KR20160024192A

KR20160024192A - 조영 약액의 직접 주입을 이용한 다공질 미세 셀 구조재료의 X-ray CT 촬영 영상 취득방법

Info

Publication number: KR20160024192A
Application number: KR1020140110704A
Authority: KR
Inventors: 김광염; 신휴성
Original assignee: 한국건설기술연구원
Priority date: 2014-08-25
Filing date: 2014-08-25
Publication date: 2016-03-04
Also published as: KR101649866B1

Abstract

본 발명은 다공질 미세 셀 구조재료에 대해 셀 특성을 파악할 목적으로 X-ray CT 촬영을 이용하여 다공질 미세 셀 구조재료의 단면 영상을 취득하되, 조영 약액을 이용하여 다공질 미세 셀 구조재료에 대해 전처리 작업을 수행함으로써, 셀 특성의 통계적인 산정을 위한 샘플을 용이하게 추출함과 동시에 셀에 대한 선명한 영상을 취득할 수 있게 만드는 "조영 약액 직접 주입을 이용한 다공질 미세 셀 구조재료의 X-ray CT 촬영 영상 취득방법"에 관한 것이다.
본 발명에서는 약액 주입용 니들(needle)(3)을 다공질 미세 셀 구조재료의 촬영대상 샘플에 관통시켜서 니들(3)의 약액 주입 단부가, 기공을 이루고 있는 개별적인 셀의 내부에 위치하게 만든 상태에서, 니들(3)을 통해서 조영 약액(2)을 주입하여 개별적인 셀의 내부에 조영 약액(2)이 채워지게 하는 조영 약액의 주입 단계(단계 S1); 및 조영 약액이 주입된 촬영대상 샘플에 X-ray CT 촬영 장치를 이용하여 X-ray를 조사하는 X-ray CT 촬영 단계(단계 S2)를 포함하여 하는 것을 특징으로 하는 다공질 미세 셀 구조재료의 X-ray CT 촬영 영상 취득방법이 제공된다.

Description

조영 약액의 직접 주입을 이용한 다공질 미세 셀 구조재료의 X-ray CT 촬영 영상 취득방법{X-ray Scan Method of Micro Cell Material using Injection of Tracer}

본 발명은 다공질 미세 셀 구조재료의 X-ray CT 촬영 영상 취득방법에 관한 것으로서, 구체적으로 다공질 미세 셀 구조재료에 대해 셀 특성을 파악할 목적으로 X-ray CT 촬영을 이용하여 다공질 미세 셀 구조재료의 단면 영상을 취득하되, 조영 약액의 주입을 이용하여 셀을 채우는 방식으로 다공질 미세 셀 구조재료에 대해 전처리 작업을 수행함으로써, 셀 특성의 통계적인 산정을 위한 샘플을 용이하게 추출함과 동시에 셀에 대한 선명한 영상을 취득할 수 있게 만드는 "조영 약액 직접 주입을 이용한 다공질 미세 셀 구조재료의 X-ray CT 촬영 영상 취득방법"에 관한 것이다.

"다공질의 미세 셀 구조재료"는, 폐쇄된 기공(공극/void)에 해당하는 복수개의 미세한 셀(cell)의 집합체로 이루어져 있어서 경량의 성질을 가지고 있고 단열 성능이 우수하기 때문에 건축물의 단열재 등으로 매우 유용하게 사용되고 있다. 대한민국 공개특허공보 제10-2010-0075414호에는 이러한 미세 셀 구조를 가지는 재료의 일예로서 경질 폴리우레탄 폼과 이를 제조하기 위한 조성물을 개시하고 있고, 도 1에는 다용도로 이용되는 종래의 다공질 미세 셀 구조재료의 내부 단면구조를 전자현미경으로 촬영한 도면 대용 사진이 개시되어 있다.

