3d프린팅 기술이 바꿀 보건산업의 미래

3D 프린팅 기술이 바꿀 보건산업의 미래

발행일_ 2014. 2. 3 발행처_ 한국보건산업진흥원 발행인_ 이정석

통계분석 ㅣ 정책제도 ㅣ 동향전망

Vol. 111보 건 산 업 브 리 프

정책연구단미래정책기획팀

이승재

www.khidi.or.kr, www.khiss.go.kr

Ⅰ. 서론

Ⅱ. 3D 프린팅개요

Ⅲ. 3D 프린팅기술의보건산업혁신

동향과전망

Ⅳ. 3D 프린팅기술로인한보건산업의

새로운기회와도전

V. 결론및시사점

Contents

Ⅰ

3

보건산업브리프

서 론

◉ 3D 프린팅 기술은 대량생산 시스템과 노동력이 중심이 되어왔던 기존 제조업에 새로운 혁신을

가져올 차세대 생산 기술 중 하나로 주목받고 있음

◉오바마 대통령은 2013년 2월 국정연설에서“3D 프린팅은 지금까지 모든 생산방식을 바꿀

만한잠재력을지녔다.”고밝힘으로써 3D 프린팅이미래제조업의혁명을일으킬기술로지목

◉또한, 영국 The Economist도 3D 프린팅이 제3차 산업혁명을 가져올 기술 중 하나로 소개

하였으며, 2013년 매킨지 보고서는 3D 프린팅을 12가지의 잠재적인 경제 혁신기술1) 중 하나

로 선정

-매킨지보고서(2013)에따르면3D프린팅은전세계적으로2025년까지매년2,300억달러에서

5,500억달러의경제적효과를낼것으로추정

◉ 1986년 첫 출원한 3D 프린팅 기술은 당시 대량 생산시대의 흐름, 특허의 권리 등으로 시장

형성이 불가능하였으나 최근 특허 만료, 소비자들의 다양한 제품요구 및 저가 보급형 모델

개발로 최근 가장 큰 이슈로 주목

- Stratasys사의 Scott Crump가 출원한 FDM의원천기술특허가 2007년 이미만료되었고 3D

systems사의SLS특허는2014년 2월만료예정임

1) 모바일 인터넷, 지식 자동화와 작업, 인터넷 관련된 것, 클라우드 기술, 첨단 로봇, 자치적 운송수단, 차세대 게놈, 에너지 저장장치, 3D프린팅, 첨단 재료, 첨단 오일과 가스탐사 및 복구, 신재생 에너지

[그림 1] 2025년까지 3D 프린팅의 잠재적 경제 효과 추정

출처: McKinsey&Company(2013)

Ⅱ

4


-산업용3D프린터는최소1~2억에서수십억원을호가하여실용화되기어려울것으로여겨졌으나

현재는개인용조립식3D프린터가70만원대에시판중임

-3D스캐너와 CAD프로그램의고도화로다양한상품에도개인의취향이나욕구를반영한제품

생산이가능해짐에따라소비자들의니즈충족

◉또한, 3D 프린팅 기술은 가용원료가 확대됨에 따라 보건산업 분야에서도 의료비용 절감, 개인

맞춤형 의료제품에 대한 풍부한 잠재수요 등 3D 프린팅 활용에 대한 관심이 집중되고 있음

-Wohlers(2012)에따르면 3D프린팅점유율이보건산업분야(의료/치과)의경우 15.1%의비율로

소비재,자동차에이어세번째로높은점유율을기록

◉소비자들의 신체적 조건에 최적화된 맞춤형

제품 생산이 가능함에 따라 보건산업 분야의

새로운 생태계 도래

-개인 맞춤형 제품이 반드시 필요한 틀니, 의족

등특정영역에서3D프린팅기술도입

-더나아가인체조직과세포를재료로인공장기

생산이 가능함에 따라 3D 프린팅 기술은 보건

산업을견인할핵심기술이될전망

◉따라서 본 고에서는 3D 프린팅 기술이 보건

의료분야에 활용되고 있는 동향과 전망을

살펴보고, 새로운 기회와 도전이 될 수 있는

요소들을 정리하여 국가차원의 대응방향에

대한 시사점을 도출하고자 함

3D 프린팅의개요

■3D 프린팅의정의및분류

◉ 3D 프린팅은 적층제조(additive manufacturing)기법으로 물체를 형상에 맞게 무수한 반복을

통해 쌓아올린 인쇄(McKinsey, 2013)로 정의

- 3D 프린팅의 적층제조 방식은 전통적인 제품생산 방식인 재료를 깎거나 잘라서 생산한 절삭

제조(subtractivemanufacturing)의방식과대조

◉ 3D 프린터는 사용하는 재료에 따라 액체기반형, 분말기반형, 고체기반형으로 구분하며 각

방식에 따라 조형 속도, 정확도 등에 있어 장단점이 존재

[그림 2] 분야별 3D 프린팅 기술 활용

출처: Wohlers Report(2012)

