1. Title & Journal
Journal: Journal of Membrane Science, 345 (2009), IF: 3.247)
Title: Three-dimensional modeling of biofouling and fluid dynamics in feed spacer channels of membrane devices
Author: C. Picioreanu, J.S. Vrouwenvelder, and M.C.M. van Loosdrecht

2. Background of authors
First & Corresponding author: C. Picioreanu
Affiliation: TU Delft, Netherlands
Background information:
-    Delft 공대의 바이오필름을 연구하는 그룹의 부교수
-    주 연구 분야는 바이오필름 성장 모델 개발
-    H-index: 21
-    연구 그룹 전체가 바이오필름을 연구하고 있으며 모델링에 대하여 상당한 실력을 갖추고 있는 그룹으로 판단됨
-    연구집단의 publication link: http://www.biofilms.bt.tudelft.nl/publications.html

3. Summary
스페이서가 바이오필름의 성장에 미치는 영향을 시뮬레이션한 논문입니다. Comsol을 사용하여 모멘텀, 용해성 기질(이 논문의 경우에는 용존산소), 바이오 매스의 밸런스를 시간에 따른 함수로 풀어내고 있습니다. 저자 자신이 개발한 바이오필름 모델(discrete automata biofilm model)을 사용하여 바이오매스의 축적, 이동, 반응 들을 계산하였고 용해성 기질에 대해서는 전통적인 Monod 성장식을 용존산소가 성장 제한 기질이라고 가정하에서 계산하였습니다.
시뮬레이션의 결과를 바탕으로 저자는 다음의 결과를 도출하고 있습니다.

1) 3D 시뮬레이션의 중요성
- 2D의 시뮬레이션은 유체가 실제 스페이서가 존재하는 채널내에서의 흐를 때 y 방향으로의 유동을 표현하지 못함 (2D의 경우에는 x, z 방향만 표현). 실제로는 실제 스페이서의 복잡한 형상으로 인해 y 방향의 흐름이 유동에 미치는 영향이 큼
- 바이오필름 형성시 불균일한 필름 형성으로 인해 선택적인 유동 형상이 나타남. 따라서 y 방향의 속도가 형성되는데 이는 2D 시뮬레이션으로는 모사할 수 없음. 이에 대한 그림은 다음과 같음.
 
- 위 그림 (C)에서 화살표로 나타낸 곳은 주 흐름 방향과 다른 y 방향으로의 유속이 발생하는 지점임. 이 부분은 2D 시뮬레이션으로는 나타낼 수 없음

2) 실제에 가까운 형상의 스페이서 시뮬레이션의 중요성
- 이상적인 스페이서 형상으로 시뮬레이션한 결과, 실제 스페이서가 존재하는 채널보다 pressure drop이 과소평가됨

3) 바이오 파울링과 체류시간
 
- 위 그림은 inlet에서 1 mol/m3의 불활성(반응이 없는) 기질을 흘려보냈을 때 체류시간의 분포를 나타내고 있다. 바이오 파울링이 형성될수록 체류시간의 분산이 커지는 것을 알 수 있다.

4. Originality & Creativity
- 실제의 스페이서 형상에 가까운 형상으로 스페이서가 바이오파울링에 미치는 영향을 모사함
- 바이오필름 성장, momentum, mass transfer를 동시에 모사하여 실제 현상에 가까운 조건에서 모사함
- 2D 모사가 가지는 한계점을 규명하고 3D 모사의 당위성을 설명함

5. Further applications
- 이 논문에서는 저자가 개발한 바이오필름 모델(Discrete automata biofilm model)을 java로 코딩하여 사용하였는데 실제로 이 부분은 단기간 구현이 불가능할 것이라 판단됨.
- 따라서 현재 고려하고 있는 적용가능한 부분은 실제 스페이서 형상을 CAD하여 실제 스페이서가 scaling 성장에 어떠한 영향을 미칠 것인지를 모사 가능할 것으로 예상함.

6. Contact (to reviewer)
minkyupark@gist.ac.kr