KR102004458B1 - 크기 조절이 가능한 암석의 흡탈착 실험 반응기 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 의하면, 암석의 흡탈착 실험 반응기는 양단이 개방된 관통 구멍이 형성된 원통형상의 본체; 관통 구멍에 삽입 배치되며, 괴상의 시료 암석이 장착되는 시료 장착 통로를 구비하는 시료 장착 유닛; 및 본체에서 관통 구멍의 개방된 양단에 분리가능하게 결합되는 제1, 제2 밀폐 유닛을 포함하며, 제1 밀폐 유닛은 관통 구멍에 나사 결합되어서 삽입되도록 외주면에 제1 수나사부가 형성된 제1 몸체부와, 제1 몸체부로부터 돌출되어서 외부 기기와 연결되는 다수의 연결구와, 제1몸체부를 따라 관통하여 형성되어 다수의 연결구 각각을 시료 장착 통로와 연결시키는 다수의 연결 통로와, 제1 몸체부의 외주면에 형성되는 제1 오링 홈에 안착되어서 관통 구멍의 내벽면과 밀착하는 제1 오링을 구비하며, 제2 밀폐 유닛은 관통 구멍에 나사 결합되어서 삽입되도록 외주면에 제2 수나사부가 형성된 제2 몸체부와, 제2 몸체부의 외주면에 형성되는 제2 오링 홈에 안착되어서 관통 구멍의 내벽면과 밀착하는 제2 오링을 구비한다.

Description

크기 조절이 가능한 암석의 흡탈착 실험 반응기 {ADJUSTABLE SORPTION EXPERIMENTAL REACTOR}
본 발명은 가스 흡탈착 실험 장비에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 석탄가스 함유량의 간접 측정법에 활용하기에 적합한 암석의 흡탈착 실험 반응기에 관한 것이다.
석탄층 메탄가스(Coalbed methane, CBM)는 석탄층에 함유되어 있는 메탄가스로서, 지하 심부에 묻힌 식물이 고온, 고압의 환경에서 탄화과정을 거치면서 생성된다. 과거에 석탄층 메탄가스는 채탄 과정에서 폭발을 유발하는 위험 요소 정도로만 인식되었으나, 최근에는 신석유자원으로 분류되어서 에너지 자원으로서 주목받고 있다.
석탄층 메탄가스 개발을 위해서는 메탄가스가 존재하는 석탄층의 가스생산 메커니즘, 생산거동 예측과 관련된 물성 분석이 필요하다. 그 중에서도 매장량과 관련이 있는 석탄의 가스함유능력 평가는 반드시 정확하게 산출되어야만 최종적인 석탄층 메탄가스 개발에 있어서 매장량 예측치와 실제 생산량에 오차를 줄일 수 있다. 석탄가스함유량 측정에는 직접 측정법과 간접 측정법이 사용되고 있다.
직접 측정법은 현장에서 시추와 동시에 이루어지며 높은 신뢰도를 보이며 세계적으로 매장량 평가를 위해 가장 많이 사용되는 방법이다. 하지만, 현장에서 코어 채취시 발생하는 손실 가스, 잔여 가스값을 구하기 어렵고, 탈착실험 시간이 길며, 시추와 실험이 동시에 이루어지기 때문에 시료의 채취가 제한적이며, 큰 비용이 소요된다는 단점이 있다.
간접 측정법의 경우에 실험실에서 간편하고 신속하게 가스 흡착등온선을 도출할 수 있다. 하지만, 가스함유능력을 결정하는 요인 중 회분, 구성 물질, 수분이 제거된 상태에서 실험이 수행되며, 현장과는 다르게 단일 가스로만 흡착 실험이 진행되고, 분탄만을 이용하여 실험이 수행된다는 단점이 있다. 이러한 단점 때문에 실험값은 현장 석탄층 매장량에 대표값으로 사용되지 못하고 경험적으로 구해낸 석탄의 가스 흡착등온선이 참고 자료로만 사용된다. 또한 분탄과 괴탄의 흡착에 있어서는 온도와 압력, 평형시간이 일정한 조건 하에서는 석탄 입도에 따라 흡착되는 가사의 양은 입도 크기가 작을수록 동일한 시간 동안 흡착되는 양이 많다. 마찬가지로 탈착의 경우 입도 크기가 작을수록 같은 시간 동안 탈착되는 양이 많다. 이는 가스가 흡착될 수 있는 석탄의 비표면적이 석탄의 입도가 작을수록 커지기 때문이며, 석탄 암체에 존재하는 클리트, 공극 등 암석의 특징이 흡·탈착의 결과에 영향을 미치기 때문이다. 하지만 기존 실험에서 괴탄을 분탄으로 분쇄하는 동안 이러한 암석의 특징을 잃게 된다. 따라서 실험실에서도 현장 조건과 유사한 가스 흡착량을 산출하기 위해서는 괴탄에 대한 실험이 요구된다.
