유동성(분말유동성) (powder flowability)
쉽게 풀면
유동성은 분말이 깔때기나 타정기의 금형 속으로 얼마나 원활하게 흘러 들어가는지를 의미합니다. 유동성이 나쁜 가루는 도중에 막히거나 뭉쳐서 정제나 캡슐마다 채워지는 양이 달라질 수 있어, 안식각·겉보기밀도·탭밀도 같은 지표로 유동성을 미리 측정하고 필요하면 과립화나 유동화제 첨가로 개선합니다.
왜 중요한가
분말이나 과립이 호퍼에서 다이로 균일하게 흘러들어가는 능력으로, 유동성이 나쁘면 정제의 중량편차와 함량균일성 문제가 발생해 고속 타정 공정의 안정적 운영 여부를 좌우하는 핵심 물성입니다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
가루를 그대로 두지 않고 알갱이로 뭉쳐서 흐름을 좋게 만들었더니, 정제 무게가 훨씬 고르게 만들어졌다는 결과입니다.
이는 분말흐름성이 제형 설계와 공정 조건 선택에 직접적인 영향을 미치는 핵심 물성임을 보여준다.
조금 더 깊게 보면
유동성은 입자크기 하나만으로 결정되지 않고 입자 형태, 표면 거칠기, 정전기적 성질이 복합적으로 작용해, 동일한 입자크기 분포를 가진 분말이라도 유동성이 크게 다를 수 있습니다. 유동성은 저장 중 다짐(압밀)이 진행되면서 시간이 지날수록 나빠지는 경우가 있어, 갓 제조된 시료뿐 아니라 일정 기간 저장 후의 유동성도 함께 확인하는 것이 바람직합니다. 한 연구는 여러 유동성 측정법(안식각, 카르지수, 전단시험)을 동일 시료에 적용해 결과를 비교하였고, 방법에 따라 순위가 달라질 수 있어 여러 지표를 종합해 판단해야 한다는 점을 강조하였다. 유동성은 전단시험기를 이용해 여러 하중 조건에서의 전단강도를 측정하는 방식으로도 정량적으로 평가할 수 있어, 정적 지표보다 실제 공정 조건에 가까운 정보를 제공합니다.
주의할 점
유동성이 나쁜 원료를 직접타정에 사용하면 함량균일성 문제가 생기기 쉬워, 과립화나 유동화제 병용 등의 보완이 필요합니다.
유동성 개선을 위해 과립화 대신 입자 형태를 구형에 가깝게 만드는 구형화 기술이 활용되기도 하며, 이는 화학 조성을 바꾸지 않고도 유동성을 높일 수 있는 방법입니다. 유동성 개선을 위한 첨가제는 종류에 따라 정제 붕해나 용출에도 함께 영향을 줄 수 있어 유동성만 단독으로 최적화해서는 안 됩니다.