기공 매질 내 미생물 막힘 현상은 자연 환경과 공학 실무에서 널리 존재하며, 환경, 에너지 및 기초 의료 분야에서 공통된 문제이다. 이 과정에서 바이오필름의 형태와 막힘 메커니즘을 명확히 하기 위해 미세유체 모델-현미경-CMOS 카메라 시각화 실험 플랫폼을 이용하여 기공 구조와 유속이 바이오필름 클러스터 행동 및 매질 투과율 변화 특성에 미치는 영향을 연구하였고, 현미경 입자 영상 유속 계측 기술과 결합하여 기공 매질 내 유동장의 실시간 동적 관찰을 실현하였다. 결과는 유속과 기공 크기가 전단 속도와 영양물질 교환 속도에 영향을 미쳐 바이오필름 형태와 최종 막힘 효율을 제어함을 보여준다. 기공 매질 내 미생물 막힘은 우세 통로(막힘 모드Ⅰ)와 비우세 통로(막힘 모드Ⅱ)의 두 가지 모드를 나타낸다. 막힘 모드Ⅰ은 낮은 유속과 큰 기공 크기 조건에서 나타나며, 유체는 주로 우세 통로를 따라 흐르고, 시간에 따라 유속 분포 불균일성이 계속 심화되며, 투과율 감소는 뚜렷한 간헐적 변동을 보인다. 모드Ⅱ는 높은 유속과 작은 기공 크기 조건에서 나타나며, 유동장 분포가 상대적으로 균일하고, 투과율은 안정적으로 감소하며, 막힘 효과가 더 두드러져 실험 종료 시 투과율이 3단계로 감소한다.

기공 매질; 미생물 막힘; 투과율; 우세 통로; 바이오필름 형태