10월 26일(금)․광물학
100 2007 추계지질과학연합학술대회 초록집
모델 샌드로 이루어진 다공성 매질의 프랙탈 차원 분석 : 핵자기공명 현미영상(NMR microimaging)을 이용한 연구
이범한
*․이성근
서울대학교 지구환경과학부, [email protected]
다양한 지질 매체의 미시적인 공극구조의 분석은 다공성 매질의 유체의 흐름, 토양 오염물 의 이동, 저류암으로부터의 원유 회수 등에서 중요한 역할을 하며 많은 연구가 이루어지고 있 다. 다공성 매질의 구조에 대한 특성을 나타내기 위한 변수로 일반적으로 공극률, 비표면적 등 이 사용되고 있으며 본 연구에서는 불균질한 다공성 매질에 대해 비정수 차원을 갖는 프랙탈 (Fractal) 차원을 분석하여 매질의 특성을 나타내고자 한다. 본 연구에서는 불규칙적인 입자 모 양을 가지고 있는 실리카젤(silica gel)과 구형의 글래스비드(glass beads)를 모델 샌드로 하여 각각에 대해 입자 크기 분포가 다른 다공성 매질을 만들었다. 이러한 매질의 공극 구조들을 영 상화하기 위해 핵자기공명 현미영상(NMR microimagine)이 사용되었다. 핵자기공명 현미영 상은 강한 자기장을 사용하고 시료의 크기를 작게 하여 분해능을 높여서 화학, 재료공학, 화학 공학, 생물학 등 여러 분야에 응용되고 있다. 다공성물질에 대한 핵자기공명 현미영상의 응용 은 실제 공극 구조를 채우고 있는 유체의 핵스핀 밀도를 영상화함으로써 유효 공극을 영상화 한다는 장점을 가진다. 본 연구에서는 이차원 영상에 대해 물에 포함되는 수소의 핵스핀 밀도 영상과 유체와 입자 표면의 상호 작용에 따라 다른 값을 갖는 스핀-격자 이완 시간 (spin-lattice relaxation time, T1) 영상을 얻었고, 삼차원 공극 구조에 대해 핵스핀 밀도 영상을 얻었다. 이 차원 영상에 대해 상자-집계 (box-counting) 방법을 이용하여 프랙탈 차원을 분석한 결과 스핀 -격자 이완 시간 영상으로부터 얻은 프랙탈 차원은 표면적이 증가할수록 증가하는 경향을 보 인다. 삼차원 핵스핀 밀도 영상에 대해 마찬가지로 분석한 결과 이차원 스핀-격자 이완 시간 영 상으로부터 얻은 프랙탈 차원과 유사한 경향성을 가지며, 비슷한 표면적을 갖는 시료에 대해 실리카젤로부터 얻은 프랙탈 차원이 글래스비드로부터 얻은 프랙탈 차원에 비해 높은 값을 갖 는다. 이러한 결과는 다공성 매질의 불균질성이 증가할수록 프랙탈 차원이 높아지는 결과를 의미한다. 본 연구는 핵자기공명 현미영상을 이용하여 다공성 매질의 구조 및 속도 분포를 영 상화하고, 구조의 특성을 여러 가지 변수로 나타내어 유체의 흐름과의 관계를 밝히기 위한 예 비 연구이다.
3-9 구두
