[기획특집] 3D프린팅 레진, 최종보철물 제작을 위한 큰 발걸음
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[기획특집] 3D프린팅 레진, 최종보철물 제작을 위한 큰 발걸음
  • 김민경 기자
  • 승인 2023.05.03 15:56
  • 댓글 0
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3D프린팅 장비의 빠른 보급, 소재 발전의 필요성 대두

 

하루가 다르게 변하는 3D프린팅 환경 속에서 레진 소재의 폭넓은 발전이 이루어져 최종보철물이 임상에 적용되는 시기가 온다면 인력난에 시달리는 치과기공계가 환경 개선은 물론 작업 효율성 부분에서 큰 변화를 맞이할 것으로 기대하고 있다. 현재는 임시치아와 모델 출력을 중점으로 사용되던 3D프린팅 레진이 강도와 심미성을 꾸준히 업그레이드 하며 시장내 다양한 특성을 가진 프린팅 레진이 기공사들의 선택을 기다리고 있다.
김민경 기자 zero@dentalzero.com

최근 구강스캐너의 활용도가 높아지면서 치과기공소에 3D프린팅을 직접적으로 문의하고 의뢰하는 치과가 늘고 있다. 치과기공소 입장에서는 영업경쟁력을 위해서라도 3D프린팅 도입이 필수가 되고 있는 상황이다. 그동안 3D프린팅을 도입하지 않았던 치과기공소들도 경영적인 부분에서 이제는 3D프린팅이 필요한 상황이 덕분에 모델 출력용 레진 역시 기공사들에게 여전히 큰 사용 빈도를 보이고 있다. 
현재 국내 치과기공소에서 레진이 사용되고 있는 주요 부분은 수술용 가이드, 임시치아, 스플린트, 구강 모형 제작 등이다. 임시치아와 모델을 주로 출력하던 것에서 최근에는 특히 작업시간에 비해서 수가 경제성이 떨어지는 임시덴쳐 제작에 활용하는 곳이 늘어났다. 
초창기 템퍼러리 보철물 출력 등을 시도할 때 레진 소재의 물성으로 파절의 대한 이슈들이 있었지만 레진 품질력 향상과 더불어 유저들의 장비 사용 노하우가 합쳐지면서 우려들을 상당수 종식시킨 상황이다. 게다가 갈수록 디지털 덴쳐에 대한 관심도 커지면서 파이널 덴쳐, 투명교정 분야 등으로 확대될 것이라고 업계는 내다보고 있다.  
유저들이 원하는 것과 3D프린팅 업체들의 최종 방향성은 파이널 보철물 제작이다. 하지만 만족시키기 위해서는 장비와 레진이 함께 발전하는 전반적 기술 개발이 최우선적이다. 높은 적합도와 세밀함이 요구되는 치과기공 보철물의 출력은 특히 더욱 레진의 퀄리티, 장비의 정밀도를 높이는 것이 중요하다. 
그리고 이때 반드시 필요한 것이 최소한의 레진 수축율이다. 출력 후 세척과 경화의 과정을 거치면서 재료의 변형 등이 일어날 수 있지만 이를 최소화해 치과기공사가 원하는 값에 정확히 도달해야 한다. 

유저들이 원하는 3D프린팅 레진의 조건
유저들이 프린팅 레진을 선택할 때 중요하게 생각하는 것은 무엇일까? 단연 품질이고 그 후에 가격이라고 할 수 있다. 서지컬 가이드 출력을 예로 들면 수술 진행 시 출혈이나 드릴링 등이 진행되는데 이 상태에서도 잘 볼 수 있도록 투명도가 일정 수준으로 나와야 하고, 강도를 갖춰야 한다. 
강도 면에서 프린팅 레진이 아날로그 작업물들과 비교했을 때 부족하다는 우려가 많았고, 그 의문은 현재도 3D프린팅을 시도하는데 큰 장벽이 되고 있다. 하지만 상대적으로 강도 면에서 자유로운 모델 출력부터 시작해 그 활용도를 넓혀가고 있다. 또한 지속적인 소재 개발로 초기의 우려를 조금씩 낮춰가고 있다. 
레진을 구입하기 전 테스트 과정에서 출력 실패는 없는지, 장비 작동과의 조합은 어떠한지, 무엇보다 마진이나 내면 정확도의 부분을 살펴야 한다. 특히 소재의 특성을 파악한 후 그에 맞는 세팅값을 적용했을 때 치과기공사가 계획한대로 출력물이 일관된 결과물을 가져오는 것이 중요하다. 장비와 소재가 만났을 때 일관된 결과물을 보여줘야 디자인 작업부터 최종 결과물까지 계획을 세우고 원하는 결과물을 제작해 후작업을 최소화할 수 있다. 
그리고 초기 유저들 입장에서 특별히 고려해야하는 사항은 제품 구매 후 업체의 케어이다. 각 장비와 소재가 맞는 파라미터 값들을 가지고 있는데 3D프린터 초창기 유저들은 이 값을 찾는데 어려움을 겪었다. 최근에는 레진과 장비 제조사들이 각각의 적합한 파라미터 세팅 값을 유저들에게 제공해주기도 해 프린팅 출력에 큰 도움을 주고 있다. 

