1984년 미국에서 처음 개발된 3D프린팅 기술은 이제 의료, 산업, 문화 등 여러 분야에 걸쳐 우리 삶에 녹아들고 있다. 특히 의료분야에서는 새로운 시도가 활발하게 진행되고 있다. 치아 임플란트 등 인체 모형을 복사해내는가 하면 뼈나 피부 등 인체 조직 대체를 위해 사용되기도 한다.  

3D프린팅 기기는 보통 3차원 스캐너로 대상을 스캔한 후 그 모양대로 재료를 쌓아가는 방식으로 출력된다. 기기의 종류에 따라 재료나 출력 속도, 정밀성 등 특성이 다르다. 하지만 출력대상을 스캔해 만든 설계도만 있다면 같은 모양을 여러 번 찍어내는 것도 가능하다. 이때 재료는 프린터기기에 사용되는 잉크와 같은 개념이다. 3D프린팅에 사용되는 재료는 실리콘, 플라스틱 수지, 금속, 합금, 세라믹 등 다양하다. 다만 의료분야에 있어 수술 등 인체 대체 용도로는 생체적합성이 승인된 물질만 사용이 가능하다. 

3D프린팅 기술의 대표적인 장점은 ‘맞춤형 제작’이다. 이전에는 맞춤형 제작을 위해 숙련된 장인의 노동력이 필요했다. 이는 비용부담이 상당해 상용화되기가 쉽지 않았다. 또한 하나의 대상을 가지고 만든 첫 번째 결과물과 두 번째 결과물을 동일하다고 보기 어려웠다.

그러나 3D프린팅 기술을 사용하면 손쉽게 맞춤형 제작을 할 수 있다. 프린팅 기기를 사용하면 아주 복잡한 모형도 간단하게 출력 가능하며, 기술 수준에 따라 표면의 질감이 가진 다공성 패턴과 강도 등 미세한 차이까지도 재현 할 수 있다. 이전에는 다공성 패턴 재현이 거의 불가능했다면 3D프린팅으로 인해 새로운 시도를 기대할 수 있게 된 것이다.

현재 3D프린팅 기술 관련 산업은 급속도로 성장하고 있다. 한국3D프린팅협회에 따르면 국내에는 3D프린팅 기술이 주력인 업체가 약 116개에 달한다. 또한 기존 산업에 3D프린팅을 접목하려는 시도가 늘고 있다. SK텔레콤, 네이버, KT 등 주요 기업들도 3D프린팅 기술에 큰 관심을 보이고 있다.

이병무 한국3D프린팅협회 정책이사는 “국내 3D프린팅 관련 산업이 점차 자리를 잡고 있으며, 3D프린팅 관련 연구나 성과도 계속 도출되고 있다. 3D프린팅 기술의 연구나 관련 법 제정 등에 의료기관이나 주요 기업들도 동참하고 있다”며 “산업에 있어 ‘다품종 대량생산’의 개념이 저물고 이제 ‘소품종 다량생산’개념이 점차 확산되고 있다. 따라서 미래 유망 산업으로써 개별 맞춤형 제작이 가능한 3D프린팅 기술의 역할이 늘어날 것”으로 전망했다.

특히 의료계에서는 3D프린팅 접목 시도가 활발하게 이뤄지고 있다. 3D프린팅 기술을 이용하면 환자 개개인의 특성에 맞게 맞춤형 적용이 가능하기 때문이다. 실제 중앙대학교병원에서는 3D프린팅 기술을 이용, 티타늄재질의 두개골 뼈를 구현해 대체 수술에 성공했다. 서울아산병원의 경우 스펀지 형태의 신개념 인체 보형물을 개발한 상태다. 또한 국립암센터도 뼈암 환자에게 3D프린팅으로 만든 인공 뼈 이식에 성공하는 등 국내 다수의 의료기관에서 3D프린팅 관련 연구 결과물을 임상에 적용하고 있다.

또한 3D프린팅 기술을 이용해 인체 장기나 피부 등을 만들어내는 ‘바이오 프린팅’ 연구도 지속적으로 진행되고 있다. 바이오 프린팅은 세포를 젤리형태로 만든 바이오 잉크를 층층히 쌓아가는 방식으로 인체 장기 등을 만들어낸다. 미국 의료기 업체인 오가노보(Organovo)는 3D프린팅으로 혈관과 콩팥, 간 등을 만들어내는 데 성공한 바 있다.

그러나 로봇 부품처럼 인체 장기를 바꿔 사용하는 영화 속의 모습을 기대하기는 아직 이르다. 인체에 장기 이식이 가능하도록 구현하기 위해서는 줄기세포, 재생의학, 생체적합성 등 관련 연구도 함께 뒷받침돼야 한다. 또한 만들어낸 장기가 오래 생존할 수 있도록 유지하는 것도 넘어야 할 과제다.

김남국 서울아산병원 융합의학과 교수는 “바이오프린팅은 총체적인 연구가 필요한 분야이기 때문에 시간이 걸리겠지만 국내에서도 곧 성공 사례가 나올 것”이라며 “3D프린팅을 비롯한 기술과 의료의 접목은 의학의 패러다임을 바꾸고 있다. 개개인의 질환에 특화된 맞춤형 의료기기, 맞춤형 치료제 등이 개발되면서 필요한 의료기기나 치료제, 의료용품 등을 필요할 때마다 만들어 쓰는 시대도 가능할  것으로 보인다”며 3D프린팅의 발전 가능성을 높게 평가했다.