5


■ 3D 프린팅기술의발전

◉아직까지 태동단계에 불과하여 3D 프린팅으로 제작된 제품의 경우 내구성이 취약하며, 생

산속도가 매우 느릴 뿐만 아니라 소형사이즈 제작만이 가능

-적층방식으로단층방향의충격에취약하며인쇄가프린터크기이내로제한되어약30㎤크기

미만의제품생산만가능

-약 4cm정도의 정육면체 크기를 프린팅하는데 반나절에서 하루 소요될 정도로 매우 느린 생산

속도로개선의여지가큼

재료 재료 종류 조형방식 제품 예

액체기반형

액체 형태의 재료레이저나 강한 자외선을 이용하여 재료를 순간적으로 경화하여 형상 제작

미국 3D systems의SLA 시스템

분말기반형

미세한 플라스틱 분말(powder), 모래, 금속성분의 가루 등

분말 형태의 재료를 가열한 후 결합하여 조형.재료 형태에 따라 접착제를 사용하거나 레이저를사용하는 프린터가 있음

·미국 3D systems의SLS 시스템

·독일 EOS의 SLS시스템

고체기반형

와이어 또는 필라멘트형태의 재료

필라멘트 등 열가소성 재료를 열을 가해 녹인후 노즐을 거쳐 압출되는 재료를 적층하여 조형

미국 Stratasys의FDM 시스템

왁스 성질을 가진 패럿(작고 둥근 알 또는 공모양의 알갱이)

재료를 헤드에서 녹여 노즐을 통해 분사이스라엘 Objet사의Polyjet 시스템

얇은 플라스틱 시트나필름 형태의 재료

플라스틱 시트를 접착하면서 칼을 사용해 절단후 적층하여 조형

미국 Helisys의 LOM시스템

<표 1> 3D 프린터의 분류

출처: KB금융지주 경영연구소(2013)

