고기능성 생체세라믹 소재 세계 최초 개발 국가지정연구실 사업, 대나무의 섬유상 조직 착안 골다공증·관절염 환자용, 고기능성 산업소재로의 응용 대나무와 같은 섬유상 조직을 갖는 고기능성 생체세라믹 소재가 공주대학교(총장 최석원) 세라믹 미세조직제어 국가지정 연구실(연구책임자 이병택 교수)에서 세계 최초로 개발됐다. 이번에 개발된 생체세라믹은 2002년 6월 과학기술부 지정 국가지정연구실(NRL)사업(NT-BT 융합기술)으로서 순천향대학교 의과대학(송호연 교수) 및 단국대학교 치과대학(이해영 교수)과 공동으로 2년간의 집중적 연구에 의해 얻어진 성과이다. 골다공증, 관절염, 골절 등의 치료용 인공관절 및 인공뼈 소재, 치과용 임플란트 소재 등 의료용 소재에서부터 정화필터, 단열, 방음제 등 다양한 고기능성 산업소재에 이르기까지 광범위한 응용이 기대된다. 대나무는 외부의 충격을 잘 흡수하는 유연성을 갖다. 이것은 대나무가 섬유상과 연속기공의 조직을 갖고 있기 때문이다. 이와 같이 ‘세라믹 재료도 섬유상 조직으로 제어된다면 기계적 특성이 우수한 소재가 실현되지 않을까’라는 기본 개념으로부터 연구가 시작됐다. 대나무 조직을 갖는 세라믹 소재 제조를 위해 다중압출 공정을 이용하여 나노 크기의 섬유상 미세조직 및 연속 기공을 갖는 세라믹 재료가 성공적으로 만들어지게 됐다. 이들 생체세라믹 재료에서 가장 취약한 점은 낮은 파괴인성인데, 이 기술은 기존의 기술에 의해 제조된 소재들 보다 약 2배 이상의 파괴 인성을 혁신적으로 개선시킬 수 있을 뿐만 아니라 연속 기공의 형태, 크기 및 기공률을 자유롭게 제어할 수 있는 큰 장점이 있다. 현재 고령화 및 산업재해의 증가로 인공 임플란트의 수요가 급증하는 추세이지만 이에 대한 국내의 연구기술은 초기단계로서 대부분 수입에 의존하고 있는 실정이다. 생체용 임플란트 소재는 세포의 생착능 및 성장, 신진대사를 위한 영양분 및 혈액 순환, 실제 뼈와 유사한 기계적 특성 등을 고려하여 3차원 다공질 구조 및 적정 기공 크기 제어가 요구된다. 이번에 개발된 생체세라믹 소재는 기공의 크기 및 기공률을 자유롭게 제어할 수 있을 뿐만 아니라 연속 다공질체를 2차, 3차원으로 용이하게 제어할 수 있다. 정형외과용 인공관절, 신경외과용 두개골 및 치과용 임플란트 소재로의 응용이 가능하다. 현재 세포실험과 동물실험을 통한 생체적합성 실험 결과 우수한 세포 생착능 및 성장 거동을 확인함으로써 생체적합성과 내구성를 겸비한 우수한 세라믹 임플란트의 임상응용 가능성이 한층 기대되고 있다. 앞으로 3년간의 2단계 연구에서는 이들 기술의 응력해석, 기공 경사화, 정밀 성형 공정기술 개발 및 동물 생체 실험을 통한 실용화 연구에 집중할 계획이다. 이병택 교수팀은 이번 연구와 관련하여 미국, 영국 등의 국제 학술지에 지난 2년간 28편의 연구논문을 발표했으며, 국내외 학술대회에서 7편의 최우수 및 우수 논문상을 받기도 했다. 문의)041-850-8677 吳德根 기자