김경식 / 대구대학교 재활과학대학원 강사
3D프린터는 1984년에 개발되었고, 세월이 흘러 3D프린팅과 관련된 핵심 특허기술들이 잇따라 만료됨에 따라 자동차, 항공, 선박, 의료와 관련된 제조업 분야를 중심으로 기술시장이 확산되고 있다.
특히, 주목할 분야는 생체?의공학 그리고 장애인 재활보조기기 분야에 있어 2000년을 전후로 하여 고체 필라멘트를 녹여서 한층한층 쌓아가며 3D프린팅 하는 방식인 FDM(Fused deposition modeling) 기술에 열가소성 생체적합 고분자를 적용하여 조직공학용 인공지지체를 제작함에 따라, 3D프린팅 기술이 바이오 조형기술에 급속하게 활용되기 시작하였다.
최근 이러한 3D프린팅 기술의 활용이 조직공학용 지지체 이외에도 수술 시뮬레이션 및 수술 임플란트 및 치과용 임플란트와 치아보철물의 제작, 맞춤형 보형물 제작, 인공혈관, 인공 간(肝) 등 의학분야와 우리 장애인에게 있어서 밀접한 관계가 있는 장애인용 보조기기에서 다양하게 적용되고 있다.
3D프린팅 기술을 재생의학용 지지체(scaffold) 제작에 활용할 경우, 살아있는 세포를 직접적으로 원하는 형태로 프린팅할 수 있기 때문에 플라스틱이나 금속으로 만 제작된 지지체보다 기존 조직과의 유착률을 높일 수 있고 이를 위해 다양한 생체재료 개발 및 세포활성을 높이기 위한 미세 환경(micro environment) 조절에 관한 연구가 활발히 이루어지고 있다.
최근 3D프린팅 기술이 본격적으로 의료에 접목되면서, 보건의료 분야에서도 대대적인 변화를 이끌고 있다. 예를 들어, 가상 시뮬레이션을 통한 수술 시간 단축 및 성공률 향상에 기여하고 있으며 의료 인력의 교육실습에 활용되고 있다.
또한 최근에는 보청기, 틀니, 의족 등 보조기기와 개인 맞춤형 의료보형물 제작에도 3D프린팅 기술이 사용되고 있다.
그 내용에 대해 항목별로 좀 더 자세히 살펴보면, 3D프린터에 의해서 현재 가장 일반적으로 쓰이고 있는 의료보조기기 중 하나는 맞춤형 보청기이다.
3D프린팅 기술을 이용한 맞춤형 보청기는 실리콘으로 귀 모양을 본뜬 후 3D스캐너를 이용하여 귀 모양을 정확하게 인식하고, 그 모형에 따라 3D프린터로 출력하면 맞춤형 보청기가 제작된다.
기존의 수작업과 달리 3D프린팅 기술을 이용해 빠른 시간 내에 보청기를 제작할 수 있으며 대량생산이 가능해져 생산비용이 줄어들고 환자 귀 모양의 스캔자료를 보관함으로써 보청기를 분실하더라도 똑같은 모양의 보청기를 손쉽게 제작할 수 있다.
또한 3D프린팅 기술은 팔이나 다리를 잃은 장애인들이 착용하는 의족이나 의수의 덮개를 맞춤형으로 제작하는 데도 사용되고 있는데, 기존의 의족, 의수는 파이프 형태의 구조물이 그대로 노출되거나, 사용자의 피부색과 유사한 스펀지 등의 덮개로 표면을 감싸는 형태로 제작되었다.
이러한 기존의 의수, 의족은 기능적인 불편함과 미관상의 문제로 인해 사용자에게 환영 받지 못하였는데, 하지만 3D프린터를 활용하면 사용자의 체형에 맞게 의수 및 의족을 ‘맞춤형’으로 제작할 수 있고 사용자 개인의 취향에 따라 의수, 의족의 보철 덮개를 만들 수 있다.
게다가 금속, 가죽 등 다양한 재질을 이용할 수 있고 사용자 개인의 기호에 따라 원하는 디자인의 덮개를 제작할 수 있기 때문에 개인의 개성도 표현할 수 있는 큰 장점을 지니고 있다.
장애인 보조공학 영역 이외에 장애유무를 떠나 구강보건과 연관된 것으로, 치과용 임플란트에 관한 내용을 들 수 있는데, 인간은 개인에 따라 치아의 모양이나 구강 구조가 다르기 때문에 치아 보철물이나 임플란트에 3D프린터가 효과적으로 쓰일 수 있다.
여러 혈관들이 지나는 부위에서 진행되는 임플란트 수술에서는 단 1mm의 오차도 치명적인 결과를 가져올 수 있기 때문에 사람의 손에 의존하는 기존의 방법보다 3D프린팅 기술을 활용함으로써 신속하고 정밀하게 수술을 진행할 수 있다.
치과 영역의 일반적인 적용은 3D CT와 치과용 3D스캐너를 이용하여 환자의 치아구조 데이터를 획득한 다음 3D프린팅 기술을 활용하여 치아교정 장치와 임플란트를 제작할 수 있는데 치기공 분야의 3D 모델의 경우, 수술 시 임플란트 드릴이 수술 부위의 정확한 위치에 자리할 수 있도록 대상자의 구강구조와 잇몸의 모양에 완벽히 일치하는 수술용 가이드로 이용될 수도 있는데, 이러한 과정을 통하여 시술의 정확도를 획기적으로 향상시켜 관련 시술의 만족도 향상과 연결시킬 수 있는 것이다.
현재 3D프린팅 기술은 피부, 근육, 혈관 그리고 연골과 같이 비교적 단순한 조직을 프린팅하여 인체에 이식하는 수준까지 발전하였지만 최근의 급속한 성장속도를 감안했을 때, 장기를 프린트하는 것도 머지않은 미래에 가능할 것으로 보인다.
조직공학 기술과 접목하여 자신의 몸에서 채취한 세포를 배양한 후 프린팅에 활용함으로써 인체의 거부반응 및 유착률도 높일 수 있기 때문에 앞으로 3D프린팅 기술은 더 각광받을 것으로 예상된다.
이렇듯 다양한 형태로 의료분야와 장애인 재활공학 기술분야에 적용중이며, 그 활용분야가 새로운 분야로 확대되고 있는 3D프린팅 관련 기술은 우리 장애인들에게도 일상생활 속에서 장애 당사자가 장애유형과 개인별 장애특성에 맞춰 휴대폰 거치대, 컴퓨터 작업에 필요한 팔 받침대, 타이핑 막대에 이르기까지 필요한 각종 보조기기를 필요에 따라 가정이나 직장에서 직접 사용할 수 있게 하는 등 많은 편익을 가져 올 것으로 기대되고 있다.
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