A Method for Determining the Sandstone Porosity by Using a Microwave Oven

In order to determine the porosity of rock, the 'standard test method for porosity and density of rock' proposed by the Korean Society for Rock Mechanics is commonly used. However, the standard test method, which uses a drying oven, takes 8 to 24 hours to complete the test in taking samples out of the oven every four hours and measuring the weight of the specimen. To complement these disadvantages, we devised a method for measuring rock porosity by using a microwave oven. The devised method reduced the cause of errors and the inconvenience occurred in the process of weighing samples by constructing a weight monitoring system, which monitors the drying process. A suitable heating/pause time was set up to maintain the temperature of sample below $105{\pm}3^{\circ}C$ in drying process, and an alarm system was implemented in order to stop drying process when the weight change of the rock sample is within 0.1% of the initial weight. The porosity was determined from the dry weight of the sample, which was obtained by the curve fitting of weight monitoring data. Then, the porosities obtained by using the microwave oven were compared with those obtained by the standard test method. Test results using sandstone samples showed that the porosities obtained by a microwave oven was similar to those obtained by the standard method and the porosity difference between two methods was as large as 0.4%. In addition, repeated porosity measurement using the same specimen showed that the standard deviation of the porosity, which reflects the precision of the measurement was as good as 0.23%. Therefore, a microwave oven porosity measurement system can give the porosity of rock samples with high reliability.

마이크로웨이브 오븐을 이용한 사암의 공극률 산출 방법

암석의 공극률을 산출하기 위해서는 일반적으로 한국암반공학회에서 정하고 있는 '암석의 공극률 및 밀도 측정 표준시험법'이 사용된다. 그러나 건조로를 이용하여 공극률을 구하는 이 같은 표준시험법은 8-24시간이 소요될 뿐만 아니라, 실험 도중 4시간 간격마다 시료를 꺼내어 무게를 측정해야 하는 번거로움이 있다. 이와 같은 단점을 보완하기 위해 본 연구에서는 마이크로웨이브 오븐을 이용하여 암석의 공극률을 측정하는 방법을 제안하였다. 마이크로웨이브 오븐에 무게 모니터링 시스템을 구축하여 무게 측정의 오차 발생 요인과 실험 과정의 번거로움을 줄였다. 건조과정에서 시료의 온도를 $105{\pm}3^{\circ}C$ 이내로 유지하기 위해 적절한 가열/휴지시간을 설정하였으며, 시료의 무게 변화량이 최초 무게의 0.1% 이내에 들면 모니터링을 중단할 수 있도록 알람 시스템도 구현하였다. 무게 모니터링 데이터에 곡선접합을 실시하여 시료의 건조무게를 구하고, 이를 이용하여 공극률을 산출하였으며, 이렇게 구한 공극률을 표준시험법으로 구한 공극률과 비교하였다. 사암을 이용해 실험한 결과, 마이크로웨이브 오븐으로 구한 공극률은 표준시험법으로 구한 공극률과 최대 0.4%의 오차를 보여 표준시험법의 결과와 유사하였다. 또한 동일 시료를 이용하여 공극률을 반복 측정한 결과, 표준편차가 최대 0.23% 정도로 정밀도 또한 양호하였다. 따라서 마이크로웨이브 오븐을 사용할 경우 높은 신뢰도로 공극률 산출이 가능할 것으로 판단된다.