출된다.
상기 건조관(115)은 라돈 성분 검출기(110), 매질 용기(150) 및/또는 매질(160) 내에 존재하는 수분을 제거하기 위해 선택적으로 구비된다. 건조관(115) 내에는 건조제가 채워져 있으며 이는 수분을 함유하면 색이 변한다. 수분이 전혀 없을 때와 수분을 함유하여 변색된 건조제의 비율로부터 건조 상태를 확인할 수 있다. 본 실시예에서, 건조관(115)은 라돈 성분 검출기(110)에 인접하게 배치되어 있으나, 이에 한정되지 않고 필요에 따라 다른 다양한 위치에 배치될 수 있다. 다만, 라돈 성분 검출기(110)에서 수분을 제거하기 위해서는, 라돈 성분 검출기(110)에 인접하게 배치되는 것이 바람직하다.
상기 라돈 용기(130)에는 라돈 가스를 수용하기 위한 밀폐 용기로서, 라돈 가스를 직접 수용할 수 있지만, 라돈이 발생되는 라돈 농축 광물과 같은 고상 물질을 수용하는 것이 바람직할 수 있다. 상기 라돈 용기(130)에는 2개의 포트(132, 134)가 구비되어 상기 파이프 라인(PL)에 각각 연결된다. 라돈 용기(130)의 2개의 포트(132, 134)에는 개폐 밸브가 각각 설치되어 있는 것이 바람직하다.
상기 매질 용기(150)는 공극률을 측정하고자 하는 매질(160)을 수용하기 위한 밀폐 용기이다. 매질 용기(150)에는 2개의 포트(152, 154)가 구비되어 상기 파이프 라인(PL)에 각각 연결된다.
상기 라돈 성분 검출기(110)의 입력 포트(112) 및 출력 포트(114)는 2개의 파이프 라인(PL)에 의해 라돈 용기(130)의 2개의 포트(132, 134)와 각각 연결된다. 이때, 상기 2개의 파이프 라인(PL) 중간에 밸브(172, 174)가 각각 설치되고, 이들 밸브(172, 174)는 파이프 라인(PL)에 의해 서로 연결된다. 또한, 상기 밸브(172, 174)의 각각은 파이프 라인(PL)에 의해 매질 용기(150)의 2개의 포트(152, 154)와 각각 연결된다. 이때, 파이프 라인(PL)에 설치된 밸브(172, 174)는 각각 4웨이 밸브이다.
이와 같이 파이프 라인(PL) 및 밸브(172, 174)가 연결 및 설치된 상태에서, 밸브(172, 174)를 제어함으로써, 매질(160)의 공극률 산출에 필요한 라돈 농도를 측정하기 위한 소정의 루프(Loop-0, Loop-1, Loop-2 및 Loop-3)를 구성하게 된다.
즉, 밸브(172, 174)를 제어함으로써, 도 3a 및 도 3c에 굵은 선으로 표시된 바와 같이, 라돈 성분 검출기(110)가 라돈 용기(130) 및 매질 용기(150)와 연결되지 않도록 하는 루프(Loop-0 또는 Loop-1, 즉 본 실시예의 경우 도면 부호 110, 172, 174, 115, 110으로 연결되는 폐루프)를 구성하고, 도 3b에 굵은 선으로 표시된 바와 같이, 라돈 성분 검출기(110)가 라돈 용기(130)와는 연결되고 매질 용기(150)와는 연결되지 않도록 하는 루프(Loop-2, 즉 본 실시예의 경우 도면 부호 110, 172, 130, 174, 115, 110으로 연결되는 폐루프)를 구성하고, 또한 도 3d에 굵은 선으로 표시된 바와 같이, 라돈 성분 검출기(110)가 라돈 용기(130)와는 연결되지 않고 매질 용기(150)와는 연결되도록 하는 루프(Loop-3, 즉 본 실시예의 경우 도면 부호 110, 172, 150, 174, 115, 110으로 연결되는 폐루프)를 구성하게 된다.
