WO2014088194A1

WO2014088194A1 - 석탄층메탄가스 잔류량 측정 시스템

Info

Publication number: WO2014088194A1
Application number: PCT/KR2013/009018
Authority: WO
Inventors: 이원석; 권순일
Original assignee: 한국지질자원연구원
Priority date: 2012-12-07
Filing date: 2013-10-10
Publication date: 2014-06-12
Also published as: KR101341444B1

Abstract

본 발명은 석탄층메탄가스 잔류량 측정 시스템에 관한 것으로, 석탄층메탄가스(CBM : Coal Bed Methane)의 개발을 위하여 시험시추되는 석탄코어를 분석하여 석탄층의 메탄가스 잔류량을 정확히 측정할 수 있도록 한 것이다. 특히, 본 발명은 이동성을 보장하여 시험시추 현장에서도 석탄코어에 포함된 메탄가스의 잔류량을 쉽고 정확하게 측정할 수 있도록 하고, 각 현장별 석탄층의 특성에 따라 석탄코어의 파쇄과정을 제어함으로써, 시험시추 현장에서도 석탄코어에 포함된 메탄가스의 잔류량을 쉽고 정확하게 측정할 수 있도록 함으로써, 손실가스량을 최소화함과 동시에 정확한 측정이 가능하도록 할 수 있다. 이를 통해, 석탄층메탄가스의 개발 및 상업적 이용가능성의 판단에 필요한 정확한 근거자료를 제공할 수 있다. 따라서, 지하자원 개발분야, 특히 석탄층메탄가스자원 개발분야는 물론, 이와 연관 내지 유사한 분야에서 신뢰성 및 경쟁력을 향상시킬 수 있다.

Description

석탄층메탄가스 잔류량 측정 시스템

본 발명은 석탄층메탄가스 잔류량 측정 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 석탄층메탄가스(CBM : Coal Bed Methane)의 개발을 위하여 시험시추되는 석탄코어를 분석하여 석탄층의 메탄가스함유량, 특히 잔류메탄가스를 정확히 측정할 수 있도록 한 것이다.

특히, 본 발명은 이동성을 보장하여 시험시추 현장에서도 석탄코어에 포함된 메탄가스의 잔류량을 쉽고 정확하게 측정할 수 있도록 하고, 각 현장별 석탄층의 특성에 따라 석탄코어의 파쇄과정을 제어함으로써, 석탄층메탄가스의 상업적 활용여부를 현장에서 신속하고 정확하게 판단할 수 있는 석탄층메탄가스 잔류량 측정 시스템에 관한 것이다.

석탄광에서 채탄작업을 하는 과정에서 발생하여 대기중으로 방출되는 가스는 연소성가스로, 이러한 석탄가스 중 약 95%는 메탄으로 구성되어 있다.

이와 같이, 채탄중에 대기중으로 방출되는 메탄가스는 이산화탄소에 비해 약 21배에 해당하는 강력한 온실가스라는 면에서 지구온난화 및 환경분야에 커다란 문제점이 되고 있다.

따라서, 석탄층에 존재하는 메탄가스를 포집 및 개발하여 자원으로 활용하는 기술은, 지구온난화 및 환경분야에서의 문제점을 최소화할 뿐만 아니라, 전세계적으로도 이슈가 되고 있는 자원고갈문제를 해결할 수 있는 방법으로, 그 중요성은 계속 커지고 있다.

석탄층메탄가스(CBM : Coal Bed Methane)는 식물이 지질시대 동안 석탄으로 변화되는 과정에서 발생되어 석탄분자에 부착되거나 공극내에 유리된 상태로 탄층 내에 존재하게 된다.

이러한 석탄층메탄가스의 개발이용 형태를 간단히 살펴보면, 개발되지 않은 석탄층에서 메탄가스를 직접 추출하여 이용하는 방법과, 석탄광의 채탄시 가스를 채집하여 이용하는 방법으로 구분된다.

특히, 채탄이 어려운 심도에 위치하는 석탄층의 경우에는, 석탄층에서 메탄가스를 직접 추출하는 방법을 이용해야만 하며, 이러한 경우에는 채탄에 의해 석탄을 생산하지 못하기 때문에, 석탄층의 메탄가스 부존량에 따라 상업적 개발여부가 결정되므로, 개발 전에 석탄층메탄가스의 부존량을 정확히 측정하는 것이 중요하다고 할 수 있다.

석탄층의 메탄가스함유량 측정은 간접적인 방법과 직접적인 방법으로 구분된다.

