안녕하세요. 이수민 전문가입니다.
티타늄이 몸속에서 안정한 건 표면에 생기는 산화막 덕분이에요. 티타늄은 공기나 체액에 닿으면 표면에 산화티타늄 막이 즉시 생기는데, 이 막이 아주 치밀하고 화학적으로 안정해서 아래쪽 금속을 완전히 덮어버려요. 흠집이 나서 벗겨져도 즉시 다시 생기니 체액에 금속 이온이 녹아나오지 않아요. 부식되지 않고 이온도 안 나오니 면역계가 이물질로 강하게 공격하지 않는 거예요.
두 번째 이유는 뼈와 붙는다는 점이에요. 대부분의 금속은 몸이 섬유 조직으로 감싸 격리해버리는데, 티타늄은 표면에 뼈세포가 직접 달라붙어 자라나요. 골융합이라고 부르는 현상인데, 임플란트가 뼈와 한 몸처럼 고정되는 게 이 덕분이에요. 그래서 표면을 일부러 미세하게 거칠게 만들어 접착 면적을 넓히거나 뼈 성분과 비슷한 물질을 코팅해요.
기계적 성질도 잘 맞아요. 강도는 강철에 가까운데 무게는 절반 수준이라 몸에 부담이 적고, 탄성계수가 금속 중에서는 뼈에 가까운 편이에요. 재료가 뼈보다 지나치게 단단하면 하중을 재료가 다 가져가 주변 뼈가 약해지는데, 티타늄은 그 차이가 상대적으로 작아요. 자기장에 반응하지 않아 MRI 촬영이 가능한 것도 실용적인 장점이고요.
그래서 치과 임플란트와 인공관절, 골절 고정용 플레이트, 두개골 보형물까지 폭넓게 쓰여요. 순수 티타늄보다 알루미늄과 바나듐을 섞은 합금이 강도가 높아 하중이 큰 인공관절에는 그쪽을 쓰고요 :)