정량 반복성 RSD에는 모든 시험에 공통으로 쓰는 합격선이 없다. 의약품 HPLC 정량 해설 자료는 원료의약품 주성분 ≤1.0%, 완제의약품 주성분 ≤2.0%, 불순물 ≤5.0%를 흔히 쓰는 목표로 제시하는데, 이 값들은 규격 폭에 맞춰 정한 것이다. 미량 성분은 Horwitz 식으로 예측 RSD를 구하고 HorRat 0.5~2 범위를 역산해 상한을 정할 수 있다. 같은 용액을 반복 주입해 보는 시스템적합성 RSD와는 따로 판정해야 하며, 숫자를 확정하기 전에 규격서·공정시험기준·고객 요구를 먼저 확인한다.
목차
답: 숫자 하나가 아니라 세 가지 축으로 정한다
정량 반복성 RSD의 합격선은 세 가지를 보고 정한다. 첫째는 규격 폭이다. 판정할 규격이 좁을수록 반복성 변동이 차지할 수 있는 몫이 작다. 둘째는 분석물 농도다. 농도가 낮을수록 실험실 사이·실험실 안의 상대 변동이 커지는 경향이 있다. 셋째는 적용 기준이다. 규격서, 공정시험기준, 고객이나 감사 기관이 이미 수치를 정해 두었다면 그 값을 따른다.
ICH Q2(R2)는 반복성을 어떻게 시험할지를 다루지만, 모든 시험법에 공통으로 적용할 RSD 수치는 정하지 않는다. 실무에서 쓰는 1.0%, 2.0%, 5.0% 같은 값은 관행 목표다. 따라서 숫자 하나를 묻기보다 '이 항목에서는 어떤 근거로 이 숫자를 쓰는가'를 문서로 남겨야 한다.
먼저 구분할 것: 시스템적합성 RSD와 분석 반복성 RSD
감사에서 자주 지적되는 혼동은 두 RSD를 같은 값으로 보는 것이다.
시스템적합성(주입 반복성)은 같은 표준액을 연속으로 주입해 기기·주입계·적분의 변동만 본다. 해설 자료는 표준액을 최소 5회 반복 주입한다고 설명하고, USP <621>을 인용해 n=5일 때 RSD ≤0.73%를 더 현실적인 기준의 예로 든다. 이 값은 시료 전처리 변동을 포함하지 않는다.
분석 반복성(메서드 정밀도)은 칭량·추출·희석을 따로 거친 독립 시료를 측정해 전처리를 포함한 전체 변동을 본다. 따라서 일반적으로 시스템적합성 RSD보다 크게 나온다. 시스템적합성 기준을 메서드 반복성 합격선으로 옮겨 쓰면 정상인 시험도 불합격이 될 수 있다. 반대로 메서드 반복성 기준을 시스템적합성에 쓰면 기기 이상을 놓친다. 이 글에서는 분석 반복성만 다루고, 일간·분석자 간 변동(중간정밀도·재현성)은 다루지 않는다.
의약품 HPLC 정량에서 흔히 쓰는 목표값과 그 근거
공개 해설 자료(LCGC, 2020)가 제시한 분석 반복성 목표는 다음과 같다.
– 원료의약품 주성분: RSD ≤1.0%. 규격이 보통 98–102%로 좁기 때문이다.
– 완제의약품 주성분: RSD ≤2.0%.
– 알려진 불순물·분해산물: RSD ≤5.0%.
– 정량한계 수준: 6회 주입에서 피크 면적 RSD ≤10%, S/N ≥10.
세 값 모두 '규격 폭 안에 반복성 변동이 충분히 들어가는가'라는 하나의 원리에서 나왔다. 그래서 규격이 다른 자사 제품에 그대로 옮기면 근거가 사라진다. 예를 들어 완제의약품이라도 함량 규격이 95.0~105.0%가 아니라 더 좁으면 2.0% 목표가 느슨할 수 있다. 위 값은 출발점으로 쓰고, 자사 규격 폭과 비교한 결과를 기록에 남긴다.
농도가 낮을수록 기준을 넓힌다: Horwitz 식과 HorRat 역산
식품·환경·잔류물처럼 mg/kg 이하에서 정량하는 항목은 주성분 기준을 쓸 수 없다. 이때는 농도에 따라 예측 RSD를 주는 Horwitz 식으로 기준을 정할 수 있다.
1) 재현성 예측값: PRSD_R(%) = 2^(1 − 0.5·log10 C). C는 질량분율이다(100% = 1, 1 mg/kg = 10^-6).
2) 반복성 예측값: 수정 Horwitz 식은 RSDr = 0.67 × RSD_R로 둔다.
3) HorRat = 관측 RSDr ÷ 이론 RSDr. 0.5~2이면 수용 가능한 정밀도로 본다.
4) 역산: 반복성 상한 = 2 × 이론 RSDr. HorRat가 0.5보다 작으면 결과가 비현실적으로 좋게 나온 것이므로, 데이터 처리나 반복 조건이 독립적이었는지 확인한다.