간접적인 방법은 실험실 내에서 흡탈착등온곡선 측정자료, 또는 관련 통계자료, 탄화정도로부터 가스함유량 유추자료, 밀도검층 측정치와 석탄의 밀도와 가스함유량 사이의 관계에 대한 자료 등을 이용하여, 석탄층메탄가스의 부존량을 간접적으로 측정하는 방법이다.

직접적인 방법은 현장에서 시추를 수행하여 원위치 상태(In-situ)의 석탄코어시료를 채취하고, 석탄시료로부터 탈착되는 가스의 양과 가스가 탈착되는 속도를 측정하는 방법이며, 간접적인 방법에 비해 신뢰도가 높다.

직접적인 방법에 의한 석탄층의 메탄가스함유량은, 석탄코어시료의 시추 및 운반 중에 발생되는 손실가스량(Lost gas), 탈착과정에서 발생되는 탈착가스량(Desorbed gas) 및 탈착 후 석탄코어에 남아있는 잔류가스량(Residual gas)로 구분되며, 총 가스함유량은 이 3개 측정치의 총계이다.

이중, 잔류가스량은 석탄코어를 파쇄하여 석탄코어 내부에 잔류하는 메탄가스의 양을 확인하는 방식으로 측정하게 된다. 다시 말해, 잔류가스량은 석탄코어의 파쇄된 무게에 대한 가스량을 측정하는 것이다.

이때, 석탄코어의 파쇄율이 낮아지게 되면, 석탄코어 내에 존재하는 상당량의 잔류가스가 석탄코어로부터 배출되지 못하기 때문에, 측정된 잔류가스량에 대한 신뢰성이 매우 낮아지게 되는 문제점이 있었다.

따라서, 잔류가스량의 측정값에 대하여 충분한 신뢰성을 확보하기 위해서는, 석탄코어를 60 mesh 이하로 파쇄해야만 한다.

그러나, 지금까지는 잔류가스량의 정확한 측정을 위하여 석탄코어를 요구크기 이하로 파쇄하는 방법들은, 파쇄에 소요되는 시간 및 파쇄과정이 비효율적이고 파쇄장치의 부피가 커서 현장으로의 이송 및 사용에 문제가 있었다.

또한, 하기의 종래 특허문헌과 같이 석유자원의 개발 및 관리방법 등을 참고한다 하더라도 이러한 문제점을 해결하지는 못하고 있다.

<선행특허문헌 1>

대한민국 등록특허공보 제10-1047859호 "석유자원 정보 관리시스템 및 그 정보 관리 방법"

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서, 본 발명은 석탄층메탄가스의 개발을 위하여 시험시추되는 석탄코어를 분석하여 석탄층의 메탄가스 잔류량을 정확히 측정할 수 있는 석탄층메탄가스 잔류량 측정 시스템을 제공하는데 목적이 있다.

특히, 본 발명은 각 현장별 석탄층의 특성에 따라 석탄코어를 충분한 크기(60 mesh 이하)로 파쇄할 수 있도록 석탄코어의 파쇄과정을 제어함으로써, 시험시추 현장에서도 석탄코어에 포함된 메탄가스의 잔류량을 쉽고 정확하게 측정할 수 있는 석탄층메탄가스 잔류량 측정 시스템을 제공하는데 목적이 있다.

또한, 측정장치(캐니스터) 및 이를 포함하는 시스템의 구성을 단순화하여 이동성을 향상시키고, 시추된 석탄코어의 파쇄 및 잔류가스량 측정을 현장에서 직접 수행할 수 있도록 함으로써, 석탄층메탄가스자원의 상업적 활용여부를 현장에서 신속하고 정확하게 판단할 수 있는 석탄층메탄가스 잔류량 측정 시스템을 제공하는데 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 따른 석탄층메탄가스 잔류량 측정 시스템은, 외형을 형성하는 프레임; 상기 프레임의 상부에 서로 이격되어 회동가능하도록 고정설치되는 두 개의 지지롤러; 상기 두 개의 지지롤러 사이에 놓여지며 내부에 석탄코어 및 로드밀(Rod mill)이 삽입되어 밀폐되는 원통형의 캐니스터(Canister); 상기 프레임의 내부에 고정설치되며 상기 캐니스터를 회동시키기 위한 동력을 발생시키는 구동모터; 상기 구동모터에서 발생된 동력으로 상기 두 개의 지지롤러 중 적어도 하나를 회동시키는 동력전달장치; 및 상기 프레임의 내부에 고정설치되며 상기 구동모터의 회전속도를 제어하는 제어장치를 포함한다.

