본 실험에서는 실험실 규모의 혈액투석 장치를 구성하고 국내 의료기기 제조업체에서 제작한 혈액투석기의 특성을 확인하였다. 혈액투석기 제조에 사용된 혈액투석막은 일반적으로 약 0.01 μm에서 0.2 μm의 기공을 갖는 Polyethersulfone (PES) 소재의 중공사막을 사용하였으며 중공사막의 외경은 약 270 μm, 내경은 약 200 μm이다. 혈액투석기의 하우징은 polycarbonate 소재를 사용하였으며 약 9,600개에서 12,000개의 중공사막을 탑재시켜 제작하였다. 탑재된 혈액투석막의 개수에 따라 각기 다른 막 표면적을 가지는 3종류의 혈액투석기를 사용하여 각 혈액투석기의 구조적강도와 수투과특성, 그리고 주요 요독물질 중 하나인 urea (요소)의 제거 실험을 진행하였다. 제거된 urea의 농도는 총유기탄소(total organic carbon, TOC) 분 석을 이용하여 분석하였으며 가장 높은 1.8 m2의 막 표면적을 가지는 혈액투석막의 urea 제거 성능은 약 1시간 만에 98.3% 를 달성하였다.

이 실험에서는 α-Al2O3 지지체 위에 진공 코팅(vacuum coating)과 딥 코팅(dip-coating) 기법을 사용하여 GO/γ -Al2O3 중간층을 형성하였고, 무전해도금 방식을 통해 Pd-Ag 수소 분리막을 제작하였다. Pd와 Ag는 각각 무전해도금을 통해 지지체 표면에 증착되었으며, 합금화를 위해 도금 과정 중 H2 분위기 하에서 500°C에서 18 h 동안 열처리를 진행하였다. 제 조된 분리막의 표면과 단면은 SEM을 통해 분석되었으며, Pd-Ag 분리막의 두께는 1.88 μm, GO/γ-Al2O3 중간층을 가진 Pd-Ag 분리막의 두께는 1.07 μm로 측정되었다. EDS 분석을 통해 Pd-77%, Ag-23%의 조성으로 합금이 형성된 것을 확인하 였다. 기체투과 실험은 H2 단일가스와 H2/N2 혼합가스를 이용하여 수행되었다. H2 단일가스 투과실험에서 450°C, 4 bar 조건 하에서 Pd 분리막의 최대 H2 플럭스는 0.53 mol/m²·s로, Pd-Ag 분리막의 경우 0.76 mol/m²·s로 측정되었다. H2/N2 혼합가스 실험에서 측정된 분리막의 separation factor는 450°C, 4 bar 조건에서 Pd 분리막이 2626, Pd-Ag 분리막이 13808로 나타났다.

In this paper, we covered the basic design process of water-cooled cabinets and studied how to determine the target performance of heat exchanger design, which is essential in water-cooled cabinet design. A theoretical method was presented to set the target efficiency of the heat exchanger, and the pressure drop of air passing through the heat exchanger was predicted analytically. A cabinet-level thermal analysis was performed using the target efficiency and pressure drop data of the heat exchanger. The accuracy of the theoretical method was judged by comparing the theoretically predicted operating environment of the internal equipment with the analytically predicted operating environment of the internal equipment.