본 연구는 막 손상을 검지하기 위한 압력손실시험(pressure decay test, PDT)에서 분리막의 초기 상태(virgin state) 의 물성을 고려하여 산정하는 초기설정압력(Ptest, Pmax)에 대한 오차범위를 확인하고자 하였다. 여과 공정을 수행하면서 불가 피하게 발생하는 막오염으로 인하여 변화하는 접촉각을 연속적으로 측정하여 막간차압(transmembrane pressure, TMP)과의 상관관계를 확인한 결과, 막간차압이 0~200 kPa 증가할 때 막 표면에서의 접촉각이 83~41° 범위로 선형 감소하는 결과로 측 정되었다. 물리세척에 의한 회복율이 높은 가역적인 오염구간보다 비가역적인 막오염 구간에서 접촉각의 변화폭이 커지는 것 을 확인할 수 있었다. 이를 통하여 종래 고정된 초기설정압력에서 막의 물성과 막오염도에 따라 적용의 필요성을 확인할 수 있었으며, 막 손상 면적 대비 일정한 압력손실율(pressure decay rate, PDR)을 얻기 위해서 압력손실시험을 수행할 때 막오염의 간접지표인 TMP를 고려하여 동적으로 초기설정압력값을 산정 및 적용해야만 절대적인 수질 보증을 유지할 수 있을 것이다.

본 연구에서는 하수 재이용을 위한 역삼투막 공정에서 전처리 정밀여과막(MF) 손상에 대한 누출되는 다양한 수 질변화로써 막 손상 검지 방안을 제시하였다. 이를 위하여 역삼투막 유입수질 적합성 평가지표인 SDI (silt density index)를 3에서 5의 범위 내에서 막 손상 시 검지 감도를 정량화하기 위하여 전처리 분리막이 1에서 3가닥 파단에 따라 SDI는 1.92에 서 6.11까지 증가한 결과를 확인할 수 있었다. 일반적으로 3을 기준으로 역삼투막 유입수질로 설정하였을 때 분리막이 3가닥 까지 파단이 되어야만 막 손상 검지가 가능하다는 것을 의미하며 역삼투막의 오염은 잠재적으로 가속화되어 효율을 저하시 킬 수 있다. 또한 이때 누출되는 입자성과 유기물질에 대하여 0.45 μm 이상의 크기만 걸러주는 입자계수는 입도분포별 막 파 단 개수에 따라 일정한 패턴을 확인할 수 없었으며, TOC 농도는 약 2배의 변화패턴으로써 SDI와의 상관관계로써 TOC가 막 손상 수질지표로써 신뢰성이 높은 것으로 확인되었다. 수질분석결과와 더불어 USEPA에서 제시하는 막 손상 검지 방법 중 압력손실시험과 이를 기반으로 LRVDIT 모델의 적합성 평가를 한 결과 막 손상 또는 역삼투막 공정으로 유입되는 막오염물질 을 신속하게 확인할 수 있는 SDI 및 TOC를 포함한 LRVDIT 모니터링과 UCL 설정을 병행해야 한다.

The objective of this study was to establish the optimal conditions for hypoosmotic swelling (HOS) test to assess the functional integrity of the membranes of boar fresh or frozen/thawed spermatozoa. When pooled semen sample was incubated for 30 min at 37℃ with different test solution of varied osmolarity, the highest percentage of HOS positive spermatozoa was observed in a 150 mOsmol fructose/Na-citrate solution (33.6%). Incubation time did not affect significantly the score of HOS positive spermatozoa observed in a 150 mOsmol fructose/Na-citrate solution at 37℃, but the osmolarity affected the score of HOS positive spermatozoa under the same condition above. Fresh semen was significantly better than frozen/thawed semen in semen parameters evaluated such as motility, viability, membrane integrity and lipid peroxidation (p<0.05). In the relationships of sperm parameters, motility vs viability, motility vs membrane integrity and viability vs membrane integrity were positively correlated (0.82～0.94) but lipid peroxidation vs other estimated factors was negatively correlated (－0.90～－0.98). Among the evaluation methods, motility vs viability, motility vs membrane integrity and lipid peroxidation vs other estimated factors were significantly correlated (p<0.05). These results of this study indicate that the optimal condition of HOST in boar spermatozoa is a 150 mOsmol fructose/Na-citrate solution for 30 min incubation at 37℃ and HOST can substitute the examination of motility, viability and lipid peroxidation.

Hypoosmotic swelling test (HOST) is used for evaluating the plasma membrane function and fertilizing ability in mammal spermatozoa. However, HOS solutions and experimental conditions have not been determined clearly for assessing canine spermatozoa. This study was conducted to examine the HOS solutions and assay conditions, including incubation time (30 to 120 min), storage temperature (4, 17 and 20℃), semen status (fresh and frozen). Maximum spermatozoal plasma membrane swelling was obtained in an 150 mOsm Na-citrate/Fructose solutions with an incubation time for 45 min. The storage temperature and semen status affected the percentage of HOS positive spermatozoa. The HOS test adapted to canine spermatozoa in this study was simple and highly consistent assay with good repeatability. The optimal condition of HOST in canine spermatozoa is an 150 mOsm Na-citrate/Fructose solutions with an incubation time for 45 min regardless of semen storage temperature and semen status.

막 여과는 막을 통해 물을 통과시켜 수중의 오염 물질이나 불순물을 제거하는 기술이며 고도수처리 및 하수 처리와 같은 다양한 분야에서 사용된다. 하지만, 우발적인 수질 오염이나 막 손상의 경우에는 대응하기 어렵다는 단점이 있다. 따라서 여과 과정을 거친 후 식수의 오염을 막기 위해 막의 손상을 모니터링 해야 한다. 본 연구에서는, 압전 센서를 사용하여 고주파 기반 전기역학적 임피던스(EMI)를 측정하여 막 완결성 시험을 수행하였다. 외부 배관에 부착된 압전 센서는 배관 내부 압력 변화로 인한 막의 물리적 특성의 변화를 검출 할 수 있다. 압력 감쇠 시험을 진행하는 동안, 부착된 압전 센서를 통해 EMI 를 측정함으로써 막 손상으로 인한 압력 강하를 측정 할 수 있다. 본 기술을 검증하기 위하여 실제 수원지에서 현장 테스트가 수행되었다. 신뢰성을 높이기 위해 각 측정 단계에서 20 회 실험을 수행 하였고 그 결과, 미세한 압력 강하를 검출함으로써 막의 손상을 모니터링 할 수 있음을 확인하였다.