또한, 상기 캐니스터는, 중공부의 원통형 몸체; 및 상기 몸체에 결합되어 상기 몸체의 내부를 밀폐하며 온도계, 압력계, 배출밸브 및 가스량측정계 중 적어도 하나가 구성되는 커버를 포함할 수 있다.

또한, 상기 캐니스터는, 상기 압력계의 측정결과를 확인하고, 측정된 내부 압력이 한계압력을 초과할 경우, 상기 배출밸브를 개방하는 제어모듈을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 캐니스터는, 상기 커버에 알림장치를 더 구성하며, 상기 압력계의 측정결과를 확인하고, 한계압력을 초과할 경우, 상기 알림장치의 경고동작을 작동시키는 제어모듈을 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 로드밀은, 원통형의 기본형 로드밀 및 외주면에 적어도 하나의 분쇄돌기가 형성된 돌기형 로드밀 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

또한, 상기 지지롤러는, 회동축을 따라 길이방향으로 형성되어 상기 캐니스터가 놓이지는 롤러본체; 상기 롤러본체의 양측에 회동가능하도록 결합되어 상기 프레임의 상부에 고정설치되는 회동지지구를 포함할 수 있다.

또한, 상기 롤러본체의 외주면에는 마찰피복층이 형성될 수 있다.

또한, 상기 롤러본체의 양측종단부에는 상기 외주면에서 돌출되도록 이탈방지구가 형성될 수 있다.

또한, 상기 동력전달장치는, 상기 구동모터의 모터축에 고정설치되는 제1 풀리; 상기 지지롤러의 회동축에 고정설치되는 제2 풀리; 및 상기 제1 풀리와 제2 풀리를 연결하여 순환이동하는 벨트를 포함할 수 있다.

또한, 상기 제어장치는, 설정된 동작시간 및 회전속도에 따라 상기 구동모터의 동작, 회전방향 및 회전속도를 제어하고 그 결과를 감지하여 디스플레이할 수 있다.

상기와 같은 해결수단에 의해, 본 발명은 구조가 간단하여 석탄코어의 시추현장에서 용이하게 사용할 수 있음은 물론, 메탄가스(잔류가스)의 탈착을 위한 석탄코어의 파쇄(60 mesh 이하)가 용이하게 이루어질 수 있도록 함으로써, 석탄층메탄가스의 개발을 의한 석탄층의 메탄가스 잔류량을 시추현장에서도 정확히 측정할 수 할 수 있는 장점이 있다.

또한, 석탄코어와 함께 케니스터의 내부에 삽입되는 로드밀의 형태, 개수 및 조합과 더불어, 케니스터의 회전속도를 제어함으로써, 석탄코어의 크기, 형태, 물리적 및 화학적 성질에 따라 다양한 방법으로 시료(석탄코어)를 파쇄함으로써, 최적화된 메탄가스의 탁착과정이 수행될 수 있도록 할 수 있는 효과가 있다.

특히, 석탄코어의 시험시추 현장에서 석탄코어의 잔류가스량을 용이하게 측정할 수 있도록 함으로써, 해당 석탄층메탄가스의 부존량을 정확하게 측정할 수 있는 장점이 있다.

또한, 각 시추현장별 석탄층의 특성에 따라 석탄코어의 파쇄과정을 제어함으로써, 석탄코어의 특성에 따라 정확한 메탄가스의 잔류량 측정이 가능하도록할 수 있는 효과가 있다.

이를 통해, 석탄층메탄가스의 개발 및 상업적 이용가능성의 판단에 필요한 정확한 근거자료를 제공할 수 있는 효과가 있다.

따라서, 지하자원 개발분야, 특히 석탄층메탄가스자원 개발분야는 물론, 이와 연관 내지 유사한 분야에서 신뢰성 및 경쟁력을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명에 의한 석탄층메탄가스 잔류량 측정 시스템을 설명하는 사시도이다.

도 2는 도 1의 분해사시도이다.

도 3은 도 1의 캐니스터를 설명하는 분해사시도이다.

도 4는 도 3의 커버에 가스량측정계가 더 구성됨을 설명하는 사시도이다.

도 5는 도 4의 커버에 제어모듈 및 알림장치가 더 구성됨을 설명하는 사시도이다.

도 6은 본 발명에 의한 캐니스터의 동작을 설명하는 도면이다.

도 7은 도 3에 나타난 로드밀(Rod mill)의 다른 예를 설명하는 사시도이다.

도 8은 도 1에 나타난 지지롤러를 설명하는 사시도이다.

