●1969년 경제적 실용화

형상기억합금이 경제적으로 실용화된 것은 1969년에 해저 케이블용 관의 커플링에 사용되면서부터이다.

그 동안 개발되고 응용된 형상기억합금은 니켈계(Ni), 구리계(Cu), 철계(Fe) 등으로 아연(Zn), 알루미늄(Al), 금(Au), 은(Ag) 등의 금속을 조합한 Cu -Zn-Ni, Cu -Al-Ni, Ag -Ni, Au-Cd 등 수십 종류의 합금계가 있으나, 아직까지 기억력이 가장 좋은 합금은 니켈-티타늄(Ni-Ti)합금이 가장 우수한 것으로 알려져 있다.

니티놀이라고도 불리는 이 합금은 니켈과 티타늄을 1:1의 원자수 비로 섞어 만든 합금으로 온도가 변함에 따라서 결정구조가 변하는 특이한 성질을 가지고 있다.

온도가 낮을 때의 니티놀 원자 구조는 쉽게 변할 수 있는 반면 온도가 높을 때의 니티놀 원자 구조는 더 단단해서 변하지 않는다.

따라서, 온도가 낮을 때는 어느 모양으로 구부려도 구부러진 모양 그대로 있는 반면 온도가

가해지면 원래 형태로 돌아가고 다시 변형되지 않게 된다.

●형상기억합금의 응용

형상기억합금들이 어떤 곳에 쓰이는가?

우선 사람의 체온에 의해 처음의 모양을 회복하는 물건으로 가장 많이 알려진 것이 여성용 ‘메모리 브라 와이어’이다. 피부에 닿으면 처음의 모양으로 돌아오는 이 새로운 브래지어는 보통 합금보다 10배 이상 큰 형상기억합금의 ‘초신축성’ 때문에, 착용할 때 늘어난 와이어가 체온에 의해 점차 가슴을 받쳐주는 원래의 형상으로 돌아오게 된다.

피부느낌의 형상기억합금 마우스도 개발되었다.

형상기억합금으로 제작된 새로운 마우스는 사용하는 사람의 손모양을 기억하고 있다가 사람이 사용할 때 손의 체온에 의해 가장 사용하기 편한 모양으로 언제든지 변할 수 있게 되어 있다.

마우스 표면을 인간의 피부와 흡사한 느낌의 재질로 제작하여 손에 착 달라붙는 부드러운 느낌을 낼 수도 있다.

니켈(Ni)-티타늄(Ti)으로 만든 치아 교정틀은 형상 기억되는 초탄성 합금을 재료로 만든 것으로 초탄성합금은 일정한 범위 내에서 일정한 힘을 가해주는데, 부드러운 힘이 계속적으로 작용하기 때문에 치료기간을 단축시킬 수 있다.

교정틀 뿐만 아니라 인공치근에도 형상기억합금이 사용된다.

잇몸 부분에 인공적으로 치아의 뿌리를 묻는 인공치근의 끝부분에 미리 구부러진 치아의 모양을 기억시킨 다음 이것을 곧게 해서 잇몸에 넣는다.

소독한 온수로 양치질을 하여 인공치근 부분을 가열하면 원래 기억한 모양대로 굽어져 탄탄히 박아지게 되는 것이다.

치과 이외의 병원에서도 치료에 형상기억합금을 이용하고 있다.

사람의 혈관 속으로 조그맣게 뭉쳐진 니티놀을 집어넣으면 몸 속의 체온에 의해서 온도가 올라감에 따라서 니티놀이 펴지면서 손상 받은 신체연결 부위, 골격 그리고 등 뼈가 휜 것 등을 펴주거나 지지해 주는 데 사용되고 있다.

또, 형상기억합금은 인공 심장용 인공 근육, 골절부의 압박고정 등 생체의학 재료로도 사용되고 있다.

(황망기편집국장)