바이러스 여과는 동물세포기반 바이오 의약품 제조에서 중요한 정제 공정으로, 특수하게 설계 및 제조된 분리막 을 사용하여 바이러스를 차단하고 항체 등 바이오 의약 물질을 선택적으로 통과시킨다. 바이러스 필터의 핵심 성능인 바이러 스 제거율과 항체 및 단백질의 회수율은 필터의 기공 구조와 대칭성뿐만 아니라, 여과 조건(표면 다공성, 압력, 유속, pH, 이 온 강도 등)에 따라 달라진다. 특히 단백질 오염은 비가역적 및 가역적 오염으로 구분되며, 추가로 blocking 모델을 통해 정밀 하게 분석하였다. 본 총설에서는 바이러스 필터 및 여과 공정의 이해 및 최적화를 위해 필터 구조, 제거 기작과 막오염 현상 을 소개하고, 바이러스 여과 공정에서 제거성능에 영향을 미치는 다양한 인자를 분석해보고자 한다.

This short review focuses on fouling by proteins and macromolecules in microfiltration/ultrafiltration. First, an experimental system that enables investigation of how the extent of the adsorption of proteins and macromolecules on membrane surfaces contributes to a decrease in filtrate flux in microfiltration/ultrafiltration is described. Using this system, a causal relationship - not a correlation - indicating that adsorption results in a decrease in filtrate flux could be clearly demonstrated in some cases. Second, a hydration structure at the membrane surface that can suppress adsorption is discussed, inspired by biomaterial research. In their hydrated states, polymers with low-fouling properties have water molecules with a particular structure. Finally, some successful examples of the development of low-fouling membranes via surface modification using low-fouling polymers are discussed.

정삼투 공정은 반투과성 막 양단의 농도차로 인한 삼투압을 사용하여 물을 투과시키고, 후처리공정을 통하여 유도용액을 분리하는 공정으로, 최근 제약, 음료, 고농도 폐수처리 등에 사용되고 있다. 정삼투막 공정은 역삼투막 공정과 같은 물리적 압력이 없어 막오염이 낮고, 형성된 막오염층도 쉽게 제거가 가능한 것으로 알려져 있다. 그러나 현재까지 정삼투 공정의 원수에 포함된 다양한 막오염 원인물질과 운전요인에 따른 정삼투 공정의 막오염 기작에 대한 연구는 드믄 실정이다. 본 연구에서는 현재까지 정삼투 공정에서의 다양한 막오염 원인물질의 막오염 경향 및 기작에 관련되어 수행된 연구결과을 정리하고, 최근 진행된 연구결과와 역삼투 공정에서 얻어진 결과를 종합하여 정삼투 막오염 기작에 대한 결과를 보고하고자 한다.

수처리 분야에서 분리막은 MBR(membranebioreactor), RO(reverse osmosis), NF (nanofiltration) 등의 공정에서 활발히 사용되고 있다. 그러나 분리막을 이용한 공정에서 가장 큰 문제점 중에 하나인 막오염 현상은 여전히 풀어야 할 문제로 남아있다. 본 연구에서는 막오염 현상을 완화시키기 위해 분리막의 표면에 다양한 모양의 패턴을 도입하였다. 이후 제조한 패턴형 분리막을 이용하여 교차형흐름 반응조에서 미생물의 부착 정도를 평가 해본 결과 패턴형 분리막에서 확연한 막오염 저감 효과를 확인하였다. 또한 패턴형 분리막에서의 막오염 저감메커니즘을 CFD를 이용해 해석해보았다.