도 9는 도 1에서 캐니스터를 회동시키는 주요구성의 동작을 설명하는 사시도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

A : 석탄층메탄가스 잔류량 측정 시스템

100 : 캐니스터(Canister) 110 : 몸체

120 : 커버 130 : 온도계

140 : 압력계 150 : 로드밀(Rod mill)

160 : 배출밸브 170 : 가스량측정계

180 : 제어모듈 190 : 알림장치

200 : 프레임

300 : 지지롤러 310 : 롤러본체

311 : 회동축 320 : 회동지지구

400 : 구동모터

500 : 동력전달장치 510 : 제1 풀리

520 : 제2 풀리 530 : 벨트

600 : 제어장치

본 발명에 따른 석탄층메탄가스 잔류량 측정 시스템에 대한 예는 다양하게 적용할 수 있으며, 이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 가장 바람직한 실시 예에 대해 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 의한 석탄층메탄가스 잔류량 측정 시스템을 설명하는 사시도이고, 도 2는 도 1의 분해사시도이다.

도 1을 참조하면, 석탄층메탄가스 잔류량 측정 시스템(A)은, 캐니스터(Canister)(100), 프레임(200), 지지롤러(300), 구동모터(400), 동력전달장치(500) 및 제어장치(600)를 포함한다.

캐니스터(100)는 도 1에 나타난 바와 같이, 두 개의 지지롤러(300) 사이에 놓여지며, 내부에 메탄가스의 부존량을 측정하기 위한 석탄코어와, 석탄코어를 파쇄하기 위한 로드밀(Rod mill)이 삽입되어 밀폐된다. 이러한, 캐니스터(100)의 구성은 하기에서 보다 상세히 설명하기로 한다.

프레임(200)은 석탄층메탄가스 잔류량 측정 시스템(A)의 외형을 형성하며, 이동성을 향상시키기 위하여 하부에 고정이 가능하도록 바퀴가 설치될 수 있다. 또한 프레임은(200)은 각 구성이 최소면적으로 고정될 수 있는 얼거리(골격) 형태로 형성될 수 있다.

지지롤러(300)는 프레임(200)의 상부에 서로 이격되어 회동가능하도록 두 개가 설치되며, 롤러본체(310) 및 회동지지구(320)를 포함한다.

롤러본체(310)는 회동축(311)을 따라 길이방향으로 형성되며, 이격된 두 롤러본체(310) 사이에는 캐니스터(100)가 놓이진다. 따라서, 지지롤러(300)의 이격거리는 캐니스터(100)의 직경보다 짧도록 설정되는 것이 바람직하다.

회동지지구(320)는 롤러본체(310)의 양측에 회동가능하도록 결합되며, 프레임(200)의 상부에 고정설치된다. 예를 들어, 회동지지구(320)는 회동축(311)과는 베어링에 의해 결합될 수 있고, 프레임(200)과는 볼트에 의해 결합될 수 있다.

구동모터(400)는 프레임(200)의 내부(예를 들어, 바닥면)에 고정설치되며 캐니스터(100)를 회동시키기 위한 동력을 발생시킨다. 예를 들어, 구동모터(400)는 외부전원으로부터 전기에너지를 공급받아 모터축(미부호)을 회동시키도록 동작될 수 있다.

동력전달장치(500)는 구동모터(400)에서 발생된 동력을 두 개의 지지롤러(300) 중 적어도 하나로 전달하여, 해당 지지롤러(300)를 회동시키는 것으로, 구동모터(400)의 회전운동을 지지롤러(300)에 전달함으로써, 캐니스터(100)를 회동시킬 수 있다.

제어장치(600)는 프레임(200)의 내부(예를 들어, 바닥면)에 고정설치되며 구동모터(400)의 회전속도를 제어한다.

또한, 제어장치(600)는 사용자에 의해 설정된 동작시간 및 회전속도에 따라, 구동모터(400)의 동작(On-Off), 회전방향 및 회전속도를 제어하고, 그 결과를 감지하여 디스플레이할 수 있다.

이를 위하여, 제어장치(600)는 일측에 'Power on-off' 스위치, 'Timer on-off' 스위치, 'Timer control' 스위치, 'RPM meter' 스위치, 'RPM control' 스위치 및 디스플레이패널이 구성될 수 있다.

도 3은 도 1의 캐니스터를 설명하는 분해사시도이다.

도 3을 참조하면, 석탄코어에 포함된 메탄가스 측정용 캐니스터(100)는 몸체(110), 커버(120), 온도계(130), 압력계(140) 및 로드밀(150)을 포함한다.

몸체(110)는 시추된 석탄코어를 삽입하여 파쇄하기 위한 것으로, 내부에 석탄코어를 파쇄하기 위한 중공부(111)가 일측으로 개방되도록 형성된다.

