필터가 "완전하다(완전성)"은 필터의 공극크기 보다 큰 입자 및 미생물이 멤브레인의 공극을 통해서 통과하지 않은 것을 의미하며 반대로 필터가 "완전하지 않다(비 완전성)"는 필터가 잘못 생산되거나 손상을 입어서 필터의 공극크기 보다 큰 입자 및 미생물이 멤브레인의 공극을 통해서 통과하는 것을 의미합니다.
필터가 완전하다 또는 완전하지 않다를 판단하는 방법은 파괴 테스트(Destructive Test)와 비파괴 테스트(Non Dstructive)가 있으며 파괴 테스트를 Bacteria Challenge Test라고 합니다. 파괴 테스트라고 명명한 이유는 필터에 직접적으로 관련 미생물을 투입하여 테스트를 하기 때문에 필터가 오염되어 다시 사용할 수 없기 때문입니다. 비파괴 테스트에는 모세관현상(Capillary Force)을 이용하여 테스트를 하는 Bubble Point Test가 대표적이며 기체의 확산 현상(Diffusion Gas Flow)을 이용하여 테스트를 하는 Diffusion Test가 대표적입니다.
파괴테스트는 필터 생산자가 필터 생산 시 진행을 하며 필터 사용사는 Validation 목적으로 진행을 합니다. 반면 비파괴테스트는 일반적으로 생산공정에서 필터 사용 전/후, 필터 멸균 전/후에 진행을 하는데 회사 자체 규정, 국내적 규정,국제적 규정에 따라서 진행을 합니다.
멤브레인을 물에 적시면 멤브레인의 모든 기공에 물이 차게 됩니다. 기공에 물이 차는 원리는 모세관현상(Capillary force)에 의해서 일어나는데 기공 크기가 작으면 멤브레인 기공 표면과 물과의 표면장력이 강하게 작용하여 물이 기공 표면에 강하게 붙어 있고 기공 크기가 크면 기공 표면과 물과의 표면장력이 상대적으로 약하게 작용을 합니다.
Bubble Point는 기포점이라고 합니다. Bubble Point 압력이란 물로 적셔진 멤브레인의 기공 중 가장 큰 기공 속의 물이 기체로 대치되어 기체가 필터를 통해서 빠르게 흐를 때의 압력(Pressure)입니다. Bubble Point(기포점)은 필터 구조 내에서 물을 유지하는 힘의 크기를 의미하며 주로 다공성 필터(Microporous)에 적용하는 테스트 방법이며 전통적인 필터 완전성 테스트 방법입니다.
Bubble Point(기포점) 테스트란 멤브레인을 물로 충분히 적셔셔 멤브레인의 크고 작은 모든 기공들을 모세관현상에 따라서 물로 채웁니다. 이 멤브레인에 공기압을 서서히 올리면서 적용을 하면 어느 압력에서 가장 큰 기공이 물이 압력을 이기지 못하고 멤브레인의 하단부에 설치한 물수조로 물이 나오면서 동시에 기체 나오는데 이때의 압력을 측정하여 이미 수학적으로 계산된 Bubble Point 허용 압력과 비교하여 필터가 완전한지를 평가하는 테스트 방법입니다. 물 수조로 나오는 기체로 인해 기포가 생겨서 Bubble Point(기포점) 테스트라고 합니다.
• Bubble Point 허용 압력 이하의 압력이 적용되었을 때는 물이 멤브레인의 모든 기공에 그대로 있습니다.
• Bubble Point 허용 압력 근사치의 압력이 적용되었을 때는 서서히 멤브레인의 가장 큰 기공 속에 있는 물이 멤브레인 아래로 움직이기 시작합니다.
• Bubble point 허용 압력 이상의 압력이 적용되었을 때는 갑작스럽게 많은 기체가 멤브레인의 여러 기공을 통해서 멤브레인 아래로 쏟아져 나옵니다.
Bubble Point 공식을 보면 Bubble Point 압력은 표면장력과 접촉각에 비례한 반면 기공 크기와는 반비례합니다. 이 의미는 기공이 크면 적은 Bubble Point 압력이 필요하며 기공이 작으면 큰 Bubble point 압력이 필요합니다. 모세관 압력이 크면 큰 Bubble Point 압력이 필요합니다. 모세관 압력이 작으면 작은 Bubble Point 압력이 필요합니다.
Bubble Point 사양에는 다음과 같은 내용이 반듯이 포함되어야 합니다.
공극크기에 따른 Bubble Point 사양은 필터 공급자가 DI Water를 사용하여 25도에서 설정한 허용값입니다. 이 정보는 사용자가 물,물과 유사한 특징을 갖는 용액의 경우에는 사용할 수 있으나 물과 다른 특성을 갖는 용액의 경우에는 Bubble Point 허용치를 물과 다른 특성을 갖는 용액으로 다시 설정하여야 합니다.
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