이때, 상기 루프들 중에서 루프(Loop-1) 및 루프(Loop-3)의 내부 부피는 공극률의 산출에 이용된다. 이들 루프(Loop-1, Loop-3)의 내부 부피에는 해당 파이프 라인(PL)의 내부 부피는 물론 라돈 성분 검출기(110)의 입력 포트(112)에서 출력 포트(114)까지의 내부 경로의 부피, 건조관(115)의 내부 공간의 부피(건조제 부피 제외), 매질 용기(150)의 내부 공간의 부피, 매질(150)의 부피 및/또는 밸브(172, 174)의 내부 공간의 부피를 포함한다는 것에 유의하여야 한다. 이들 루프의 내부 부피는 기본적으로 각 루프 내에 존재하는 거시적 공간의 부피만을 고려한다. 따라서, 매질 용기(150)를 포함하는 루프(Loop-3)에서는 매질 용기(150)의 내부 공간의 부피는 매질 용기(150)의 전체 내부 부피에서 그 내부에 배치된 매질(160)의 공극을 포함한 매질 전체의 부피를 제외한 부피이다.
다음은 이와 같이 구성된 측정 장치(100)를 이용하여 매질(160)의 공극률을 측정하는 방법에 대해 도 2 및 도 3a 내지 도 3d를 참조하여 설명하고자 한다.
먼저, 라돈 용기(130) 및 매질 용기(150)에 라돈 가스 또는 라돈 농축 광물 및 매질(160)을 각각 수용한다(S110). 이때, 측정 장치(100)는 라돈 성분 검출기(110)가 라돈 용기(130) 및 매질 용기(150)와 연결되지 않도록 밸브(172, 174)를 작동시켜서, 즉 도 3a에 도시된 바와 같이, 라돈 성분 검출기(110)의 입력 포트(112)가 건조관(115)을 거쳐 출력 포트(114)로 파이프 라인(PL)을 통하여 연결되어 구성된 루프(Loop-0) 상태에 있어야 한다. 이때, 라돈 용기(130)의 포트(132, 134)에 개폐 밸브가 각각 설치되어 있고 이를 폐쇄한 상태이면, 측정 장치(100)는 어떠한 루프 상태에 있어도 관계없다. 또한, 이때 수용되는 매질(160)은 충분히 건조된 상태로, 매질(160)의 공극 내에 수분이 존재하지 않아야 한다.
이어서, 도 3a에 도시된 루프(Loop-0) 상태에서 라돈 성분 검출기(110)를 작동시킨다. 이때, 구성되는 루프(Loop-0) 내에는 측정실 내의 공기가 존재한다. 라돈 성분 검출기(110)의 작동 시 그 내부에 구비된 펌프에 의해 루프(Loop-0) 내의 공기가 순환하면서, 라돈 성분 검출기(110) 내의 성분 검출부가 루프(Loop-0) 내의 공기 중에 기본적으로 존재하는 라돈 가스의 바탕 농도(C0)를 측정한다(S120). 즉, 라돈 가스의 바탕 농도(C0)는 측정실, 구체적으로는 측정 장치(100) 및 파이프 라인(PL) 내에 기본적으로 존재하는 라돈 가스의 농도로서, 추후에 구성되는 루프(Loop-1, Loop-3)에서 측정되는 라돈의 농도는 바탕 농도(C0)를 제하여 보정함으로써 보다 정확하게 얻어질 수 있다. 다만, 측정실에 대한 정보로부터 라돈의 바탕 농도를 알 수 있는 경우라면 바탕 농도(C0) 측정 단계가 제외될 수 있음은 물론이다.
이때, 루프(Loop-0)에는 건조관(115)이 포함되기 때문에, 루프(Loop-0)를 순환하는 공기는 건조관(115)을 지나면서 라돈 성분 검출기(110) 및 파이프 라인(PL) 내의 수분을 제거하게 된다. 바람직하게는 라돈 성분 검출기(110)를 포함한 루프(Loop-0) 내의 상대 습도가 5% 미만이 될 때까지 루프(Loop-0) 내의 공기를 순환시킨 후 라돈 가스의 바탕 농도(C0)를 측정하는 것이 바람직하다.
한편, 라돈 용기(130) 및 매질 용기(150)에 라돈 가스 및 매질을 각각 수용하는 단계(S110)와 기상 물질의 바탕 농도(C0)를 측정하는 단계(S120)는 순서가 서로 바뀌어도 관계없다.
