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2017-01-12 13:00:13

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아말감[amalgam]

수은과 기타 금속과의 합금이라는 의미로 고대부터 금이나 은의 채굴에 이용되어 왔다. 19세기초에 은화의 커팅가루와 수은을 혼합시킨 것이 이(齒)의 치료에 응용되어 치과재료로서 주목받았다. 치과용아말감은 19세기말부터 20세기초에 걸쳐 빈번하게 연구가 이루어져 현재의 기본이 되는 것이 체계화되었다.

아말감은 이의 충치 부분을 치료한 후의 충전물로서 이용되는 경우가 많다. 수은과 합금분말을 연화(練和)하면 직후는 베이스상(狀)의 부드러운 혼합물로서, 이것을 이에 충전하여 수분 경과하면 수은과 합금이 반응하여 경화한다. 치과의사가 혼자서 간단히 조작할 수 있다는 편리함이 있어 세계적으로도 대단히 많이 사용되고 있다.

합금분말은 합금을 기계적으로 분쇄하거나 용융상태에서 분무함으로써 만들어진다. 분무한 분말은 평균 20～30μm 정도의 구상(球狀)인데, 입자의 크기나 형태는 경화시간 및 치수변화에 관계하기 때문에 메이커는 적당한 성질이 얻어지도록 연구하고 있다. 기본적인 합금조성은 Ag3Sn (Ag-26.8%Sn)의 γ상 부근으로 구리나 아연을 첨가하는 경우도 있다. 구리의 함유량은 6% 이하로 제한되어 왔으나 1970년부터 구리를 6～30% 함유한 합금이 상품화되었다. 구리의 함유량 6% 이하인 것을 저동합금(低銅合金), 그 이상인 것을 고동합금(高銅合金)으로 부르고 있다. 아연은 탈산제로서 역할을 하는 것으로 볼 수 있으나, 아연을 약간 함유하면 충전 중에 수분이 존재할 때 이상팽창을 일으키는 경우가 된다. 0.01% 이상의 아연을 함유하는 경우에는 아연을 함유하고 있음을 표시하여야 한다.

아말감은 합금분말과 수은을 연화하면 수은과 합금입자의 반응이 시작된다. 이 단계에서는 아직 베이스상으로 조작하기 쉬우나, 시간이 경과하면 반응상이 나머지 합금입자의 사이를 채우고 경화한다. 경화하는 시간은 합금분말의 크기나 형상에 따라 변화하는데, 보통은 치과의사가 조작하기 쉬운 시간 즉 연화개시에서 경화까지 10～15분 정도로 설정하고 있다.

저동합금의 경우, 합금분말의 주성분은 γ상으로 불리우는 Ag3Sn이지만, 수은과 접촉하면 다음과 같은 반응을 일으키고 금속간화합물을 정출한다.

γ상(Ag3Sn)＋Hg→

γ1(Ag3Hg3)＋γ2(Sn6Hg)

＋γ(미반응합금입자)

반응은 미반응의 수은이 없어질 때까지 계속된다. 수은 속에 대한 용해도는 주석보다 은 쪽이 작기 때문에 γ1상 쪽이 먼저 정출하고 γ2상의 정출은 약간 늦어진다. 사진은 경화 후의 조직과 각 원소의 분포상태를

저동구상아말감의 경화후의 EPMA상 반사전자선상(RE), 흡수전자선상(AE)와 각원소의 분포상태를 나타내고 있다.

나타낸 것이다. 구상의 미반응합금입자 γ상의 주위를 수은과 은으로 구성되고 있는 γ1상이 둘러싸고, 그 사이에 가는 주석의 함유량이 많은 γ2상이 정출하고 있다. γ1상은 체심입방격자로서 역학적성질 및 내식성이 비교적 안정하지만, γ2상은 조밀육방격자로서 역학적으로도 내식성 관점에서도 가장 열악한 상이다.

고동합금의 경우, 합금입자에는 Ag-Sn계에 Cu를 함유한 β상 및 γ상과 Cu-Sn계의 ε(Cu3Sn)을 함유하고 있다. 수은과의 반응에 의해 미반응입자 주위를 γ1상이 채워지는 것은 저동합금으로 마찬가지이지만, γ2상 대신에 ηCu-Sn(Cu6Sn5)상이 정출한다. 고동합금은 γ2상을 함유하지 않기 때문에 저동합금보다도 역학적강도 및 내식성도 우수하다.

이러한 반응에 따라 새로운 상이 생기는데, 이 상에 따라 체적변형이 일어난다. 체적변화는 합금입자의 조성이나 형상, 크기에도 의존하나 수은의 혼합비, 연화시간, 충전압력에 따라서도 다르다. 팽창이 일어나면 이(齒)에 압력이 가해져 통증의 원인이 되고, 역으로 수축이 일어나면 이 사이에 틈이 생겨서 새로운 충치의 원인이 되기 때문에 체적변화가 일어나지 않는 것이 요망된다. 현재의 규격에서는 ±20μm/cm 이상의 치수변화가 있어서는 안되는 것으로 되어 있다.

아말감은 수은을 사용한다는 점에서 인체에 해가 되지 않는가 하는 지적도 있다. 확실히 일부의 사람들은 아말감이 원인으로서 증상이 나타난다고 하는 의혹도 제기되고 있다. 그러나 아말감은 지금까지 100년 이상이나 많은 사람에게 사용되고, 인류에 있어서 큰 역할을 하고 있다는 실적도 있다. 그러나 수은의 해(害)는 환자에 대한 직접적인 영향뿐만이 아니라, 치과병원에서 매일 아말감을 다루는 사람에 대한 영향, 연마조각에 의한 하수로의 배출 등 간접적인 해도 고려할 필요가 있는 것으로 전해지고 있다. 그러한 이유에서 석영의 미분말과 레진을 복합시킨 복합레진이나 수은 대신에 녹는점이 낮은 갈륨합금을 사용하는 갈륨아말감도 검토되고 있다. 그러나 지금의 세계 속에서 완전히 아말감에 대신할 수 있는 재료는 아직 없는 것으로 생각된다.