안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.
인공막을 사이에 두고 크기가 다른 물질들이 선택적으로 분리되는 현상은 반투과성막의 물리적 구조와 물질의 자연스러운 이동 현상인 확산이 결합하여 일어납니다.
인공막의 표면에는 눈에 보이지 않는 미세한 구멍들이 무수히 뚫려 있습니다. 이 구멍의 크기는 분자량이 큰 물질은 통과하지 못하고 작은 물질만 겨우 지나갈 수 있을 정도로 정밀하게 설계되어 있습니다. 혈액 속에 포함된 단백질이나 혈구 세포들은 크기가 매우 거대하여 인공막의 구멍을 물리적으로 통과하지 못하고 원래 있던 자리에 그대로 남게 됩니다. 반면 몸에서 배출되어야 하는 요소나 크레아티닌 같은 대사 노폐물들은 분자 크기가 매우 작기 때문에 이 미세한 구멍을 자유롭게 통과할 수 있습니다.
이렇게 크기에 따른 선별이 가능한 상태에서 노폐물을 이동시키는 원동력이 바로 농도 기울기에 의한 확산입니다. 확산은 물질이 높은 농도에서 낮은 농도 쪽으로 스스로 퍼져나가는 자연스러운 현상입니다. 인공막의 한쪽에는 노폐물 농도가 높은 혈액을 흘리고, 반대쪽에는 노폐물이 없는 깨끗한 투석액을 흘려주면 농도 차이가 발생합니다. 이에 따라 요소 같은 미세 노폐물들은 농도가 높은 혈액 쪽에서 농도가 낮은 투석액 쪽으로 막의 구멍을 통해 스스로 이동하게 됩니다. 결과적으로 단백질이나 혈구 같은 유익한 거대 성분은 손실 없이 보존되면서, 크기가 작은 노폐물만 농도 차이에 의해 자연스럽게 걸러져 밖으로 배출됩니다.