KR20160069379A - 암석의 박편 영상을 이용한 암석의 투수율 및 공극률 산출 장치 및 그 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 암석의 박편 영상을 이용하여 3차원 공극 구조를 얻고 이 공극 구조에서 격자 볼츠만 법을 이용해 암석의 투수율 및 공극률을 산출하는, 암석의 박편 영상을 이용한 암석의 투수율 및 공극률 산출 장치 및 그 방법에 관한 것이다. 본 발명에 의한 암석의 박편 영상을 이용한 암석의 투수율 및 공극률 산출 장치는, 암석 박편 샘플을 촬영하여 2차원 박편 영상을 획득하도록 구성된, 디지털 카메라가 장착된 현미경과, 상기 현미경으로부터 2차원 박편 영상을 입력받아 3차원 공극 구조를 획득하고 이 공극 구조에서 격자 볼츠만 법을 이용해 암석의 투수율 및 공극률을 산출하여서 이에 상응하는 표시 제어신호를 출력하도록 구성된 제어 수단과, 상기 제어 수단으로부터 출력되는 표시 제어신호를 입력받아 디스플레이하는 표시부를 포함한다.
Description
본 발명은 암석의 박편 영상을 이용한 암석의 투수율 및 공극률 산출 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 특히 암석의 박편 영상을 이용하여 3차원 공극 구조를 얻고 이 공극 구조에서 격자 볼츠만 법을 이용해 암석의 투수율 및 공극률을 산출하는, 암석의 박편 영상을 이용한 암석의 투수율 및 공극률 산출 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
통상적으로, 암석의 투수율을 측정하거나 예측하는 것은 지하수 연구, 토목 기초, 유가스 자원 개발, 온실 가스 지중 저장 등의 분야에 있어서 소위 "지질 특성화"에 매우 중요하고 기초적인 작업이다.
종래의 암석 투수율 측정은, 암석 및 토양 시료를 원주형으로 획득하여 실험실에서 실제로 측정하거나, 암석 및 토양 시료를 성형 및 가공하여 원기둥 모양의 미소 암석 샘플을 제조하고 고에너지의 X선 가속기를 이용하여 원기둥 모양의 암석 샘플을 CT 촬영하여서 3차원 암석 구조를 획득한 후 투수율을 측정하는 방식을 채택하였다.
그러나, 이와 같은 종래의 투수율 측정 방식중 암석 및 토양 시료를 원주형으로 획득하여 실험실에서 실제로 측정하는 방식은 실험실에서의 측정시간이 길어진다는 문제점이 있으며, 종래의 투수율 측정 방식중 고에너지의 X선 가속기를 이용하는 방식은 원기둥의 암석 샘플을 획득하기가 용이하지 않으며 X선 가속기를 이용하므로 비용이 고가이고 시간이 많이 소요된다는 문제점이 있었다.
또한, 종래의 투수율 측정 방식은 어떠한 암상(지층)의 투수율의 특성을 파악하기 위해서는 자연적인 공극률의 변화에 의해 투수율의 변화 양상을 파악하여 피팅 커브(fitting curve)를 획득해야 하기 때문에 여러 개의 샘플을 대상으로 측정해야 하므로 시간이 많이 소요되며 비용이 많이 발생한다는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 비용이 저가이며 시간이 많이 소요되지 않으면서 효율적으로 암석의 투수율 및 공극률을 산출할 수 있는, 암석의 박편 영상을 이용한 암석의 투수율 및 공극률 산출 장치 및 그 방법을 제공하는 데에 있다.
