"美 나사, 우주정거장에 3D 프린터 도입한다."라는 기사를 본 적 있으신가요? 이 기사는 2013년에 발행되었지만 사실 3D 프린터는 훨씬 이전인 1984년에 개발되었다고 해요. 일찍 개발되었음에도 불구하고 그간 프린터 기계나 소재가 너무 비싸 극히 제한된 용도로만 사용되었죠. 하지만 조금씩 비용이 절감되면서 2013년부터 점차 우리 생활에 자리 잡기 시작했어요. 현재는 자동차, 집, 뿐만 아니라 인공 귀와 같은 신체 일부까지 만들어내고 있다고 하는데요. 그렇다면 이렇게 '핫(HOT)'한 과학기술인 '3D 프린터', 우리 삶의 어디까지 왔는지 알아볼까요?
▲ 달에 착륙한 이미지(출처: 나사(NASA))
1969년 7월 21일, 닐 암스트롱은 인류 최초로 달 착륙에 성공했습니다. 이 사건을 시작으로 우주에 관한 연구가 활발히 진행되었죠. 그렇다면 우리가 힘겹게 착륙에 성공했던 달과 지구의 거리는 어느 정도일까요? 약 38만 4,400km인데요. 감이 안 오신다고요? 그렇다면 이해하기 쉽게 비교를 해드리겠습니다. 끝없이 달리고 달려도 점처럼 아득한, 서울과 부산의 거리가 약 390km!! 즉, 달과 지구의 거리는 서울과 부산을 960번을 왕복해야 채워지는 거리랍니다. 이제 조금 실감이 나시나요?
미국항공우주국(NASA)에서 이렇게 먼 거리에 있는 달에 건축물을 짓는다고 하는데요. 화성 탐사에 필요한 기술을 시험하는 전초기지로 만들기 위해서라고 합니다. 그런데 불현듯 드는 생각! "어떻게 달에 건축물을 지을 수 있을까? 지구에서 건축물에 필요한 자재를 가져가기엔 너무 무겁고, 멀기 때문에 시간도 비용도 많이 들 텐데..." 이러한 문제를 해결하기 위해 미국항공우주국(NASA)에서는 우주에서 구할 수 있는 재료에 3D 프린팅 기술을 더하여 건축물을 지을 계획이라고 합니다.
'3D 프린터란 입체조형물을 단시간에 복제하는 기술로서 3D 모델링 데이터에서 출력하면 바로 3차원으로 모형을 출력해주는 프린팅을 말하는데요. 즉, 쉽게 이야기하면 원하는 재질로 3차원의 물체를 만들 수 있는 기술이죠! 미국항공우주국(NASA)은 이 기술을 이용한다면 우주에서도 더욱 쉽고 간편하게 건축물을 지을 수 있다고 생각했답니다. 과연, 가능할까요?
▲ 무중력 상태에서 최초로 3D 프린터를 통해 생산한 도구를 들고 있는 모습(출처: 나사(NASA))
사실, 우주에서 3D 프린팅을 하는 것이 그렇게 허무맹랑한 이야기는 아니랍니다. 이미 2014년 9월, 최초로 국제우주정거장에서 무중력 3D 프린터로 첫 3D 프린팅에 성공했으며, 2014년 12월, 국제 정거장에서 나사 우주비행사인 ‘배리 빌리모어’가 3D 프린터를 활용해 도구를 만들었기 때문입니다. 이를 통해, 우주에서도 3D 프린터를 이용하여 도구를 만들고 필요한 부품도 만들 수 있다는 사실이 확실해졌답니다. 머지않아 우주정거장에서 쓰이는 작은 부품부터 건출물까지 3D 프린팅 기술을 이용해 만드는 데 성공했다는 소식을 들을 수 있을 것 같지 않나요?
