KIMS 해외단신 99호 (2011.11.18)

신소재 인공치아 및 전극천, 의료시장 활로 모색

   일본경제신문 전자판 2011년 11월 8일자 기사에서는 일본기업이 신소재로 개발한 인공치아와 전극천을 소개했다.

   다음은 관련기사에서 발췌, 번역한 내용이다.

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   의료분야는 일본 제조업계에서 경기에 좌우되지 않고 세계에서도 큰 시장을 기대할 수 있는 향후 성장시장 중 하나이다. 그 때문에 많은 기업이 의료관련기기 등 사업의 강화를 서두르고 있어 경쟁은 더욱 치열해지고 있다. 따라서 소재 등의 신기술을 살려 새로운 시장을 창조하는 것이 중요하다고 할 수 있다. 의료기관에서도 일본기업의 우수한 제조 능력에 대한 기대가 높다.

   의료기기분야에서 기업 간의 경쟁을 좌우하는 중요 포인트는 신소재의 응용기술일 것이다. 소재개발은 시행착오를 반복하면서 오랜 시간에 걸쳐 노력하지 않으면 좋은 결과를 얻을 수 없다. 의료기기에는 이렇듯 우수한 소재부품을 접목할 필요가 있고 일본기업은 강점을 발휘하기 쉬울 것으로 보인다.

   이러한 의미에서 주목받고 있는 것이 파나소닉그룹의 파나소닉 헬스케어이다. 이 회사는 2010년 1월부터 새로운 세라믹재료를 사용한 의료용 인공치아를 통해 의료업계에 진출했다. 이 회사는 의료기기를 다루고 있었지만 치과용 상품으로는 이번 의료용 인공치아가 처음이다. 인공치아라고 하는 보철물은 치아의 좋지 못한 부분을 떼어낸 후 남은 치근부에 끼워 넣는 것이다. 치근부를 감싸는 얇은 프레임을 강도 높은 재료로 만들고 그 위에 부드러운 세라믹을 쌓아 이의 형태가 되게 한다. 파나소닉 헬스케어가 담당하는 것은 이 프레임을 치과기공소용으로 제작, 납입하는 것이다.

   프레임을 잘 부러지지 않고 잘 휘어지는 재료로 얇게 만들면 보철물 전체 설계에 여유가 생겨 치과기공소에서의 작업이 쉬워진다. 파나소닉 헬스케어는 같은 파나소닉 그룹의 계열사인 파나소닉전공이 이전에 오사카 대학과 공동으로 개발해 바리캉날에 사용하고 있던 ‘셀륨 안정화 다결정 지르코니아/알루미나’를 사용해 통상 0.5~0.6mm인 프레임의 두께를 0.3mm 정도까지 얇게 만들었다. 지르코니아와 알루미나의 나노사이즈 입자를 상호 결정에 섞어 ‘나노복합재료’로 만들었다. 이것이 잘 휘어지는 ‘나노지르코니아’가 되었다.

   일반적으로 세라믹재료를 가공할 때 소성하기 전 비교적 얇은 반소결체의 상태로 절삭가공한 후 이어서 열처리를 해줄 필요가 있다. 하지만 열에 의해 변형되기 때문에 이러한 변형을 예상해 절삭가공을 한다고 해도 정밀하게 제조하는 데에는 한계가 있었다. 파나소닉 헬스케어는 절삭가공기를 독자적으로 개발했고 이 기계가 소성 후의 나노지르코니아 가공을 가능하게 해 고정밀 완성품을 제조할 수 있도록 했다.

   나노지르코니아는 경년노화가 잘 되지 않는다는 장점도 있다. 프레임의 경년노화가 진행되면 표면이 거칠어져 구강 내에 세포가 부착하기 쉽다. 더욱이 나노지르코니아는 세라믹으로써는 드물게 부드러움을 동시에 가지고 있어 치아에 넣는 프레임용의 신재료로 적용할 수도 있다.

   아사쿠라센푸(朝倉染布)社는 심전도측정시에 흉부에 장착하는 6개의 전극을 한 장의 천에 합친 ‘전극천’을 개발, 2012년도 내에 양산을 시작한다. 이것은 일본 중소기업의 강한 제조 능력을 상징하는 제품이다. 현재 사용되고 있는 흡반이 있는 전극 6개를 대체하는 상품이다. 6개의 전극을 한 번에 장착할 수 있어 일각을 다투는 긴급한 상황에 측정준비 시간을 단축할 수 있다.

   이 회사의 본업은 수영복용 옷감의 염색 및 프린트가공이다. 수영복 옷감, 예들 들면 폴리에스테르 84~85%, 폴리우레탄 15~16%의 옷감은 신축성이 높고 다양한 체형의 환자에게 맞출 수 있다. 여기에 전도성소재를 프린트하면 전극을 형성한다. 전극까지의 전선에 해당하는 부분에는 절연성이 더욱 높은 재료를 프린트한다.

   이를 개발하는데 문제가 된 것은 전도부의 저항치가 높다는 점이었다. 의료기기에 사용하는 케이블은 저항치를 2㏀ 이하로 하도록 규정되어 있다. 보통 구리선 등을 사용하면 어렵지 않게 문제를 해결할 수 있지만 그렇게 하면 신축성이 충분하지 않다. 전도성이 우수한 카본나노튜브를 사용해보았지만 시험 제작품의 저항치는 4㏀이나 되었다.

   그럼에도 불구하고 아사쿠라센푸社는 “방대한 문헌에서 좋다고 쓰여 있는 것은 할 수 있는 한 모두 해보았다”고 말했다. 그 결과 카본나노튜브에 어떤 종류의 조제를 첨가해 바인더성분을 고려한 것을 사용하게 되었고, 이는 저항치를 대폭 줄여주었다. 더욱이 옷감을 프레스해 표면을 부드럽게 하는 가공을 한 결과 저항치는 0.7㏀까지 떨어졌다.

   전극천은 다양한 분야에 응용될 수 있다. 예를 들면 의복과 천을 일체화시켜 심전도를 장시간에 걸쳐 모니터하는 용도에 이용할 수 있다. 또한 심전도뿐만 아니라 뇌파 및 호흡, 신경계의 전류측정분야로의 응용도 모색해볼 전망이다.

   창의공법의 능력을 발휘하면 세계 시장으로 사업을 확대할 수 있을 것으로 생각된다.
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