이러한 다공질 미세 셀 구조재료에 있어서 각각의 셀(cell)(격벽에 의해 폐쇄된 하나의 공간을 이루는 기공)의 크기, 형상 및 분포, 그리고 셀 간의 연결정도 등은, 그 품질과 성능을 좌우하는 요소이며, 따라서 다공질 미세 셀 구조재료에 대해서 이러한 셀의 특성들(크기, 형상, 분포, 셀간의 연결정도 등)을 파악하는 것이 매우 중요하다. 그런데 다공질 미세 셀 구조재료는 많은 수의 셀로 이루어져 있으므로, 모든 셀에 대해 위와 같은 특성을 파악한다는 것은 사실상 불가능한 바, 소정 개수의 셀을 샘플로서 추출하여(샘플링), 이를 대푯값으로 하여 통계처리하여 그 결과를 해당 다공질 미세 셀 구조재료의 셀 특성으로 삼을 수 밖에 없다.

한편, 물체의 내부 구조에 대한 시각적인 영상을 취득하는 방법으로서, "X-ray CT 촬영"이 의료분야를 비롯하여 여러 산업분야에 이용되고 있다. 특히, 본 발명자는 X-ray CT 촬영을 이용하여 토사의 간극비를 측정하는 방법을 개발하여 대한민국 특허를 취득하였다(대한민국 등록특허 제10-1110787호). 이와 같이 X-ray CT 촬영은 물체의 내부 구성을 파악하는데 유용하게 이용될 수 있는 것인 바, 다공질 미세 셀 구조재료에 대해 셀의 크기, 형상 및 분포, 그리고 셀 간의 연결정도 등의 "셀 특성"을 효과적으로 분석할 수 있는 방안으로서 X-ray CT 촬영의 이용가능성을 타진하게 되었다.

대한민국 공개특허공보 제10-2010-0075414호(2010. 07. 02. 공개) 대한민국 등록특허공보 제10-1110787호(2012. 02. 16. 공개)

본 발명은 단열재 등으로 유용하게 이용될 수 있는 다공질 미세 셀 구조재료에 대해 셀의 크기, 형상 및 분포, 그리고 셀 간의 연결정도 등의 "셀 특성"을 파악함에 있어서, X-ray CT 촬영을 이용할 수 있는 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.

구체적으로 본 발명은 다공질 미세 셀 구조재료에 대해 셀 특성을 파악할 수 있도록 X-ray CT 촬영을 수행하여 다공질 미세 셀 구조재료의 내부 구조에 대한 촬영 영상을 취득하는 방법으로서, 셀 특성의 통계적인 산정을 위한 샘플을 용이하게 추출함과 동시에 셀에 대한 선명한 영상을 취득할 수 있게 만드는 전처리 작업을 수행하여 X-ray CT 촬영 영상을 취득하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

위와 같은 과제를 달성하기 위하여 본 발명에서는, 다공질 미세 셀 구조재료의 촬영 샘플에 대한 X-ray CT 촬영 영상을 취득하는 방법으로서, 약액 주입용 니들(needle)(3)을 다공질 미세 셀 구조재료의 촬영대상 샘플에 관통시켜서 니들의 약액 주입 단부가, 기공을 이루고 있는 개별적인 셀의 내부에 위치하게 만든 상태에서, 니들을 통해서 조영 약액을 주입하여 개별적인 셀의 내부에 조영 약액이 채워지게 하는 조영 약액의 주입 단계; 및 조영 약액이 주입된 촬영대상 샘플에 X-ray CT 촬영 장치를 이용하여 X-ray를 조사하는 X-ray CT 촬영 단계를 포함하여 하는 것을 특징으로 하는 다공질 미세 셀 구조재료의 X-ray CT 촬영 영상 취득방법이 제공된다.