대한민국 등록특허공보 등록번호 10-1446172 "석탄 코어에 포함된 석탄가스의 함유량을 측정하는 석탄가스 측정장치" (2014.10.01.)
본 발명의 목적은 다양한 크기의 괴상의 암석에 대해 간접 측정법으로 가스 함유량을 측정하기 위한 흡탈착 반응기를 제공하는 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면,
암석의 가스 흡탈착 실험에 사용하기 위한 반응기로서, 양단이 개방된 관통 구멍이 형성된 원통형상의 본체; 관통 구멍에 삽입 배치되며, 괴상의 시료 암석이 장착되는 시료 장착 통로를 구비하는 시료 장착 유닛; 및 본체에서 관통 구멍의 개방된 양단에 분리가능하게 결합되는 제1, 제2 밀폐 유닛을 포함하며, 제1 밀폐 유닛은 관통 구멍에 나사 결합되어서 삽입되도록 외주면에 제1 수나사부가 형성된 제1 몸체부와, 제1 몸체부로부터 돌출되어서 외부 기기와 연결되는 다수의 연결구와, 제1몸체부를 따라 관통하여 형성되어 다수의 연결구 각각을 시료 장착 통로와 연결시키는 다수의 연결 통로와, 제1 몸체부의 외주면에 형성되는 제1 오링 홈에 안착되어서 관통 구멍의 내벽면과 밀착하는 제1 오링을 구비하며, 제2 밀폐 유닛은 관통 구멍에 나사 결합되어서 삽입되도록 외주면에 제2 수나사부가 형성된 제2 몸체부와, 제2 몸체부의 외주면에 형성되는 제2 오링 홈에 안착되어서 관통 구멍의 내벽면과 밀착하는 제2 오링을 구비한다.
본 발명에 의하면 앞서서 기재한 본 발명의 목적을 모두 달성할 수 있다. 구체적으로는, 암석의 가스 흡탈착 실험에 사용하기 위한 반응기로서, 수용 홈(112)이 형성된 본체(110); 및 상기 수용 홈에 삽입되도록 상기 본체에 분리가능하게 결합되는 몸체부(121)를 구비하는 시료 장착 유닛(120)을 포함하며, 상기 몸체부(121)에서 상기 수용 홈에 수용되는 끝단에는 괴상의 시료 암석이 장착되는 시료 장착 홈(122)이 형성되는 것을 특징으로 하는 암석의 흡탈착 실험 반응기가 제공되므로, 괴상의 시료 암석에 대한 가스 함유량 간접 측정법이 사용될 수 있다. 또한, 다른 크기의 시료 장착 홈을 갖는 시료 장착 유닛을 교체하여 사용할 수 있으므로, 다양한 크기의 시료에 대한 흡탈착 실험이 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 암석의 흡탈착 실험 반응기의 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 암석의 흡탈착 실험 반응기의 분해 사시도이다.
도 3은 도 1에 도시된 암석의 흡탈착 실험 반응기의 종단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 암석의 흡탈착 실험 반응기의 사시도이다.
도 5는 도 4에 도시된 암석의 흡탈착 실험 반응기의 분해 사시도이다.
도 6은 도 4에 도시된 암석의 흡탈착 실험 반응기의 종단면도이다.
도 7과 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 흡탈착 측정 방법을 개략적으로 설명하는 도면이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예의 구성 및 작용을 상세히 설명한다.
