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[STEEL Talk 17] 김사부! 차갑고 무서워 보이는 스틸이 우리의 생명을 살린다고요?

STEEL Talk에서는 STEEL(철강)은 물론 Science, Technology, Energy, Environment and Life에 대한 궁금증과 호기심을 재미있는 이야기로 풀어드립니다.

드라마 <낭만 닥터 김사부>를 아시나요? 언제나 ‘사람’ 살리는 게 최우선인 천재 외과의사 김사부가 있는 돌담병원은 늘 환자들로 넘쳐나고 많은 사람들의 생사가 오가는 긴박한 장소로 드라마에서 묘사되죠. 수술실에서 김사부가 ‘메스~’ 하면 손에 착! 하고 올라오는 수술도구. 너무 차갑고 무서워 보이지만, 뾰족하고 매섭게 생긴 이 수술도구들도 알고 보면 그렇게 무서운 것은 아니랍니다. 그 이유는 스틸로 만든 이 도구들이 우리의 생명을 살리는 데 중요한 역할을 해주기 때문이에요.

특히 요즘엔 날로 확산되는 신종 코로나 바이러스로 ‘청결’과 ‘위생’에 대한 관심이 부쩍 높아지고 있어요. 여러분이 자주 가는 병원이나 극장, 대중교통 시설 등 사람들이 많이 몰리는 곳에서는 청결을 유지하기 위해 정부 및 지자체와 기업, 개인들이 최선을 다하고 있죠. 이때 가장 필요하고 유용한 것이 바로 써지컬 스틸(Surgical Steel)이라 불리는 의료용 스테인리스 스틸이랍니다. 왜일까요? 오늘 뉴스룸에서는 우리의 생명을 살리는 써지컬 스틸에 숨겨진 비밀을 소개해드릴게요.


l 세균 꼼짝마! 의료계 혁신을 가져온 스테인리스 스틸

써지컬 스틸에 대해 자세히 알아보기 전, 먼저 스테인리스 스틸이 발명되었을 당시로 거슬러 올라가 볼게요.

환자들이 위생적으로 의료 치료를 받을 수 있게 된 것은 1913년, 스테인리스 스틸의 발명 이후였답니다. 이전엔 비위생적인 환경에서 수술을 받다가 세균 등에 감염이 되어 많은 사람이 목숨을 잃었다고 해요.

세계보건기구(WHO)는 현대 의료 서비스의 가장 심각한 난제 중 하나로 치료 도중에 환자들이 감염되는 문제를 꼽기도 했는데요. 전 세계적으로 매년 수억 명의 환자들이 감염으로 인한 질환에 노출되고 있기 때문에 병원에서 위생적인 환경을 조성하는 것이 무엇보다 중요하다고 합니다.

실제로 2010년 WHO에서 발표한 자료에 따르면 100명의 환자 당 선진국 기준 7명, 개발도상국 기준 10명이 의료시설이나 기기에 감염이 되고, 고소득 국가에서는 중환자실 환자들의 약 30%가 감염에 시달리며, 저소득 국가에서는 그보다 2~3배 많은 감염 환자가 발생하는 것으로 나타났어요.

그렇다면 의료용 스테인리스 스틸인 써지컬 스틸의 특징은 무엇일까요? 바로 위생적인 면에서 뛰어나다는 것이죠! 써지컬 스틸은 녹슬지 않는 성질인 ‘내부식성’을 갖고 있어 부식될 염려가 없고, 다른 어떠한 부작용 없이 안전하게 살균 처리가 가능한 것이 특장점입니다. 수술용 메스나 주삿바늘, 부러진 뼈를 고정하는 나사처럼 신체 부위에 직접 닿거나 체내에 들어가도 안전한 덕분에 전 세계 병원에서 스테인리스 스틸을 사용하고 있는 것이죠.