이후, 밸브(172, 174)를 작동시켜서, 도 3b에 도시된 바와 같이, 상기 라돈 성분 검출기(110)와 라돈 용기(130)가 연결된 루프(Loop-2)를 구성하여 라돈 용기(130) 내에 농축되어 있던 라돈 가스가 루프(Loop-2) 내로 유입되도록 한다(S130). 이때, 라돈 용기(130)의 포트(132, 134)에 개폐 밸브가 각각 설치되어 있는 경우라면 이들 밸브는 개방 상태에 있어야 한다. 상기 루프(Loop-2) 상태는 대략 10분 정도 유지시킴으로써 라돈이 루프(Loop-2) 내에 균일하게 존재하도록 한다. 이때, 라돈 성분 검출기(110) 내의 펌프를 작동시켜 라돈이 루프(Loop-2) 내에서 순환하도록 함으로써 균일 상태에 신속하게 도달하도록 할 수 있다.
이어서, 밸브(172, 174)를 작동시켜, 도 3c에 도시된 바와 같이, 이들 밸브(172, 174)가 서로 직접 연결되도록 라돈 성분 검출기(110)의 입력 포트(112)가 건조관(115)을 거쳐 출력 포트(114)로 파이프 라인(PL)을 통하여 연결된 루프(Loop-1)를 구성하고, 소정 시간을 유지 후 라돈 성분 검출기(110) 내의 성분 검출부가 루프(Loop-1) 내의 라돈 농도(C1)를 측정한다(S140). 이때, 상기 루프(Loop-1) 내의 라돈 농도(C1)는 상기 단계(S120)에서 측정된 라돈의 바탕 농도(C0)를 제함으로써 보정하는 것이 바람직하다. 실질적으로, 루프(Loop-0)와 루프(Loop-1)는 동일한 경로를 갖지만 루프 내에 존재하는 물질의 농도가 상이하여 서로 구별한 것이다.
다음으로, 밸브(172, 174)를 작동시켜서, 도 3d에 도시된 바와 같이, 상기 라돈 성분 검출기(110)와 건조관(115)과 매질 용기(150)가 연결된 루프(Loop-3)를 구성하고, 루프(Loop-3) 내의 라돈이 평형 상태에 도달한 후의 농도(C3)를 측정한다(S150). 여기서 평형 상태라 함은, 도 3d에 도시된 바와 같이 루프(Loop-3)를 구성하면, 루프(Loop-1) 내에 존재하였던 라돈 가스가 루프(Loop-3)를 통하여 매질 용기(150) 내로 유입되고, 유입된 라돈 가스는 그 일부가 매질 용기(150) 내에 수용된 매질(160)의 공극 내에 완전히 충전된 상태를 말한다. 즉, 상기 측정된 라돈의 농도(C3)는 매질(160)의 공극 내에 라돈 가스가 완전히 충전된 상태에 도달한 후에 측정된 값이다. 이때, 상기 루프(Loop-3) 내의 라돈 농도(C3) 역시 상기 단계(S120)에서 측정된 라돈의 바탕 농도(C0)를 제함으로써 보정하는 것이 바람직하다.
이와 같이, 루프(Loop-1, Loop-3) 내의 라돈의 농도(C1, C3)가 측정되면 다음과 같은 절차에 따라 공극률을 산출한다(S160).
루프(Loop-1)와 루프(Loop-3) 내의 라돈 가스의 물질 수지식(mass balance equation)은 다음과 같다.
C1*V1 = C3*(V3 + Vp) (식 1)
여기서, C1 및 C3는 각각 루프(Loop-1) 및 루프(Loop-3)에서의 라돈 농도이고, V1 및 V3는 각각 루프(Loop-1) 및 루프(Loop-3)의 내부 부피이고, Vp는 매질 용기(150) 내에 수용된 매질(160)의 공극의 부피이다. C1 및 C3는, 앞서 설명한 바와 같이, 단계(S140) 및 단계(S150)에서 각각 측정되고, V1 및 V3는 라돈 성분 검출기(110)의 내부 경로의 부피, 건조관(115)의 내부 공간의 부피(건조제 부피 제외), 매질 용기(150)의 내부 공간의 부피(매질의 부피 제외) 및 파이프 라인(PL)의 내부 부피로부터 얻을 수 있으며, 이에 대해서는 아래에서 다시 설명하고자 한다.
상기 식 1을 공극의 부피인 Vp에 대해 정리하면 다음과 같다.
즉, Vp = V1*C1/C3 - V3 (식 2)
따라서, 공극률(P)은 그의 정의에 따라서,
P(%) = 100*Vp/Vm
= 100*((C1*V1)/(C3*Vm) - V3/Vm) (식 3)
이 산출된다.
여기서, Vm은 매질(160)의 전체 부피이다.
한편, V1 및 V3의 값들은 각각 다음과 같이 산출될 수 있다.