커버(120)는 몸체(110)에 결합되어 몸체(110)의 내부(중공부)를 밀폐하기 위한 것으로, 분리가 가능하도록 몸체(110)에 결합될 수 있다.

또한, 커버(120)는 몸체(110)에 직접 나사결합될 수 있으며, 별도의 결합수단(예를 들어, 볼트)에 의해 결합될 수 있다. 예를 들어, 커버(120)가 볼트에 의해 몸체(110)에 결합될 경우, 커버(120) 및 몸체(110)에는 볼트가 삽입 및 나사결합되는 결합공(도시하지 않음) 및 결합홀(도시하지 않음)이 각각 형성될 수 있다.

또한, 커버(120)에는 몸체(110) 내부의 밀폐성을 향상시키기 위하여, 몸체(110)와 결합되는 부분에 오링 등의 밀폐부재(도시하지 않음)를 구성할 수 있다.

온도계(130)는 몸체(110) 내부의 온도를 측정하기 위한 것으로, 커버(120)에 노출되도록 설치된다.

도 3에 나타난 온도계(130)는 전자식 온도계로서, 별도의 디스플레이장치를 통해 몸체(110) 내부온도가 출력된다. 여기서, 온도를 출력하는 디스플레이장치는 커버(120)의 일측에 고정되도록 구성될 수 있다. 물론, 온도계(130)는 도 3에 나타난 압력계(140)와 같이 사용자가 시각적으로 직접확인할 수 있는 타입의 것을 이용할 수 있음은 물론이다.

이러한 온도계(130)는 석탄코어의 파쇄시 몸체(110)의 내부온도를 측정하는 것은 물론, 석탄코어의 파쇄전 몸체(110)의 내부 환경을 해당 석탄층의 심도에 따른 환경(석탄층 매립심도에 해당하는 온도)에 동일하도록 보정하기 위하여 사용될 수 있다. 예를 들어, 석탄코어의 파쇄전 몸체(110) 내부의 온도가 실제 석탄층의 지중온도보다 높거나 낮은 경우, 온도계(130)를 확인하면서 몸체(110)를 냉각 또는 가열할 수 있다. 여기서, 몸체(110)를 냉각 또는 가열하는 방법은 당업자의 요구에 따라 다양하게 적용할 수 있으므로, 특정한 것에 한정하지 않음은 당연하다.

압력계(140)는 온도계(130)와 동일 내지 유사한 방식으로 커버(120)에 설치되며, 몸체(110) 내부의 압력을 측정하기 위하여 사용된다.

또한, 압력계(140)는 온도계(130)와 마찬가지로, 석탄코어의 파쇄시 몸체(110)의 내부압력을 측정함은 물론, 석탄코어의 파쇄전 몸체(110)의 내부 환경을 석탄층의 지중압력에 일치시키기 위하여 사용될 수 있다.

또한, 압력계(140)는, 석탄코어를 파쇄하는 과정에서 측정된 몸체(110)의 내부압력이 허용압력을 초과할 경우, 석탄코어의 파쇄작업을 중단함으로써, 과도압력에 의한 사고를 미연에 방지할 수 있도록 하기 위하여 사용될 수 있다.

로드밀(150)은 몸체(110)의 내부에 삽입되어 석탄코어를 파쇄하기 위한 것으로, 몸체(110)의 내부에서 자유롭게 움직일 수 있도록 독립적으로 구성된다.

또한, 로드밀(150)은 도 3에 나타난 바와 같이, 외부면이 부드러운 곡면으로 형성되는 원통형의 기본형 로드밀(150)과, 도 7에 나타난 바와 같이 복수개의 분쇄돌기(151')가 형성된 돌기형 로드밀(150')을 포함할 수 있다.

돌기형 로드밀(150')의 경우에는, 석탄코어의 파쇄과정 초기에서 비교적 큰 크기의 석탄코어를 용이하게 파쇄하기 위해 사용될 수 있다.

기본형 로드밀(150)의 경우에는, 돌기형 로드밀(150')에 의해 어느 정도 파쇄된 비교적 작은 크기의 석탄코어를 충분한 크기(60 mesh)로 잘게 부수기 위하여 사용될 수 있다.

또한, 본 발명의 캐니스터(100)는 석탄코어의 파쇄에 의해 석탄코어로부터 유출되는 메탄가스를, 몸체(110)의 내부에서 외부로 배출하기 위한 배출밸브(160)가 커버(120)에 더 설치될 수 있다.

