마이크로니들 제조 공정, 6mg 정량 토출과 5초 택타임을 동시에 맞출 수 있을까?

마이크로니들 생산설비를 검토할 때 담당자가 가장 먼저 확인하는 것은 “액상이 나오느냐”가 아닙니다. 각 몰드에 같은 양이 들어가는지, 그리고 양산 속도를 맞출 수 있는지가 더 중요합니다.

가령 목표 토출량이 제품당 6mg인데 일부 제품에는 5mg, 다른 제품에는 7mg이 들어간다면 제품 간 품질 차이가 생길 수 있습니다. 반대로 토출량이 일정하더라도 한 제품을 처리하는 데 시간이 오래 걸리면 양산설비로 적용하기 어렵습니다.

이번 테스트에서는 마이크로니들 몰드를 대상으로 제품당 6mg 정량 토출과 5초 이내 택타임 가능성을 함께 확인했습니다.

테스트에서 확인해야 했던 두 가지 조건

이번 공정 테스트의 핵심 목표는 다음 두 가지였습니다.

첫째, 반복 작업에서도 디스펜싱 토출량을 일정하게 유지하는 것입니다.
둘째, 제품 한 개당 5초 이내로 토출을 끝내는 것입니다.

테스트에는 디지털 제어 방식의 Marco Jet 디스펜서가 사용됐습니다. 적용 몰드는 12×12 배열이며, 몰드 간 피치는 1mm였습니다.

좁은 간격으로 배열된 마이크로니들 몰드에서는 단순히 액상을 많이 또는 적게 토출하는 것보다 정해진 위치에 같은 양을 반복해서 공급하는 능력이 중요합니다.

테스트 당시 설정 조건은 다음과 같습니다.

또한 펄스 시간, 상승·하강 시간, 사이클 시간과 같은 디스펜서 파라미터를 함께 조정했습니다. 즉, 압력 하나만 높이거나 낮추는 방식이 아니라 액상의 점도와 목표량에 맞춰 여러 조건을 함께 설정한 것입니다.

반복성 확인을 위해 총 20회의 토출량을 측정했습니다.

가장 낮은 측정값은 5.83mg, 가장 높은 값은 6.26mg이었습니다. 20회 측정값 전체를 계산하면 평균은 약 6.03mg으로, 목표값인 6.0mg에 가깝게 나타났습니다.

측정값을 기준으로 계산한 변동계수는 약 **1.65%**입니다.

변동계수: 평균 대비 측정값이 얼마나 흩어져 있는지를 나타내는 수치입니다. 값이 작을수록 반복 결과가 일정하다고 볼 수 있습니다.

다만 테스트 보고서에는 별도의 합격 기준이나 양산 승인 여부가 제시돼 있지 않습니다. 따라서 이번 결과는 “양산 품질이 최종 확정됐다”기보다, 해당 조건에서 6mg 수준의 반복 토출 가능성을 확인한 결과로 보는 것이 정확합니다.

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

이를 제품 한 개 기준으로 계산하면 다음과 같습니다.

두 결과 모두 목표였던 제품당 5초 이내에 들어옵니다. 특히 32개 연속 작업에서도 평균 처리 시간이 크게 늘어나지 않았다는 점은 반복 생산 조건을 검토할 때 참고할 만한 부분입니다.

그렇지는 않습니다. 실제 양산 적용 전에는 액상 온도 변화, 작업 시간 경과에 따른 점도 변화, 노즐 상태, 기포 발생 여부도 함께 확인해야 합니다.

액상은 같은 재료라도 온도·습도·경과 시간에 따라 상태가 달라질 수 있습니다. 따라서 초기 테스트에서 확보한 설정값을 그대로 적용하기보다, 실제 생산환경에서 토출량과 형상을 다시 검증해야 합니다.

마이크로니들 공정용 디스펜서를 선택할 때는 장비의 최대 토출 속도보다 다음 세 가지를 먼저 비교하는 것이 좋습니다.

목표량 반복성, 연속 작업 택타임, 공정환경 변화에 대한 대응 가능성입니다.

이번 테스트에서는 약 3,000cP 액상을 사용해 제품당 평균 약 6.03mg의 결과를 확인했습니다. 다만 재료 특성에 따라 사전 테스트가 필요합니다.

테스트에 사용된 몰드는 12×12 배열이며 피치는 1mm였습니다.

총 140초로 측정됐으며, 제품 한 개 기준으로 환산하면 약 4.38초입니다.

보고서에는 최종 양산 승인 기준이 없습니다. 실제 생산환경에서 온도, 점도 변화, 연속 가동 조건을 추가로 확인해야 합니다.

마이크로니들 정량 토출은 토출량과 속도를 따로 봐서는 안 됩니다.
이번 테스트에서는 목표 6mg에 가까운 반복 토출과 제품당 5초 이내의 처리 시간을 함께 확인했습니다.

양산설비를 선택할 때는 최고 속도보다 반복성, 택타임, 환경 변화 대응력을 먼저 비교해야 합니다.