먼저, 루프(Loop-1)는 도면 부호 110, 172, 174, 115, 110으로 연결되는 루프로서, 그의 내부 부피인 V1은 라돈 성분 검출기(110)의 입력 포트(112)에서 출력 포트(114)까지의 내부 경로의 부피와, 건조관(115)의 내부 공간의 부피(건조제 부피 제외)와, 라돈 성분 검출기(110)의 입력 포트(112)부터, 밸브(172), 밸브(174), 건조관(115) 및 라돈 성분 검출기(110)의 출력 포트(114)까지의 파이프 라인(PL)의 내부 부피와, 각 밸브(172, 174)의 내부 경로의 부피의 합이다. 라돈 성분 검출기(110)의 내부 경로의 부피, 밸브(172, 174)의 내부 경로의 부피 및 건조관(115)의 내부 공간의 부피(건조제 제외)는 각각의 규격 또는 중량법과 같은 종래 방법으로 얻을 수 있고, 상기 파이프 라인(PL)의 내부 부피는 관의 내경 및 길이 또는 중량법으로부터 구할 수 있다.
상기 중량법이라 함은 밀도를 알고 있는 유체, 예를 들어 증류수를 파이프 라인(PL) 등에 충전한 후 충전된 증류수의 질량으로부터 부피를 구하는 방법이다.
루프(Loop-3)는 도면 부호 110, 172, 150, 174, 115, 110으로 연결되는 루프로서, 그의 내부 부피인 V3는 라돈 성분 검출기(110)의 입력 포트(112)에서 출력 포트(114)까지의 내부 경로의 부피와, 건조관(115)의 내부 공간의 부피(건조제 부피 제외)와, 라돈 성분 검출기(110)의 입력 포트(112)부터, 밸브(172), 매질 용기(150), 밸브(174), 건조관(115) 및 라돈 성분 검출기(110)의 출력 포트(114)까지의 파이프 라인(PL)의 내부 부피와, 매질 용기(150)의 전체 내부 부피에서 매질(160)의 부피를 뺀 부피와, 각 밸브(172, 174)의 내부 부피의 합이다. 라돈 성분 검출기(110)의 내부 경로의 부피, 파이프 라인(PL)의 내부 부피 및 밸브(172, 174)의 내부 경로의 부피는 각각의 전술한 바와 같이 구할 수 있고, 매질 용기(150)의 전체 내부 부피는 용기의 규격 또는 중량법과 같은 종래 방법으로 얻을 수 있다.
상기 구성 요소의 각각의 내부 부피는 전술된 방법 이외의 다른 다양한 방법에 의해 구할 수 있음은 물론이다. 예를 들어, 라돈 성분 검출기(110)의 내부 경로 부피는 본 발명의 장치를 이용하여 다음과 같이 구할 수 있다.
전술된 장치(100)에서 매질 용기(150)에 매질을 수용하지 않은 비어 있는 빈 용기 상태에서 전술된 바와 같은 공극율 측정 방법의 일부 단계들(S120 내지 S150)을 수행한다. 즉, 라돈 가스를 기체 용기(130)에 수용하고, 도 5a에 도시된 루프(Loop-0) 상태에서 라돈 가스의 바탕 농도(C0)를 측정하고(S120에 대응), 도 5b에 도시된 루프(Loop-2)를 구성하여 라돈 가스가 루프(Loop-2) 내에 균일하게 분포하도록 하고(S130에 대응), 도 5c에 도시된 루프(Loop-1)에서 라돈 가스 농도(C1)를 측정하고(S140에 대응), 도 5d에 도시된 루프(Loop-3)를 구성하여 소정 시간을 유지 후 루프(Loop-3) 내의 라돈 가스 농도(C3)를 측정한다(S150에 대응). 이어서, 다음과 같은 절차에 따라 라돈 성분 검출기(110)의 내부 경로 부피를 산출한다
루프(Loop-1)와 루프(Loop-3) 내의 라돈 가스의 물질 수지식은 다음과 같다.
C1*V1 = C3*V3 (식 4)
루프(Loop-1) 및 루프(Loop-3)의 내부 부피(V1, V3)를 보다 구체적으로 구분하면 다음과 같다.
루프(Loop-1)의 내부 부피(V1)는 라돈 성분 검출기(110)의 내부 경로 부피(Vd)와, 루프(Loop-1)를 이루는 파이프 라인(PL)의 내부 부피(VP1)와, 밸브(172, 174) 둘 모두의 내부 경로 부피(VV)의 합이다. 즉, V1 = Vd + VP1 + VV이다.