이상에서 설명된 온도계(130), 압력계(140) 및 배출밸브(160)는 커버(120)를 관통하여 설치되는 구성들로서, 커버(120)가 몸체(110)에 결합된 상태에서 몸체(110) 내부의 밀폐성을 보장해야 함은 당연하다. 따라서, 온도계(130), 압력계(140) 및 배출밸브(160)는 밀폐부재 등의 구성을 더 포함하여 커버(120)에 고정설치될 수 있다. 여기서, 밀폐부재는 온도계(130), 압력계(140) 및 배출밸브(160)의 구성 및 커버(120)와의 결합방식에 따라 다양하게 변형될 수 있음은 물론이다.

도 4를 참조하면, 배출밸브(160)의 종단부에는 메탄가스(석탄코어에 포함된 잔류가스)의 양을 측정하는 가스량측정계(170)가 더 설치될 수 있다.

가스량측정계(170)는 본 발명에 의한 캐니스터(100)에 의해 석탄코어의 파쇄가 종료된 후, 배출밸브(160)에 결합되어 몸체(110) 내부의 메탄가스량을 측정할 수 있다. 물론, 가스량측정계(170)는 배출밸브(160)에 고정결합된 상태에서 석탄코어의 파쇄과정이 수행될 수 있다.

도 5를 참조하면, 커버(120)의 외측면에는 제어모듈(180)이 더 구성될 수 있다. 여기서, 제어모듈(180)은 온도계(130), 압력계(140), 배출밸브(160) 및 가스량측정계(170) 중 적어도 하나와 전기적으로 연결될 수 있으며, 각 구성의 전기적 연결관계는 당업자의 요구에 따라 다양하게 변경될 수 있으므로, 도 5에서는 생략하였다.

예를 들어, 제어모듈(180)은 압력계(140)의 측정결과를 확인하고, 측정된 내부 압력이 한계압력을 초과할 경우, 배출밸브(160)를 개방하여 몸체(110)의 내부압력이 계속 상승하는 것을 방지할 수 있다. 이때, 제어모듈(180)은 배출밸브(160)로 배출되는 메탄가스량을 가스량측정계(170)로부터 수신하여 저장하고, 이를 파쇄과정 후 측정될 총 메탄가스량에 포함할 수 있다.

다른 예로, 제어모듈(180)은 압력계(140)의 측정결과를 확인하고, 측정된 내부 압력이 한계압력을 초과할 경우, 캐니스터(100)에 의한 석탄코어의 파쇄과정을 중지할 수 있다.

이러한 제어모듈(180)은 제어장치(600)와 연동될 수 있으며, 캐니스터(100)가 회동되는 상태에서도 데이터를 송수신할 수 있도록 근거리 무선통신망으로 연동됨이 바람직하다.

또한, 커버(120)의 외측면에는 알림장치(190)가 더 구성될 수 있다.

알림장치(190)는 몸체(110) 내부의 압력이 한계압력을 초과하였음을 사용자에게 알려주기 위한 것으로, 제어모듈(180)에 의해 동작이 제어될 수 있다. 여기서, 알림장치(190)는 적색광을 방출하는 램프, 문자를 출력하는 디스플레이 등을 포함할 수 있다.

제어모듈(180)은 압력계(140)를 통하여 몸체(110) 내부의 압력에 대한 측정결과를 확인하고, 몸체(110) 내부의 압력이 한계압력을 초과할 경우, 알림장치(190)의 경고동작을 작동시킬 수 있다.

예를 들어, 알림장치(190)가 램프를 포함하는 경우, 제어모듈(180)은 램프를 점등함으로써, 알림장치(190)에 의한 경고동작을 수행할 수 있다. 다른 예로, 알림장치(190)가 디스플레이인 경우, 제어모듈(180)은 경고메시지를 출력함으로써, 알림장치(190)에 의한 경고동작을 수행할 수 있다.

도 6을 참조하면, 몸체(110)의 내부에 삽입된 돌기형 로드밀(150')은, 몸체(110)가 회동되면 몸체(110)의 내면부를 따라 회동방향으로 이동하게 된다. 이후, 돌기형 로드밀(150')은 어느 정도 높이까지 이동하게 되면, 자체의 하중에 의해 하부방향으로 낙하하게 된다.

결과적으로, 몸체(110)의 회동에 의해 상부로 이동하여 낙하하는 돌기형 로드밀(150')에 의해, 몸체(110) 내부의 석탄코어(도시하지 않음)가 파쇄될 수 있다. 이러한 과정은 기본형 로드밀(150)의 경우에도 동일하다.

