핵심 해설
이 문제는 산제(Granule/Powder) 제조 공정 중
분쇄(Comminution)의 기계적 원리를 이해하고 있는지 묻는 전형적인 약제학 문제예요. 각 분쇄 장비의 작동 메커니즘을 정확히 구분해야 합니다.
1.
핵심 개념 분석 (Key Concept):
분쇄(Comminution)는 고체 입자의 크기를 줄이는 조작으로, 주로 충격력(Impact), 전단력(Shear), 압축력(Compression), 마찰력(Friction)을 이용합니다. 각 장비는 특정 힘을 주로 활용하며, 이에 따라 분쇄 가능한 입자 크기 범위가 달라집니다.
2.
정답 근거 (Answer Rationale): ④번 해머 밀(Hammer mill)은 고속 회전하는 해머(망치)가 입자를 강하게 타격하는
충격력(Impact force)을 주 분쇄 메커니즘으로 사용합니다. 비교적 단단하지 않은 재료의 분쇄에 널리 사용되며, 산제 제조의 기본 장비 중 하나입니다.
핵심!
3.
오답 분석 (Distractor Analysis):
- ①번: 볼 밀(Ball mill)은 원통형 용기 안에 강철/세라믹 볼을 넣고 회전시켜
충격력과 마찰력으로 분쇄합니다.
혼동 주의! 유동층 건조기(Fluid bed dryer)는 고온의 공기로 입자를 부유시켜 건조하는 장비로 원리가 완전히 다릅니다.
- ②번: 롤러 밀(Roller mill)은 두 개의 롤러 사이로 입자를 통과시켜
압축력(Compression)으로 분쇄합니다. 주로 수십 μm 수준의 분쇄에 사용되며,
10 μm 이하의 초미세 분쇄에는 유체 에너지 밀(Fluid energy mill)이나 콜로이드 밀(Colloid mill)이 주로 사용됩니다.
- ③번: 유체 에너지 밀은 고압의 공기나 불활성 기체를 노즐을 통해 분사하여 입자를 서로 충돌시키는
입자 간 마찰 및 충격력으로 분쇄합니다. 가열(Heating)은 분쇄 방식이 아닙니다. 가열은 유동층 건조기나 건조 공정과 혼동하면 안 됩니다.
- ⑤번: 분쇄가 미세해질수록 입자의
표면 에너지(Surface energy)는 증가합니다. 표면적이 넓어지면서 입자 간 반데르발스 힘(Van der Waals force) 등이 강해져
응집(Agglomeration)이 오히려 증가합니다. 따라서 "감소하여 응집이 줄어든다"는 서술은 틀렸습니다.
4.
연관 개념 정리 (Related Concepts): 분쇄 장비의 선택은 원료의 경도(Hardness), 취성(Brittleness), 열 민감성(Thermal lability) 등을 고려해야 합니다. 예를 들어, 유체 에너지 밀은 분쇄 시 열이 발생하지 않아 열에 불안정한 약물에 유리합니다.
개념 정리: 주요 분쇄 장비 비교
| 장비 | 주요 분쇄력 | 특징 |
|---|
| 해머 밀 | 충격력 | 중간 정도 경도 재료, 보편적 사용 |
| 볼 밀 | 충격 + 마찰 | 습식/건식 분쇄 가능, 실험실 규모 |
| 유체 에너지 밀 | 입자 간 충돌 | 초미세 분쇄(1~5 μm), 열 발생 거의 없음 |
| 롤러 밀 | 압축력 | 연질 재료, 페이스트 분쇄에 적합 |
| 커터 밀 | 전단력 | 섬유질, 고무질 재료 분쇄 |
한눈에 비교!: 해머 밀(충격) vs 볼 밀(충격+마찰) vs 유체 에너지 밀(입자 간 충돌)은 모두 충격력을 활용하지만, 유체 에너지 밀만이 입자 간 충돌을 통해 열 발생을 최소화합니다.
국시 빈출 포인트: "분쇄 기계의 작동 원리"와 "분쇄도에 따른 표면 에너지 변화"는 단골 출제 주제입니다. 각 장비의 주된 힘(충격, 압축, 전단)을 장비명과 연결지어 암기하세요.