제약 현 기술수준 수년내 예상 기술수준

느린속도반나절〜하루소요

(20㎤ 조형물 기준 3㎝/h 수준)수분 〜 한 시간 소요

제한적 재료 플라스틱류 중심, 일부 재료만 가능 다양한 재료 활용

적은 크기 약 30㎤ 박스 크기 미만 수십 ㎤ 큐빅 사이즈 이상

낮은 정밀도 0.5㎜〜0.01㎜ 조형 해상도 나노 스케일 정밀도 가능

<표 2> 3D 프린터의 기술수준

출처: 산업통상자원부 보도자료. 2013.7.9

6

◉더 나아가 미래의 3D 프린팅인‘4D 프린팅’은 복합적인 물질을 만든 후 거기에 변환

(transformation)이라는 새로운 기능을 삽입

- 4D 프린팅은인간의개입없이가열, 진동 및 중력부터공기역학까지각기다른에너지원천에

의해자극을받아자가조립의과정을통해가구,자동차심지어건물까지생산가능

◉이러한 4D 프린팅 기술은 세계 1위 3D 프린터 업체 Stratasys R&D부서와 MIT의 자가조립

연구소에서 공동연구를 진행 중임

- 4D프린팅은스마트소재(특정외부조건하에모습이변하는소재)를활용한3D프린팅기술로서

3D 프린터로부품을만들어조립하는과정을거치는것이아니라 3D 프린터로인쇄한스마트

소재가특정조건에놓이면스스로모습이변하도록하는기술

-예를 들어 자동차 타이어의 경우 평상시와 눈, 비가 올 때의 다양한 외부 환경에 따라 스스로

변화하는타이어생산이4D프린팅기술을통해가능

◉현재의 3D 프린팅 기술이 활용 가능한 소재가 매우 협소하지만 4D 프린팅은 단순한 소재가

아닌 스스로 조립되며 변화하는 스마트 소재의 제품생산이 가능

◉스마트 소재와 3D 프린팅 기술을 결합한 4D 프린팅을 활용할 경우 전통적으로 제조업의

필수과정인 조립과정이 생략되는 혁신적인 기술이며 따라서 노동집약적인 산업에 막대한

영향을 미칠 것으로 예상됨


[그림 3] 스스로 접히는 막대, 큐브

출처: http://www.sjet.us

Ⅲ

7

■주요국 3D 프린팅기술정책동향

◉미국, 유럽, 일본 등 글로벌 주요 선진국은 3D 프린팅 기술을 향후 제3차 산업혁명을 위한

기반으로 주목하고 이미 3D 프린팅 산업육성을 위한 정책을 추진하고 있음

3D 프린팅기술의보건산업혁신동향과전망

■3D 프린팅기술의보건의료분야적용현황

1) 가상 시뮬레이션을통한수술성공률제고

◉삼성서울병원 이비인후과에서 국내 최초로 부비동암 수술에 3D 프린터를 이용함에 따라

수술 후 부작용 중 하나인 얼굴, 눈 함몰 가능성을 최소화


구 분 정 책 동 향

미 국

•제조업발전의핵심기술로 3D 프린팅기술을선정하고, 관련법령정비및산학연계지원추진- 15개 첨단제조허브네트워크구축계획을담은「제조업혁신국가네트워크법령」이하원을통과, 대학·지방정부와 함께「제조업 혁신을 위한 컨소시엄」설립, 총 10억 달러 투자계획발표

- 2012년 오하이오주 영스타운에 최초 민관공동 제조혁신재단으로 3D 프린팅 관련 전용연구기관 NAMII(National Additive Manufacturing Innovation Institute) 설립

유 럽•유럽 위원회는성장이둔화된 제조산업의 재활성화및경제성장을목표로 3D 프린팅 기술을제조업의 주요 트렌드로 육성하기 위한 전략 개발 및 개발자금 투자를 논의

일 본

•2013년 5월, 경제산업성 주도의 3D 프린터 개발계획 발표- 경제산업성 산하 산업기술종합연구소가 3D 프린터 개발 프로젝트로 총괄하고 3D 프린터제조업체인 시메트 등 민간기업이 역할을 나누어 기술 개발 예정※ 개발예산은 30억엔이며 완성시기는 2018년을 목표

중 국

•중국은 2012년 3D 프린터기술산업연맹을 설립하고 산업표준 제정 및 산학관 협력을 진행중이며, 정부는 통합된 조직력을 발휘하여 산업화된 군집형 성장모델 개발 추진- 10개의 공업도시에 3D 프린터 기술산업혁신센터를 설립하고, 3D 프린팅 기술을「국가기술발전연구계획 및 2014년 국가과학기술 제조영역 프로젝트지침」에 포함시켜 4,000만위안(약 71조원)의 연구자금을 지원할 계획

한 국

•3D 프린팅 활용기술을 기술영향평가 대상으로 선정(’13.6.12 미래창조과학부)하여 국가정책에반영할 방향을 모색하는 단계- 산업통상자원부는「3D 프린팅산업 발전전략 포럼」을 창립(’13.7.9)하고 논의를 통해 도출된 산업지원계획을 발표예정

- 산업통상자원부가 20억원을투자해‘3D 프린팅기술기반제조혁신지원센터’를구축할예정

<표 3> 주요 선진국의 3D 프린팅 기술 정책 추진 현황

출처: 3D 프린터 차세대 제조업 혁신 주도전망, 정보통신산업진흥원, 2013글로벌 3D 프린팅 산업 및 정책 동향, 정보통신산업진흥원, 20133D 프린팅 기술이 바꿀 제조업 패러다임, 경기중소기업종합지원센터, 2013