도 1에는 본 발명의 일 실시예에 따른 암석의 흡탈착 실험 반응기가 사시도로서 도시되어 있고, 도 2에는 도 1의 암석의 흡탈착 실험 반응기가 분해 사시도로서 도시되어 있으며, 도 3에는 도 1의 암석의 흡탈착 실험 반응기가 종단면도로서 도시되어 있다. 도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 암석의 흡탈착 실험 반응기(100)는 본체(110)와, 본체(110)에 분리가능하게 결합되는 시료 장착 유닛(120)을 포함한다. 본 실시예에서는 흡탈착 실험의 대상이 석탄인 것으로 설명하지만, 본 발명은 이에 제한되지 않으며 석탄 외에 모든 암석에 대한 흡탈착 실험에 적용되는 것을 포함한다.
본체(110)에는 본체(110)의 일면(도면에서 상면)이 개방되어서 입출구(111)를 형성하고 시료 장착부(120)가 삽입되어서 분리가능하게 결합되는 수용 홈(112)이 형성된다. 수용 홈(112)은 원통형으로서, 바닥면(113)과, 바닥면(113)의 가장자리로부터 입출구(111) 쪽을 연장되는 내주면(114)을 구비한다. 바닥면(113)은 원형으로서, 바닥면(113)에는 오링(190)이 끼워지는 고리형 오링 홈(115)이 마련된다. 내주면(114)에는 시료 장착 유닛(120)과의 결합을 위한 암나사부(116)가 형성된다.
시료 장착 유닛(120)은 본체(110)에 형성된 수용 홈(112)에 분리 가능하게 결합된다. 시료 장착 유닛(120)에는 시료인 괴탄이 장착된 상태로 본체(110)에 결합된다. 시료 장착 유닛(120)은 수용 홈(112)에 삽입되는 원통형의 몸체부(121)와, 몸체부(121)의 상단면(122)으로부터 돌출된 외부 기기 연결구(123)를 구비한다.
몸체부(121)는 원통형으로서, 외주면에는 본체(110)의 수용 홈(112)에 형성된 암나사부(116)에 대응하여 결합되는 수나사부(124)가 형성된다. 몸체부(121)에서 외부 기기 연결구(123)가 위치하는 상단면(122)의 반대면인 편평한 하단면(125)에는 시료 장착 홈(126)이 마련된다. 시료 장착 홈(126)은 시료의 형태에 대응하는 형상을 갖는데, 본 실시예에서는 정육면체인 것으로 설명한다. 시료의 크기에 대응하여 다른 크기의 시료 장착 홈(126)을 갖는 시료 장착 유닛(120)이 사용될 수 있으며, 본 실시예에서는 한 변이 10, 20, 30cm인 정육면체의 괴탄이 꼭 맞게 장착될 수 있는 크기를 갖는 3가지의 시료 장착 유닛이 사용되는 것으로 설명하는데, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 몸체부(121)의 하단면(125)은 오링(190)과 밀착되어서, 시료가 장착된 시료 장착 홈(126)이 밀폐된다.
외부 기기 연결구(123)는 몸체부(121)의 상단면(122)으로부터 돌출된 형태로 형성된다. 외부 기기 연결구(123)의 내부에 몸체부(121)에 형성된 시료 장착 홈(126)과 연결되는 연결 통로(127)가 형성된다. 외부 기기 연결구(123)를 통해 통상적인 흡·탈착 기기가 연결되어서 흡탈착 실험 반응기(100)에 장착된 시료에 대한 가스 흡탈착 실험이 수행된다.
이하, 흡·탈착 기기에 의한 흡탈착 측정 방법을 개략적으로 설명한다. 석탄 코어에 흡착된 가스 부피를 측정하는 방법으로는 중량 측정법과 부피 측정법이 존재한다. 중량 측정법은 일정한 압력에서 가스 흡착 반응기의 중량변화를 직접 측정함으로써 흡착된 가스 부피를 산출하는 방법이며, 부피 측정법은 압력과 부피변화에 따라 흡착된 가스 부피를 산출하는 방법이다. 본 실험에서는 BELSORP-HP사의 고압 흡/탈착 기긱를 사용하여 실험을 수행하며, 측정방법은 부피 측정법을 사용한다. 흡착량은 흡착 과정 전후에 발생하는 압력차에 의해 결정된다. 측정으로부터 얻은 온도와 평형 압력(Pi, Pe 및 Pe2)들을 사용하여, 이상기체방정식에 따라 흡착량의 부피를 계산한다. 낮은 온도에서 높은 압력 하에 이상적인 가스의 편차가 증가하기 때문에 Non-ideality에 대한 수정이 함께 실시되어야 한다. BELSORP-HP에서는, 각각의 평형 압력 조건의 온도들과 상응하여 가스들의 압축인자들을 계산한다. 이렇게 계산된 압축 인자들은 도 7에서 Vs와 Vd에 반영된다. 이하, 도 7을 참조한다.
