마이크로니들 생산설비 테스트: 6mg 정량 토출과 4.38초 택타임

최근 팩토릭스는 D사에 마이크로니들 초정밀 토출 단동설비를 성공적으로 납품했습니다.

마이크로니들은 피부에 미세한 바늘을 적용해 약물이나 백신 성분을 전달하는 의료기기입니다. 자가 투여와 병원 밖 투약 가능성으로 주목받고 있지만, 제조 단계에서는 오히려 높은 정밀도가 요구됩니다.

특히 제품마다 정해진 양의 액상을 동일하게 토출하면서도 양산에 필요한 생산속도를 확보해야 합니다. 팩토릭스가 정리한 주요 고객 요구조건에도 CV ±3% 이내의 토출 반복성, 중형 제품 기준 6초 이하 택타임 등이 포함돼 있습니다.

이번 D사 적용 테스트에서는 이 가운데 6mg 정량 토출의 반복성과 제품당 5초 이내의 생산성을 중점적으로 확인했습니다.

6mg 정량 토출, 20회 반복 결과는?

테스트에는 약 3,000cP 점도의 액상을 사용했습니다.

주요 설정조건은 다음과 같습니다.

• 목표 토출량: 6.0mg
• 액상 온도: 27℃
• 토출 압력: 300kPa
• 로봇 이동속도: 100mm/s
• 노즐: Plastic 12G
• 노즐과 작업물 간격: 0.5mm

토출량을 확인하기 위해 총 20회 반복 측정했습니다.

측정값은 최저 5.83mg, 최고 6.26mg, 평균은 약 6.03mg이었습니다. 이를 기준으로 계산한 변동계수는 약 **CV 1.65%**입니다.

CV(Coefficient of Variation): 평균값에 비해 측정 결과가 얼마나 흩어져 있는지 나타내는 값입니다. 값이 작을수록 반복 결과가 일정하다고 볼 수 있습니다.

팩토릭스가 파악한 마이크로니들 고객 요구 기준은 소형 4mg, 중형 6mg, 대형 12mg에서 CV ±3% 이내입니다. 따라서 이번 시험조건에서는 요구 수준 안의 반복성을 확인했습니다.

다만 이 결과는 특정 액상과 설정조건에서 수행한 테스트 결과입니다. 제품별 재료와 공정조건이 달라지면 별도의 검증이 필요합니다.

정밀도만큼 중요한 생산속도

정확한 토출만 가능하다고 바로 양산설비가 되는 것은 아닙니다.

생산성 테스트에서는 4개 토출에 18초, 32개 토출에 140초가 소요됐습니다.

제품 한 개 기준으로 환산하면 다음과 같습니다.

작업 수량

총 소요시간

제품당 택타임

4개

18초

약 4.50초

32개

140초

약 4.38초

32개 연속 작업에서도 제품당 약 4.38초 수준을 확인했습니다.

팩토릭스가 정리한 중형 마이크로니들 제품의 고객 요구조건은 6초 이하입니다. 4.38초는 이 기준보다 약 1.62초 빠르며, 단순 계산하면 약 27%의 시간 여유가 있습니다.

여기서 중요한 부분은 최고속도보다 연속 작업에서도 택타임이 유지되는가입니다. 4개 작업과 32개 작업을 비교했을 때 제품당 처리시간이 크게 증가하지 않았다는 점은 반복 생산 조건을 검토할 때 참고할 수 있습니다.

양산에서는 6mg과 4.38초만 보면 될까?

아닙니다.

팩토릭스가 마이크로니들 생산설비에서 함께 보는 조건에는 온도 관리, 초미세 토출, 공정환경, 작업자 독립성, 불량 사전 감지도 포함됩니다.

현재 정리된 고객 요구사항에는 공정 중 20℃ 수준의 온도 관리, 150μm 이하의 미세 Dot, 공정환경 20~22℃·습도 40% 이상, 작업자의 숙련도와 관계없이 일정한 품질을 유지하는 조건 등이 포함돼 있습니다.

왜 이렇게 많은 조건을 함께 봐야 할까요?

액상은 온도, 습도, 시간 경과, 압력, 노즐 상태에 따라 물성이 달라질 수 있기 때문입니다. 처음에 설정한 압력과 토출시간이 같더라도 액상 상태가 변하면 실제 토출 결과는 달라질 수 있습니다. 팩토릭스 역시 이를 액상 공정의 주요 품질 변수로 보고 있습니다.

따라서 마이크로니들 양산설비를 검토할 때는 단순히 “6mg이 나오는가”보다 다음을 함께 확인해야 합니다.

정량 토출 반복성 + 연속 생산 택타임 + 공정환경 변화 대응력

단동설비에서 양산 자동화로

이번 D사 설비는 마이크로니들 생산공정에 필요한 초정밀 토출을 실제 제조 단계에 적용한 사례입니다.

향후 생산량이 늘어나면 토출만이 아니라 정렬, 비전검사, 품질판정, 공정조건 보정까지 연결하는 것이 중요해집니다.

팩토릭스가 개발 중인 AFMS-X1 역시 액상의 점도·온도·습도 등 공정 데이터를 학습하고, 토출량·압력·속도를 제어하며 비전검사와 자동 보정을 연결하는 방향으로 설계되고 있습니다. 기대효과 역시 생산량 증가뿐 아니라 불량 및 원료 손실 최소화, 공정 가동률 향상에 맞춰져 있습니다.

즉, 설비 도입의 목적은 단순히 디스펜서를 빠르게 움직이는 것이 아닙니다.

작업자가 매번 조건을 다시 맞추는 시간을 줄이고, 제품 간 편차와 재작업을 줄이면서 동일한 품질을 반복 생산하는 것.

마이크로니들 생산 자동화에서도 결국 이 지점이 중요합니다.

자주 묻는 질문

Q1. 이번 테스트의 목표 토출량은 얼마였나요?

제품당 6.0mg이었으며, 20회 측정 평균은 약 6.03mg이었습니다.

Q2. 토출 반복성은 어느 정도였나요?

최저 5.83mg, 최고 6.26mg이었으며 계산된 CV는 약 **1.65%**였습니다.

Q3. 32개를 연속 토출하면 얼마나 걸리나요?

총 140초로, 제품 한 개 기준 약 4.38초입니다.

Q4. 마이크로니들 양산설비에서 정량 토출 외에 무엇을 봐야 하나요?

택타임, 액상 온도, 공정 온·습도, 미세 토출 크기, 장시간 반복성 등을 함께 확인해야 합니다.

Q5. 같은 설정값이면 항상 같은 토출량이 나오나요?

액상은 온도와 시간, 압력, 노즐 상태 등에 따라 변할 수 있어 실제 생산환경에서 추가 검증이 필요합니다.

결론

이번 D사 적용 테스트에서는 평균 6.03mg, CV 약 1.65%, 32개 연속 기준 제품당 약 4.38초를 확인했습니다.
마이크로니들 생산설비에서는 토출량과 생산속도를 따로 볼 수 없습니다.
양산 단계에서는 여기에 온도 관리와 미세 토출, 공정환경 변화 대응까지 함께 검증해야 합니다.
결국 중요한 것은 같은 품질을 얼마나 안정적으로 반복 생산할 수 있느냐입니다.