▲ 3D 프린터를 통해 건축물을 지은 상상도(출처: ESA)
유럽우주국인 ESA에 따르면, 우주에 있는 우주먼지와 산화마그네슘을 혼합하고 3D 프린팅을 통하여 무려 6m에 달하는 건축물을 지을 수 있다고 합니다. 이 핫 한 과학기술인 3D 프린팅이 앞으로 우주산업을 어디까지 발전시킬지 정말 기대됩니다. 여러분도 3D 프린트 기술을 이용하여 지은 우주기지를 상상해보세요!
▲ 인공관절 3D 입체 영상(출처: 연세사랑병원)
기계로 인간의 신체를 대체할 무언가를 만든다? 공상과학에나 나올법한 이야기, 그저 '먼 미래의 일' 일 거라고 생각했는데요. 하지만 이제 더는 공상과학 이야기가 아닙니다. 제품의 프로토타입이나 피규어, 도구 등을 만들며 생활 속에서 다양하게 쓰이고 있는 3D 프린팅 기술이 의료목적으로도 진가를 발휘하고 있기 때문입니다.
우리나라만 해도 최근, 국내 최초로 맞춤형 인공관절 3D 시뮬레이션 기술을 개발하여 국산화는 데 성공하였다고 합니다. 3D 프린터를 이용한 인공관절 수술은 환자의 무릎관절 모양과 크기를 정밀하게 측정하고 3D 입체 영상 시뮬레이션을 거친 뒤 인공관절을 프린팅해 사용한다고 합니다. 프린트된 모형을 통하여 환자 관절 손상의 크기와 모양, 문제를 정확하게 파악할 수 있게 된 것이죠. 3D 프린터를 도입한 뒤 예상했던 것과 실제 관절 손상 정도가 달라서 발생한 문제들을 해결할 수 있게 되었답니다. 인공관절 수술에 사용되는 수술 도구 또한 맞춤형으로 3D 프린팅 한다고 하는데요. 맞춤 수술 도구와 인공관절 제작으로 인해 수술의 정확도도 높이고 환자의 통증도 줄일 수 있게 되었습니다.
실제로 포스텍과 서울 성모병원에서 태어날 때부터 코와 콧구멍이 없이 태어난 소년에게 3D 프린팅 기술을 이용해 인공 콧구멍과 기도 지지대를 안착시켜준 사례도 있습니다. 이처럼, 3D 프린팅 기술은 의료기술의 질적 향상에 커다란 기여를 하고 있습니다. 미래에는 살아있는 세포를 원하는 형상으로 쌓아 필요한 장기와 조직을 제작하는 데도 활용될 수 있다는 예측도 있습니다.
▲ 3D 세포 프린팅 이미지 (출처: 포스텍)
실제로 3D 세포 프린터에 들어가는 바이오 잉크가 개발되었다고 하는데요. 위 사진과 같은 방식으로 바이오 잉크를 사용해 뼈, 연골, 지방 조직을 만들었다고 합니다. 그리고 이 기술을 통하여 실제 장기도 만들 수 있으며 앞으로 임상 적용하여 손상된 장기를 재생하는 용도로도 활용될 수 있다고 합니다. 3D 프린터를 이용한 인공 신체, 그리 먼 일도 아니겠지요? 점점 더 발전하고 있는 3D 프린팅 기술이 앞으로 삶의 질을 무한히 높여줄 것 같습니다.
‘한화케미칼’하면 석유화학을 가공한 원료를 만드는 곳으로만 알고 있었는데요. 제가 필진으로 활동하면서 보니 한화케미칼에서도 인류의 삶의 가치를 높이는 미래형 기술 개발에 많은 부분을 투자하고 있더라고요. 새로운 신기술 신제품이 나올 때마다 "어떻게 이런 기술을 생각해 냈을까?", '"나는 왜 저런 생각을 못 할까?" 하는 생각이 든답니다. 이런 고민과 관심들이 쌓이면 저도 미래에 3D 프린팅처럼 인류 발전에 기여하는 기술을 개발할 수 있지 않을까요?
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