국내 연구진이 인체에 무해하면서도 인간의 뼈와 비슷한 성질을 지녀 생체의료용으로 적합한 합금을 개발했다.

경남 창원에 있는 재료연구소 구조재료연구본부 특수합금연구그룹 이용태 박사팀은 21일 "인간의 뼈와 유사한 탄성계수를 가진 `극저탄성 타이타늄 신합금'(TNZ40)을 개발하는데 성공했다"고 밝혔다.

타이타늄은 화학적 안전성과 생체적합성이 높아 임플란트 등 인체의 뼈를 대체하는 생체의료용 소재로 많이 활용되는 금속이다.

국내 생체의료용 타이타늄 부품시장 규모는 연간 3천억원에 달하며 전량을 수입에 의존하고 있다.

그러나 순수 타이타늄은 탄성계수가 100GPa(기가파스칼)급이어서 10~30GPa 정도인 인체의 뼈와 차이가 커 타이타늄 인공관절과 뼈의 결합이 느슨해지는 문제가 발생, 인공관절의 수명이 단축되곤 했다.

이 박사팀은 합금성분의 원자와 원자 간의 결합 에너지를 계산한 뒤 탄성계수를 컴퓨터 시뮬레이션으로 예측, 낮은 탄성계수를 가진 타이타늄 신합금을 만들어냈다.

생체의료용으로 개발된 대부분 타이타늄 신합금이 4원계(4개의 원소로 구성)이상으로 구성돼 있지만 이 박사팀은 3개 원소로 구성된 타이타늄 신합금을 개발해 탄성계수를 인체의 뼈와 비슷한 수준으로 낮출수 있었다고 설명했다.

이에 따라 인공뼈와 치아 임플란트, 수술용 기구 등 생체의료용 부품 뿐 아니라 스포츠 레저용품 등 다양한 분야에 적용이 가능하게 됐다.

연구책임자인 이용태 박사는 "타이타늄 신합금이 상용화되면 현재 전량 수입에 의존하고 있는 생체의료용 타이타늄 합금 소재와 부품의 국산화가 가능해 지고 해외수출도 가능하다"며 "골프, 액세서리 등 일반 민수용 제품에도 적용할 수 있다"고 말했다.