첫 번째 흡착측정 포인트에서의 계산식
공간 Vs와 Vd를 비우고, 밸브 A를 열어서 공간 Vs에 흡착제(흡착가스)를 주입한다. 밸브 A를 닫을 때, 공간 Vs의 압력을 Pi(1)로 본다. 그리고 이때, 공간 Vs의 절대 온도는 Ti(1)이다. 밸브 C를 열고 흡착 평형에 도달했을 때의 압력은 Pe(1)이고, 온도는 Te(1)이다.
첫 번째 포인트의 흡착 부피는 다음의 이상기체 방정식에 따라 계산될 수 있다.
Figure 112017084062394-pat00001
(식 1)
식 1에서,
Pi : 가스를 주입하기 위해 밸브 A를 열고나서 밸브 A를 닫은 Vs 공간의 압력
Ti : Pi의 시간에 Vs 공간의 절대 온도
Pe : 밸브 C를 열어서 흡착 평형에 도달했을 때, 시스템(Vs 공간 + Vd 공간)의 압력
Pi(1) : 흡착 평헝에 도달한 후, 밸브 C를 닫았을 때, Vs 공간의 압력
Vs : Reference volume area(흡착가스의 non-ideality를 고려한 Vs)
Ws : 흡착가스 질량
두 번째와 추가적인 흡착 측정 포인트에서의 계산식
두 번째 포인트에서의 흡착량을 측정하기 위해서, 첫 번째 포인트에서의 흡착 부피를 측정한 후 밸브 C를 닫아야 한다. 밸브 C가 닫혔을 때, 압력 Pe2(1)를 확인할 수 있다. 그 후, Vs 지역으로 흡착가스를 추가적으로 주입한 후에 밸브 A를 닫아야 한다. 이때의 압력인 Pe2(1)임을 확인할 수 있다. 마지막으로 밸브 C를 열어서 흡착 평형 압력 Pe(2)를 측정한다.
이렇게 해서 첫 번째 포인트에서 두 번째 포인트까지 흡착 부피의 증가량 ΔV(2-1)를 표현하면 다음 식이 된다.
Figure 112017084062394-pat00002
(식2)
첫 번째 포인트에서의 흡착 부피에 ΔV(2-1)를 더하여, 두 번째 포인트의 흡착 부피 V(2)를 계산한다.
Figure 112017084062394-pat00003
(식 3)
일반적인 계산식
같은 방법으로 측정을 계속하고 각각의 흡착 지점에서 흡착량을 계산한다. n번째 흡착 지점의 흡착 부피 V(n)은 다음과 같은 식으로 일반적으로 표현된다.
Figure 112017084062394-pat00004
(식 4)
이제는 실험방법을 도 8을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.
1. 시료는 특정 크기까지 분쇄, 세척 등 전처리 과정을 거쳐 건조되고, 건조된 시료의 무게가 측정된다.
2. 건조된 시료 무게를 입력하고 원하는 실험 압력과 온도 조건을 설정한다.
3. 빈 셀을 흡착 장비에 연결한 후 비흡착 가스인 헬륨 가스를 이용하여 빈 셀의 부피를 계산한다.(단, 실험 전 각 가스 주입 밸브 확인이 필요하다. 밸브 확인은 프로그램 화면 모식도인 도 8에서 확인한다.)
4. 3번 과정이 끝나면 장비에서 빈 셀을 제거한 후 시료를 셀에 넣고 장비와 연결한 후 시료가 들어있는 셀 부피를 측정한다.
5. 4번 실험과정의 결과가 나오면, 3번 과정의 결과와 시료 무게를 통해 석탄 코어의 밀도를 계산한 후 프로그램 상에 입력한다.
Figure 112017084062394-pat00005
(식 5)
6. 5번 과정까지 완료되면, 다시 밸브 연결 상태와 잠김 상태를 확인한 후 흡착 측정을 실시한다.
