경남 창원에 있는 재료연구소 구조재료연구본부 특수합금연구그룹 이용태 박사팀은 “인간의 뼈와 유사한 탄성계수를 가진 `극저탄성 타이타늄 신합금’(TNZ40)을 개발하는데 성공했다”고 최근 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.
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