한편, 몸체(110)의 회동에 돌기형 로드밀(150')이 상부방향으로 이동하는 높이는 몸체(110)의 회전속도에 따라 달라지게 된다. 다시 말해, 돌기형 로드밀(150')은 몸체(110)의 회전속도가 고속인 경우에는 도 6과 같이 움직이며, 몸체의 회전속도가 저속인 경우에는 몸체(110)의 하부에서 일정한 부분을 왕복이동하는 형태로 움직이게 된다.

따라서, 석탄코어의 파쇄과정 초기에는, 몸체(110)의 회전속도를 상승시킴으로써, 비교적 큰 크기의 석탄코어가 용이하게 파쇄되도록 할 수 있고, 이후 점차적으로 몸체(110)의 회전속도를 감소시키면서 비교적 작은 크기의 석탄코어를 잘게 부수도록 할 수 있다.

또한, 석탄코어의 파쇄는 기본형 로드밀(150) 또는 돌기형 로드밀(150')의 어느 하나만을 사용하는 경우에 비하여, 두 가지 로드밀(150)(150')을 모두 사용하는 경우에 보다 더 용이하게 이루어질 수 있다.

예를 들어, 돌기형 로드밀(150')의 경우에는 석탄코어의 파쇄과정 초기에 비교적 큰 크기의 석탄코어를 용이하게 파쇄할 수 있도록 사용될 수 있으며, 기본형 로드밀(150)의 경우에는 1차 파쇄된 석탄코어를 잘게 부수는데 사용될 수 있다.

도 7을 참조하면, 돌기형 로드밀(150')은 기본형 로드밀(150)의 표면에 적어도 하나의 분쇄돌기(151')가 형성된 형태로 형성될 수 있다.

이때, 돌기형 로드밀(150')의 표면에 형성된 분쇄돌기(151')는, 조밀한 구조로 형성될수록 석탄코어의 파쇄가 용이할 수 있으나, 석탄코어가 파쇄되는 과정에서, 파쇄된 석탄조각이 분쇄돌기(151')의 사이에 끼게 되는 경우가 발생할 수 있으며, 이러한 경우 석탄코어의 파쇄가 원활하게 이루어지지 않을 수 있다.

따라서, 본 발명의 돌기형 로드밀(150')의 분쇄돌기(151')는 도 7의 확대부분에 나타난 바와 같이, 측면부를 경사지게 형성(151a')함으로써, 파쇄된 석탄조각이 분쇄돌기(151')의 사이에 끼더라도 용이하게 빠질 수 있도록 할 수 있다.

한편, 캐니스터(100)는 지지롤러(300)의 상부에 놓여진 상태에서 회동되므로, 석탄코어를 파쇄하기 위하여 회동되는 과정에서, 지지롤러(300)로부터 이탈되거나 지지롤러(300)의 회전속도와 정확히 매칭되어 회동되지 않을 수 있다(예를 들어, 헛도는 경우). 이하에서, 도 8을 참조하여 이러한 경우가 발생되는 것을 미연에 방지할 수 있는 방법에 대해 살펴보기로 한다.

도 8은 도 1에 나타난 지지롤러를 설명하는 사시도이다.

도 8을 참조하면, 롤러본체(310)의 외주면에는 마찰피복층(312)이 형성될 수 있다.

마찰피복층(312)은 회동시 캐니스터(100)가 정확한 회전수에 의해 회동될 수 있도록 함과 동시에, 회동과정에서 지지롤러(300)의 길이방향으로 이동되어 지지롤러(300)로부터 이탈되는 것을 방지하기 위한 것으로, 고무재질 등의 합성수지재로 형성될 수 있다.

다시 말해, 캐니스터(100)와 지지롤러(300)의 접촉부분에 대하여, 충분한 마찰력을 제공함으로써, 캐니스터(100)가 정확한 회전속도에 의해 안정적으로 회전되도록 할 수 있다.

상기와 같은 마찰피복층(312)에도 불구하고, 캐니스터(100)가 지지롤러(300)로부터 이탈되는 것을 방지하기 위하여, 롤러본체(310)의 양측종단부에는, 마찰피복층(312)의 외주면에서 돌출되도록 이탈방지구(313)를 형성할 수 있다.

도 9를 참조하면, 동력전달장치(500)는 구동모터(400)의 모터축에 고정설치되는 제1 풀리(510), 지지롤러(300)의 회동축(311)에 고정설치되는 제2 풀리(520), 그리고 제1 풀리(510)와 제2 풀리(520)를 연결하여 순환이동하는 벨트(530)를 포함할 수 있다.