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명의 하나의 실시형태에 의한 암석의 박편 영상을 이용한 암석의 투수율 및 공극률 산출 장치는 암석 박편 샘플을 촬영하여 2차원 박편 영상을 획득하도록 구성된, 디지털 카메라가 장착된 현미경, 상기 현미경으로부터 2차원 박편 영상을 입력받아 3차원 공극 구조를 획득하고 이 공극 구조에서 격자 볼츠만 법을 이용해 암석의 투수율 및 공극률을 산출하여서 이에 상응하는 표시 제어신호를 출력하도록 구성된 제어 수단, 및 상기 제어 수단으로부터 출력되는 표시 제어신호를 입력받아 디스플레이하는 표시부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 하나의 실시형태에 의한 암석의 박편 영상을 이용한 암석의 투수율 및 공극률 산출 장치에 있어서, 상기 제어 수단은, 상기 2차원 박편 영상을 입력받아 영상분석을 통해 자기 상관 길이를 계산하고 최적 해상도를 도출하며, 공극률 및 입자 별로 상기 최적 해상도를 가진 입력 영상을 생성하며, 3차원 구조 생성 프로그램을 활용하여 상기 생성된 입력 영상 별 동확률 3차원 공극 구조를 획득하고 공극률을 획득하며, 상기 획득된 3차원 공극구조에서 격자 볼츠만 법을 이용한 유체 전산 모사를 수행하며, 상기 유체 전산 모사의 결과를 다시 방정식에 적용하여 투수율을 계산하며, 모든 입력 영상의 투수율 및 공극률이 계산되면 입력 영상별로 계산된 투수율 및 공극률의 변화 양상에 따른 표시 제어신호를 출력하며, 상기 입력 영상별로 계산된 투수율 및 공극률을 평균하여 대표 투수율 및 대표 공극률을 계산하여 이에 상응하는 표시 제어신호를 출력하도록 구성될 수 있다.
상기 하나의 실시형태에 의한 암석의 박편 영상을 이용한 암석의 투수율 및 공극률 산출 장치에 있어서, 상기 공극률 및 입자 별로 생성된 입력 영상은 암석의 변형의 영향으로 생성된 압축 밴드와 그 압축 밴드의 양 옆의 메트릭스 구간으로 분류되고, 상기 압축 밴드 및 메트릭스 구간에서 각각 3개 영역(양호하게 분류된 큰 입자의 영역, 양호하게 분류된 작은 입자의 영역, 양호하지 않게 분류된 입자의 영역)인 총 6개 영역에서 획득된 영상일 수 있다.
본 발명의 다른 실시형태에 의한 암석의 박편 영상을 이용한 암석의 투수율 및 공극률 산출 방법은, 암석 박편 샘플을 촬영하여 2차원 박편 영상을 획득하는 단계, 상기 2차원 박편 영상을 입력받아 영상분석을 통해 자기 상관 길이를 계산하고 최적 해상도를 도출하는 단계, 공극률 및 입자 별로 상기 최적 해상도를 가진 입력 영상을 생성하는 단계, 3차원 구조 생성 프로그램을 활용하여 상기 생성된 입력 영상 별 동확률 3차원 공극 구조를 획득하고 공극률을 획득하는 단계, 상기 획득된 3차원 공극구조에서 격자 볼츠만 법을 이용한 유체 전산 모사를 수행하는 단계, 상기 유체 전산 모사의 결과를 다시 방정식에 적용하여 투수율을 계산하는 단계, 상기 생성된 입력 영상 모두의 투수율 및 공극률이 계산되었는지의 여부를 판단하는 단계, 및 상기 판단단계에서 생성된 모든 입력 영상의 투수율 및 공극률이 계산되었다면 상기 입력 영상별로 계산된 투수율 및 공극률의 변화 양상을 디스플레이하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 다른 실시형태에 의한 암석의 박편 영상을 이용한 암석의 투수율 및 공극률 산출 방법은, 상기 투수율 및 공극률의 변화 양상을 디스플레이하는 단계 후에, 상기 입력 영상별로 계산된 투수율 및 공극률을 평균하여 대표 투수율 및 대표 공극률을 계산하여서 이를 디스플레이하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 다른 실시형태에 의한 암석의 박편 영상을 이용한 암석의 투수율 및 공극률 산출 방법은, 상기 판단단계에서 생성된 모든 입력 영상의 투수율 및 공극률이 계산되지 않았다면 상기 생성된 입력 영상 별 동확률 3차원 공극 구조를 획득하고 공극률을 획득하는 단계로 진행될 수 있다.