8

-기존의 CT 등 영상의학검사 자료에만 의존해

수술을 진행할 경우 얼굴 골격을 정확히 확인

하기힘들어수술과정에서부정교합이발생할

가능성이존재

-또한, 시간이 지남에 따라 구조물의 변형으로

인하여눈주변부가주저앉아양쪽눈이수평선이

어긋나면서복시(複視)가진행될가능성이농후

-이점을해결하기위해치과용모형물을만드는

벤처회사에 CT영상을 의뢰하여 환자의 수술

부위의 골격을 3D 프린터를 이용해 모형물을

제작

-이를 토대로 수술 중 예상되는 얼굴 골격 절제

범위를 미리 확인할 뿐만 아니라 절제 부위의

뼈의두께, 절제방향의중요구조물등을실시

간으로확인하며수술에이용

-뼈 절제 후 뼈 결손 부위의 복원 시 두개골 복원용 골 시멘트를 이용하여 모형물에서 정확한

뼈 결손부의 복원을 시킬 수 있었으며, 이 골 시멘트 결손 모형은 직접 혹은 복원에 사용되는

다른소재인티타늄의모양을정확히만들어주는데이용

◉ 2013년 10월 방국방사선학회논문지에 따르면 대퇴골(Femur)의 골절 수술 전 CT Image을

이용하여 3D 프린터로 환자 맞춤형 대퇴골을 제작 후 시뮬레이션을 통해 수술 중 발생할

수 있는 2차적 손상을 방지하고 시간단축 및 보다 정밀한 수술이 가능

-사람의 뼈 중 가장 크고 긴 뼈인 대퇴골은 가운데 부분인 몸통의 경우 긴 파이프 모양이면서

해면골이거의없기때문에가운데몸통부위가골절되면뼈가잘붙지않음

-특히 복합 골절 환자의 대퇴골에 IM Nail을 삽입하게 되는데 이때 대퇴골의 중심으로 진입을

하지못하면2차골절등의피해가발생함

-따라서 3D 프린팅을 통해 수술 환자 대퇴부를 맞춤형 제작하여 수술 시뮬레이션을 통해 수술

중발생할수있는오차를감소시켜 2차골절의손상을방지하고수술시간단축및보다정확한

수술을할수있을것으로기대됨


[그림 4] 3D 프린터로 제작한 얼굴 결손 부위 모형물출처: www.mdjournal.net

[그림 5] 수술전 인쇄한 뼈 IM Nailing 시뮬레이션 [그림 6] IM Nailing 시뮬레이션(X-ray 이미지)

출처: 한국방사선학회논문지, CT 영상을 이용한 3D 프린팅으로 환자 맞춤형 대퇴골 첨삭가능, 오왕규 외(2013)

9

2) 맞춤형의료보형물제작

◉포스텍과 서울 성모병원 연구진이 태어날 때부터 코와 콧구멍이 없었던 몽골소년에게 3D

프린팅 기술을 이용하여 인공 코에 맞춤형 인공 콧구멍, 기도 지지대를 넣어 성공적으로

안착시킴[그림 7]

-몽골소년은성모병원에서코재건을위해이마에

식염수를집어넣어피부를늘리고늘어진이마의

피부를코쪽으로이동시키는시술을지속적으로

시행함

-코를 재건하고 콧구멍을 뚫었지만 구강 점막이

쪼그라들어콧구멍이다시막혀콧구멍부터숨

구멍을유지해줄기관이필요하였음

-시중에 유통되는 인공지지대는 매우 단순하기

때문에3D프린팅기술로인체에무해한실리콘을

넣어최종기관을완성하여집어넣음

◉순천향대 서울병원 소화기병센터 교수팀은 최근 3D 프린터로 출력한 내시경 수술기구(내시경

캡)를 이용하여 중년 여성환자의 위점막하종양을 하이브리드노츠(hybrid NOTES) 치료법

으로 제거하는데 성공[그림 9]

-수술에 사용한 내시경 캡은 3D 프린터 제조회사 프로토텍(Proto Tech)과 의료기기 개발회사

에이템티(AMT)가 공동개발한 것으로 식도와 위장 등 각 장기에 적합하고 병변에 맞는 내시경

캡디자인개발함


[그림 7] 안면기형 소년의 수술 전 후 모습비교출처: 한국경제(2013.11.22)

[그림 8] 3D 프린터를 이용한 인공기관 제작과정출처: www.designsori.com

수술 전 수술 후

3D 프린트 이용한 인공기관 제작 과정

❶ 컴퓨터단층촬영(CT) 분석

❷ CAD 이용해 3차원설계도면 마련

❸ 몰드(거푸집)설계도면 작성

❹ 3D 프린트로실제 거푸집 제작

❺ 거푸집에 실리콘주입해 인공기관완성

10

-지금까지 획일적인 모델의 내시경 캡을 사용

하였지만 3D 프린터를 이용하여 환자의 병변

위치에따라크기와모양을바꿀수있으며양

옆이 트여있는 형태로 제작하여 그동안 접근이

쉽지 않았던 식도 병변을 효과적으로 치료할

것으로기대

◉‘테크플러스 2013’에 소개된 3D 프린터와 3D 스캐너를 통해 2차원의 영역을 3D로 바꿔

줌에 따라 치과에서 임플란트 수술에 활용시 편의성 제고

-기존의 임플란트 수술의 경우 X-ray를 통해 시술 부위를 판단하고 잇몸을 절개한 뒤 의사가

눈으로잇몸뼈를일일이찾아보면서수술을시행하기때문에많은시간이소요되고출혈과통증이

상당하였음

-하지만최근덴탈3D CT, 3D오랄스캐너,수술용가이드, 3D프린터등을사용하면서임플란트

수술이더욱정교해지기시작함

-3D CT를통해턱뼈는물론신경관, 치아상태까지볼수있고구강구조와잇몸뼈파악이가능

함에따라잇몸뼈가얼마나남아있는지확인해불필요한뼈이식술을피할수있음

-임플란트 위에 올라가는 임플란트 지대주 역시 3D 기술 적용이 가능하기 때문에 인공치아와

임플란트의나사를연결하는임플란트지대주를개개인의구강상태에따라맞춤형제작이가능

3) 의료인력교육실습

◉ NewScientist에 따르면 말레이시아 쿠알라룸푸르 소재 말레이시아 대학 교수진과 연구진이

개발한 3D 프린팅한 두개골 모형을 통해 뇌종양을 제거하는 실습 진행[그림 10]

