3D 프린팅 3D 동물 병원의 비밀

3D 프린팅 - 3D 동물 병원의 비밀 ㅣ 와이즈만 첨단과학 2
최재훈 지음, 이영호 그림, 안성훈 감수 / 와이즈만BOOKs(와이즈만북스) / 2018년 10월

3D 펜을 사용해본 경험이 있고 얼마전 3D 프린팅에 대한 책을 엄마와 함께 읽어보았던 아이에게 이제는 전문가들만이 사용하는 물건이 아닌 가까운 미래에 우리 실생활에서 널리 사용될 3D 프린팅의 잠재력이 무엇일지 다시 한번 확인해 볼 기회를 이 책과 함께 살펴봅니다. 인간이 자신에게 필요한 모든 것을 얻을 수 있는 방식을 통해 지금까지 유지된 모든 시공간의 제한성 속에서 이루어진 우리 인류의 생활방식을 완전히 바꾸어 버릴지도 모르는, 우리의 무한한 상상력과 창의력을 통해 그 활용성과 가치의 잠재력이 무궁무진한 3D 프린팅의 현재의 위치와 앞으로 나아갈 미래의 위치를 짐작해볼 수 있는 시간을 가져봅니다.
 

최첨단 IT 기술에 밝은 인턴 탐정 설욱과, 탐정 사무소장인 설욱의 삼촌은 동네 길고양이들의 보호자 역할을 자처하는 공보리가 가져온 길고양이 실종 사건을 해결하며 제1의 용의자인 길고양이 청년을 뒤쫓게 되지요. 하지만 그는 3D 프린팅 기술을 통해 다친 길고양이를 고쳐주는 3D 동물 병원에 길고양이를 데려다주는 사람으로 밝혀지고 그 과정속에서 3D 프린팅의 현재와 미래를 배우게 됩니다. 우리 아이도 함께 범인이 누구이며, 왜 그가 길고양이을 데려갔는지 추리해보는 스토리 속에서 3D 프린팅에 대한 지식도 하나하나 쌓여져가는 시간이 됩니다.
 

3D 프린터는 CAD와 같은 소프트웨어를 사용해 컴퓨터에서 인쇄할 물건을 디자인하고, 디자인이 끝난 파일을 3D 프린터가 이해할 수 있는 3D 데이터 파일로 바꿔 3D 프린터에 전송하면, 인쇄 재료 등을 확인한 뒤 인쇄를 시작합니다. 인쇄된 물건의 거친 표면을 말끔하게 하고, 덧칠할 부분을 찾아 색깔을 입히고 마무리하면 끝!

3D 프린터의 인쇄 방법은 어떤 재료와 어떤 프린터를 쓰느냐에 따라 다양하지만 일반적인 방법은 기다란 국수 가락처럼 원통에 감겨 있는 고체 상태의 '필라멘트'를 높은 온도에서 녹여, '노즐'이라고 부르는 가느다란 통로를 통해 내보내는 방식입니다. 한 단면이 완성되면 제작단이 아래로 내려가고 다음 단면이 그 위에 인쇄되며 쌓이지요.

3D 프린터의 인기가 높아지면서 하루가 다르게 더 빠르고, 더 효율적인 인쇄 방법이 나오기 시작하며 레이저를 이용한 인쇄 방법이 개발되고, 인쇄에 쓰이는 재료가 다양해지면서 3D 프린터의 인쇄 기법은 빠른 속도로 발전해 나가고 있어요. 반쯤 녹인 플라스틱을 쌓는 3D 프린팅, 레이저로 액체를 굳히는 3D 프린팅, 가로로 된 재료에 레이저를 쏴서 굳히는 3D 프린팅 등 다양한 방식이 있어요. 
 

3D 프린팅의 영역은 우주로까지 넓혀졌어요.

나노 튜브와 특수 금속 소재를 이용해 무게는 줄이고, 강도는 더 센, 보온과 우주 방사선을 막을 수 있는 특수한 소재를 개발해 이 재료를 써서 3D 프린팅을 하면 우주인들이 우주선이나 우주 정거장 등에서 필요한 우주복을 직접 인쇄해 입을 수 있게 되었고, 지구 밖 행성에서 작동하는 우주 로봇이 활약하는 시대가 다가오며 무인 행성 탐사 로봇을 개조해 만든 3D 프린터 로봇은 행성의 얼음과 암석을 녹이고 부숴 만든 콘크리트로 우주 기지를 만들어 낼 수 있으며, 3D 프린터 로봇이 만들어 낸 단단한 콘크리트가 지구에서 발사된 우주선과 임시로 만들어진 우주 기지의 표면을 덮게 되면, 우주 방사선과 운석으로부터 기지와 우주인을 모두 보호할 수 있어요.
 

 
3D 프린팅 분야에서 가장 빠른 발전 속도를 보이고 있는 것이 바로 3D 음식 프린터에요. 3D 음식 프린팅 기술은 디저트를 요리하는 데 가장 먼저 적용되기 시작했는데 적당히 녹여서 요리에 쓰이는 초콜릿이나 생크림, 설탕 등과 같은 재료들이 3D 프린터와 잘 어울렸기 때문이지요. 미래학자들은 3D 프린터가 '장인'의 개념을 바꿔 놓을 거라고 말하는데 오랜 경험과 노하우로 자신의 손끝에서 음식이나 물건을 만들던 '장인'이 미래에는 그 모든 것을 컴퓨터로 디자인할 수 있는 '디자이너'의 몫이 될 거라는 이야기지요.

