연구개발자인 정보수(앞) 선임연구원과 이병학 선임연구원이 펨토초 레이저 장비 앞에서 표면처리된 티타눔을 들고 있다.(사진=한국전기연구원 제공)
'1천 조분의 1초' 초미세 최첨단 펨토초 레이저 기술이 임플란트 제작에 활용된다.
과학기술정보통신부 국가과학기술연구회 산하 전기전문 연구기관인 한국전기연구원(KERI) 전기의료기기연구센터 연구팀(정보수·이병학 선임연구원)은 '펨토초 레이저를 이용한 티타늄 표면처리 기술'을 개발했다고 14일 밝혔다.
펨토초(Femto second) 레이저는 1천조 분의 1초라는 극히 짧은 시간 폭을 갖는 펄스(Pulse)를 발생시키는 레이저 시스템 기술을 말한다.
한국전기연구원이 자랑하는 대표 연구성과 중 하나로, 펄스 반복률과 평균 출력이 높고 장시간의 동작에도 출력 안정성이 매우 우수해 초미세 가공이 요구되는 다양한 산업 분야에 적용될 것으로 기대하고 있다.
펨토초 레이저의 상용화 관건 중 하나는 가공 속도로, 이번에 개발된 기술은 펨토초 레이저가 가진 정밀성의 장점은 계속 살리면서도 산업화가 가능할 정도의 빠른 가공 속도를 실현해 낸 최적의 표면처리 시스템이다.
KERI 연구팀은 넓은 시야각을 갖는 렌즈와 고속 회전 거울과의 조화를 통해 펨토초 레이저가 넓은 면적에서도 안정적으로 표면처리를 할 수 있는 시스템을 구축했다.
KERI 연구팀은 펨토초 레이저의 표면처리 기술을 티타늄 소재에 적용할 경우 티타늄 본래의 특성을 향상시키거나 기능성 표면을 구현하는 데 유용하게 활용될 것으로 기대하고 있다.
흔히 티타늄은 가볍고 강도가 뛰어나며 무독성과 높은 생체 적합성 등의 장점으로 주로 의료분야에서 많이 활용되는데 KERI가 개발한 기술은 특히 티타늄이 핵심인 임플란트 분야나 체내 이식형 의료기기 산업에서 가장 큰 효과를 볼 수 있다.
펨토초 레이저로 표면이 친수하게 처리된 티타늄으로 만들어진 임플란트는 생체적합도가 높고 골융합이 안정적으로 이루어질 수 있어서 환자의 치료기간을 대폭 줄일 수 있다고 연구팀은 설명했다.
정보수 KERI 선임연구원은 "세계적인 수준의 KERI 펨토초 레이저를 실제 산업에 적용하기 위해 다양한 기초과학 응용분야를 탐색했고 그 중에서도 임플란트 등 의료기기 분야에서 많이 활용되는 티타늄의 표면처리 기술에 주목하게 됐다"며 "레이저, 물질, 광학, 가공시스템 분야 KERI 동료들과의 협업을 통해 펨토초 레이저의 장점을 극대화 할 수 있는 최적의 표면처리 시스템을 개발했다"고 말했다.
이와 관련해 현재 해당 기술은 재료·소재 부문의 한 전문 업체에 기술이전돼 상용화를 준비하고 있다.
KERI 연구팀은 기술이전뿐만 아니라 제품 상품화까지 성공할 수 있도록 업체에 대한 기술자문과 지원을 계속한다는 계획이다.