상기 다른 실시형태에 의한 암석의 박편 영상을 이용한 암석의 투수율 및 공극률 산출 방법에 있어서, 상기 공극률 및 입자 별로 생성된 입력 영상은 암석의 변형의 영향으로 생성된 압축 밴드와 그 압축 밴드의 양 옆의 메트릭스 구간으로 분류되고, 상기 압축 밴드 및 메트릭스 구간에서 각각 3개 영역(양호하게 분류된 큰 입자의 영역, 양호하게 분류된 작은 입자의 영역, 양호하지 않게 분류된 입자의 영역)인 총 6개 영역에서 획득된 영상일 수 있다.
본 발명의 실시형태에 의한 암석의 박편 영상을 이용한 암석의 투수율 및 공극률 산출 장치 및 방법에 의하면, 일반적인 지질조사에서 흔히 사용되는 암편으로부터 얻을 수 있는 암석 박편 샘플을 이용하므로, 종래의 투수율 측정 방식에 비해 샘플을 용이하고 신속하게 얻을 수 있다는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 실시형태에 의한 암석의 박편 영상을 이용한 암석의 투수율 및 공극률 산출 장치 및 그 방법에 의하면, 2차원 박편 영상을 이용하여 3차원 공극 구조를 얻고 이 공극 구조에서 격자 볼츠만 법을 이용해 암석의 투수율 및 공극률을 산출하는 방식이므로, 종래의 투수율 측정 방식에 비해 비용이 저가이며 시간이 많이 소요되지 않으면서 효율적으로 암석의 투수율 및 공극률을 산출할 수 있다는 다른 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 암석의 박편 영상을 이용한 암석의 투수율 및 공극률 산출 장치의 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 암석의 박편 영상을 이용한 암석의 투수율 및 공극률 산출 방법을 도시하는 플로우챠트이다.
도 3은 디지털 카메라가 장착된 현미경을 이용하여 획득된 박편의 영상을 도시하는 도면이다.
도 4의 (a)는 박편 영상의 2차원 자기 상관 함수를 나타내는 도면이며, (b)는 상기 2차원 자기 상관 함수로부터 추출된 두 개의 1차원 자기 상관 함수를 나타내는 도면이다.
도 5는 최적 해상도를 가진 박편 영상의 전체 영역을 나타내는 도면이다.
도 6은 투수율 계산 및 변화양상을 관찰하기 위해 도 5의 전체 영역에서 선택된 각 영역별 입력 영상을 나타내는 도면이다.
도 7은 3차원 구조 생성 프로그램을 활용하여 생성된 3차원 공극 구조를 나타내는 도면이다.
도 8은 격자 볼츠만법에서 사용하는 속도 벡터의 구조를 나타내는 도면이다.
도 9는 3차원 공극 구조에서 유체의 흐름을 나타내는 도면이다.
도 10은 각 그룹별로 예측된 공극률과 투수율의 분포를 나타내는 도면이다.
도 11은 각 그룹별로 파악된 공극률에 따른 투수율의 변화 양상을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 암석의 박편 영상을 이용한 암석의 투수율 및 공극률 산출 방법을 도시하는 플로우챠트이다.
도 3은 디지털 카메라가 장착된 현미경을 이용하여 획득된 박편의 영상을 도시하는 도면이다.
도 4의 (a)는 박편 영상의 2차원 자기 상관 함수를 나타내는 도면이며, (b)는 상기 2차원 자기 상관 함수로부터 추출된 두 개의 1차원 자기 상관 함수를 나타내는 도면이다.
도 5는 최적 해상도를 가진 박편 영상의 전체 영역을 나타내는 도면이다.
도 6은 투수율 계산 및 변화양상을 관찰하기 위해 도 5의 전체 영역에서 선택된 각 영역별 입력 영상을 나타내는 도면이다.
도 7은 3차원 구조 생성 프로그램을 활용하여 생성된 3차원 공극 구조를 나타내는 도면이다.
도 8은 격자 볼츠만법에서 사용하는 속도 벡터의 구조를 나타내는 도면이다.
도 9는 3차원 공극 구조에서 유체의 흐름을 나타내는 도면이다.
도 10은 각 그룹별로 예측된 공극률과 투수율의 분포를 나타내는 도면이다.
