전기연구원, 펨토초 레이저 활용 티타늄 표면처리 기술 개발

【창원=뉴시스】홍정명 기자 = 한국전기연구원(원장 최규하)은 전기의료기기연구센터 정보수·이병학 선임연구원이 '펨토초 레이저를 활용한 초정밀 티타늄 표면처리 기술'을 개발했다고 10일 밝혔다.

'펨토초(Femto second) 레이저'는 1000조 분의 1초(10-15)라는 극히 짧은 시간 폭을 갖는 펄스(Pulse)를 발생시키는 레이저 시스템 기술로, 한국전기연구원이 자랑하는 대표 연구성과 중 하나다.

펨토초 레이저는 펄스 반복률 및 평균 출력이 높고 장시간 동작에도 출력 안정성이 아주 우수해 초미세 가공이 요구되는 다양한 산업 분야 적용이 가능하지만, 기존의 표면처리 기술은 펨토초 레이저가 가진 미세 가공의 장점을 최대한 살리기 위해 매우 느린 속도로 물질을 가공하면서 오래 걸린다는 단점이 있었다.

그러나, 정보수·이병학 연구팀이 개발한 표면처리 기술은 펨토초 레이저가 가진 정밀성의 장점은 계속 살리면서도 산업화(상용화)가 가능할 정도의 빠른 가공 속도를 실현한 최적의 표면처리 시스템이다.

연구팀은 넓은 시야각을 갖는 렌즈와 고속 회전 거울과의 조화를 통해 펨토초 레이저가 넓은 면적에서도 안정적으로 표면처리를 할 수 있는 시스템을 구축했다.

연구팀이 개발한 펨토초 레이저 표면처리 기술을 티타늄 소재에 적용하면, 티타늄 본래의 특성을 향상하거나 기능성 표면을 구현하는 데 유용하다.

특히, 티타늄이 핵심인 임플란트 분야나 체내 이식형 의료기기 산업에서 가장 큰 효과를 볼 수 있을 것이라고 연구팀은 강조했다.

펨토초 레이저로 표면이 친수(親水)하게 처리된 티타늄으로 만들어진 임플란트는 생체적합도가 높고 골융합이 안정적으로 이루어질 수 있어  환자의 치료 기간을 대폭 줄일 수 있다는 설명이다.

반대로, 표면이 소수(疏水)하게 처리된 티타늄으로 만들어진 체내 이식형 의료기기는 몸속의 이물 반응(몸에 들어간 물질을 몸이 거부하는 반응) 및 혈액의 응고 현상 개선에 도움을 줄 수 있다.

연구 개발자인 정보수 선임연구원은 "세계적인 수준의 한국전기연구원 펨토초 레이저를 실제 산업에 적용하기 위해 다양한 기초과학 응용 분야를 탐색했고, 그중에서도 임플란트 등 의료기기 분야에서 많이 활용되는 티타늄의 표면처리 기술에 주목했다"면서 "레이저, 물질, 광학, 가공시스템 분야 동료 연구원들과의 협업을 통해 펨토초 레이저의 장점을 극대화 할 수 있는 최적의 표면처리 시스템 개발에 성공했다"고 설명했다.

정 선임연구원은 "개발한 기술은 최근 재료·소재 부문의 한 전문 업체에 이전했으며, 제품 상품화까지 성공할 수 있도록 기술 자문 및 지원을 계속할 계획"이라고 밝혔다.


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