Titanium Alloy 시대 열리다 ①
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Titanium Alloy 시대 열리다 ①
  • 덴포라인`
  • 승인 2013.04.03 09:31
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질 좋은 보철물 제작에 필수 재료

송영주 소장
티타늄 코리아 기공소

한국에서 티타늄을 이용한 치과 보철물 제작은 로스트왁스법을 이용한 주조법(casting)이 1986년부터 시작돼 오늘에 이르기까지 27년 역사를 가지고 있어 급변하는 이 시기에 결코 짧지 않은 역사라 할 수 있다.
필자는 1999년부터 지금에 이르기까지 수많은 case를 제작하면서 pure(순) titanium을 이용한 치과보철물 제작에 있어서 극히 제한적으로 밖에 활용 할 수 없는 점에 아쉬움이 있었다. 다행스럽게도 티타늄 합금제련기술의 발달에 맞추어 이제는 Pure(순) titanium이 아닌 titanium alloy시대를 맞이하여 이에 대해 설명하고자 한다.
titanium 이용은 생체 내의 부식 환경이 바닷물과 거의 유사한 환경을 가지고 있어 titanium이 직접 접촉하는 것은 세포 외핵이고, 그 주된 전해질은 Na+와 Cl-이다. 따라서 생체 내에서 이온이 금속재료에 대해서 부식 환경을 조성하기 때문에 스테인리스강이나 코발트 합금등과 달리 바닷물에서도 거의 부식을 일으키지 않는 titanium 및 titanium alloy를 생체 재료로 이용해 왔다.
이를 바탕으로 1959년 스웨덴 Branemark社가 titanium이 뼈와 붙어 유착된다는 이른바 골융합(osseointegration)설을 처음 발표한 이후, 1960년대 중반에는 단일 implant 이식에 대한 연구가 본격적으로 진행되었고, titanium alloy 또한 1970년부터 이용해 오늘날에 이르고 있다.
티타늄 합금은 합금기술의 발달로 많이 개발되어 그 종류도 다양하나, 현재 치과계에서 사용되는 초창기 1세대인 pure(순) titanium과 Ti6Al4V(Ti64)ELI 합금이 주로 사용되었지만, 생체용 신 합금 2세대인 Ti6Al7Nb(Ti67)와 Ti5Al2.5Fe 합금이 대표적인 합금이라 할 수 있다.
Ti64는 본래 항공용으로 개발된 titanium alloy로 그중 산소, 질소, 탄소 등의 불순물이 적은 ELI(Extra Low Interstitial)를 사용하여 국내 Implant Abutment를 제작하고 있다.
또한 국내 생산되는 Implant Abutment도 Pure(순) Titanium에서 이제는 Titanium Alloy로 바뀌어감에 따라 Implant 상부구조인 보철물 또한 강도가 같고 가공하기 쉬운 Titanium alloy로 바뀌는 게 현실적 대세라고 생각한다.
국내에서 최근에 치과 보철물 주조용으로 식약청에서 허가 완료된 Ti6Al7Nb(Ti67)은 스위스에서 개발, 일본과 독일 현지에서 많이 사용되는 신 합금 2세대 생체 재료 치과주조용 Titanium Alloy로 pure(순) titanium을 대체 할 수 있는 신소재 alloy이다. alloy가격이 고가인 점은 분명하지만 Hi quality를 보장하는 보철물을 제작하는 데에 있어 좋은 금속으로 평가되어 소개하고자 한다.

 

 
높은 강도와 최소 변색이 장점
Titanium Alloy(Ti6Al7Nb=Ti67)= 제조국

 
Ti67 합금은 Al첨가하여 882℃에서 일어나는 동소변태(allotropic transformation, 원자를 이루고 있는 격자구조가 바뀌는 현상) 온도를 상승 가공력을 증대 시키고 Nb를 첨가하여 강도를 증가시킴으로써 기존의 Co-Cr과 비슷한 물성을 가지게 되었다.

 
Titanium Alloy의 장점
1. Pure(순)티타늄보다 강도가 높아 Clasp 복원력을 완벽하게 해소.
2. Pure(순)티타늄의 최대단점인 변색을 최소화 하였다.
3. pure(순)티타늄보다 Implant porcelain 일반porcelain도 자유롭게 제작 가능.
4. pure(순)티타늄보다 가공성이 좋아 표면이 활택하며 연마가 용이하다.
5. 코발트-크롬에서 나타나는 금속 특유의 맛이 전혀 느낄 수 없다.
6. 생체 친화적 금속으로 allergy 없다.
7. 코발트-크롬 합금보다 가벼우면서도 탄력성이 좋다.
8. 차별화(VIP)를 위한 Denture 제작 할 수 있다.
9. Zirconia & 일반 금속보다 비중이 가벼워 Implant 보철 제작 시 유리하다.

Pure(순)티타늄보다 강도 높아 Clasp 복원력 완벽해소
표2)를 보면 pure(순) titanium은 인장강도나 항복강도가 낮은 반면 연신률(탄성)이 높아 국부의치 Frame 장착 시 오랜 기간이 지나면 clasp의 복원력이 떨어져 헐거워지는 현상으로 인해 환자가 또다시 내원하여 clasp bending해주는 경우가 많다.
티타늄합금의 경우 순 티탄보다 강도가 높으면서도 적절한 연신률을 가지고 있어 clasp의 복원력을 해결하였다고 볼 수 있다.
또한 pure(순) titanium은 강도가 약해 RPD 제작 시 Co-Cr로 만든 frame보다 lingual bar. clasp. major connector을 두껍게 만들어야할 단점이 있어 이물감을 느끼는 예민한 환자에게 강도가 높은 titanium alloy로 금속을 선택하는 것이 바람직하다.
 


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