도 11은 각 그룹별로 파악된 공극률에 따른 투수율의 변화 양상을 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 암석의 박편 영상을 이용한 암석의 투수율 및 공극률 산출 장치의 블록 구성도로서, 본 발명의 실시예에 의한 암석의 박편 영상을 이용한 암석의 투수율 및 공극률 산출 장치는 디지털 카메라가 장착된 현미경(100), 제어 수단(200) 및 표시부(300)를 포함한다.
디지털 카메라가 장착된 현미경(100)은 암석 박편 샘플을 촬영하여 2차원 박편 영상을 획득하도록 구성되어 있다.
제어 수단(200)은 디지털 카메라가 장착된 현미경(100)으로부터 2차원 박편 영상을 입력받아 3차원 공극 구조를 획득하고 이 공극 구조에서 격자 볼츠만 법을 이용해 암석의 투수율 및 공극률을 산출하여서 이에 상응하는 표시 제어신호를 출력하도록 구성되어 있는 마이크로컴퓨터이다. 한편, 제어 수단(200)은 디지털 카메라가 장착된 현미경(100) 또는 표시부(300)와 유, 무선 통신가능한 이동 단말기(예컨대, 노트북, 퍼스널컴퓨터, PDA, PMP, 스마트폰 등)일 수 있다. 제어 수단(200)이 수행하는 암석의 박편 영상을 이용한 암석의 투수율 및 공극률 산출 방법에 대해서는 뒤에 설명하기로 한다.
표시부(300)는 제어 수단(200)로부터 출력되는 표시 제어신호를 입력받아 디스플레이하는 모니터, LCD, PDP 등의 디스플레이 장치가 될 수 있다.
이하, 상기와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 의한 암석의 박편 영상을 이용한 암석의 투수율 및 공극률 산출 장치를 이용하여 본 발명의 다른 실시예에 의한 암석의 박편 영상을 이용한 암석의 투수율 및 공극률 산출 방법을 설명하기로 한다.
먼저, 디지털 카메라가 장착된 현미경(100)을 이용해 암석 박편 샘플을 촬영하여 도 3에 도시된 바와 같은 2차원 박편 영상을 획득한다(S1). 도 3에서 청색부분은 공극을 나타내고, 회색 계열은 입자를 나타낸다. 위치에 따라 입자의 크기나 공극의 양의 차이가 현저함을 알 수 있다.
이어서, 제어 수단(200)은 획득된 상기 2차원 박편 영상을 디지털 카메라가 장착된 현미경(100)으로부터 입력받아 영상분석을 통해 자기 상관 길이(α)를 계산하고, 최적 해상도를 도출한다(S2). 본 스텝(S2)에 대해 좀 더 상세히 설명하면, 적절한 해상도를 정하기 위해 상기 2차원 박편 영상을 2차원 함수(f(r))로 구성하고, 이로부터 자기 상관 함수(A(h))를 계산한다. 그 식은 다음과 같다.
[수학식 1]
A(h)=〈f(r)f(r+h)〉
[여기서, h는 간격(Lag)이며,〈〉는 평균을 의미한다]
이어서, 계산된 상기 자기 상관 함수(A(h))의 X축으로의 성분과 Y축으로의 성 분으로부터 1차원 자기 상관 함수를 추출하고, 이 함수를 다음의 모델함수로 피팅(fitting)하게 되면 모델함수 내의 자기 상관 길이(α)가 정해진다.
[수학식 2]
[여기서, φ는 공극률이다]
상기 자기 상관 길이(α)는 박편의 평균 입자 사이즈와 연관되며, 효율적인 투수율 예측을 위해서는 이 자기 상관 길이(α) 당 10~20개 사이의 픽셀이 되도록 영상의 해상도를 조절하여 다음 단계의 입력변수로 활용한다. 도 4 (a)는 박편 영상의 2차원 자기 상관 함수를 나타내는 도면이며, 도 4 (b)는 상기 2차원 자기 상관 함수로부터 추출된 두 개의 1차원 자기 상관 함수를 나타내는 도면으로서 X방향 함수와 Y방향 함수, 그리고 이를 이용한 모델함수를 도출하여 자기 상관 길이(α)를 구하는 것을 보여주고 있다.