-다양한질감과두께의플라스틱조형물을찍어내는최신 3D프린터를이용하여피부와두개골,

두개골의내부연부조직까지재현

-실제모형처럼두개골은딱딱하며내부연부조직은얇고말랑말랑하게프린팅하였을뿐만아니라

수술 시에 나는 소리까지 비슷하게 구현되어 학생들이 종양모형을 집어넣은 뒤 두개골을 뚫고

뇌종양을제거하는실습이가능

◉ 2013년 7월 중앙대병원 의료실습 현장에서는 3D 프린터로 제작한 두상 모형으로 뇌종양

수술 실습교육을 실시

- 3D 프린팅 기술로 의대생들과 전공의들의 실습이 가능해 짐에 따라 예행연습 이 가능하고 및

실력을향상시키는데큰도움을줄것으로기대

-또한, 해부용 시신이없어도 3D 프린팅 기술을이용한인체모형을만들어실습할경우의대생

들이직접만져보고모의수술이가능


[그림 9] 3D 프린터로 제조된 내시경 부속기구출처: 조세일보(2013.12.27)

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◉위 사례에서 살펴본 바와 같이 현재는 뼈 조각 접합 같은 정교한 수술을 하기 전 계획단계

에서 시뮬레이션용으로 쓰이는 정도이거나 개인에게 맞춤형 의료에 적합한 보형물이나 치과용

같은 일반적인 의료 보조장치에 대부분 적용됨

◉현재 3D 프린팅의 기술은 단순히 개인 맞춤형 보청기, 의족, 의수, 틀니 등 실리콘, 플라스틱

이나 금속으로 제작되어 생체친화성이 부족하지만 미래에는 자신의 세포와 조직을 넣어

인쇄한 완벽한 자신의 귀, 뼈, 신장, 혈관, 피부까지 재생·생산할 수 있는 방법으로 응용이

가능

■보건의료분야에서의 3D 프린팅기술발전전망

1) 바이오프린팅(Bio-Printing)

◉ 바이오프린팅이란 살아있는 세포를 원하는 형상 또는 패턴으로 적층하여 조직이나 장기를

제작하는 3D 프린팅 기술의 한 분야로 장기 프린팅, 근육과 뼈 제작 등 다양한 분야에 적용

될 수 있음

-얼마전미국샌디에고의생명공학회사Oraganovo는수만개의세포로이루어진바이오잉크를

원하는 모양으로 적층하는 3D 프린팅 기술을 개발하였으며 Organovo는 3D 프린팅한 간이

40일동안살아남아인공장기의가능성을보여줌

-간세포를배양할때특정인의줄기세포를활용하기때문에생착에는문제가없을것으로예상

되지만앞으로40일이상살수있는방법을연구중이며2014년말까지완벽한인공간을제작

하는것이목표

◉바이오프린팅을 수행하기 위해서는 다음과 같은 3가지 단계를 거쳐야 함

①전처리(preprocessing) - CAD(Computer Aided Design), 청사진(blueprint), 프리

컨디셔닝(preconditioning)

②주처리(main processing) -실제프린팅(actual printing), 경화(solidification)

③후처리(postprocessing) - 관류(perfusion), 포스트컨디셔닝(postconditioning), 조직

성숙과속화(accelerated tissuematuration)

출처: 한국 CAD/CAM 학회지, 바이오프린팅 기술의 소개, 추원식 외(2008)

[그림 10] 3D 프린터로 제조된 두개골 모형

출처: NewScientist

12

-바이오프린팅 기술을 이용하여 장기를 제작하는 경우, 3차원 구조 제작을 하기 위해 세포와

젤을 층별로 적층하는 방식을 사용하며 세포는 젤이나 바이오 페이퍼와 같은 세포가 적절하게

적층될수있는특수한물질위에쌓이면서3차원형상으로제작[그림 11]

-이렇게제작된 3차원튜브형상에관류액을흘려보내는작업을통하여동맥, 정맥, 모세혈관등

조직제작이가능[그림 12]

