금속 3D프린팅 원천 및 응용기술(창의메이커스 필드)

제 2회 창의메이커스 필드 "3D Printing Medical"의 초청강연 세번째, '금속 3D프린팅 원천 및 응용기술'를 정리하는 포스팅입니다.

강연은 한국생산기술연구원 강원지역 본부장 이창우 박사님께서 수고해주셨습니다.

3D프린팅 방식은 여러가지가 있습니다. 그 중에서도 이번 초청강연에서 주로 다루었던 방식은 바로 금속 3D프린팅 방식입니다.

인체 삽입용 의료기기 시장은 2015년 기준 세계시장 46조원으로 매년 평균 3.5% 정도 지속적으로 성장하고 있습니다. 특히 인체 삽입용 의료기기를 제조하는 전문기업으로의 아웃소싱화가 가속화되고 있는 추세이라고 합니다.

의료분야의 3D프린팅 적용에 있어서 난제는 필요 수요에 대응한 원천/실용화 제조기술이 매우 미흡하다는 것입니다. 특히 금속 3D프린팅의 경우 국내 제조기술의 발전이 시급한 상황이라고 합니다. 

특히나 3D프린팅으로 금속을 다루어서 의료분야에 적용할만한 제품을 만들어냈다 하더라도 이 제품에 대한 의료 적용 기준 및 검증 시스템의 부재로 임상으로의 3D프린팅 기술의 적용이 어려운 실정이라고 합니다. 

이에 대응하기 위해 우리 정부에서는 3D프린팅에 대한 의료 분야 적용을 위한 시행령을 제정하는 등 많은 노력을 기울이고 있습니다만 더 많은 지원이 필요한 실정입니다. 

정부의 지원 및 세계의 추세에 뒤떨어지지 않기 위해 금속 3D프린팅에 대한 핵심기술을 개발 및 보유하는 것이 중요하다고 하는데요. 특히 금속을 3D프린팅하기 위해서는 출력 도중 발생하는 열을 잘 방출하는 것이 키포인트라고 합니다. 그래서 이 열 방출을 위한 지지대 및 구조 설계가 매우 중요하다고 하네요. 

그리고 금속 3D프린팅의 경우 빔과 금속 분말의 조건에 따라 반응이 다양하게 변화할 수 있으므로 빔의 에너지나 금속 분말의 형상 및 크기 등 공정변수 제어가 필수적이라고 합니다. 

특히 공정변수 변화에 따라 동일제품 형상을 재현할 수 있는지 여부와 출력물의 기계적 물성, 조직 배향성 등이 변화할 수 있으므로 제품의 형상 및 크기별 요구 물성에 따른 공정변수 최적화 연구가 필요하며 이에 대해 한국생산기술연구원은 연구 진행 및 원천기술 확보를 위해 노력하고 있다고 합니다.

현재 KITECH 강원지역본부 보유 핵심기술은 위와 같으며, 이를 토대로 제작한 cranial implant 즉 두개골 이식물을 현재 임상 테스트 중이라고 합니다. 

특히 티타늄을 3D프린팅했을 때, 금속 분말 형태의 티타늄을 빔으로 녹였다가 굳히는 과정으로 인한 물성변화로 기존의 티타늄 가공품과 비교를 하였을 때 3D프린팅하여 만든 티타늄 제품이 더 우수한 물성을 가진 것을 확인하고 원천기술을 확보하였다고 합니다.

추가적인 사항은 인사이드 3D프린팅 2016 컨퍼런스 메디컬 트랙에서의 연제였던 [3D프린팅으로 제조된 순수 Ti 두개골의 기계적 특성(Mechanical property of pure Ti cranial bone manufactured by 3D printing)]과 겹치는 부분이 있으므로 이를 참조해주시기 바랍니다.

정형외과나 신경외과 등 금속 재료가 환자 치료에 필수적인 의학분야에 3D프린팅 기술이 적용되기 위해서는 반드시 금속 3프린팅 원천기술이 확보가 되어야 합니다. 이번 강연은 금속 3D프린팅 기술의 중요성을 깨닫는 귀중한 시간이었습니다. 

더불어 이런 금속 3D프린팅된 의료소모품들에 대한 검증 및 인증시스템, 그리고 의료수가 반영 등의 보완 시스템이 하루 빨리 우리나라에도 정착되었으면 좋겠습니다.

다음 포스팅에서 다룰 마지막 초청강연 주제는 '3D 얼굴 모델링 및 응용'입니다.

이제가지 메이드인네버랜드였습니다~!