[논문]중공사막 모듈에서 유체의 마찰손실 최소화

중공사막 모듈에서 유체의 마찰손실 최소화
Minimizing the Friction Loss of Fluid in Hollow Fiber Membrane Modules 원문보기

이삼철 (한려대학교 신소재공학과) , 김기범 (전북대학교 화학공학부) , 홍성출 (전북대학교 의대 미생물학교실) , 김민호 (전북대학교 흉부외과학교실) , 전경락 (전북대학교 화학공학부·공업기술연구소)

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본 연구에서는 새로운 체내삽입형 인공폐 모듈이 혈관 내 혈액흐름의 압력손실을 최소화하여야 하는 제한 인자를 만족하는 액체흐름경향과 중공사 개수에 대한 영향을 고찰하고, 이 장치가 정맥 내에서의 혈액 흐름 저항을 최소화할 수 있는 방법을 모색하였다.
본 연구에서는 혈관내의 압력손실을 최소화하여야 하는 제한 인자를 만족하는 새로운 인공 폐에서 액체흐름경향과 중공사 개수에 대한 압력손실 영향을 고찰하였다. 용액의 압력손실은 용액의 유속에 2차 함수 형태로 증가하며 용액의 압력손실은 용액의 점도와 밀접한 관계를 갖고 있다.

자체 제작한 중공사막 모듈의 모형은 그림 1에 나타내었다. 모듈은 3cm의 아크릴관에 중공사의 수를 변화시킬 수 있도록 설계를 하였다. 중공사는 약 380㎛ OD와 50㎛ 두께의 미세다공성 폴리프로필렌 막(Oxyphane, Enka, Germany)을 사용하였다.
75 ~ 6 ℓ/Min으로 하였다. 유량의 변화에 따른 압력차는 수은 마노미터(Model M-1000 W/M, Dwyer Instrument, inc., USA)를 사용하여 측정하였다.

사용된 용액은 3차 증류수를 사용하였으며, 글리세롤 용액은 혈액의 점도와 유사한 영역인 40%의 용액을 제조하여 사용하였다. 또한 혈액은 신선한 소 혈액을 사용하였다. 각각의 용액의 온도는 37℃를 유지하였으며, 용액의 유량은 0.
용액의 마찰손실을 측정하기 위한 장치는 그림 2에 나타내었다. 사용된 용액은 3차 증류수를 사용하였으며, 글리세롤 용액은 혈액의 점도와 유사한 영역인 40%의 용액을 제조하여 사용하였다. 또한 혈액은 신선한 소 혈액을 사용하였다.
모듈은 3cm의 아크릴관에 중공사의 수를 변화시킬 수 있도록 설계를 하였다. 중공사는 약 380㎛ OD와 50㎛ 두께의 미세다공성 폴리프로필렌 막(Oxyphane, Enka, Germany)을 사용하였다. 중공사의 기공은 약 4㎛이며 중공사 표면의 약 45%를 차지한다.
중공사의 기공은 약 4㎛이며 중공사 표면의 약 45%를 차지한다. 중공사의 길이는 120cm이며 중공사의 개수에 따라 모듈을 제작하였다. 중공사 다발에서 압력흐름 거동을 실험적으로 조사한 실험장치는 그림 2와 같다.

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