세라미스트 광장 KIST 김대준 박사, 7월의 과학기술자상 수상 한국과학재단 선정, 경조직 대체용 지르코니아 바이오 세라믹스 개발 공로 인정 받아 한국과학기술연구원 복합기능세리믹스 연구센터 김대준 박사가 한국과학재단에서 선정하는 이달의 과학기술자상 7월 수상자로 선정됐다. 김 박사는 지르코니아가 인체 내에서 장기간 유지 시 강도가 급격히 저하되는 저온열 현상을 규명함으로써 지난 15년간 제기되었던 여러 가지 학설을 정리한 공로로 이번 수상자로 선정되었다. 지르코니아(Zn₂O) 재료는 세라믹스 중 강도와 인성이 가장 높은 재료이지만 ‘저온열화’ 즉, 지르코니아의 정방정 결정상이 인체 내 조건이나 100~300℃ 온도범위에서 장시간 방치 시에 자발적으로 단사정 결정상으로 상전이함에 따른 강도의 급격한 저하가 일어나는 현상 때문에 응력지지 고강도 재료로의 응용이 어려웠다. 그동안 저온열화 기구에 대한 여러 가지 학설이 제기되었지만 저온열화 현상을 정확하게 설명하기 어려웠다. 지르코니아 저온열화 기구의 이해 부족은 급기야 1997년 미국 FDA가 인공고관절에 응용된 지르코니아 골두를 포장이 열린 채 방치한 경우 스팀소독을 해서 사용해서는 안된다고 경고하기에 이르렀다. 또한 2001년에는 프랑스 St. Gobain Desmarquest사에서 제조된 지르코니아 골두의 인체 내에서 파절 위험성에 의한 리콜을 공지하기도 했다. 김 박사는 지르코니아 저온열화를 지르코니아 결정 내 산소 공공의 확산에 의해 응력을 받고 있는 결정이 이완되는 현상으로 규명하고, 이를 세라믹관련 세계 최고권위 연구지인 J. American Ceramic Society(1998. 9)에 발표하였다. 이러한 연구결과를 바탕으로 저온열화를 겪지 않으면서도 고강도, 고인성을 갖는 원천기반 신소재를 개발하여 한국(한국특허등록 제0321293. 2002) 및 미국(U.S. Patent No. 6,380,113, 2002)에 특허화하고 이를 치과용 임프란트 상부구조물로의 응용을 실현시켜 지난 4년간 성공리에 임상적용을 마치고 기업화에 성공했다. 이 신소재는 현재 인공고관절의 골두로의 응용연구가 마무리 단계에 있으며 무릎관절용 보철물, 인공뼈, 치과용 세라믹 임프란트, 세라믹 단일치아 및 브릿지 등의 응력지지용 경조직대채 바이오 세라믹스 뿐만 아니라 LASIK 수술용 미세각막 절단기 등의 의료용구로의 응용연구가 진행되고 있다. 이외에도 공업적으로는 다공성이면서도 고강도를 요구하는 고온가스 필터나 난분해성 수처리 필터 재료와 방탄용 재료로의 파급효과가 클 전망이다. 김 박사는 바이오세라믹스관련 연구로 알루미나 세라믹 분말을 테이프로 제조하여 이를 심미성이 우수한 세라믹 단일치관 및 세라믹 3-unit 브릿지로 성형하는 공정을 세계 최초로 개발하고 이를 한국, 미국, 일본에 특허등록을 그리고 EU 국가의 특허는 출원 중에 있다. 세라믹 테이프 방식은 세라믹 치관을 정확하고 쉽게 제작할 수 있을 뿐만 아니라 심미성도 확보할 수 있어 환자들에게 만족감을 줄 수 있는 신기술로 현재 제품화를 위한 기술이전 단계에 있다. 이 방식은 전량 수입에 의존하는 치관재료용 고가 귀금속인 금, 백금, 팔라디움을 저렴한 알루미나 분말로 원료를 교체함에 따라 귀금속의 수입 및 소비를 줄이는 효과가 있다. 이와 관련된 환경친화성 수계 세라믹 테이프 제조에 관한 연구는 가까운 장래에 세라믹 테이프를 원자재로 사용하는 연간 약 6,000억 원에 이르는 국내 각종 전자 세라믹 부품들의 생산공정을 청정생산공정으로 전환시키는 데 크게 이바지할 수 있을 것으로 기대된다. 지난 2000년에도 한국세라믹학회 학술진보상을 수상 바 있는 김 박사는 연세대학교 요업공학과, Univ. of Florida 석사과정, Univ. of Michigan 재료공학 박사과정을 마치고 1991년부터 KIST에서 연구활동을 하고 있다. 李大秀 기자 김대준 박사