만약 써지컬 스틸을 사용하지 않는다면? 녹슨 철이 몸에 들어갈 것이고, 결국 ‘파상풍’이라는 무서운 병에 걸리거나 각종 세균에 감염될 수 있어요. 그런데, 스테인리스 스틸은 무엇으로 만들었길래 부식되지 않는 걸까요? 지금부터는 그 비밀을 소개해드릴게요.

l 철강의 꽃, 스테인리스! 비밀은 상처 나도 재생되는 부동태 피막

여러분, 혹시 스테인리스 스틸의 별명을 아시나요? 바로 ‘철강의 꽃’입니다. 그 이유는 앞서 소개한 바와 같이 스테인리스 스틸에 녹이 거의 생기지 않기 때문이에요. 스테인리스는 철(Fe)에 크롬, 탄소, 니켈, 망간 등 몇 가지 원소를 첨가해 완성한 ‘합금강’이에요. 표면이 매끈하여 별도의 도금 공정을 거칠 필요가 없고, 내식성이 월등하여 사용 환경 제약이 적으며 위생적이죠. 또한 가공성도 우수하여 변형이 쉽고 강도가 높아 외부 충격에도 강하답니다.

스테인리스가 녹이 잘 슬지 않는 이유는 표면에 ‘부동태 피막’이라는 특수한 보호 피막이 형성되기 때문입니다. 이 부동태 피막은 스테인리스를 구성하는 원소 중 크롬(Cr)이 산소(O2)와 만나 산화되어 자연적으로 만들어진 산화크롬 피막(Cr2O3)입니다. 두께는 눈에 보이지 않을 정도로 매우 얇은 데요(약 2nm, 100만 분의 2mm). 무척 단단해서 철이 산화되어 녹이 생기는 것을 방지할 수 있어요. 이 산화크롬 피막이 긁혀서 표면의 일부가 파괴되더라도, 크롬이 다시 산소와 만나 피막이 빠르게 재생되는 성질을 갖고 있어요.

l 오래 써도 새것과 차이가 없다고요? 스테인리스 스틸의 놀라운 살균력

2017년 국제스테인리스강협회(ISSF, International Stainless Steel Forum)는 스테인리스 스틸의 놀라운 살균력을 보여주는 연구결과를 홈페이지에 게재했어요.

영국 맨체스터 메트로폴리탄대학교(Manchester Metropolitan University)와 생명, 환경과학 분야에서 프랑스 최고 권위를 인정받고 있는 아그로파리테크(AgroParisTech) 그랑제콜(대학)이 공동으로 진행한 이 연구는 병원과 같이 세균에 많이 노출될 수 있는 환경에서 스테인리스 스틸을 사용하는 것이 얼마나 위생적이고 우리의 안전과 생명을 위해 중요한지를 설명하고 있어요. 연구결과를 간단히 소개해드릴게요~

먼저 연구자들은 2가지 스테인리스를 준비했어요. 하나는 오염과 세척을 반복했던 스테인리스 스틸(A), 나머지 하나는 완전히 새로운 스테인리스 스틸(B)입니다. 이 (A)(B)를 식중독과 감염을 주로 일으키는 치명적인 균인 ‘황색포도상구균’과 저항력이 강해 치료하기 어려운 균으로 꼽히는 ‘녹농균’에 노출시켜보았죠. 그리고 얼마간의 시간이 흐른 뒤 (A)(B)를 동일한 살균제로 소독했어요.

(A)(B)에서는 어떠한 차이가 있었을까요? 놀랍게도 이 두 샘플에서는 차이가 나타나지 않았고, 황색포도상구균은 99.9%, 녹농균은 97.6% 멸균된 것으로 드러났습니다. 이 실험에서 (A)를 통해 우리는 스테인리스 스틸이 오랜 시간이 지나도 위생적으로 안전하게 사용할 수 있다는 것을 알 수 있어요.


오늘은 철 중에서도 우리의 생명을 지키는 스테인리스 스틸에 대해 알아보았어요. 병원에 갈 때마다 날카로운 도구들을 보고 지레 겁부터 먹었던 친구들이라면 써지컬 스틸의 중요성을 생각하며 마음을 가다듬어 보길 바래요. 병원에서 보는 스테인리스 스틸은 차갑고 무서워 보이지만, 사실 ‘김사부’님처럼 우리의 생명을 지키는 따뜻하고 소중한 존재이니까요!

스테인리스 스틸의 비밀에 대해 더 알고 싶다면?(๑❛ᴗ❛๑)

인류에게 새로운 희망, 써지컬 스틸의 현재와 미래

우리 몸 닿는 그 어디에나, 스테인리스 스틸