레진 구입시 고려해야 할 한 가지는 경제성이다. 적층형으로 출력되는 소재이기 때문에 기존에 사용하던 디지털 장비인 밀링머신과 비교했을 때 재료 소모가 덜한 편이기는 하지만 지속적으로 레진을 사용하면서 비용이 지출된다. 현재 기공소에서 작업하는 방식과 3D프린팅을 활용했을 때의 경제성의 부분, 그리고 kg당 어느 정도의 가격이 적정 수준으로 합의를 볼 것인가는 많은 기공사들의 고민이 될 수밖에 없다. 3D프린팅 도입 초기에는 레진 또한 외산 제품들을 주로 사용했으나 현재 국내에서도 다양한 프린팅 레진들이 개발되면서 가격 선택의 폭이 넓어지고 전체적으로 가격대가 낮아진 부분도 대중화에 큰 영향을 미치고 있다. 보통 가격을 비교할 때 kg당의 가격으로 우선 따져보지만 조금 더 세분화해서 생각해야 한다. 본인이 가지고 있는 장비의 수조 크기, 그리고 출력 시 소모되는 레진의 양 등을 모두 따져서 기공소의 경영과 부합하는 가격대의 레진을 사용하는 것이 장기적으로 봤을 때 이득이 된다. 
그리고 치과기공소 뿐만 아니라 치과에서도 3D프린터 사용이 늘어나면서 레진 구매시 또 하나 고려요소가 되는 것이 저독성이다. 3D프린팅은 기존의 아날로그 제작과 비교했을 때 작업 환경 개선이나 시간 효율성에서 엄청난 이점을 가지고 있지만 비교적 새로운 소재인만큼 저독성을 고려하는 유저들도 있다. 장기적으로 작업을 진행하는 기공사들의 건강과 작업 환경이 직결되는 부분이기에 간과할 수 없다. 게다가 덴탈용 3D프린팅이 치과기공소 뿐만 아니라 치과에도 다수 포진하면서 프린팅 시 나는 특유의 냄새를 최소화하고 소재의 안정성이 확보된 제품들을 찾는 경우가 늘고 있다. 작업 환경 뿐만 아니라 환자가 내원하는 치료환경에도 영향을 미치기 때문에 향이 적고 안전한 레진들을 찾고 있다. 하지만 최근에는 품질력 자체가 상향되면서 이러한 걱정 요소들도 조금씩 줄여나가고 있다. 

출력실패 줄이려면 기본을 지켜야 한다
3D프린팅용 레진은 빛과 온도에 민감한 소재로 보관시 뚜껑을 닫아 서늘한 곳에 두는 것이 중요하다. 사실 레진은 이미 보관에 용이하게 용기가 제작되어 판매되고 있기 때문에 뚜껑을 잘 닫아 빛을 차단하고, 흐름성이 있는 제품이니 용기를 잘 닦아 보관하는 등의 기본적인 것들을 지켜주면 된다. 일부 유저들은 레진을 보관하는 박스를 따로 마련하는 등 보관에 신경을 쓰기도 한다. 
3D프린터를 잘 활용하는 한 소장은 “그 기공소가 3D프린팅을 잘 활용하는지 알고 싶으면 장비 주위와 레진통의 보관 상태를 보면 알 수 있다”고 할 만큼 어렵지는 않지만 기본 관리가 중요한 소재이다. 
흔히 초여름 정도의 온도인 25~30℃를 프린팅 시 레진의 적정온도로 보고 있어 여름보다는 겨울에 레진 보관이 중요해진다. 레진을 낮은 온도에서 바로 출력하는 것은 치과기공사들이 가장 예민할 수밖에 없는 출력실패로 직결될 수 있기 때문에 더욱 신경을 써야한다. 사용 전 잘 믹싱한 후 적절한 온도에서 사용하는 것이 중요하다. 