따라서, 구동모터(400)에 의해 모터축이 회동되면, 제1 풀리(510)가 회동되면서 벨트(530)를 순환시키게 되고, 벨트(530)의 순환에 의해 제2 풀리(520)가 회동되면, 지지롤러(300)가 회동되어 캐니스터(100)를 회전시킬 수 있다.

또한, 동력전달장치(500)의 제1 풀리(510), 제2 풀리(520) 및 벨트(530)는 기어형태로 맞물려 동작되도록 구성될 수 있다.

이상에서 본 발명에 의한 석탄층메탄가스 잔류량 측정 시스템에 대하여 설명하였다. 이러한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 전술한 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지는 것이므로, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

본 발명에 따르면, 시험시추되는 석탄코어를 분석하여 석탄층의 메탄가스 잔류량을 정확히 측정할 수 있고, 석탄층메탄가스자원의 상업적 활용여부를 현장에서 신속하고 정확하게 판단할 수 있으므로 석탄층메탄가스 잔류량 측정 분야에 보다 효과적으로 이용될 수 있다.

Claims

외형을 형성하는 프레임;

상기 프레임의 상부에 서로 이격되어 회동가능하도록 고정설치되는 두 개의 지지롤러;

상기 두 개의 지지롤러 사이에 놓여지며 내부에 석탄코어 및 로드밀(Rod mill)이 삽입되어 밀폐되는 원통형의 캐니스터(Canister);

상기 프레임의 내부에 고정설치되며 상기 캐니스터를 회동시키기 위한 동력을 발생시키는 구동모터;

상기 구동모터에서 발생된 동력으로 상기 두 개의 지지롤러 중 적어도 하나를 회동시키는 동력전달장치; 및

상기 프레임의 내부에 고정설치되며 상기 구동모터의 회전속도를 제어하는 제어장치를 포함하는 석탄층메탄가스 잔류량 측정 시스템.
제 1항에 있어서,

상기 캐니스터는,

중공부의 원통형 몸체; 및

상기 몸체에 결합되어 상기 몸체의 내부를 밀폐하며 온도계, 압력계, 배출밸브 및 가스량측정계 중 적어도 하나가 구성되는 커버를 포함하는 것을 특징으로 하는 석탄층메탄가스 잔류량 측정 시스템.
제 2항에 있어서,

상기 캐니스터는,

상기 압력계의 측정결과를 확인하고, 측정된 내부 압력이 한계압력을 초과할 경우, 상기 배출밸브를 개방하는 제어모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 석탄층메탄가스 잔류량 측정 시스템.
제 2항에 있어서,

상기 캐니스터는,

상기 커버에 알림장치를 더 구성하며,

상기 압력계의 측정결과를 확인하고, 한계압력을 초과할 경우, 상기 알림장치의 경고동작을 작동시키는 제어모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 석탄층메탄가스 잔류량 측정 시스템.
제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 로드밀은,

원통형의 기본형 로드밀 및 외주면에 적어도 하나의 분쇄돌기가 형성된 돌기형 로드밀 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 석탄층메탄가스 잔류량 측정 시스템.
제 1항에 있어서,

상기 지지롤러는,

회동축을 따라 길이방향으로 형성되어 상기 캐니스터가 놓이지는 롤러본체; 및

상기 롤러본체의 양측에 회동가능하도록 결합되어 상기 프레임의 상부에 고정설치되는 회동지지구를 포함하는 것을 특징으로 하는 석탄층메탄가스 잔류량 측정 시스템.
제 6항에 있어서,

상기 롤러본체의 외주면에는 마찰피복층이 형성되는 것을 특징으로 하는 석탄층메탄가스 잔류량 측정 시스템.
제 7항에 있어서,

상기 롤러본체의 양측종단부에는 상기 외주면에서 돌출되도록 이탈방지구가 형성되는 것을 특징으로 하는 석탄층메탄가스 잔류량 측정 시스템.
제 6항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 동력전달장치는,

상기 구동모터의 모터축에 고정설치되는 제1 풀리;

상기 지지롤러의 회동축에 고정설치되는 제2 풀리; 및

상기 제1 풀리와 제2 풀리를 연결하여 순환이동하는 벨트를 포함하는 것을 특징으로 하는 석탄층메탄가스 잔류량 측정 시스템.
제 1항에 있어서,

상기 제어장치는,

설정된 동작시간 및 회전속도에 따라 상기 구동모터의 동작, 회전방향 및 회전속도를 제어하고 그 결과를 감지하여 디스플레이하는 것을 특징으로 하는 석탄층메탄가스 잔류량 측정 시스템.