수술 시 사용 되는 3D 프린터 유해물질이 몸에 끼치는 영향

3D 프린터의 유해성

1. 임상에서의 3D 프린팅이란?

 수술할 때 사용되는 수술 도구들은 모두 일정한 규격을 갖추고 있습니다. 제조사마다, 재료에 따라 약간의 차이는 있을 수 있겠지만 보통의 도구들은 결국 비슷한 형태와 모양을 띄게 됩니다. 하지만 우리가 임상에서 마주하는 환자들은 규격이 없습니다. 제각기 아픈 부위와 범위, 그에 따른 수술 방법이 천차만별일 수밖에 없습니다. 이를 해결하기 위한 도구가 바로 3D 프린터입니다. 우리는 수술 전에 환자의 상태를 확인하기 위해 CT 스캔을 통해 뼈의 구조를 파악하고 3D 카메라로 연부 조직을 촬영하여 두 데이터를 합쳐 보다 정확한 환자의 수술 전 상태를 컴퓨터로 재현합니다. 그 후에 수술을 집도할 외과의가 실제로 수술에 들어갔을 때 어느 부위에 있는 뼈를 얼마나 삭제할지, 어떠한 사이즈의 임플란트와 각 종 재료를 사용할지 등의 수술 계획을 세우고 그에 따른 3D 가이드를 디자인합니다. 이것이 바로 환자 맞춤형 의료 기구나 재료를 제작하는 과정입니다.

 

그리고 이 과정은 생각보다 까다롭습니다. 얼마나 정확한 술전 정보를 획득했느냐가 3D 가이드의 정확도를 결정합니다. 수술 시에 환자의 신체와 완전히 맞아떨어지는 정교한 가이드를 얻기 위해서는 쓸만한 3D 프린터는 말할 필요도 없는 필수 장비 입니다. 

 

2. 3D 프린터의 출력 방식의 문제점

대부분 3D 프린팅이라고 함은 여러 소재를 켜켜이 쌓아서 올리는 방식으로 진행됩니다. 특히 플라스틱 소재를 열로 녹이는 방법인 압출 방식으로 프린팅을 하게 되면 피치 못하게 다양한 유해물질이 발생합니다. 주로 포름알데히드, 톨루엔, 벤젠과 같은 몸에 치명적인 영향을 끼치는 성분들이 발생합니다. 열심히 가이드를 생산하고 있는 3D 프린터의 근처에 가면 특유의 화학약품 냄새가 많이 납니다. 정말로 몸에 좋을 리가 없는 향기입니다. 또 최근 사용 빈도가 증가하는 추세인 '광중합방식'은 액체 상태인 화학물질에 자외선을 쏘아서 성질을 변화시키는 방법을 말하는데 이러한 방식으로 3D 프린팅을 하게 되면 후처리 과정에서 미세먼지와 초미세먼지가 발생합니다.

 

지금까지 3D 프린팅을 통해 발생하는 유해물질에 대한 연구가 여러 차례 있었다고는 하나 압출 방식의 출력법에서 발생하는 휘발성 유기화합물의 안정성 평가가 대다수를 차지했고, 광중합방식의 유해도 연구는 전무했던 상황입니다.

 

3. 유해성 연구

이에 국내 대학 연구진은 의료영상지능실현연구실 내 3D 프린터 작업실에서 프린터를 작동시켰을 때 생기는 대표적인 유해물질인 미세먼지 PM10 및 초미세먼지 PM 2.5와 포름알데히드의 농도를 측정했습니다. 이 연구에는 3D 프린팅에 자주 쓰이는 ABS, TPU, PLA, Clear, Dental LT, Felxible 80A 등의 여섯 가지 재료를 이용하였고 가장 많이 사용되는 프린팅 방식인 광중합방식과 압출방식의 유해물질 생성량을 분석하여 환기를 했을 때와 환기를 하지 않았을 때 임상 연구실의 대기 오염도를 비교했습니다. 그 결과로는 환기 시설이 제대로 작동하지 않았을 때, 3D 프린터 제작 시작 후 1시간 이내에 대표적인 발암물질인 포름알데히드의 농도가 규정치를 상회하는 것으로 확인되었습니다. 그러나 환기를 시행하면 약 10분 내에 유해물질의 농도가 유의미하게 감소하는 것으로 확인되었습니다. 사용하는 재료에 따라 약간의 시간차는 당연히 발생하겠지만 잦은 환기를 통해 연구실의 대기를 순환시키면 보통의 연구실과 다를 바 없는 공기의 오염도를 나타냈습니다. 이번 연구로 3D 프린팅으로 발생하는 유해물질의 위험도를 별 것 아닌 것으로 작게 평가하거나 밝혀지지 않은 유해성을 겁내며 일하지 않아도 됩니다. 적절한 환기 시스템을 구축하면 사용자가 유해물질로부터 충분히 보호될 수 있음을 밝혀 낸 것입니다. 창문을 더 자주 열고 장갑과 마스크를 착용하고 의료진이 더 자주 휴식할 수 있는 환경이 되면 훨씬 더 나은 업무환경을 만들 수 있을 것입니다. 이 연구에 의거하여 앞으로 임상에서 안전한 3D 프린팅을 활용할 수 있는 환경이 조성되길 바랍니다.