루프(Loop-3)의 내부 부피(V3)는 라돈 성분 검출기(110)의 내부 경로 부피(Vd)와, 루프(Loop-3)를 이루는 파이프 라인(PL)의 내부 부피(VP3)와, 매질 용기(150)의 내부 부피(VE)와, 밸브(172, 174) 둘 모두의 내부 경로 부피(VV)의 합이다. 즉, V3 = Vd + VP3 + VE + VV이다.
V1 및 V3를 상기 식 4에 대입하면 다음의 식이 얻어진다.
C1*(Vd + VP1 + VV) = C3*(Vd + VP3 + VE + VV) (식 5)
상기 식 5를 라돈 성분 검출기(110)의 내부 경로 부피인 Vd에 대해 정리하면,
Vd = (C3*(VP3 + VE) - C1*VP1 + (C3 - C1)*VV)/(C1 - C3) (식 6)
이 얻어진다.
한편, 전술된 실시예에서, 라돈 성분 검출기(110)와 밸브(172, 174)는 측정자가 각각 개별적으로 작동시킬 수도 있으나, 별도의 제어기를 추가로 설치하여, 라돈 용기(130)와 매질 용기(150)에 라돈 가스 및 매질(160)을 수용한 후, 상기한 측정 단계를 자동으로 수행하도록 할 수도 있다.
다음은, 본 발명의 변형 실시예에 따른 공극률 측정 장치에 대해 설명하고자 한다. 도 4는 본 발명의 변형 실시예에 따른 공극률 측정 장치의 개략도이고, 도 5a 내지 도 5d는 도 4에 도시된 측정 장치를 이용하여 공극률을 측정하기 위한 각각의 단계에서 형성되는 루프를 도시하는 도면이다.
본 변형 실시예에서, 전술된 실시예의 구성요소와 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 사용하고 중복되는 설명은 생략한다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 공극률 측정 장치(101)는, 라돈의 농도를 검출하기 위한 라돈 성분 검출기(120)와, 펌프(122)와, 건조관(115)과, 라돈 가스가 수용되는 라돈 용기(130)와, 공극률을 측정하고자 하는 매질(160)이 수용되는 매질 용기(150)와, 상기 구성 요소들을 서로 연결하는 파이프 라인(PL)과, 파이프 라인(PL)의 소정 위치에 설치되어 상기 라돈 성분 검출기(120), 펌프(122), 건조관(115), 라돈 용기(130), 매질 용기(150) 및 파이프 라인(PL)으로 구성되는 다수의 소정 루프들을 절환하는 다수의 밸브(182, 184. 186, 188)를 포함한다.
상기 라돈 성분 검출기(120)는 펌프가 내장되어 있지 않다는 점을 제외하고는 전술된 실시예의 라돈 성분 검출기(110)와 동일한 것으로, 전술된 실시예의 라돈 성분 검출기(110)의 성분 검출부에 대응하는 구성요소이고, 상기 펌프(122)는 라돈 성분 검출기(110)의 펌프에 대응하는 구성요소이다. 즉, 본 변형 실시예의 라돈 성분 검출기(120) 및 펌프(122)는 전술된 실시예의 라돈 성분 검출기(110)에 내장된 성분 검출부와 펌프가 분리된 구성으로, 라돈 성분 검출기(110)와 사실상 동일한 구성이다. 본 발명에 따른 공극률 측정 장치에서 펌프는 구성되는 루프 내의 기상 물질이 루프 내에서 균일한 상태가 되는 것을 돕는 기능을 하기 때문에, 이는 사실상 선택적 구성요소이다. 따라서, 본 변형 실시예에서는 펌프(122)를 제외할 수도 있으며, 전술된 실시예에서도 라돈 성분 검출기(110)는 펌프가 내장되지 않은 형태일 수 있다.
상기 건조기(115), 라돈 용기(130) 및 매질 용기(150)는 전술된 실시예의 건조기(115), 라돈 용기(130) 및 매질 용기(150)와 동일하다.