본 발명에 의하면, 다공질 미세 셀 구조재료를 이루는 셀에 대한 선명한 X-ray CT 촬영 영상을 X-ray CT 촬영 장치에 의해 취득할 수 있게 되며, 따라서 본 발명의 방법에 의해 취득된 X-ray CT 촬영 영상을 이용하게 되면, 다공질 미세 셀 구조재료를 이루는 셀의 크기, 형상 및 분포, 그리고 셀 간의 연결정도 등의 "셀 특성"을 효과적으로 그리고 높은 정확도로 분석할 수 있게 되는 효과가 발휘된다.

도 1은 종래의 다공질 미세 셀 구조재료의 내부 단면구조를 전자현미경으로 촬영한 도면 대용 사진이다.
도 2는 본 발명에 따른 다공질 미세 셀 구조재료의 X-ray CT 촬영 영상 취득방법의 구성을 보여주는 개략적인 흐름도이다.
도 3은 조영 약액의 주입에 의한 전처리 과정을 거치지 않은 채 X-ray CT 촬영을 수행함으로써 얻어진 X-ray CT 촬영영상을 보여주는 도면 대용 사진이다.
도 4는 본 발명의 방법에 따른 전처리 과정으로서 조영 약액을 인젝션 방식으로 복수개의 셀 각각의 공극에 주입하는 것을 설명하기 위한 개략도이다.
도 5는 셀의 공극에 조영 약액을 주입한 후 X-ray CT 촬영을 수행함으로써 얻어진 X-ray CT 촬영영상에 대한 개략도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 하나의 실시예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지 않는다.

도 2에는 본 발명에 따른 다공질 미세 셀 구조재료의 X-ray CT 촬영 영상 취득방법의 구성을 보여주는 개략적인 흐름도가 도시되어 있으며, 도 3에는 조영 약액의 주입에 의한 전처리 과정을 거치지 않은 채 X-ray CT 촬영을 수행함으로써 얻어진 X-ray CT 촬영영상을 보여주는 도면 대용 사진이 개시되어 있다. 도 4에는 본 발명의 방법에 따라 셀의 공극 내에 조영 약액을 주입하는 전처리 과정을 설명하기 위하여, 다공질 미세 셀 구조재료의 내부 단면구조를 전자현미경으로 촬영한 사진에 대해 조영 약액을 인젝션 방식(주입 방식)으로 복수개의 셀 각각의 공극에 주입하는 것을 표시한 개략도가 개시되어 있고, 도 5에는 도 4와 같이 조영 약액의 주입 후, 해당 샘플에 대해 X-ray CT 촬영을 수행함으로써 얻어진 X-ray CT 촬영영상에 대한 개략도가 개시되어 있다.

도면에 도시된 것처럼, 본 발명에 따른 다공질 미세 셀 구조재료의 X-ray CT 촬영 영상 취득방법은, 다공질 미세 셀 구조재료의 촬영대상 샘플에 대한 조영 약액의 주입 단계(단계 S1)와, 조영 약액이 주입된 촬영대상 샘플의 X-ray CT 촬영 단계(단계 S2)를 포함한다.

우선 조영 약액의 주입 단계를 살펴보면, 도 4에 개념적으로 도시한 것처럼, 약액 주입용 니들(needle)(3)을 다공질 미세 셀 구조재료의 촬영대상 샘플에 관통시켜서 니들(3)의 약액 주입 단부가, 기공을 이루고 있는 개별적인 셀의 내부에 위치하게 만든 상태에서, 니들(3)을 통해서 조영 약액(2)을 주입하여 니들(3)의 단부가 삽입되어 있는 셀의 내부(셀의 공극)에 채워지도록 한다. 이러한 니들(3)의 관입과 약액 주입 과정을 필요한 소정 회수로 반복하게 된다.