스텝(S3)에서, 제어 수단(200)은 공극률 및 입자 별로 상기 최적 해상도를 가진 입력 영상을 생성한다. 도 5는 최적 해상도를 가진 박편 영상의 전체 영역을 나타내는 도면이며, 도 6은 투수율 계산 및 변화양상을 관찰하기 위해 도 5의 전체 영역에서 선택된 각 영역별 입력 영상을 나타내는 도면이다. 상기 공극률 및 입자 별로 생성된 입력 영상은, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 암석의 변형의 영향으로 생성된 압축 밴드와 그 압축 밴드의 양 옆의 메트릭스 구간으로 분류되고, 압축 밴드 및 메트릭스 구간에서 각각 3개 영역(양호하게 분류된 큰 입자의 영역, 양호하게 분류된 작은 입자의 영역, 양호하지 않게 분류된 입자의 영역)인 총 6개 영역에서 획득된 영상이다.
이어서, 제어 수단(200)은 3차원 구조 생성 프로그램을 활용하여 스텝(S3)에서 생성된 입력 영상 별 동확률 3차원 공극 구조(도 7 참조)를 획득한다(S4).
스텝(S5)에서, 제어 수단(200)은 스텝(S4)에서 획득된 3차원 공극구조에서 격자 볼츠만 법을 이용한 유체 전산 모사를 수행한다. 좀 더 상세하게 설명하면, 복잡한 3차원 공극구조를 고려한 투수율 계산을 위해서 격자 볼츠만 방법을 이용하였다. 격자 볼츠만 방법은 셀룰라 오토마타(cellular automata) 이론을 기반으로 하고 있으며, 이는 간단한 로컬 룰(local rule)을 이용해 많은 수의 셀로 구성된 복잡한 시스템의 상호작용을 쉽게 묘사할 수 있는 특징을 갖고 있다. 또한, 어떠한 별개의 기하학적 구조 조건이나 다른 컴퓨팅 환경에서도 빠르게 적용할 수 있는 장점을 가지고 있다. 격자볼츠만 방법은 질량 보존과 운동량 보존을 통해 나비어-스톡스 방정식의 해와 근사하도록 하는 방법을 사용한다. 시간 
와 위치 
에서의 입자 밀도 분포는 
로 나타낸다. 
는 각 방향의 속도 벡터를 의미하며, 
는 각각의 방향을 의미한다. 각 방향은 2차원에서 도 8에 도시된 바와 같은 격자모델(face-centered hypercube grid)로 나타내며, 8개의 속도 방향을 갖는다. 각 노드에서의 초기밀도의 값인 로컬 질량 밀도 
, 운동량 밀도 
, 그리고 운동량 속 텐서(momentum flux tensor) 
는 다음과 같이 나타낸다.
[수학식 3]
[수학식 4]
[수학식 5]
[여기서 
는 속도벡터 
의 
성분
또는 
성분
이다]
시간 흐름에 따른 분포 함수 
는 불연속 볼츠만 방정식인 수학식 6과 같이 나타낸다.
[수학식 6]
[여기서, 
는 충돌 연산자이고, 
는 다음 시간 단계에서의 질량 밀도 분포를 의미한다]
시간 전개에 따른 분포 함수는 충돌 단계(collision step)와 전파 단계(propagation step)로 구성되며, 충돌 단계에서는 각각의 격자노드의 질량과 운동량을 재분배한다. 또한, 위치 
에서의 분포는 이웃 위치에서 
로 나타낸다. 수학식 6은 충돌 연산자를 선형화하고 고유방정식(eigen equations)을 풀면 수학식 7로 표시된다.
[수학식 7]
[여기서 
는 갱신된 운동량 속 텐서이다]
새로운 분포는 유체의 특성에 따라 
그리고 
과 같은 계수가 결정된다. 충돌과 전파는 정류상태가 될 때까지 지속되며, 로컬 속(local flux)(
)는 수학식 8과 같이 계산된다.
[수학식 8]
이 방법을 활용하여 본 발명에서는 C언어를 사용하여 발명자가 개발한 프로그램을 사용하였다. 스텝(S4)에서의 3차원 공극구조에 이 방법을 적용하여 계산한 지역적 유체의 속도분포는 도 9에 도시된 바와 같다.