◉현대의 장기이식은 거의 모든 장기를 기증자를 통해 공급되고 있지만 장기 기증자의 부족으로

수많은 환자들이 장기 기증자를 기다리고 있는 실정

-언제든지원하는시기에바이오프린팅을통해제작된조직이나장기는설계된형상으로만들어

지기 때문에 보관상의 문제가 없을 뿐만 아니라 미래에는 장기 기증자를 막연하게 기다려야만

하는불편이사라질수도있음

-또한 인공 장기의 경우 살아있는 세포로 제작된 것으로 기존의 플라스틱이나 금속으로 제작된

생체친화성이떨어지는문제가해결될것임

2) 의약 프린팅(pharmaceutical printing)

◉ 영국 글래스고 대학 화학과 리 크로닌(Lee Cronin) 교수는 소비자들이 가정에서 의약품을

설계하고 창조하는데 사용될 수 있는 가정용 화학제품 제작기계를 개발 중임

- 2012년Nature Chemistry에리크로닌교수가발표한제약용3D프린터에관한연구논문2)에서

이러한과정이어떻게작동하는지증명하였음

-컴퓨터와 지원 설계 소프트웨어에 의해 작동되는 3D 프린터를 사용하여 상온에서 세팅되는

폴리머젤로만들어진화학반응용특수용기(Reactionware)를개발함

◉즉 화학을‘앱’(그림 14)으로 만들기 위해 3D 프린터를 이용하여 비커와 실험용 튜브를

프린트하고 또한 동시에 분자를 프린트하여 이를 결합하여‘리액션웨어’를 만듬

-용기를프린트하면서동시에화학반응을일으킴으로서화학적범용도구세트를만든후검색

엔진처럼생물학적, 화학적인네트워크를심을수있고치료해야할세포가있으면이런네트

워크를심고동시에화학을하여새로운약품을만들수있음


[그림 11] 세포를 적층하는 방식

출처: 한국 CAD/CAM 학회지, 바이오프린팅 기술의 소개, 추원식 외(2008)

[그림 12] 튜브에 관류액 흘려보내는 작업

2) Nature Chemistry, Integrated 3D-printed reactionware for chemical synthesis and analysis, 2012

