공극률 및 투과도 계산기

공극 부피로 공극률을 계산하고 정상 다르시 유동 실험으로 고유투과도를 구하세요.

다공성 재료의 특성
부피 측정값과 일관된 SI 단위의 유동 시험 데이터를 입력하세요.

공극률과 투과도 알아보기

공극률과 투과도는 다공성 재료의 서로 다른 특성을 나타냅니다. 공극률은 전체 부피에서 빈 공간이 차지하는 비율로, φ = Vvoid / Vtotal로 계산하며 여기서는 백분율로 표시합니다. 공극률이 높은 암석도 공극 사이의 연결성이 낮을 수 있으므로 공극률만으로 유체가 얼마나 쉽게 통과하는지 알 수 없습니다. 부피는 비율만 중요하므로 같은 단위로 측정해야 합니다. 고유투과도는 사용한 유체 종류와 무관하게 연결된 공극망이 유체를 전달하는 능력을 나타냅니다. 일차원 정상 유동에서는 다르시 법칙을 k = QμL / (AΔP)로 정리할 수 있습니다. Q는 체적 유량, μ는 점성계수, L은 시료 길이, A는 단면적, ΔP는 시료 양단의 압력 차입니다. SI 단위로 입력하면 k는 제곱미터로 계산됩니다. 계산기는 일 다르시가 9.869233 × 10⁻¹³ 제곱미터라는 관계로 다르시 단위도 제공합니다. 다르시 법칙은 포화된 균질 시료에서 점성력이 지배하는 층류를 가정합니다. 정상 상태가 된 뒤 유량과 압력 차를 측정해야 합니다. 가능하면 배관과 고정 장치의 손실을 압력 차에서 제외하고, 면적은 흐름에 수직으로, 길이는 유동 경로를 따라 측정하세요. 기체 실험에는 압축성과 미끄럼 보정이 필요할 수 있습니다. 다상계에서는 여기서 계산하는 단상 고유값 대신 상대투과도가 필요합니다. 공극률은 측정 방법에 따라 달라집니다. 총공극률은 고립된 공극도 포함하지만 유효공극률은 물질 전달에 기여하는 연결된 공극만 포함합니다. 입자 부피법, 포화법, 영상법, 수은 압입법은 접근하는 공극 크기가 달라 서로 다른 값을 낼 수 있습니다. 층상 또는 균열 매질의 투과도 역시 방향에 따라 달라질 수 있습니다. 단일 스칼라 결과가 이방성 재료의 거동을 대표하지 못할 수도 있습니다. 이 계산기는 석유공학, 수리지질학, 토양학, 여과, 세라믹, 실험실 코어 분석에 유용합니다. 입도만으로 투과도를 추정하지 않고 측정한 다르시 유동 데이터를 직접 적용합니다. 교정된 장비를 사용하고, 점성계수가 온도에 따라 변하므로 온도를 제어하세요. 여러 압력 구배에서 시험을 반복해 유량 반응이 선형인지 확인해야 합니다. 저류층 및 지반공학 의사결정에서는 응력, 포화도, 불균질성, 규모, 적용 시험 표준도 고려해야 합니다.

공극률과 투과도 예제

예제 값은 저장 능력과 유동 능력이 별개의 특성임을 보여 줍니다.

시료 데이터결과해석
전체 0.01 m³, 공극 0.0025 m³공극률 25%전체 부피의 사분의 일이 공극입니다.
Q 1 × 10⁻⁶ m³/s, μ 0.001 Pa·s, L 0.1 m, A 0.01 m², ΔP 1000 Pak 1 × 10⁻¹¹ m²단상 정상 다르시 유동의 결과입니다.
동일한 형상과 유체에서 Q 5 × 10⁻⁸ m³/sk 5 × 10⁻¹³ m²같은 구배에서 유량이 작으면 투과도도 낮습니다.

계산기 사용 방법

  1. 전체 부피와 측정한 공극 부피를 같은 부피 단위로 입력하세요.
  2. 정상 체적 유량과 유체의 점성계수를 SI 단위로 입력하세요.
  3. 시료 길이, 단면적, 시료 양단의 압력 차를 입력하세요.
  4. 특성 계산을 눌러 공극률과 제곱미터 및 다르시 단위의 투과도를 확인하세요.

공극률과 투과도 자주 묻는 질문

공극률과 투과도는 같은가요?

아닙니다. 공극률은 빈 공간의 양을, 투과도는 연결된 공극이 유체를 전달하는 능력을 나타냅니다. 공극이 고립되어 있으면 공극률이 높아도 거의 불투과성일 수 있습니다.

다르시는 무엇인가요?

다르시는 석유공학에서 널리 쓰는 전통적인 투과도 단위입니다. 일 다르시는 약 9.869233 × 10⁻¹³ 제곱미터입니다.

유체 점도가 고유투과도를 바꾸나요?

고유투과도는 유체가 아닌 다공성 구조의 특성입니다. 점도는 측정 유량을 바꾸며, 구조 특성을 분리해 구할 수 있도록 다르시 법칙에 포함됩니다.

기체 유동에도 사용할 수 있나요?

기본적인 다르시 추정은 가능하지만 기체에는 평균 압력, 압축성, 클링켄버그 미끄럼 보정이 필요할 수 있습니다. 영향이 크면 기체 전용 표준을 사용하세요.

공극 부피가 전체 부피보다 작아야 하는 이유는 무엇인가요?

공극은 전체 부피의 일부이므로 물리적 비율이 일을 넘을 수 없습니다. 더 큰 값은 측정값이나 단위가 일치하지 않음을 뜻합니다.