최근, 미국 코네티컷 주에서 3D 프린터로 제작한 두개골 임플란트를 환자에게 삽입하는 수술이 이루어져 화제다.

30년 전 처음 세상에 등장한 3D 프린터는 초기에는 신발, 옷, 가구, 로봇, 건축물, 자동차, 타이어 등 주로 제조업 분야에서 활용되어 왔다. 이후, 3D 프린터용 잉크에 사용될 수 있는 다양한 고분자 소재가 개발되면서 보청기, 치아교정기, 치아 및 골격 등 의료계에서 유용한 모형물 제작에 활용되기 시작하였고, 급기야 신체 일부의 대체물(인공뼈)을 출력하여 환자에게 삽입하는 수준에 이르게 된 것이다.

앞으로 두개골이 손실된 환자의 환부에 대해 3D CT를 촬영하여 3D 프린터로 전송하기만 하면, 3D 프린터가 두개골과 유사한 강도 및 밀도를 갖는 경화성 고분자가 포함된 특수 잉크를 줄 단위로 분사하거나 얇게 쌓아올리면서 정교한 모양의 임플란트를 출력해내는 것이다.

특허청(청장 김영민) 자료에 따르면, 3D 프린트 기술에 관한 국내 특허는 1999년에 처음으로 출원되어 현재까지 모두 22건이 출원 공개되었다. 이는 미국, 일본, 유럽에서 각각 93, 53, 39건이 출원된 것에 비해 매우 적은 수준이다.

더구나 22건 중 15건(68%)이 미국(7건) 및 일본(6건) 등 외국인출원이고 내국인이 출원한 것은 7건(32%)에 불과하여 우리나라의 3D 프린트 기술에 대한 연구가 외국에 비해 많이 뒤져있음을 알 수 있다.

출원동향을 살펴보면, 2010년까지는 3D 프린트 자체 기술에 관한 출원이 주를 이루다가, 3D 출력물의 물성을 좌우하는 잉크용 소재 특히 생체적합성 고분자 소재에 대한 연구가 활발해지면서 2011년부터는 의학 분야에 응용할 수 있는 기술에 관한 출원이 이루어지고 있다.

흥미로운 것은 2011년에 출원된 3D 프린트 기술은 두개골 임플란트, 약물전달체, 치아용 임플란트 제조에 관한 것이고 모두 내국인에 의한 출원이라는 점이다. 3D 프린트 기술의 선진국이라 할 수 있는 미국도 2013년에 이르러서야 비로소 3D 프린터로 출력한 인체용 임플란트를 내놓고 있는 점으로 보아 국내 3D 프린터 기술이 의학 분야에서 만큼은 선진국에 뒤지지 않는다고 볼 수 있다.

이처럼 의학 분야에서의 응용 가능성이 높은 것으로 평가될 수 있는 국내 3D 프린트 기술은 다양한 생체친화성 잉크 재료에 대한 연구를 가속화하게 될 것이고, 발전된 소재 기술은 한 차원 수준 높은 의학 기술을 낳게 될 것이다.

결손된 신체부위와 꼭 닮은 대체물을 버튼 하나로 손쉽게 출력해 내는 3D 프린트 기술! 그야말로 건강과 장수에 기원하는 인류의 염원에 힘입어 특히 의학 분야에서 더욱 눈부시게 발전할 것으로 기대된다.