라돈 성분 검출기(120), 펌프(122), 건조기(115), 라돈 용기(130), 매질 용기(150)는 직렬로 하나의 폐루프를 이루도록 상기 파이프 라인(PL)에 의해 서로 연결되고, 라돈 용기(130)와 매질 용기(150)의 각각을 통과하지 않고 우회하는 경로가 각각 추가된다. 즉, 라돈 용기(130)의 2개의 포트 부근의 파이프 라인(PL)에 밸브(182, 184)가 각각 설치되고 밸브(182, 184)는 파이프 라인(PL)에 의해 서로 연결되고, 매질 용기(150)의 2개의 포트 부근의 파이프 라인(PL)에 밸브(186, 188)가 각각 설치되고 밸브(186, 188)는 파이프 라인(PL)에 의해 서로 연결된다.
이와 같이 파이프 라인(PL) 및 밸브(182, 184, 186, 188)가 연결 및 설치된 상태에서, 밸브(182, 184, 186, 188)를 제어함으로써, 전술된 일 실시예와 동일한 경로를 갖는 루프(Loop-0, Loop-1, Loop-2, Loop-3)가 구성될 수 있다.
즉, 밸브(182, 184, 186, 188)를 각각 제어함으로써, 도 5a 및 도 5c에 도시된 바와 같이, 라돈 성분 검출기(120)가 라돈 용기(130) 및 매질 용기(150)와 연결되지 않도록 하는 루프(Loop-0 또는 Loop-1, 즉 본 변형 실시예의 경우 도면 부호 120, 182, 184, 186, 188, 115, 122, 120으로 연결되는 폐루프)를 구성하고, 도 5b에 도시된 바와 같이, 라돈 성분 검출기(120)가 라돈 용기(130)와는 연결되고 매질 용기(150)와는 연결되지 않도록 하는 루프(Loop-2, 즉 본 실시예의 경우 도면 부호 120, 182, 130, 184, 186, 188, 115, 122, 120으로 연결되는 폐루프)를 구성하고, 또한 도 5d에 도시된 바와 같이, 라돈 성분 검출기(120)가 라돈 용기(130)와는 연결되지 않고 매질 용기(150)와는 연결되도록 하는 루프(Loop-3, 즉 본 실시예의 경우 도면 부호 120, 182, 184, 186, 150, 188, 115, 122, 120으로 연결되는 폐루프)를 구성하게 된다.
본 변형 실시예에서는 전술된 일 실시예와 비교하여 파이프 라인 및 밸브의 연결 구성이 다소 변형되고 밸브의 개수가 증가하였다. 본 변형 실시예에서 사용되는 밸브는 그 개수가 증가하지만 4웨이가 아닌 3웨이 밸브이다.
실질적으로, 밸브(182)와 밸브(188)를 결합하여 하나의 4웨이 밸브로 대체하고, 밸브(184)와 밸브(186)를 결합하여 하나의 4웨이 밸브로 대체하면 전술된 일 실시예와 동일한 구성이 된다.
이와 같이 구성된 측정 장치(101)를 이용하여 매질의 공극률을 측정하는 방법은 전술된 실시예에서 설명된 측정 방법과 동일하다.
즉, 라돈 용기(130)와 매질 용기(150)에 라돈과 매질을 각각 수용하고(S110), 도 5a에 도시된 루프(Loop-0) 상태에서 라돈 성분 검출기(110)를 건조시킨 후 라돈의 바탕 농도(C0)를 측정하고(S120), 도 5b에 도시된 루프(Loop-2)를 구성하여 라돈이 루프(Loop-2) 내에서 균일하게 존재하도록 하고(S130), 도 5c에 도시된 루프(Loop-1)에서 라돈 농도(C1)를 측정하고(S140), 도 5d에 도시된 루프(Loop-3)에서 평형 상태에 도달한 라돈의 농도(C3)를 측정한다(S150). 이와 같이, 라돈의 농도(C1, C3)가 측정되면 전술된 식 3에 의해서 공극률(P)을 산출한다(S160).
이러한 변형 실시예에서도, 라돈 성분 검출기(120)와 펌프(122)와 밸브(182, 184, 186, 188)는 측정자가 각각 개별적으로 작동시킬 수도 있으나, 별도의 제어기를 추가로 설치하여, 라돈 용기(130)와 매질 용기(150)에 라돈 가스 및 매질(160)을 수용한 후, 상기한 측정 단계를 자동으로 수행하도록 할 수도 있다.