7. 실험이 시작되면, 모든 밸브가 닫히고, AV2번만이 열려 가스 주입이 시작된다. 설정한 압력 구배 하에 해당하는 압력 구간이 도달하게 되면, AV2번이 닫히고, AV6번이 열리면서 시료가 들어있는 셀 안으로 가스가 주입되며, 설정한 압력평형시간을 가지게 된다. 평형시간 후 압력차이와 부피가 계산되어 해당 압력일 때 흡착량이 입력된 후 AV6번이 닫히고 다시 AV2번 밸브가 열린다. 그 후 같은 방법으로 설정한 최대 압력까지 몇 번의 압력 증가가 이뤄지며 같은 방식으로 흡착량이 계산된다.
8. 측정이 끝나고 계산된 결과는 압력에 따른 코어의 부피 변화가 고려되지 않은 초과 흡착량이므로 깁스의 절대 흡착량 계산식을 이용하여 절대 흡착량을 계산한다.
Figure 112017084062394-pat00006
(식 6)
여기서,
VGibbs : 초과 흡착량
Vabsolut : 절대 흡착량
ρgas : 특정 압력하 실험 가스 밀도
ρsorbed : 대기압 상태 끊는점에서 액체 밀도
(메탄 : 0.421 g/cc, 질소 :0.808 g/cc, 이산화탄소 :(삼중점에서 액체 밀도 값) 1.18 g/cc)
9. 계산된 절대 흡착량과 압력을 이용하여 흡착등온선과 랭마이어 플롯(Langmuir plot)을 구한다. 랭마이어 플롯에서 기울기는 1/VL 절편은 1/(VL/PL)이다. 따라서 시료에 대하여 최대 흡착량을 구할 수 있다.
여기서,
VL : 랭마이어 상수로 최대흡착량을 의미
PL : 랭마이어 상수로 최대흡착량 1/2 지점에서 압력을 의미
도 4 내지 도 6에는 본 발명의 다른 실시예에 따른 암석의 흡탈착 실험 반응기가 사시도, 분해 사시도 및 종단면도로서 각각 도시되어 있다. 도 4 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 암석의 흡탈착 실험 반응기(200)는 본체(210)와, 본체(210)의 상단에 분리가능하게 결합되는 제1 밀폐 유닛(220)과, 본체(210)의 하단에 분리가능하게 결합되는 제2 밀폐 유닛(240)과, 본체(210) 내에 분리가능하게 삽입되는 시료 장치 유닛(260)을 포함한다. 본 실시예에서는 흡탈착 실험의 대상이 석탄인 것으로 설명하지만, 본 발명은 이에 제한되지 않으며 석탄 외에 모든 암석에 대한 흡탈착 실험에 적용되는 것을 포함한다.
본체(210)는 대체로 원기둥 형상으로서, 본체(210)에는 중심을 관통하는 관통 구멍(211)이 마련된다. 관통 구멍(211)은 시료 장착 유닛(260)이 수용되는 수용 공간의 역할을 한다. 관통 구멍(211)의 양단에는 제1 밀폐 유닛(220)과의 결합을 위한 제1 암사부(212)와 제2 밀폐 유닛(240)과의 결합을 위한 제2 암나사부(213)가 각각 형성된다.
제1 밀폐 유닛(220)은 본체(110)의 일단(도면 상에서 상단)에 일부가 관통 구멍(211)에 삽입되는 형태로 분리가능하게 결합되어서 관통 구멍(211)의 상단을 밀폐한다. 제1 밀폐 유닛(220)은 관통 구멍(211)에 삽입되는 제1 몸체부(221)와, 제1 몸체부(221)에 결합된 제1 오링(291)과, 제1 몸체부(221)의 상단면(221a)으로부터 돌출된 다수의 연결구(222, 223, 224)를 구비한다.
제1 몸체부(221)는 원통형으로서, 외주면에는 본체(210)의 관통 구멍(221)의 상단에 형성된 제1 암나사부(212)에 대응하여 결합되는 제1 수나사부(225)가 형성된다. 또한, 제1 몸체부(221)의 외주면에는 제1 수나사부(225)보다 더 끝단 쪽에 가깝게 위치하여 제1 오링(291)이 안착되는 두 개의 제1 오링 홈(226)이 마련된다. 제1 밀폐 유닛(220)이 본체(110)에 결합된 상태에서 제1 몸체부(221)의 편평한 끝단면은 시료 장착 유닛(260)과 밀착한다.
