본 연구에서는 실험실 규모의 혈액투석 실험 장치를 구성하고 polysulfone (PS) 중공사막과 polyethylene terephthalate (PET) 소재의 모노 및 멀티 스페이서 얀(spacer yarn)을 적용한 5 종류의 소형 혈액투석 모듈을 제작하여 스페이서의 존재가 혈액투석 모듈에 미치는 영향을 확인하였다. 수투과도 측정 결과에서 스페이서가 없는 모듈의 flux가 가장 높은 것으 로 확인되었으나, 이는 스페이서를 적용한 모듈의 막표면적이 감소한 원인으로 분석된다. 반면, 요소(urea) 제거 실험에서는 스페이서 적용 여부와 종류에 따른 성능 차이가 뚜렷하게 나타났으며, 스페이서가 내부 유동 균일화에 기여함으로써 확산 저 항을 감소시키는 효과가 확인되었다. 특히 모노 스페이서를 10 wt% 적용한 모듈은 낮은 막표면적에도 불구하고 혈액투석 실 험 3 h 경과 시점에서 약 67.99%의 요소 제거율을 기록하여, 스페이서를 적용하지 않은 모듈(62.75%) 대비 약 5.24% 높은 요소 제거 효율을 나타냈다.

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.