<소재·부품·장비 양산성능평가지원사업 우수 사례> ⑤와이티씨

금속-고분자 결합력 높인 경량 복합소재 양산,

의료·車·가전 시장 개척

▲ 와이티씨가 개발한 스테인리스-폴리아마이드 이종접합 인서트 사출튜브(左)와 이를 적용한 진공 흡인 유방생검 프로브(右)

금속 가공 전문기업 와이티씨는 금속과 고분자 수지를 접합해 경량화 복합소재를 제조하는 사업과 함께 화학·물리적 에칭 등 금속 표면처리 기술을 이용해 스테인레스 스틸의 표면 거칠기를 최적화시키고 세정하는 사업을 주력으로 하고 있다.

회사는 의료기기 부품의 경량화 추세에 발맞춰 양산성능평가지원사업을 통해 스테인리스와 폴리아마이드를 이종접합한 진공 흡인 유방생검 프로브의 양산 기술개발을 추진했다.

진공 흡인 유방생검(Vacuum Assisted Breast Biopsy: VAB)은 유방암(악성종양)이 의심되는 환자를 대상으로 빨대모양으로 생긴 바늘(프로브)을 이용해 유방의 일부분을 잘라 조직을 채취하는 검사법이다. 기존에는 외과적 수술을 통해 유방 조직을 채취하는 유방절개생검을 했었는데 수술 흉터가 크게 남고 실제 유방암이 아닌 경우에도 수술을 받아야하는 불편함이 있었다.

이를 개선하고자 개발된 진공 흡인 유방생검은 바늘을 사용해 짧은 시간으로도 한번에 많은 양의 조직을 채취할 수 있으며 절개 흉터가 매우 작아 환자들이 선호하고 있다. 실제로 건강보험심사평가원에 따르면 우리나라에서 진공흡인 유방생검술을 받은 환자 수는 2017년 5만5,175명에서 2018년 16만2,763명으로 약 3배 가량 증가한 것으로 나타났다.

진공 흡인 유방생검에 사용되는 프로브는 홈이 패인 안쪽 바늘과 바깥쪽의 자르는 회전칼로 구성돼 있다. 프로브 내에 진공의 음압을 가해 바늘 내 패인 홈으로 조직을 당기고 회전칼로 잘라내 지속적으로 조직을 채취하는 방식이다.

이러한 샘플 채취용 프로브는 경량화시 유방 조직 검사의 정확도 향상, 시술 편의성 향상, 정상 조직 손상 최소화 등의 효과가 있는 것으로 알려지고 있다. 기존 값비싼 특수금속 소재를 대체해 보다 저렴하면서 내산성이 강한 스테인리스 소재 적용이 확대되고 있는데, 밀도가 높다보니 무게가 무거워지고 표면이 거칠어 가공 시 윤활유 등 오염물질에 노출되는 단점이 있다.

이를 해결하기 위한 방안 중 하나로 이종소재인 금속과 고분자 수지를 접합하는 기술이 있다. 그러나 이들 소재는 성질이 서로 달라 계면에서 접합력이 매우 약하기 때문에 접합시켜 사출로 양산하는 것이 어렵다.

이에 와이티씨는 프로브의 주요 부품인 튜브를 스테인리스와 폴리아마이드의 이종접합으로 복합소재화해 제작·양산하고자 금속-고분자 상용화제·접착소재 기술을 보유한 경기도 소재 대학교 산학협력단과 수요기업인 유방 질환 진단 의료기기 전문기업과 함께 양산성능평가지원사업을 추진하게 됐다.

이종 소재 표면 개질 기술 확보·고강도 부품 양산 최적화, 강소 기업

양산성능평가지원사업, 성능 개선 및 사업 다변화·해외 진출 마중물

■月 3만개 양산 설비 구축, 의료기기 가격경쟁력↑

▲ 와이티씨가 회사에 구축한 사출기로 ‘조직검사 샘플 채취용 튜브’를 사출하고 있다.

와이티씨는 금속-고분자 계면 접합력을 향상시키기 위해 커플링제(계면상용화제) 또는 특수 처리액으로 금속 표면 유기물을 제거하고 압축·사출성형을 거쳐 이종접합하는 방식으로 ‘조직검사 샘플 채취용 튜브’를 생산하는 공정 개발에 나섰다. 물리적으로 결합하는 방식이기 때문에 고강도·고내구성을 확보할 수 있고 사출성형으로 양산이 용이한 장점이 있다.

이를 위해 견고한 이종접합에 필요한 기능성 상용화제를 새로 합성했으며 스테인리스의 최적 표면 거칠기를 구현하기 위해 화학·물리적 에칭을 통한 표면개질 기술을 개발했다. 와이티씨는 금속 표면 분석과 다양한 표면처리를 맡았고, 대학교 산학협력단관은 금속-고분자 계면 분 및 상용화제를 개발했다. 수요기업은 필요 물성을 제공하고 시제품 성능을 실증하고 피드백을 제공했다.

양산성능평가지원사업을 통해 스테인레스-폴리아마이드 이종접합 표면처리와 상용화제 배합비 조건을 확립했고, 인서트 사출부품에 대한 외부 공인기관의 성능평가를 거쳐 양산 조건을 확보하는데 성공했다. 이를 기반으로 와이티씨는 月 3만개의 부품을 양산할 수 있는 소재 및 설비를 구축했으며 수요기업은 부품을 공급받아 유방생검 프로브 양산을 추진할 계획이다.

이번에 개발된 이종소재 경량화 기술은 의료기기 가격경쟁력 향상 및 수입대체와 글로벌 시장 진출에 기여할 것으로 기대되고 있다. 글로벌 시장조사기관 QY리서치에 따르면 글로벌 유방 생검 기기 시장 규모는 2020년 4억4,745만 달러에서 2027년에는 9억8,974만 달러로 약 2배 늘어날 것으로 전망되고 있는 ‘블루오션’이다.

와이티씨는 의료기기를 시작으로 내연기관차, 가전제품 등 새로운 산업에 적용하기 위한 연구개발을 진행할 예정이다.

양산성능평가지원사업은 이처럼 사업 다변화와 글로벌 시장 진출의 마중물 역할을 하고 있다. 와이티씨는 연구개발한 제품을 실제 양산라인에서 평가 받으면서 성능평가와 개선에 필요한 비용 부담을 줄일 수 있어서 큰 도움이 됐다. 또한 성능평가를 통과한 제품을 수요기업에 납품한 이후에도 수요기업의 요구에 따라 추가적인 성능 개선을 진행하기 용이하기 때문에 제품의 품질과 기술력을 지속 업그레이드 할 수 있는 효과도 있다.

와이티씨 관계자는 “금속-고분자 이종접합 기술은 고강도 경량화 복합소재 부품 양산에 최적화된 기술로, 국내외 체외진단 시장에서도 통할 경쟁력을 갖추고 있다”며 “기술개발 과정에서 확보한 상용화제도 시장에 출시해 소재부품 강소기업으로 자리매김 하겠다”고 밝혔다.

▲ 스테인리스와 폴리아마이드의 이종접합 공정도