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컴퓨터가 수행하는 다공성 재료의 장시간 투수 성능 평가 방법으로서,(i) 다공성 재료 시편으로부터 고형 입자 매트릭스와 공극 구조 이미지를 각각 생성하는 단계;(ii) 상기 공극 구조 이미지에 경계 조건으로서 입수 버퍼 공간, 출수 버퍼 공간 및 수밀 벽면을 부가하여 분석 도메인을 설정하는 단계;(iii) 상기 설정된 분석 도메인에 대해 투수 성능을 평가하기 위한 유체 수치 해석을 수행하는 단계;(iv) 상기 공극 구조 이미지를 기초로 공극 중심축 구조를 획득하는 단계;(v) 상기 공극 구조 이미지와 상기 고형 입자 매트릭스를 중첩하여 놓고 공극 내 각 지점과 고형 입자까지의 거리에 기초한 공극 크기 지도를 구축하는 단계;(vi) 상기 공극 중심축 구조에서 상기 입수 버퍼 공간에 접한 공극 중심축을 출발점으로 하고 상기 출수 버퍼 공간에 접한 공극 중심축을 도착점으로 하는 공극 중심축들로 구성된 통과 경로들을 선정하는 단계; 및 (vii) 소정의 입도 분포를 가지는 가상의 오염 물질 입자들을 각각 선정된 통과 경로를 따라 이동시키면서, 상기 공극 크기 지도를 참조하여, 오염 물질 입자의 입도를 공극 크기에 비교하고, 공극 크기보다 오염 물질 입자의 입도가 크다고 판정되는 공극 중심축 상의 위치에 오염 물질 입자를 새로 고정하는 단계를 포함하고,상기 입도 분포의 범위는, 상기 오염 물질 입자의 입도를 상기 공극 크기에 비교할 수 있도록, 상기 공극 크기 지도 내의 가장 작은 공극 크기보다 크고 가장 큰 공극 크기보다 작은 범위를 적어도 포함하며, 상기 유체 수치 해석은 투수 계수를 산출하는 연산을 포함하고,x 축 방향의 투수 계수 는 다음 수학식에 기초하여 산출되고,여기서 는 절대 점성(absolute viscosity)이며, 는 x 축 방향 압력 경사(pressure gradient)이고, 는 x 축 방향 중력 가속도(gravitational acceleration)이며, 는 x 축 방향 다아시 속도(Darcy Velocity)로서 다음 수학식에 기초하여 산출되고여기서, 는 분석 도메인의 부피(volume), 는 유체의 평균 밀도(average density)이며, 는 시간 t에서 x 축 상의 격자점 x의 유체 밀도, 는 시간 t에서 x 축 상의 격자점 x의 x 축 방향 속도인 것을 특징으로 하는 다공성 재료의 장시간 투수 성능 평가 방법
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청구항 6에 있어서, (viii) 상기 공극 중심축 상의 위치에 새로 고정된 오염 물질 입자를 새로운 고형 입자로 간주하고 고형 입자 매트릭스 및 공극 구조 이미지를 갱신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다공성 재료의 장시간 투수 성능 평가 방법
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청구항 7에 있어서, 단계 (iv) 내지 단계 (viii)를 반복함으로써 다공성 포장재의 막힘 현상을 모사하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다공성 재료의 장시간 투수 성능 평가 방법
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청구항 7에 있어서, 상기 단계 (viii)는,오염 물질 입자들의 고정으로 무효화된 통과 경로들의 수가 전체 통과 경로들의 소정 비율을 초과하면, 공극 중심축 상의 위치에 고정된 오염 물질 입자들에 의해, 상기 고형 입자 매트릭스 및 상기 공극 구조 이미지를 갱신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다공성 재료의 장시간 투수 성능 평가 방법
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청구항 6에 있어서, 상기 유체 수치 해석은 격자 볼츠만 기법(Lattice Boltzmann Method)에 기초하는 것을 특징으로 하는 다공성 재료의 장시간 투수 성능 평가 방법
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청구항 6에 있어서, 상기 단계 (vi)는상기 공극 중심축 구조에서 상기 입수 버퍼 공간에 접한 공극 중심축들에서 상기 출수 버퍼 공간에 접한 공극 중심축들까지 최단 거리로 이동할 수 있는 공극 중심축들로써 구성된 경로들을 통과 경로로서 선정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다공성 재료의 장시간 투수 성능 평가 방법
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청구항 6에 있어서, 상기 단계 (i)는,다공성 재료 시편을 엑스선 단층 촬영 이미징하여 3차원 스택 이미지를 획득하는 단계; 및상기 3차원 스택 이미지를 이진화하여 고형 입자 매트릭스와 공극 구조 이미지를 각각 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다공성 재료의 장시간 투수 성능 평가 방법