이제 나무와 금속은 물론이고 상상도 못 했던 온갖 재료들이 3D 프린터에 쓰이고 있으며 3D 프린터 원료의 진화로 3D 프린터가 어디까지 발전할지는 아무도 모르게 되었어요.

옷도 3D 프린터로 인쇄할 수 있어요. 부드럽고 탄력이 좋은 플라스틱과 고무를 이용해 3D 프린터로 옷을 인쇄하는 일은 이제 쉬워졌어요. 앞으로는 실크나 면과 같은 천연 섬유의 느낌을 낼 수 있는 소재들의 옷도 만들어질 거에요.

인공 뼈와 관절을 인쇄하는 3D 프린터도 있어요. 인공 뼈나 귀, 관절을 3D 프린팅하기 위해서 티타늄과 같은 단단한 재질이나 인체에 무해하면서도 탄성이 좋은 생체 친화적 물질이 사용되요. 특히 귀나 이빨의 경우, 몸에 이식된 후 혈관이 침투해 자랄 수 있어야 합니다.

바이오 잉크와 바이오 페이퍼를 이용해 인공 피부나 인공 장기를 인쇄하는 기술을 '3D 바이오 프린팅'이라고 해요. 바이오 잉크는 하이드로젤과 같이 인체에 해가 없는 액체 재료가 포함되어 있어 함께 있는 세포가 외부 환경으로부터 보호받고 잘 자랄 수 있도록 만들어진 3D 바이오 프린터의 원료이고, 바이오 페이퍼는 바이오 잉크 속 세포가 자랄 수 있는 틀 역할과 함께 세포들에게 영양을 공급해 주는 먹이 역할을 함께 합니다.

바이오 프린터에는 잉크젯 바이오 프린터, 미세 압출 바이오 프린터, 레이저 바이오 프린터가 있으며 3D 프린터로 수술받을 동물의 몸 일부분을 한 치의 오차도 없이 인쇄해 낼 수 있어요. 줄기세포 기술과 나노 물질을 만들어 내는 기술이 발전하게 되면, 지금보다 훨씬 빠르고 효율적으로 생체 조직을 인쇄할 수 있는 바이오 프린터가 나타날 거에요.

인체의 내부 기관 중에서 3D 바이오 프린팅 기술을 이용해 가장 빨리 접근하고 있는 분야가 바로 '혈관'이지요. 3D 프린터로 인쇄한 인공 혈관은 몸에서 일으키는 거부 반응이 다른 인공 혈관보다 훨씬 적어, 혈관 질병을 치료하는 데 큰 도움이 될 거에요.

이제는 3D 프린팅을 넘어, 4D 프린팅의 시대가 오고 있어요.  4D 프린팅이란 3D 프린터로 인쇄한 물체가 햇빛, 온도, 물과 같은 환경에 따라 스스로 변형되도록 만드는 기술이지요. 3D라는 공간 개념에 시간이라는 차원이 하나 더 더해졌다고 4D 프린팅이라고 부르는데, 특히 의학 분야에서 크게 활약할 것으로 기대되고 있어요. 초소형으로 인쇄된 물체가 몸속에 들어가 특정한 환경이 되면 자유롭게 움직일 수 있는 모양으로 바뀌어, 암세포나 질병을 유발하는 바이러스를 공격할 수 있는 마이크로 생체 로봇 역할을 할 수 있기 때문이지요. 
 

3D 프린팅이 바꾸어 놓을 미래 사회를 상상해봅니다.

3D 프린터는 우리가 살아가는 데 필요한 의식주를 통째로 바꿔 줄 미래의 연금술사 역할을 할 거에요. 누군가 미리 만들어 준 기성품이 아닌 자신이 직접 디자인하거나, 개성에 맞게 변형한 제품을 출력하는 사람들이 늘어나며 소비자가 생산자가 되고, 주문이 들어오면 그때그때 물건이 만들어지는 새로운 생산과 소비 문화의 경제 모습이 나타날 거에요.

하지만 지금보다 조금 더 발전하게 되면 총과 칼은 물론이고 대량 살상용 폭탄과 같은 무기까지 누구나 손쉽게 만들어 낼 수 있게 된다면 3D 프린터는 삶을 윤택하게 만들어 줄 '행복 상자'가 아니라 인류를 위협하는 '판도라의 상자'가 될 수 있으니 '착한 도구'로 3D 프린터가 발전하기 위해 공동체를 평화롭게 유지하려는 성숙한 시민 의식이 필요할 거에요.

미래에는 현재 존재하는 많은 직업이 없어지고 새로운 직업이 생길거라는 말을 많이 들었어요. 아마도 3D 프린터가 새로운 직업을 만들고, 지금 있는 직업을 전혀 다른 모습으로 바꾸어버리는 역할을 할 거에요. ​3D 콘텐츠 디자이너, 디자인 저작권 관리 변호사, 3D 프린터 원료 개발자, 3D 프린터 출력물 조립 전문가 등 다양한 새로운 직업의 세계가 펼쳐지리라 기대됩니다.

생각했던 무언가를 만들기 위해 도구 사용법을 배우고, 그림을 배우고, 프로그램을 배워야 했던 사람들이 3D 프린터 덕분에 생각만 하면 모든 것을 스스로 만들어 낼 수 있는 시대가 다가오고 있어요. 우리 아이가 지금부터 무엇을 만들어 낼지 상상하는 시간을 가져보고, 그 시간을 통해 창의적이고 개성적인 나만의 생각을 쌓아나간다면 상상력이 결과물을 뚝딱 만들어내는 미래의 큰 자산이 되지 않을지요. 오늘도 아이와 함께 엉뚱한 상상의 시간을 가져봅니다.​