한편, 상기 실시예 및 변형 실시예에서 각 구성요소들, 즉 라돈 성분 검출기(110 또는 120), 건조관(115), 라돈 용기(130), 매질 용기(150), 파이프 라인(PL) 및 밸브들이 서로 연결되어 루프(Loop-0, Loop-1, Loop-2 및 Loop-3)를 각각 구성할 수 있다면, 그들의 위치 및 순서를 바꾸어서 어떠한 다른 형태로든 변형 가능하다. 다만, 펌프(122)가 포함되는 경우, 상기 펌프(122)는 라돈 성분 검출기(120)에 인접하게 설치되어야 한다.
한편, 상기 건조관(115)은 라돈 성분 검출기(110 또는 120)에 인접하게 설치되어 루프(Loop-0)가 구성된 상태에서 루프(Loop-0) 내의 공기를 순환시킴으로써 라돈 성분 검출기(110 또는 120) 내부의 수분을 제거함으로써 보다 정확한 측정을 가능하게 한다. 이와 같이 루프(Loop-0)를 구성한 다음, 루프(Loop-2)를 구성하기 전에 루프(Loop-3)를 구성하고 루프(Loop-3) 내의 공기를 순환시키는 단계를 추가할 수 있다. 이 경우, 매질(160)을 매질 용기(150)에 수용하는 단계(S110)에서 매질(160)이 충분히 건조되어 있지 않더라도 상기 추가 단계에서 건조관(115)에 의해 매질 용기(150) 및 그에 수용된 매질(160)에 포함된 수분을 제거함으로써 보다 정확한 매질의 공극률을 얻을 수 있다. 이때, 추가 단계의 루프(Loop-3)는 루프(Loop-2)를 구성하기 이전이기 때문에 루프(Loop-3) 내에는 측정실의 공기가 포함되어 있다. 즉, 추가 단계의 루프(Loop-3)는 단계(S150)에서 구성되는 루프(Loop-3)와 동일한 형태의 루프이나 루프 내의 성분이 상이하다.
이와 같이 본 발명은 라돈 가스가 매질의 공극에 충전됨으로써 라돈 가스의 농도가 변하고 그러한 변화에 기초하여 매질의 공극률을 측정한다. 라돈은 자연 방사성 계열인 우라늄 계열(U-238), 악티늄 계열(U-235), 그리고 토륨 계열(Th-232)의 세 종류의 자연 방사성 붕괴 계열로부터 생성되며, 라돈은 Rn-222(반감기 3.82일), Rn-219(반감기 3.96초) 및 Rn-220(반감기 55.6초)의 세 가지 동위원소로 존재한다. 이들 세 가지 라돈 동위원소 중에서, 반감기가 3.82일로 가장 긴 Rn-222를 통상 라돈이라 하고, 본 발명에서 사용되는 라돈은 Rn-222이다.
본 발명에서, 매질의 공극에 충전되는 가스로서 라돈을 선택한 이유는, 라돈(Rn-222)은 방사능의 세기를 측정함으로써 그 농도를 비교적 간단하고 정확하게 알 수 있기 때문이다. 라돈 이외에도 헬륨(He)이 매질의 공극에 충전되는 가스로서 이용될 수 있다.
또한, 이와 같은 방식으로 산출된 공극률은 공극률의 정의로부터 유효 공극률이라는 것을 알 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예들에 대해 예시적으로 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 앞서 설명된 실시예들은 본 발명의 기술사상을 한정하기 위한 것이 아니라 단지 더 잘 이해할 수 있도록 설명하기 위한 것으로 이해되어야 한다. 본 발명의 권리 범위는 이러한 실시예들에 의해 한정되지 않으며, 아래 청구범위에 의해 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100, 101: 공극률 측정 장치
110, 120: 라돈 성분 검출기
115: 건조관
122: 펌프
130: 라돈 용기
150: 매질 용기
172, 174, 182, 184, 186, 188: 밸브
PL: 파이프 라인

Claims (15)

  1. 2개의 포트를 갖고 소정 가스의 농도를 측정하는 가스 성분 검출기와,
    2개의 포트를 갖고 상기 소정 가스를 수용하는 가스 용기와,
    2개의 포트를 갖고 공극률을 측정하고자 하는 매질을 수용하는 매질 용기와,
    상기 가스 성분 검출기, 가스 용기 및 매질 용기의 상기 포트들을 연결하는 파이프 라인과,
    상기 파이프 라인에 설치되는 밸브를 포함하고,