이와 같이 복수개의 셀 내부에 주입 방식 즉, 인젝션 방식에 의해 조영 약액이 채워진 후에는, 공지된 X-ray CT 촬영 장치를 이용하여 다공질 미세 셀 구조재료의 촬영대상 샘플을 촬영함으로써 X-ray CT 촬영 영상을 취득하게 된다. 일반적으로 다공질 미세 셀 구조재료에 대해 본 발명에서와 같은 조영 약액(2)의 주입을 통한 전처리 과정 없이 X-ray CT 촬영을 수행하였을 경우, 도 3과 같이 다공질 미세 셀 구조재료를 구성하는 각 셀을 구분할 수 없는 상태의 영상만을 취득하게 된다. 다공질 미세 셀 구조재료는 경량의 재료로 이루어지며, 각 셀을 구분하는 격벽의 두께도 매우 얇다. 따라서 다공질 미세 셀 구조재료에 대해 전처리 과정 없이 X-ray CT 촬영을 수행하였을 경우에는 얇은 격벽 및 매우 경량의 재료 물성 자체의 특성으로 인하여 X-ray CT 촬영 영상에서는 셀을 구분하는 격벽이 제대로 표현되지 못하고, 결국 도 3에 도시된 것처럼 각각의 셀 경계가 전혀 보이지 않는 형태의 영상만이 취득된다.

이에 반하여 본 발명에서는 셀의 비어 있는 공극 내에 조영 약액을 주입하는 전처리 과정을 수행한 후, X-ray CT 촬영을 하게 되므로, 조영 약액이 주입된 각 셀의 경계와 형상이 분명하게 나타나 있는 도 5와 같은 선명한 X-ray CT 촬영 영상을 입수할 수 있게 된다. 조영 약액(2)은 X-ray를 투과시키지 않는 액상 물질로서, 이와 같이 셀의 공극 내에 조영 약액(2)이 주입된 상태에서 X-ray CT 촬영을 수행하게 되면 X-ray는 셀에 채워진 조영 약액(2)을 투과하지 못하게 되어, 도 5와 같이 조영 약액(2)이 주입된 셀의 형상과 크기가 선명하게 보이게 되는 X-ray CT 촬영 영상이 취득되는 것이다.

본 발명에 의하여 도 5와 같이 각 셀의 경계와 형상이 분명하게 나타나 있는 다공질 미세 셀 구조재료의 선명한 X-ray CT 촬영 영상을 취득한 후에는, 공지의 통계처리 방법에 의하여, 셀(조영 약액이 주입되어 채워진 셀)에 대한 통계처리 작업을 수행함으로써, 에 있어서 셀의 크기, 형상, 분포, 셀 간의 연결정도 등과 같은 다공질 미세 셀 구조재료의 셀 특성을 분석하여 산출할 수 있다.

위에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 다공질 미세 셀 구조재료를 이루는 셀에 대한 선명한 X-ray CT 촬영 영상을 X-ray CT 촬영 장치에 의해 취득할 수 있게 되며, 따라서 본 발명의 방법에 의해 취득된 X-ray CT 촬영 영상을 이용하게 되면, 다공질 미세 셀 구조재료를 이루는 셀의 크기, 형상 및 분포, 그리고 셀 간의 연결정도 등의 "셀 특성"을 효과적으로 그리고 높은 정확도로 분석할 수 있게 된다.

2: 조영 약액
3: 니들

Claims

다공질 미세 셀 구조재료의 촬영 샘플에 대한 X-ray CT 촬영 영상을 취득하는 방법으로서,
약액 주입용 니들(3)을 다공질 미세 셀 구조재료의 촬영대상 샘플에 관통시켜서 니들(3)의 약액 주입 단부가, 기공을 이루고 있는 개별적인 셀의 내부에 위치하게 만든 상태에서, 니들(3)을 통해서 조영 약액(2)을 주입하여 개별적인 셀의 내부에 조영 약액(2)이 채워지게 하는 조영 약액의 주입 단계(단계 S1); 및
조영 약액이 주입된 다공질 미세 셀 구조재료의 촬영대상 샘플에 X-ray CT 촬영 장치를 이용하여 X-ray를 조사하는 X-ray CT 촬영 단계(단계 S2)를 포함하는 것을 특징으로 하는 다공질 미세 셀 구조재료의 X-ray CT 촬영 영상 취득방법.