Ⅳ

13

-설계도를 다운로드 후 그 분자에 해당하는 잉크를 사용하여 프린터를 이용해 장치를 만들 수

있으며궁극적으로개인각자를위한약품을프린팅이가능함

◉현재의 의약 연구 경우 화학물질을 정제하여 약으로 만들고 인간의 세포에 투여하여 반응을

본 후 이상이 없을 경우 동물실험을 진행을 통하여 임상시험으로 진행과정을 거침

◉하지만, 이 3D 프린터를 상업용으로 보급될 경우 가격이 약 2,000달러 정도로 개발도상국의

헬스케어에 혁명을 가져올 것으로 평가

-제약업계가 바이오프린팅의 기술에 힘입어 양질의 데이터를 더 빠른 시간 안에 확보할 경우

신약의개발속도는매우빨라지며비용의절감이가능할것으로예측

3D 프린팅기술로인한보건산업의새로운기회와도전

1) 기회요인

◉ (新 비즈니스 등장) 어떠한 모양이든 자유롭게 제작이 가능함에 따라 다품종 소량생산 및

개인 맞춤형의료기기 생산으로 인한 새로운 보건산업 비즈니스 창출

- 3D스캐너와3D프린터를활용할경우,사람의손으로구현하기힘든정밀한작업까지가능하여

최적화된제품으로환자의만족도를보다높일수있으며의료기기분실시저장된스캔자료를

통해즉시공급이가능함

-따라서, 환자들의신체적조건에최적화된맞춤형제품생산으로보건산업분야의새로운사업

모델발생함

◉ (일자리 창출) 보건산업의 새로운 하이테크 일자리 창출로 고급 인력의 수요 증가

-보건산업에서의3차원영상, CAD, 3D프린터를운영할소프트웨어및하드웨어전문가에대한

고급인력일자리창출

-미래 3D 프린팅기술은소재가다양화됨에따라새로운융합분야로의확대가가능하여바이오

디자인등보건산업에서의특화된디자이너가등장할수있음


[그림 13] 리액션웨어

출처: http://www.ted.com

[그림 14] 화학 앱을 통한 약 제조

14

◉ (의료 질 향상) 3D 프린팅으로 환자의 수술 부위의 사전 연습이 가능함에 따라 조직 손상

최소화, 수술 성공률 제고 및 수술시간을 획기적으로 단축함에 따라 환자와 의료진 모두의

편익 증가

-전문의들이 3D 프린팅된인체모형을통해의료수술전사전연습이가능함에따라의료서비스

질이향상

-의대, 간호대의 3D 프린팅을이용한새로운교육커리큘럼구축을통해양질의우수한의료진

육성

◉ (대중화 실현) 3D 프린팅 기술이 발달함에 따라 비용이 적절한 수준으로 책정될 경우 다양한

계층도 3D 프린팅 기술을 이용한 의료서비스 수요가 가능

-최근 출시되고 있는 3D 프린터는 낮은 가격에 출시되고 있는 가정용 제품도 있으나 아직까지

보건산업에서이용가능한산업용3D프린터의경우매우고가임

-따라서, 보건산업에서의 저가 고품질 3D 프린터가 보급될 경우 상대적인 의료비용 절감으로

의료서비스소비자들의후생증가

2) 새로운도전및과제

◉ 3D 프린팅 기술이 전 세계적으로 초기 단계이기 때문에 여러 산업에서 다양한 용도로 활용

하고 있지만 보건산업에서의 사용이 증가에 대비하여 안전성 확보에 대한 제도 마련이 필요

-보건산업의경우우리나라정부는이문제에대해아직까지별다른움직임이없지만미국,유럽

등에서는보건산업에서의3D프린팅기술접목에따른관리시스템을갖추는작업을준비중임

◉ 3D 프린팅 기술이 만드는 다양한 의료기기를 현 의료법 체계 내에서 어떻게 담아내야 할지에

대한 의료기기 허가 패러다임의 변화가 필요

-의료기기 허가를 받지 않고 제작되는 것은 무허가 의료기기 제조에 해당해 위반시 의료기기법

위반으로처벌되며치료목적의장치는명백하게의료기기로해석되기때문에질병의치료또는

경감을위해사용하는장치는의료기기법에따라제조또는수입허가를받아야함

-식약처는의료기기품목및품목별등급에관한규정을정하고있으나현재 3D프린터와관련한

의료기기품목이없음

-3D 프린터와 3D인쇄물로인한신제품등품목을세분화할필요가있으며품목의특성을고려

하여재분류가필요한품목등급분류체계의개선및심사의가이드라인을세분화함으로써혼란을

방지하고의료기기관리의효율성제고가필요

-또한,신개발의료기기인3D프린터의경우장기적으로임상시험을통해안전성과유효성점검을

하고 시판 후 품질 사후 관리 필요하기 때문에 재심사기간(허가 후 4~7년 이내)을 설정하여

지속적인관리가필수적임

-무엇보다도커스텀메이드의료기기에대한정의및관리체계수립이선행되어야하며이에따라

3D프린터, 3D인쇄물을해당체계에서관리할수있을것임

-3D프린팅기술을활용한맞춤형의료기기의시도와개발에장애가되지않는세심하고유연한

제도가수립되어야함


Ⅴ

15

◉미래의 바이오프린팅 기술의 발달할 경우 인체의 일부인 얼굴, 지문인쇄 등이 가능해짐에

따라 불법 스캐닝 및 설계 유통에 따른 무분별한 도용행위 발생

-지문은모든사람이각각다른모양을가지기때문에개인식별,범죄수사의단서,인장대용으로

사용되고있으나지문인쇄가가능할경우악용될가능성존재

◉바이오프린팅으로 출력된 인공장기, 피부 등 의료행위 인정 여부 및 범위가 불분명하며

그 보다 우선적으로 현재 3D 프린터 및 프린팅된 제품의 인체의 안전성 검증, 기준에 대한

사회적인 공감대 형성을 위한 노력이 필요

-바이오프린팅으로인쇄된신체조직의인체안정성및적합성이불분명할경우환자들에게심리적

으로불안으로수요층확보의어려움

-의료행위로인정될경우보험적용에대한여부와초기인공장기이식의막대한비용으로인하여

