비뉴턴 혈류모델 (Non-Newtonian Blood Flow Model)
쉽게 풀면
물은 아무리 빨리 흔들거나 천천히 흔들어도 끈적임의 정도가 변하지 않지만, 케첩이나 꿀 같은 액체는 흔드는 속도에 따라 흐르는 정도가 달라집니다. 혈액도 이런 케첩과 비슷한 성질을 가지고 있어서, 빠르게 흐를 때는 상대적으로 묽게, 천천히 흐르거나 좁은 혈관에서는 상대적으로 걸쭉하게 행동합니다. 비뉴턴 혈류모델은 이런 혈액의 점성 변화를 반영해서 혈류를 더 현실에 가깝게 계산하는 방법입니다.
왜 중요한가
혈관 전산유체역학 시뮬레이션에서 혈액을 단순히 물처럼 일정한 점성을 가진 뉴턴 유체로 가정하면 계산이 단순해지지만, 특히 혈류 속도가 느린 미세혈관이나 협착부에서는 실제와 차이가 커질 수 있습니다. 비뉴턴 모델을 사용하면 이런 영역에서 더 정확한 혈류 및 전단응력 예측이 가능해집니다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
혈액을 단순한 뉴턴 유체로 가정한 경우와 비뉴턴 모델을 사용한 경우의 계산 결과 차이를 비교했다는 뜻입니다.
혈류 속도가 느린 미세혈관에서는 비뉴턴 모델이 실제 실험 결과를 더 정확히 재현했다는 의미입니다.
조금 더 깊게 보면
대표적인 비뉴턴 점성 모델로는 캐로우(Carreau) 모델, 파워로우(power-law) 모델, 카슨(Casson) 모델 등이 있으며, 이들은 전단율이 낮을 때 점성이 높아지고 전단율이 높을 때 점성이 낮아지는 전단 박화(shear-thinning) 특성을 수식으로 표현합니다. 이런 모델의 매개변수는 실제 혈액 시료의 점성 측정 실험을 통해 얻어집니다.
주의할 점
큰 혈관에서 빠르게 흐르는 혈류의 경우 뉴턴 유체 가정과 비뉴턴 모델의 결과 차이가 크지 않은 경우도 있어, 모든 해석에 항상 비뉴턴 모델이 필요한 것은 아닙니다. 어떤 모델을 쓸지는 해석하려는 혈관의 크기와 혈류 조건에 따라 판단해야 합니다.