제1 오링(291)은 제1 몸체부(221)의 외주면에 형성된 제1 오링 홈(226)에 끼워져서 본체(210)의 관통 구멍(211)의 내벽면과 밀착한다.
다수의 연결구(222, 223, 224)는 제1 몸체부(221)의 상단면(221a)으로부터 돌출된 형태로 형성되며, 각 연결구(222, 223, 224)에는 제1 몸체부(221)의 끝단과 통하는 연결 통로(225, 226, 227)가 형성된다. 다수의 연결구(222, 223, 224)에는 흡착 실험을 위한 다양한 외부 장치가 연결될 수 있는데, 다수의 연결 통로(225, 226, 227) 중 하나의 연결 통로(225)에는 통상적인 흡·탈착 기기가 연결되고, 다른 하나의 연결 통로(226)에는 온도 측정용 센서 장치가 연결되며, 또 다른 하나의 연결 통로(227)에는 가압용 유체 장치가 연결된다.
제2 밀폐 유닛(240)은 본체(110)의 일단(도면 상에서 하단)에 일부가 관통 구멍(211)에 삽입되는 형태로 분리가능하게 결합되어서 관통 구멍(211)의 하단을 밀폐한다. 제2 밀폐 유닛(240)은 관통 구멍(211)에 삽입되는 제2 몸체부(241)와, 제2 몸체부(241)에 결합된 제2 오링(292)을 구비한다.
제2 몸체부(241)는 원통형으로서, 외주면에는 본체(210)의 관통 구멍(221)의 하단에 형성된 제2 암나사부(213)에 대응하여 결합되는 제2 수나사부(242)가 형성된다. 또한, 제2 몸체부(241)의 외주면에는 제2 수나사부(242)보다 더 끝단 쪽에 가깝게 위치하여 제2 오링(292)이 안착되는 두 개의 제2 오링 홈(243)이 마련된다. 제2 밀폐 유닛(240)이 본체(110)에 결합된 상태에서 제2 몸체부(241)의 편평한 끝단면(245)은 시료 장착 유닛(260)과 밀착한다.
시료 장착 유닛(260)은 원기둥 형태로서, 중심을 관통하는 시료 장착 통로(261)를 구비한다. 시료 장착 통로(261)는 본체(210)에 형성된 관통 구멍(211)과 평행하게 연장되는 기둥 형태로서, 본 실시예에서는 정육면체의 시료에 대응하는 정육면체 형상인 것으로 설명한다. 시료 장착 통로(261)는 에 정육면체의 시료가 꼭 맞게 삽입된다. 시료 장착 유닛(260)은 다른 크기의 시료 장착 통로(261)를 갖는 것이 사용될 수 있는데, 본 실시예에서는 한 변의 길이가 40, 50, 60cm인 정육면체의 크기를 갖는 시료 장착 통로(261)를 구비하는 3가지 종류가 사용되는 것으로 설명한다. 다른 크기의 시료 장착 통로(261)를 갖는 시료 장착 유닛(260)을 교체하여 사용함으로써, 다양한 크기의 암석에 대한 실험이 가능하게 된다. 시료 장착 유닛(260)이 본체(210)의 관통 구멍(211)에 삽입된 상태에서, 시료 장착 유닛(260)의 외주면은 관통 구멍(211)의 내벽면과 밀착하고, 시료 장착 유닛(260)의 양단면(262)은 제1 밀폐 유닛(220)의 제1 몸체부(221)의 끝단면 및 제2 밀폐 유닛(240)의 제2 몸체부(241)의 끝단면과 각각 밀착한다. 도 6에 도시된 바와 같이, 제1 밀폐 유닛(220)에 형성된 다수의 연결 통로(225, 226, 227)는 시료 장착 유닛(260)의 시료 장착 통로(261)와 통한다.