이어서, 제어 수단(200)은 스텝(S5)에서 수행한 유체 전산 모사의 결과를 다시(Darcy) 방정식에 적용하여 투수율을 계산한다(S6). 좀 더 상세하게는, 앞에서 획득된 지역적 유체의 속도분포로부터 평균 속 
를 계산하고, 적용한 압력구배 
, 그리고 유체의 점도
를 이용하면 투수율
는 다음의 수학식 9와 같은 다시(Darcy) 식으로 표시된다.
[수학식 9]
이어서, 스텝(S7)에서는 제어 수단(200)이 스텝(S3)에서 생성된 입력 영상 모두의 투수율 및 공극률이 계산되었는지의 여부를 판단한다.
상기 스텝(S7)에서 모든 입력 영상의 투수율 및 공극률이 계산되었다면(YES), 스텝(S8)으로 진행되어 입력 영상별로 계산된 투수율 및 공극률의 변화 양상을 표시부(300)를 통해 디스플레이한다. 도 11에는 입력 영상별로 계산된 투수율 및 공극률의 변화 양상이 도시되어 있다.
스텝(S9)에서, 제어 수단(200)은 입력 영상별로 계산된 투수율 및 공극률을 평균하여 대표 투수율 및 대표 공극률을 계산한후 표시부(300)를 통해 이를 디스플레이한다. 도 10은 각 그룹별로 예측된 공극률과 투수율의 분포를 나타내는 도면으로서, 큰 원은 평균값을 나타내고, 세부 값은 오른 쪽에 표시되어 있다. 작은 점들은 각 동확률 3차원 구조에서 얻어진 값들로 이들의 통계학적 분포를 반영하고 있다. 실험데이터는 이러한 복잡한 구조의 세부적인 투수율과 공극률의 값들을 전혀 반영하지 못하고 있다.
한편, 스텝(S7)에서 모든 입력 영상의 투수율 및 공극률이 계산되지 않았다면(NO), 상기 스텝(S4)으로 진행된다.
이와 같이, 본 발명의 실시 예에 의한 암석의 박편 영상을 이용한 암석의 투수율 및 공극률 산출 장치 및 방법에 의하면, 일반적인 지질조사에서 흔히 사용되는 암편으로부터 얻을 수 있는 암석 박편 샘플을 이용하므로, 종래의 투수율 측정 방식에 비해 샘플을 용이하고 신속하게 얻을 수 있다. 또한, 본 발명의 실시 예에 의한 암석의 박편 영상을 이용한 암석의 투수율 및 공극률 산출 장치 및 그 방법에 의하면, 2차원 박편 영상을 이용하여 3차원 공극 구조를 얻고 이 공극 구조에서 격자 볼츠만 법을 이용해 암석의 투수율 및 공극률을 산출하는 방식이므로, 종래의 투수율 측정 방식에 비해 비용이 저가이며 시간이 많이 소요되지 않으면서 효율적으로 암석의 투수율 및 공극률을 산출할 수 있다.
도면과 명세서에는 최적의 실시예가 개시되었으며, 특정한 용어들이 사용되었으나 이는 단지 본 발명의 실시형태를 설명하기 위한 목적으로 사용된 것이지 의미를 한정하거나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
100: 디지털 카메라 장착 현미경 200: 제어 수단
300: 표시부
300: 표시부
Claims (7)
- 암석 박편 샘플을 촬영하여 2차원 박편 영상을 획득하도록 구성된, 디지털 카메라가 장착된 현미경;
상기 현미경으로부터 2차원 박편 영상을 입력받아 3차원 공극 구조를 획득하고 이 공극 구조에서 격자 볼츠만 법을 이용해 암석의 투수율 및 공극률을 산출하여서 이에 상응하는 표시 제어신호를 출력하도록 구성된 제어 수단; 및