저소득계층대상의정부지원체계구축

결론및시사점

◉ 3D 프린팅 기술이 새로운 보건산업분야로 급부상함에 따라 보건의료 패러다임 변화에 대한

적응과 더불어 획일화된 의료기기, 수술 성공률 향상 등 보건산업계의 전반적인 효율성 제고

노력이 이루어져야 하는 상황임

-이와 같은 문제점을 극복하고 보건산업 경쟁력을 확보하기 위한 방안의 일환으로 최근 주목

받는3D프린팅활용을검토해볼가치가있음

◉아직까지 보건산업의 일부 영역에만 제한적으로 사용되고 있는 3D 프린팅 기술이 궁극적으로

개인 맞춤형 조직이나 인공장기를 생산하는 시스템으로 발전할 가능성이 다분함

-현재의 3D 프린팅 기술은 일반적인 의료 보조장치(틀니, 실리콘 보형물, 의족, 의수), 수술 전

시뮬레이션,의료교육용등으로제작되고있음

-최근에는 3D 스캐너와 결합하여 필요한 기관 및 장기를 디자인하고 3D 프린팅으로 생산하는

방식이 논의되고 있으며 심지어 의약 프린팅, 4D 프린팅 등 다양한 기술개발로 보건산업의

혁신적인새로운성장동력으로주목받을것으로예상됨

◉이처럼 3D 프린팅 기술이 가져올 혁신과 더불어 보건산업 제조의 소비시장의 변화, 새로운

유통서비스업의 출현 등 우리나라 기업들이 보다 유연한 대응이 필요

- 3D 프린팅기술이대중화될경우중국등저임금국가대상의아웃소싱매력이크게감소함에

따라우리나라제조업부흥의기회로도약해야함

-소비자의 니즈에 즉각 반응하기 위해 기업의 제조설비가 소비시장(병원) 근접 지역 중심으로

이동할 것으로 예측됨에 따라 소규모 생산기업 네트워크에 필요한 제품을 주문하는 평행생산

방식을고려

-재고가없는유통구조변화로인해기존의도·소매라는유통질서붕괴를초래하여기업조직의

선진화구현이시급



16 보건산업정보통계센터

◉집필자 : 미래정책기획팀이승재 ◉문의 : Tel. 043-713-8760

◉ 본 내용은 연구자의 개인적인 의견이 반영되어 있으며, 한국보건산업진흥원의 공식견해가아님을밝혀둡니다.

◉ 본 간행물은 보건산업통계포털(http://www.khiss.go.kr)에 주간단위로 게시되며 PDF 파일로다운로드가능합니다.

Center for Health Industry Information & Statistics

◉ 사례 조사 결과 주요국들은 3D 프린팅 기술을 차세대 제조업 혁신을 주도할 것으로 기대하며

정부가 향후 산업육성을 위한 정책을 추진할 계획을 세우며 활발한 투자를 하고 있음

-미국 정부는벌써 3D 프린팅을뛰어넘어 4D 프린팅기술을선점하기위해미국육군연구소는

MIT, 하버드대, 피츠버그 대 등 4D 프린팅 기술을 연구하는 대학교에 855,000달러 연구비

지원하기로결정

◉하지만 우리나라는 아직까지 3D 프린팅 기술을 기술영향평가 대상으로 선정하여 국가정책에

반영할 방향을 모색하는 단계임

-우리나라는 세계 최고수준의 ICT인프라를 보유하고 있으며 우수한 인재의 보건의료분야 선호

등 3D프린팅기술을이용한보건산업활용에서경쟁우위를지니고있어이를극대화하기위한

정책적고려가이루어져야하는상황임

-연구비및인프라지원,정책선진화를중심으로3D프린팅기술을통한보건산업활성화방안을

강구해야함

◉또한, 정부는 3D 프린팅 기술에 수반되는 안전성, 저작권 침해 및 기술악용 가능성에 대한

대응책 마련 및 제도 정비 필요 등 해결해야 할 과제들이 남아 있음

-바이오프린팅기술을이용한제품의인체안전성및적합성의문제와법적규제및바이오프린팅

기기의의료기기인정여부,보험적용여부등정부차원의선제적인대응이추진되어야할것임

■참고문헌

•경기중소기업종합지원센터, 3D 프린팅 기술이 바꿀 제조업 패러다임, 2013

•과학기술정책연구원, 재생의학에서의 3D 프린팅 기술 전망, 2013

•정보통신산업진흥원, 글로벌 3D 프린팅 산업 및 정책 동향, 2013

•KB금융지주 경영연구소, 3D 프린터 시장 현황과 파급 효과, 2013

•정보통신산업진흥원, 3D 프린터 차세대 제조업 혁신주도 전망, 2013

•한국방사선학회논문지, CT영상을 이용한 3D 프린팅으로 환자 맞춤형 대퇴골 첨삭가공, 2013

•Technology Review.‘Micro 3-D printer creates tiny structure in seconds’, 2013

•BBC,‘Artificial blood vessels created on a 3D printer’, 2011

•NATURE CHEMISTRY, Integrated 3D-printed reactionware for chemical synthesis

and analysis, 2012

•TED, The emergence of‘4D printing’, 2013

•TED,‘Print your own medicine’, 2013

•WIPO MAGAZINE,‘3D printing and the future’, 2013

•McKinsey&Company, Disruptive technologies: Advances that will transform life,

business, and the global economy, 2013