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4차 산업혁명 이끈 3D 프린팅 기술, 의약품 제조 혁신 선도

3D 프린터가 가져온 의약품 제조 방식의 변화…“기술적 어려움 극복, 가격과 보험 문제”

[산업일보]
4차 산업혁명은 ‘소품종 대량생산’에서 ‘다품종 소량생산’으로 제조의 흐름을 바꾸고 있다. ‘다품종 소량생산‘이 가능해진 이유는 3D 프린터의 발전이 큰 몫을 했다고 해도 과언이 아니다. 점차 활용도가 높아지고 있는 3D 프린터는 우리의 건강에 도움을 주는 의약품 및 의료 분야의 제조 방식에도 큰 영향을 주고 있다.

8일 식품의약품안전평가원 주최로 서울 노보텔 앰베서더 동대문에서 ‘4차 산업혁명 대비 의약품 지능화제조공정 도입을 위한 심포지엄’이 개최됐다. 이번 심포지엄에는 우리나라 의약분야 3D 프린팅 기술에 대한 이해를 돕는 강연과 함께 연속제조공정과 관련한 논의들이 이뤄졌다.

4차 산업혁명 이끈 3D 프린팅 기술, 의약품 제조 혁신 선도
원광대학교 약학대학 신소영 교수

이날 ‘3D 프린팅 제조 의약품 개발 전략 및 사례’를 주제로 발표한 원광대학교 약학대학 신소영 교수는 “다품종 소량생산에 적합한 3D 프린팅 기술을 통해 개인 맞춤형 의약품 생산이 가능해졌다”면서 “3D 프린팅 기술은 장소에 구애를 받지 않기 때문에 어디서든 쉽게 의약품을 제조할 수 있고, 복잡한 구조를 가진 제품도 효율적으로 생산 가능한 점은 방출형 의약품의 조절 능력을 향상시킬 수 있다. 또한 다양한 시제품들을 만들어 개발할 수 있다는 장점도 가진다”며 3D 프린팅이 제약 공정에 투입될 시의 장점들을 설명했다.

신소영 교수는 “3D 프린터는 기존 생산 방식과 다른 차별성을 통해 제형 개발에도 큰 잠재력을 가진다. 의약품 제조 시장 전반적으로 3D 프린팅 기술의 활용이 증가하는 추세”라며 “3D 프린팅 기술을 통해 경구형 의약 고형 제재의 방출 속도 및 시간을 제어하는 여러 방출 제형, 한 알에 다양한 약물을 포함하는 폴리필(Polypill), 기존의 고형제 약품을 위에서 오래 체류해 생체이용률을 향상시키는데 도움을 주는 캡슐 등을 손쉽게 생산할 수 있다”고 말했다.

신 교수의 설명에 따르면 실제로 3D 프린팅으로 제조된 약이 2015년 미국 FDA의 승인을 받고 시판 중이다. 현재 미국에서만 판매 중인 해당 약품은 뇌전증에 사용되는 약으로, 3D 프린팅 기술로 다공성 구조를 만들어 약물이 빠르게 흡수될 수 있게 만들어졌다.

4차 산업혁명 이끈 3D 프린팅 기술, 의약품 제조 혁신 선도
경상대학교 3D융합기술센터 김영철 교수

‘의료분야 3D 프린팅 기술의 이해’를 주제로 발표한 경상대학교 3D융합기술센터 김영철 교수는 “3D 프린팅 기술은 3차원 형상 데이터를 기반으로 2차원 단면 데이터를 생성한 뒤 소재를 적층해 실물을 제작한다. 플라스틱뿐만 아니라 석재, 금속, 세라믹, 세포 등 다양한 소재를 사용 가능해 환자 맞춤형 의료 제품을 생산할 수 있다”고 말했다.

이어 “절삭 가공이 아닌 점착 가공 방식이기 때문에 친환경적이고, 소재 절감이 가능하다는 장점이 있다. 또한 작업물과 공구간의 간섭이 최소화 돼 복잡한 형상 제조에 유리하고, 이종소재 적층 등이 가능해 복잡한 형상도 구현 가능하다”면서 “제품 디자인 변경이 용이한 맞춤형의 고부가가치를 가진 기술”이라고 덧붙였다.

그의 발표에 의하면, 3D 프린팅을 의료 분야에 적용한 사례로는 치아 정렬용 맞춤형 투명 교정기, 정형 임플란트, 맞춤형 인공관절, 의료용 보조기 전문 제조, 맞춤형 골절합용판 등이 있다. 주로 정형 및 신경외과, 치과 분야에 다양한 치료 재료로 등록 및 상용화 됐다. 3D 프린팅을 활용한 의료용 가이드로 수술 시뮬레이션 모델도 제작이 가능하다.

김영철 교수는 “3D 프린팅의 원천 기술은 미국과 유럽이 많이 가지고 있다. 그러나 2012년과 2014년 기술 특허가 만료되면서 저가형 장비가 증가해 3D 프린팅 기술이 대중화 됐다”고 설명하며 “원천 기술은 부족하지만 우리나라는 제조업과 응용산업 부분이 상당히 앞서 있다. 3D 프린팅 기술을 어떤 산업에 적용할 것인가가 관건이다. 우리나라가 3D 응용 시장에 가깝게 다가갈 수 있는 산업 중 하나는 바로 의료 분야”라고 말했다.

또한 김영철 교수는 “3D 프린팅 기술 자체의 어려움은 극복됐지만, 아직 문제점들이 남아있다. 프린팅으로 제품을 만들어낸 이후 후처리 과정을 거쳐야 하는데, 이 과정은 현재까지 자동화가 돼있지 않기 때문에 인력과 시간이 필요하다. 또 다른 문제는 높은 가격과 보험처리 등 실질적인 부분들이 남아있다”고 3D 프린팅 기술 적용시 간과할 수 있는 부분들을 설명했다.

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