상기 제어 수단으로부터 출력되는 표시 제어신호를 입력받아 디스플레이하는 표시부를 포함하는 것을 특징으로 하는 암석의 박편 영상을 이용한 암석의 투수율 및 공극률 산출 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 제어 수단은 상기 2차원 박편 영상을 입력받아 영상분석을 통해 자기 상관 길이를 계산하고 최적 해상도를 도출하며, 공극률 및 입자 별로 상기 최적 해상도를 가진 입력 영상을 생성하며, 3차원 구조 생성 프로그램을 활용하여 상기 생성된 입력 영상 별 동확률 3차원 공극 구조를 획득하고 공극률을 획득하며, 상기 획득된 3차원 공극구조에서 격자 볼츠만 법을 이용한 유체 전산 모사를 수행하며, 상기 유체 전산 모사의 결과를 다시 방정식에 적용하여 투수율을 계산하며, 모든 입력 영상의 투수율 및 공극률이 계산되면 입력 영상별로 계산된 투수율 및 공극률의 변화 양상에 따른 표시 제어신호를 출력하며, 상기 입력 영상별로 계산된 투수율 및 공극률을 평균하여 대표 투수율 및 대표 공극률을 계산하여 이에 상응하는 표시 제어신호를 출력하도록 구성된 것을 특징으로 하는 암석의 박편 영상을 이용한 암석의 투수율 및 공극률 산출 장치. - 제 2 항에 있어서,
상기 공극률 및 입자 별로 생성된 입력 영상은 암석의 변형의 영향으로 생성된 압축 밴드와 그 압축 밴드의 양 옆의 메트릭스 구간으로 분류되고, 상기 압축 밴드 및 메트릭스 구간에서 각각 3개 영역(양호하게 분류된 큰 입자의 영역, 양호하게 분류된 작은 입자의 영역, 양호하지 않게 분류된 입자의 영역)인 총 6개 영역에서 획득된 영상인 것을 특징으로 하는 암석의 박편 영상을 이용한 암석의 투수율 및 공극률 산출 장치. - 암석 박편 샘플을 촬영하여 2차원 박편 영상을 획득하는 단계;
상기 2차원 박편 영상을 입력받아 영상분석을 통해 자기 상관 길이를 계산하고 최적 해상도를 도출하는 단계;
공극률 및 입자 별로 상기 최적 해상도를 가진 입력 영상을 생성하는 단계;
3차원 구조 생성 프로그램을 활용하여 상기 생성된 입력 영상 별 동확률 3차원 공극 구조를 획득하고 공극률을 획득하는 단계;
상기 획득된 3차원 공극구조에서 격자 볼츠만 법을 이용한 유체 전산 모사를 수행하는 단계;
상기 유체 전산 모사의 결과를 다시 방정식에 적용하여 투수율을 계산하는 단계;
상기 생성된 입력 영상 모두의 투수율 및 공극률이 계산되었는지의 여부를 판단하는 단계; 및
상기 판단단계에서 생성된 모든 입력 영상의 투수율 및 공극률이 계산되었다면 상기 입력 영상별로 계산된 투수율 및 공극률의 변화 양상을 디스플레이하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 암석의 박편 영상을 이용한 암석의 투수율 및 공극률 산출 방법. - 제 4 항에 있어서,
상기 투수율 및 공극률의 변화 양상을 디스플레이하는 단계 후에, 상기 입력 영상별로 계산된 투수율 및 공극률을 평균하여 대표 투수율 및 대표 공극률을 계산하여서 이를 디스플레이하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 암석의 박편 영상을 이용한 암석의 투수율 및 공극률 산출 방법. - 제 4 항에 있어서,
상기 판단단계에서 생성된 모든 입력 영상의 투수율 및 공극률이 계산되지 않았다면 상기 생성된 입력 영상 별 동확률 3차원 공극 구조를 획득하고 공극률을 획득하는 단계로 진행되는 것을 특징으로 하는 암석의 박편 영상을 이용한 암석의 투수율 및 공극률 산출 방법. - 제 4 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 공극률 및 입자 별로 생성된 입력 영상은 암석의 변형의 영향으로 생성된 압축 밴드와 그 압축 밴드의 양 옆의 메트릭스 구간으로 분류되고, 상기 압축 밴드 및 메트릭스 구간에서 각각 3개 영역(양호하게 분류된 큰 입자의 영역, 양호하게 분류된 작은 입자의 영역, 양호하지 않게 분류된 입자의 영역)인 총 6개 영역에서 획득된 영상인 것을 특징으로 하는 암석의 박편 영상을 이용한 암석의 투수율 및 공극률 산출 방법.
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