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컴퓨터에서 청구항 6 내지 청구항 9, 청구항 11, 청구항 12, 청구항 13 중 어느 한 청구항에 따른 다공성 재료의 장시간 투수 성능 평가 방법을 수행하도록 구현된 프로그램이 수록된 컴퓨터로 독출 가능한 기록 매체
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다공성 재료 시편으로부터 고형 입자 매트릭스와 공극 구조 이미지를 각각 생성하는 3차원 이미지 생성부;공극 구조 내에 오염 물질 입자의 점진적 고착에 따라 고형 입자 매트릭스 및 공극 구조 이미지를 갱신하는 막힘 시뮬레이션부;상기 3차원 이미지 생성부 또는 상기 막힘 시뮬레이션부에 주어진 상기 공극 구조 이미지에 경계 조건으로서 입수 버퍼 공간, 출수 버퍼 공간 및 수밀 벽면을 부가하여 분석 도메인을 설정하는 분석 도메인 설정부; 및상기 설정된 분석 도메인에 대해 투수 성능을 평가하기 위한 유체 수치 해석을 수행하는 유체 수치 해석부를 포함하고, 상기 막힘 시뮬레이션부는상기 공극 구조 이미지를 기초로 공극 중심축 구조를 획득하는 공극 중심축 구조 생성부;상기 공극 구조 이미지와 상기 고형 입자 매트릭스를 중첩하여 놓고 공극 내 각 지점과 고형 입자까지의 거리에 기초한 공극 크기 지도를 구축하는 공극 크기 지도 생성부;상기 공극 중심축 구조에서 입수 버퍼 공간에 접한 공극 중심축을 출발점으로 하고 출수 버퍼 공간에 접한 공극 중심축을 도착점으로 하는 공극 중심축들로 구성된 통과 경로들을 선정하는 통과 경로 선정부; 및소정의 입도 분포를 가지는 가상의 오염 물질 입자들을 각각 선정된 통과 경로를 따라 이동시키면서, 상기 공극 크기 지도를 참조하여, 오염 물질 입자의 입도를 공극 크기에 비교하고, 공극 크기보다 오염 물질 입자의 입도가 크다고 판정되는 공극 중심축 상의 위치에 오염 물질 입자를 새로 고정함으로써, 상기 고형 입자 매트릭스와 상기 공극 구조 이미지를 갱신하는 입자 통과 판정부를 포함하고,상기 입도 분포의 범위는, 상기 오염 물질 입자의 입도를 상기 공극 크기에 비교할 수 있도록, 상기 공극 크기 지도 내의 가장 작은 공극 크기보다 크고 가장 큰 공극 크기보다 작은 범위를 적어도 포함하며, 상기 유체 수치 해석은 투수 계수를 산출하는 연산을 포함하고,x 축 방향의 투수 계수 는 다음 수학식에 기초하여 산출되고,여기서 는 절대 점성(absolute viscosity)이며, 는 x 축 방향 압력 경사(pressure gradient)이고, 는 x 축 방향 중력 가속도(gravitational acceleration)이며, 는 x 축 방향 다아시 속도(Darcy Velocity)로서 다음 수학식에 기초하여 산출되고여기서, 는 분석 도메인의 부피(volume), 는 유체의 평균 밀도(average density)이며, 는 시간 t에서 x 축 상의 격자점 x의 유체 밀도, 는 시간 t에서 x 축 상의 격자점 x의 x 축 방향 속도인 것을 특징으로 하는 다공성 재료의 장시간 투수 성능 평가 장치
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청구항 15에 있어서, 상기 입자 통과 판정부는,오염 물질 입자들의 고정으로 무효화된 통과 경로들의 수가 전체 통과 경로들의 소정 비율을 초과하면, 공극 중심축 상의 위치에 고정된 오염 물질 입자들에 의해, 상기 고형 입자 매트릭스 및 상기 공극 구조 이미지를 갱신하도록 동작하는 것을 특징으로 하는 다공성 재료의 장시간 투수 성능 평가 장치
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청구항 15에 있어서, 상기 통과 경로 선정부는,상기 공극 중심축 구조에서 상기 입수 버퍼 공간에 접한 공극 중심축들에서 상기 출수 버퍼 공간에 접한 공극 중심축들까지 최단 거리로 이동할 수 있는 공극 중심축들로써 구성된 경로들을 통과 경로로서 선정하도록 동작하는 것을 특징으로 하는 다공성 재료의 장시간 투수 성능 평가 장치
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청구항 15에 있어서, 상기 유체 수치 해석부는,격자 볼츠만 기법에 기초하여 상기 유체 수치 해석을 수행하도록 동작하는 것을 특징으로 하는 다공성 재료의 장시간 투수 성능 평가 장치
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청구항 15에 있어서, 상기 3차원 이미지 생성부는,다공성 재료 시편을 엑스선 단층 촬영 이미징하여 3차원 스택 이미지를 획득하고, 상기 3차원 스택 이미지를 이진화하여 고형 입자 매트릭스와 공극 구조 이미지를 각각 생성하도록 동작하는 것을 특징으로 하는 다공성 재료의 장시간 투수 성능 평가 장치
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