이제, 도 4 내지 도 5를 통해 설명된 암석의 흡탈착 실험 반응기를 이용한 가스 함유량 간접 측정 과정을 설명한다. 먼저, 정육면체로 성형된 석탄 시료를 대응하는 크기의 시료 장착 통로(261)를 갖는 시료 장착 유닛(260)의 시료 장착 통로(261)에 장착하고 시료가 장착된 시료 장착 유닛(261)을 본체(210)의 관통 구멍(221)에 삽입한 후 두 밀폐 유닛(220, 240)을 본체(210)에 결합시켜서 시료 장착 통로(261)에 장착된 시료를 외부와 밀폐시킨다. 다음, 다수의 연결구(225, 226, 227)를 통해 흡·탈착 기기, 온도 측정 센서 장치 및 가압 유체 공급 장치를 각각 연결시키고, 실험 압력과 온도를 설정한다. 이때, 실험 압력은 가압 유체 공급 장치를 통한 수압에 의해 조절되고, 온도는 반응기(200)를 수조 등에 넣어서 조절될 수 있다. 다음, 흡·탈착 기기를 통해 가스를 주입하면서 괴탄의 가스함유량 측정실이 수행된다. 암석의 흡탈착 실험 반응기(200)와, 암석의 흡탈착 실험 반응기(200)에 연결되는 흡·탈착 기기, 온도 측정 센서 장치 및 가압 유체 공급 장치는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 함유량 측정 시스템을 형성한다.
도 4 내지 도 5에 도시된 실시예에서는 본체(210)와 제2 밀폐 유닛(240)이 별도로 구비되어서 결합되는 구조인 것으로 설명하였으나, 이와는 달리 본체(2100와 제2 밀폐 유닛(240)이 일체로 형성된 구조일 수도 있다.
또한, 도 4 내지 도 5에 도시된 실시예에서 사용되는 시료 장착 유닛(260) 대신 제2 밀폐 유닛(240)에 시료가 장착되는 홈이 형성되어서 사용될 수도 있으며, 이 또한 본 발명에 포함되는 것이다.
이상 실시예를 통해 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 실시예는 본 발명의 취지 및 범위를 벗어나지 않고 수정되거나 변경될 수 있으며, 본 기술분야의 통상의 기술자는 이러한 수정과 변경도 본 발명에 속하는 것임을 알 수 있을 것이다.
100 : 흡탈착 실험 반응기 110 : 본체
112 : 수용 홈 120 : 시료 장착 유닛
126 : 시료 장착 홈 200 : 흡탈착 실험 반응기
210 : 본체 220 : 제1 밀폐 유닛
240 : 제2 밀폐 유닛 260 : 시료 장착 유닛
261 : 시료 장착 통로

Claims (1)

  1. 암석의 가스 흡탈착 실험에 사용하기 위한 반응기로서,
    양단이 개방된 관통 구멍이 형성된 원통형상의 본체;
    상기 관통 구멍에 삽입 배치되며, 양단이 편평한 괴상의 시료 암석을 장착하며, 상기 시료 암석의 외주형상에 대응되는 형상으로 형성되는 시료 장착 통로를 구비하는 시료 장착 유닛; 및
    상기 본체에서 상기 관통 구멍의 개방된 양단을 각각 막도록 상기 본체에 분리가능하게 결합되며, 상기 시료 장착 유닛의 양단에 밀착되는 제1 및 제2 밀폐 유닛을 포함하며,
    상기 제1 밀폐 유닛은,
    상기 관통 구멍에 나사 결합되어서 삽입되도록 외주면에 제1 수나사부가 형성되며 종단이 편평하게 형성되는 제1 몸체부와, 상기 제1 몸체부로부터 돌출되어외부 기기와 연결되는 다수의 연결구와, 상기 다수의 연결구 각각을 상기 시료 장착 통로와 연결시키는 다수의 연결 통로와, 상기 제1 몸체부의 외주면에 형성되는 제1 오링 홈에 안착되어서 상기 관통 구멍의 내벽면과 밀착하는 제1 오링을 구비하며,
    상기 제2 밀폐 유닛은 상기 관통 구멍에 나사 결합되어서 삽입되도록 외주면에 제2 수나사부가 형성되며 종단이 편평하게 형성되는 제2 몸체부와, 상기 제2 몸체부의 외주면에 형성되는 제2 오링 홈에 안착되어서 상기 관통 구멍의 내벽면과 밀착하는 제2 오링을 구비하며,
    상기 제1 및 제2 밀폐 유닛 각각은,
    종단이 편평한 상기 제1 몸체부와 제2 몸체부가 상기 본체의 양단에 형성된 제1 암나사부 및 제2 암나사부를 따라 이동하여 상기 시료 장착 통로에 배치된 양단이 편평한 괴상의 시료 암석를 수용한 상기 시료 장착 유닛의 편평한 양단을 밀착 고정하는 것을 특징으로 하는 암석의 흡탈착 실험 반응기.
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