표 1은 이 식으로 계산한 농도별 예측값이다. 측정 데이터가 아니라 식으로 계산한 값이다. 100%(순물질) 수준에서는 이론 RSDr이 1.34%로, 의약품 관행 목표와 비슷한 크기다. 1 mg/kg에서는 10.72%로 커진다. 다만 Horwitz 식은 여러 실험실 공동시험 자료에서 얻은 경험식이다. 의약품 주성분처럼 규격 폭이 기준을 정하는 시험에서는 규격 기반 목표를 우선한다. Horwitz 역산은 규격 폭이 기준을 정하지 못하는 미량 항목의 상한을 검증하는 데 쓴다.
계산 예제 1: 완제의약품 주성분, 100% 농도 6회
가상(교육용) 데이터다. 독립적으로 조제한 시료 6개의 함량(표시량 대비 %)은 99.2, 100.4, 98.9, 100.8, 99.6, 100.1이다.
– 평균 = 599.0 ÷ 6 = 99.83%
– 편차 제곱합 = 2.6533, 표본표준편차 s = √(2.6533 ÷ 5) = 0.728(%p)
– RSD = 0.728 ÷ 99.83 × 100 = 0.73%
판정은 이렇다. 완제의약품 목표 ≤2.0%를 쓰면 적합이다. 다만 이 0.73%는 독립 시료 6개의 변동이다. 같은 용액을 5회 주입해 얻는 시스템적합성 RSD(예: n=5에서 ≤0.73%)와 숫자가 우연히 같을 뿐, 비교 대상이 아니다.
계산 예제 2: 1 mg/kg 미량 성분, HorRat로 판정
가상(교육용) 데이터다. 1 mg/kg 수준 첨가 시료 6개의 측정값(mg/kg)은 0.95, 1.08, 1.02, 0.91, 1.10, 0.99이다.
– 평균 = 6.05 ÷ 6 = 1.008 mg/kg
– s = √(0.027083 ÷ 5) = 0.0736 mg/kg
– RSDr = 0.0736 ÷ 1.008 × 100 = 7.30%
– C = 10^-6이므로 PRSD_R = 2^(1+3) = 16%이고, 이론 RSDr = 0.67 × 16 = 10.72%
– HorRat = 7.30 ÷ 10.72 = 0.68
0.5~2 범위 안에 있으므로 정밀도는 수용 가능하다. 이 항목의 반복성 상한을 문서로 정한다면 2 × 10.72 = 21.4%까지 정당화할 수 있다. 그러나 해당 성분에 대한 공정시험기준이나 고객 규격이 더 좁은 값을 정해 두었다면 그 값이 우선한다.
합격선을 확정하기 전 확인 순서
아래 순서로 확인하고, 각 단계의 결과를 밸리데이션 계획서에 기록한다.
1. 적용 기준 확인: 제품 규격서, 허가 시험법, 공정시험기준, 약전 각조, 고객 계약에 반복성 수치가 이미 있는지 본다. 있으면 그 값을 쓰고 출처 판본을 적는다.
2. RSD 종류 구분: 계획서에 시스템적합성(동일 용액 반복 주입)과 분석 반복성(독립 시료)을 다른 항목으로 나눠 적는다.
3. 농도 검토: mg/kg 이하 항목은 Horwitz 이론 RSDr를 계산하고 HorRat 2를 상한, 0.5를 하한 경고로 둔다.
4. 사내 데이터 대조: 같은 메서드의 과거 반복성 결과 분포와 비교해, 정한 상한이 실제 성능에 비해 너무 엄격하거나 너무 느슨하지 않은지 확인한다.
5. 반복 설계 확인: 적용하는 지침(예: ICH Q2(R2))이 요구하는 반복 횟수와 농도 배치를 따르는지 확인한다. 반올림 규칙도 미리 정한다.
6. 근거 기록: 수치마다 '출처·판본·조항·적용 범위'를 표로 남긴다. 감사관이 물으면 이 표를 그대로 제시한다.
감사 지적에 대응하는 문서 구성
'왜 이 항목은 2%가 아니라 5%인가'라는 질문에는 숫자의 출처를 순서대로 보여 주면 된다. 순서는 ① 적용 규격과 그 판본, ② 규격 폭 또는 농도 수준, ③ 산출 방법(관행 목표 인용 또는 Horwitz·HorRat 역산 계산서), ④ 사내 데이터와의 대조 결과, ⑤ 시스템적합성 기준과 별도로 관리한다는 점이다. 출처를 하나만 대면 반박되기 쉽다. 규격 정합성, 농도 기반 예측, 실측 성능의 세 근거가 같은 결론을 가리킬 때 기준이 방어된다. 세 근거가 서로 어긋나면 더 엄격한 쪽으로 정하거나, 어긋난 이유(예: 매트릭스 영향)를 조사해 기록한다.