    상기 파이프 라인과 밸브는, 가스 성분 검출기가 가스 용기 및 매질 용기와 연결되지 않도록 하는 제1 루프와, 가스 성분 검출기가 가스 용기와는 연결되고 매질 용기와는 연결되지 않도록 하는 제2 루프와, 가스 성분 검출기가 가스 용기와는 연결되지 않고 매질 용기와는 연결되도록 하는 제3 루프를 구성하도록 배열 및 설치되어 상기 밸브가 상기 루프들 사이를 절환하는 공극률 측정 장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 가스 성분 검출기의 2개의 포트가 파이프 라인에 의해 가스 용기의 2개의 포트와 각각 연결되고, 상기 2개의 파이프 라인의 중간에 밸브가 각각 설치되고, 이들 밸브는 파이프 라인에 의해 서로 연결되고, 상기 밸브는 각각 4웨이 밸브인 공극률 측정 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 가스 성분 검출기, 가스 용기, 매질 용기는 직렬로 하나의 폐루프를 이루도록 파이프 라인에 의해 서로 연결되고, 상기 가스 용기의 2개의 포트 부근의 파이프 라인에 밸브가 각각 설치되고 이들 밸브는 파이프 라인에 의해 서로 연결되고, 상기 매질 용기의 2개의 포트 부근의 파이프 라인에 밸브가 각각 설치되고 이들 밸브는 파이프 라인에 의해 서로 연결되고, 상기 밸브들은 3웨이 밸브인 공극률 측정 장치.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가스 성분 검출기에 인접하게 설치된 펌프를 추가로 포함하는 공극률 측정 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 가스 성분 검출기와 펌프는 일체형인 공극률 측정 장치.
  6. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가스 용기의 각각의 포트에는 개폐 밸브가 구비된 공극률 측정 장치.
  7. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    제1 루프 상에 설치되는 건조관을 추가로 포함하는 공극률 측정 장치.
  8. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    제3 루프 상에 설치되는 건조관을 추가로 포함하는 공극률 측정 장치.
  9. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 소정 가스는 라돈을 포함하는 공극률 측정 장치.
  10. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 따른 공극률 측정 장치를 구비하는 단계와,
    가스 용기 및 매질 용기에 소정 가스 및 공극률을 측정하고자 하는 매질을 각각 수용하는 단계와,
    상기 제2 루프를 구성하고 소정 시간을 유지하는 단계와,
    상기 제1 루프를 구성하고 소정 시간을 유지한 후 상기 가스 성분 검출기로 상기 제1 루프 내의 소정 가스의 농도를 측정하는 단계와,
    제3 루프를 구성하고 소정 시간을 유지하여 소정 가스가 상기 매질의 공극에 충전되면 상기 가스 성분 검출기로 상기 제3 루프 내의 소정 가스의 농도를 측정하는 단계와,
    제1 및 제3 루프 내의 소정 가스 농도, 이들 루프의 내부 부피 및 상기 매질의 부피와, 루프 내의 기상 성분의 물질 수지에 기초하여 매질의 공극률을 산출하는 단계를 포함하는 공극률 측정 방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 제2 루프를 구성하는 단계 이전에, 상기 제1 루프를 추가로 구성하고 상기 가스 성분 검출기로 상기 제1 루프 내의 소정 가스의 바탕 농도를 측정하는 단계를 추가로 포함하고, 상기 제2 루프를 구성하는 단계 이후의 제1 및 제2 루프에서 상기 가스 성분 검출기로 검출한 소정 가스의 농도는 상기 바탕 농도를 제함으로써 보정하는 공극률 측정 방법.
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 소정 가스는 라돈 또는 헬륨 중 적어도 어느 하나를 포함하는 공극률 측정 방법.
  13. 청구항 10에 있어서,
    상기 가스 용기에는 소정 가스가 발생되는 고상 물질을 수용하는 공극률 측정 방법.
  14. 청구항 10에 있어서,
    상기 공극률 측정 장치의 제1 루프 상에 건조관을 추가로 설치하고, 상기 제2 루프를 구성하는 단계 이전에, 상기 제1 루프를 추가로 구성하여 제1 루프 내부의 공기를 순환시킴으로써 제1 루프 내부의 수분을 제거하는 단계를 추가로 포함하는 공극률 측정 방법.
  15. 청구항 10에 있어서,
    상기 공극률 측정 장치의 제3 루프 상에 건조관을 추가로 설치하고, 상기 제2 루프를 구성하는 단계 이전에, 상기 제3 루프를 추가로 구성하여 제3 루프 내부의 공기를 순환시킴으로써 제3 루프 내부의 수분을 제거하는 단계를 추가로 포함하는 공극률 측정 방법.
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