PREVIEW
의료 분야와 3D 프린팅 기술의 결합
3D 프린터는 절삭, 조립 등의 방법이 아닌 적층가공법(Additive Manufacturing)을 활용해 3차원 물체를 제조하는 장치다.
최근 3D 프린팅 기술은 전자기기, 자동차, 항공, 건축, 의료기기, 산업기기 등 전 산업 분야에서 활발하게 적용되고 있다.
의료 분야에서의 3D 프린팅
최근 인구의 고령화 추세가 늘어나고, 건강에 대한 인식과 관심이 높아짐으로써 의료기기 산업에 대한 수요가 증가하고 있다. 특히, 의료기기 산업은 4차 산업의 발달로 인해 전반적인 생산구조가 변화하고 있는 시점에서 의료기기는 물론 적층제조 분야와 관련된 의료산업이 조명받고 있다.
3D 프린팅 기술은 다품종 소량생산이 가능하고 환자 맞춤형 제작에 적합해 의료 분야에서의 활용성이 매우 크다. 3D 프린터의 FDM(Fused Deposition Modeling) 기술은 열가소성 생체적합 고분자를 이용한 의료용 지지체의 직접 제작이 가능해 생체 의공학 분야에서 본격적으로 활용되기 시작했다.
의료 3D 프린팅은 의료기기 산업의 특징인 소형이면서 고가, 고도의 맞춤화, 공정 납기·재고관리 단축의 효율성 부각 등의 의료산업 제조혁신이 가능하다는 장점이 있다. 또, 기존 의료기기 제조공정을 3D 프린팅 제조기술로 향상시키고 개선을 통해 기존 기술로 설계가 불가능한 의료기기와 관련기기 제작이 가능하다.
의료 3D 프린팅의 활용
의료기기, 바이오 분야의 3D 프린팅 적용을 위해 가장 중요한 부분은 인체에 적용 가능하고, 3D 프린팅으로 제조 가능한 의료용 소재다. 의료용 소재는 의료삽입물과 조직지지체, 세포가 포함된 조직지지체 등으로 분류할 수 있다. 의료용 소재는 의료기기가 아니지만, 3D 프린팅 제작을 통해 최종 결과물이 의료기기에 포함될 수 있기 때문에 소재에 대한 안전성을 파악할 수 있어야 한다.
임플란트, 보철 개념으로 3D 프린팅 적용이 가장 기대되는 시장은 의료삽입물이다. 의료삽입물은 기계적인 강도를 요구하는 골이식재, 골지지체, 인공관절, 치과보철물 등에 활용되고 있다. 특히 치과용 보철물 같은 기공물은 이미 치과에서 사용되고 있는 치아 3D 스캐닝 기술과 연동해 환자 맞춤형 치아 보철물 제조과정의 단축과 치료 만족도 향상에 기대되고 있으나 소재 한계와 제작물의 정밀도 보완이 요구되고 있다.
정형외과, 신경외과, 성형외과 등에 활용되는 골절합용판, 골지지체, 인공관절 등은 CT, MRI 같은 영상 진단 장치 이미지를 3D로 변환한 후 맞춤형으로 설계해 적용하고 있다. 이를 위해 기계적·생물학적 안전성 보완을 위한 연구가 지속적으로 추진되고 있다.
의료 3D 프린팅의 미래
국내외 의료기기 3D 프린팅 응용 분야는 크게 부착형 의료기기, 삽입형 의료기기, 바이오 분야, 교육용으로 구분할 수 있다. 부착형 의료기기는 보청기, 부목 분야가 대표적인 의료기기로 의수, 의족, 틀니 등에도 활용되고 있다. 삽입형 의료기기로는 인공관절 분야, 골절합용판, 두개골성형재료, 인공안면아래턱뼈, 추간체유합보형재 등 제작에 사용되고 있다. 바이오 분야로는 조직·장기를 생체적합 소재로 직접 3D 프린팅하는 기술이 많이 연구되고 있고, 의료기기에 해당하지는 의료 분야 종사자의 교육에도 응용되고 있다.
전 세계 3D 프린팅 시장은 지난 2018년 99억 달러에서 연평균 23.2% 성장해 2024년에는 348억 달러에 이를 것으로 전망된다. 바이오센서 및 의료 분야를 포함한 헬스케어 3D 프린팅 시장은 2017년에 5.8억 달러의 시장 규모를 달성했으며, 2018년부터 연평균 21.2% 성장해 2024년 22억 달러에 이를 것으로 전망된다. 그중에서 의료 분야가 가장 큰 비중으로 성장할 것으로 예측되고 있다.
의료 3D 프린팅은 이미 해외에는 활발하게 적용되고 있으며, 의료 대기업이 시장에 진출할 만큼 하루가 다르게 급변하고 있다. 국내 또한 금속 3D 프린터 장비가 국산화돼, 약 300회 이상 양산 수술이 시행됐다. 우리나라에도 의료 3D 프린팅이 빠르게 확산될 수 있도록 국내 기업들의 활발한 기술개발을 기대해본다.