레진의 발전, 3D프린팅의 미래를 결정 
3D프린터 장비의 정밀함이 3D프린팅의 치과기공계에 도입 여부를 결정하는 주요 요소였다면 앞으로 미래를 결정하는 것은 레진의 발전이라고 업계는 입을 모아 말한다. 현재 치과기공계에서 3D프린팅이 가장 많이 쓰이는 곳은 임시치아와 모델 출력 등 일시적으로 사용할 수 있는 출력물 위주이다. 하지만 이는 현재의 상황일뿐 대부분의 유저들은 결국은 최종보철물 출력이 치과기공계의 3D프린팅 최종목적지가 될 것이라고 보고 있다. 
다양한 기능과 내구성, 그리고 정밀함을 갖춘 장비들이 시장 내에 진입해있지만 여전히 최종보철물 제작으로 가는데 어려움을 겪는 것은 레진의 발전 상황이 아직은 최종보철물까지는 힘들다는 인식 때문이다. 
현재 레진이 실제로 최종보철물 제작 및 임상에 정착하기까지 만족해야하는 것은 강도와 심미성이다. 이는 모든 보철물 소재에 필요로 하는 사항이지만 특히 ‘강도’에 대한 의문이 유저들 사이에서 여전한 상황이다. 오스템 관계자는 “지르코니아 등을 배합해 강도 높은 레진을 개발했다 해도 해당 레진을 정확하게, 원하는 만큼 출력할 수 있는 장비(내지는 광은)가 아직은 부족한 단계이다. 하지만 넓은 범위에서 볼 때 최종 보철물을 향해 계속해서 계단을 올라가는 단계라고 생각하고, 그 끝에 최종 보철물이 있다고 생각한다”고 말했다. 
4차 산업혁명 시대에서 실시간으로 변하고 있는 산업 발달을 떠올릴 때 덴탈 업계 역시 개발을 게을리 했다가는 추후 기술 발전을 따라가기 어려운 상황이 될 수 있다. 업계는 현재 판매 중인 레진 제품들의 퀄리티를 더욱 높이는데 노력을 쏟고 있다. 과거보다 개선된 강도와 다양한 색상 구현을 통한 심미성 확보 등을 목표로 임시보철이 아닌 수십년 간 사용할 수 있는 최종 보철물로도 손색이 없는 출력물을 만들기 위해 지속적인 제품 개발을 진행하고 해마다 새로운 레진들이 시장에 소개되고 있다. 
또한 다양한 소재의 개발에도 힘을 쏟기도 한다. 기존 강화플라스틱 필름보다 탄성과 강도를 높인 광경화수지를 개발해 판매에 주력하는 그래피의 경우 모양이 변형되도 열을 가하면 원래의 모양으로 돌아오는 형상기억효과로 사용자들의 편의성을 극대화한 소재를 개발해 얼라이너를 시작하고 있다. ODS는 저점도의 레진을 개발해 기공사들의 큰 관심을 얻었다. 또한 현재 업계에서 쓰이는 광경화 수지가 아닌 지르코니아를 출력 가능 소재로 활용해 지르코니아 보철물을 제작하는 에이온도 새로운 시도를 진행하며 해외 시장에서도 관심을 얻고 있다. 이렇듯 새로운 소재를 개발, 임상에 적용해 3D프린팅의 영향력을 더욱 높이는 노력이 계속 되고 있다. 
파급력이 커지는 구강스캐너의 보급으로 3D프린팅 장비 역시 빠르게 정착되고 있는만큼 이제 이 이후의 퀄리티는 소재에 달려있다. 3D프린팅 레진이 또 한 번의 변곡점을 맞이한 만큼 치과기공사들은 변화하는 환경 속에서 더욱 더 기민하게 상황을 판단하고 도입할 필요성이 커졌다. 



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