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코 없이 태어난 몽골 소년이 있었다. 두개골엔 숨 쉬는 구멍조차 없었다. 늘 입으로 숨을 쉬어야 했다. 국제구호개발기구 월드비전은 2013년 2월, 당시 6세였던 이 소년을 한국으로 초대했다. 소년은 서울성모병원에서 자신의 갈비뼈로 코를 만들어 이식하는 수술을 받았다. 그런데 예상치 못한 문제가 생겼다. 피가 굳어 코가 계속 막혔다. 딱 일주일이면 아물 텐데, 그걸 버티지 못했다. 피가 굳어도 숨구멍은 유지되도록 콧속에 호스를 넣어보려 했지만, 상용 호스가 소년의 기도 모양과 달라 들어가지 않았다.

 

열댓 명의 연구팀 전원이 소년의 기도모양을 스캔한 3D 모델을 모니터에 띄우고 일주일간 밤을 지샜다. 삽입하기 쉬우면서도 기도를 지지할 수 있을 만큼 모양이 정확하고 몸에 해롭지 않은 재료를 써야 했다. 결국 두 가지 방식의 3D 프린팅 기술을 융합해 소년에게 딱 맞는 맞춤형 관을 만드는 데 성공했다. 포항에서 만든 관을 들고 출발해 다음날 오전 수술 방에 들어가기도 두 차례. 결과는 성공이었다. 콧속이 아물면서 점막이 만들어지고 소년이 스스로 숨쉴 수 있게 되자, 연구팀은 넣어준 관을 제거했다. 3D 프린터로 만든 인공 기관을 삽입한 국내 최초의 수술이었다.
 

 

 

조동우 교수는 20여 년 전부터 3D 프린팅 기술을 연구했다. 응용 분야를 찾던 중, 의료인들이 마이크로미터(μm) 크기의 물체를 정밀하게 만들 기술을 찾는다는 사실을 알게 됐다. “세포를 실험 접시같은 밋밋한 곳과 특정 구조물 안에서 키웠을 때 결과가 다르다더군요. 그런데 세포 크기의 구조물 만들기가 쉽지 않다는 거예요. ‘그래? 그럼 우리가 3D 프린터로 만들게. 같이 연구해보자.’ 이렇게 된 거죠. 2003년쯤이었을 거예요. 논문은 2005년부터 나오기 시작했고.”

 

귀가 번쩍 뜨였다. 취재 당일 아침, 해외에서 3D 프린터를 의료에 응용한 첫 사례가 2000년대 초반에 나왔다는 자료를 읽은 참이었다. “외국과 거의 동시에 시작하셨군요.” 바로 답이 튀어나왔다. “네, 맞습니다. 바이오 3D 프린팅에 관한한 국내 기술은 외국에 전혀 뒤지지 않아요.” 그는 의자를 당겨 자세를 고쳐 앉고는 빠른 속도로 말을 이어갔다. “엔지니어와 의사가 자유롭게 소통하는 게 금방되지 않거든요. 저희들은 의사를 이해하기 위해 해부학·생리학·일반화학을 공부하고 수술도 여러 번 참관했어요. 그 10년의 시간이 바로 우리의 경쟁력입니다.”

 

“저도 책에서만 보던 빗살무늬 토기를 이번에 처음 만져봤습니다. 만져보면, 절대 잊을 수 없어요. 시각장애 아동뿐만 아니라 잘 보이는 아이들도 전시에 와서 좋아하더라고요.”

 

예전에 제조 공정에서 접착력과 표면 처리 기술을 연구했던 문 박사는 3D 프린팅에 자연스럽게 관심을 갖게 됐다. 처음에는 명함 위에 3D 프린터로 점자를 출력했다. 하지만 응용할 분야를 찾지 못했다. 점자 전문 출판사와 점자 도서관에도 찾아갔지만, 기존 기술로도 충분하다는 답을 얻었다. 그 때 육근혜 한국점자도서관장이 서울맹학교에 다리를 놔줬다. “점자를 비롯해 이런저런 물체를 만들어 가져갔습니다. 그 중에 개구리도 있었는데, 서울맹학교 교장선생님이 보자마자 ‘다른 거 말고 이 개구리가 필요하다’고 하시더라고요.”

 

시각장애아동은 개구리가 알에서 나와 올챙이를 거쳐 자란다는 사실을 한 번에 이해하기 어렵다. 그림을 볼 수 없고 실물을 만져보기란 도시에서 거의 불가능하기 때문. 특히 전체 모양을 한번에 만질 수 없는 커다란 물체는 알 방법이 없다. “남한산성에 야외 수업을 가긴 하지만, 정작 산성이 어떻게 생겼는지 가르칠 방법이 없다더군요. 그래서 탄생한 게 바로 ‘품 안에 들어오는 석굴암과 피에타’입니다.”
 

 

입체 교구야 얼마든지 있을 텐데 3D프린터로 만드는 게 뭐가 좋을까. 가장 큰 장점은 ‘사용자 맞춤형’이라는 점이다. 유치부와 초등학교 5학년 학생은 손크기가 두 배 이상 달라 교구도 다른 크기가 필요하다. 특히 교사가 가르치기 편한 교구가 교육에도 효과적인데, 3D 프린터를 이용하면 교사의 요청에 따라 자유자재로 교재를 만들 수 있다. 제작비도 싸다. “선생님과 2주에 한 번씩 1년 내내만났어요. 삼국시대 국경의 변화를 알려주는 입체 지도는 선생님 요청에 따라 가르치기 가장 쉬운 형태로 만든 대표적인 사례입니다. 같은 문화재라도 다른 관점에서 관찰하고 싶다면, 디지털 모델만 조정해 그 부분만 더 세밀하게 출력할 수도 있죠.”
 

문 박사의 요즘 고민은 개구리를 표현하기 위한 말랑한 재료 혹은 아이들이 입에 대도 안전한 친환경 소재로 교구를 만드는 것이다. “현재 팔리는 3D 프린터는 해당 업체에서 판매하는 소재만 출력할 수 있어요. 찍고 싶은 소재와 그걸 출력할 프린터를 함께 개발하고 있습니다.”

마침 누군가 문을 노크했다. 함께 연구 중인 이헌주 박사였다. “아주 잘 작동합니다. 사용 가능한 정도.” “우리 꺼?” “우리 꺼.” “대박인데? 오케이, 바로 찍어봐.” 최근 개발하고 있다는 맞춤 3D 프린터 얘기인 듯했다. 문 박사의 목소리에 더욱 힘이 실렸다. “종종 시각장애인 수업을 참관합니다. 가르치고 배우려는 열의를 볼 때마다 눈물이 나요. 왁자지껄 떠들던 참관인들도 나갈 때가 되면 다들 말이 없어져요. 이런 게 바로 사람을 향하는 기술 아닐까요.”