정책브리핑 // 농촌진흥청, ‘바이오 3D 실크프린팅 시스템’ 개발 // 농식품부 이진모 국립농업과학원장

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농촌진흥청, ‘바이오 3D 실크프린팅 시스템’ 개발

• 일시 및 장소:2016-10-19 11:20, 농식품부
• 발 표 자:이진모 국립농업과학원장
• 엠 바 고:2016년

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   여러분, 안녕하십니까? 농촌진흥청 국립농업과학원장입니다.

   바쁘신 중에도 브리핑에 참석해 주신 기자 여러분께 진심으로 감사를 드립니다.

   오늘 제가 말씀드리고자 하는 내용은 누에고치에서 추출한 실크단백질을 이용한 바이오 3D 프린팅 시스템 개발이 되겠습니다.

   현재 농촌진흥청에서는 현안문제 해결을 위해서 쌀가루, 스마트팜, 밭농업 기계화, 반려동물 사료개발 및 곤충에 대해서 총 5개의 TOP5 프로젝트를 진행을 하고 있습니다. 그래서 오늘 출범식을 하는데, 제가 오늘 보고드릴 내용은 이 곤충산업에 연관되어 있는 3D 프린팅 시스템 개발이 되겠습니다.

   현재 우리나라는 물론이고 전 세계적으로 3D 프린팅 기술이 많이 발전을 하고 있습니다. 하고 있는데, 의료 분야에서도 상당히 많이 발전하고 있어서 이 기술을 이용해서 전체 3D 시장에 한 16.4% 정도를 이 의료 분야에서 차지를 하고 있습니다.

   이러한 의료용에 쓰고 있는 3D 프린팅의 재료가 금속이라든가 복합화합물이라든가 이런 것을 주로 지금 쓰고 있는데 금속인 경우에는 2차 수술이 필요합니다. 그리고 복합화합물도 안전성이라든가 뼈 접합력 같은 데 문제가 있습니다. 그래서 인체에 적합성이 뛰어나고 안전한 소재를 개발할 필요가 있다는 그런 수요가 지속적으로 있어 왔습니다. 그래서 이번에 농촌진흥청은 한림대와 공동으로 누에고치에서 추출한 실크단백질을 3D 프린팅 재료로 이용할 수 있는 3D 프린팅 시스템을 개발하게 되었습니다.

   잘 아시는 것처럼 실크는 미국의 식품의약국에서 인증한 생체안전성이 검증된 재료입니다.

   이번에 개발한 저희들 3D 실크프린팅 시스템은 실크단백질을 잉크원료로 이용하고, 그다음에 실크 이용에 적합하도록 노즐이라든가, 노즐의 온도 이런 것들을 저희들이 최적화한 시스템을 개발한 것이 되겠습니다.

   현재 이 시스템을 이용해서 저희들이 뼈 골절 시에 이용되는 고정판이라든가 고정나사·클립 같은 것을 저희들이 제작하는데 성공을 하였습니다.

   잘 아시는 것처럼 고정판이라든가 클립 같은 경우는 뼈가 골절되었을 때 붙을 때까지 잡아주는 역할을 하고 있습니다.

   지금까지 주로 보면 뼈 고정에서 많이 쓰이던 것이 티타늄과 같은 금속재료였는데 이 금속재료는 튼튼하기는 하지만 인체에 들어갔다가 접합이 끝나고 나면 제거하기 위한 재수술이 필요한 문제점을 갖고 있었습니다.

   그래서 이런 문제를 해결하기 위해서 복합 고분자화합물을 쓰고는 있는데 복합 고분자화합물이 좀 접착력이 다소 좀 약한 문제가 있습니다.

   특히나 복합화합물은 곡면이라든가 이런 많이 움직이는 부분에 접합을 했었을 때는 접합력이 떨어지거나 뼈가 벌어지는 그런 문제점을 갖고 있습니다. 특히나 턱뼈라든가 광대뼈 같은 경우에 복합화합물을 시술했을 때는 그런 현상이 두드러지는 것으로 밝혀진 바가 있습니다.

   그래서 그에 비해서 이번에 저희들이 개발한 이 시스템은 압축 및 굽힘 강도도 강하고 그리고 고정력도 상당히 좋습니다.

   그리고 생분해되어서 2차 제거수술이 필요 없는 그런 장점을 가지고 있을 뿐만 아니라, 환자의 CT촬영 영상을 그대로 시스템에서 받아서 개별 환자 맞춤형으로도 할 수 있는 장점을 가지고 있습니다. 그리고 특히 곡면과 같은 다양한 형태의 뼈를 고정하는 데도 효과가 좋은 것으로 밝혀진 바가 있습니다.

   실제 동물실험을 통해서 시험해 본 결과 뼈 접합력이 아주 우수한 것으로 나타났습니다.

   그래서 이번에 저희 청에서 개발한 이 시스템에 대해서는 저희들이 특허출원을 하였고요. 앞으로 산업체 기술이전을 통해서 실용화 시켜나가도록 하겠습니다.

   만약에 이 기술이 실용화되면 생체적합성이 우수한 환자 맞춤형 실크 의료기기 생산이 가능하게 되어서 국민건강 증진에도 도움이 될 뿐만 아니라 새로운 양잠산업 발전에 기여하는데 저희들이 역할을 할 수 있을 것으로 기대하고 있습니다.

   감사합니다.


[질문 답변]
※마이크 미사용으로 확인되지 않는 내용은 별표(***)로 처리했으니 양해 바랍니다. 

<질문> 여기 아무래도 수술을 한 번에 끝내야 하는 거잖아요? 비용 절감되고 소비자한테 도움이 된다고 했는데, 어느 정도 절감이 되는 건가요? 실용화되면? 

<답변> 지금 현재 복합화합물로 만든 뼈 고정판 같은 경우에는 한 30만 원 정도 소요가 됩니다. 그런데 저희들이 개발한 것은 저희들이 15만 원까지 비용을 절감할 수 있을 것으로 판단하고 있는 상황입니다.

<질문> ***

<답변> 지금 저희들이 내년까지 실용화를 목표로 해서 진행하고 있습니다. 제가 모두에 말씀드린 것처럼 저희들이 현안문제 해결을 위한 TOP5 프로젝트를 오늘 출범을 시켰습니다. 그 속에 곤충분야가 들어가 있고요. 그 속에 이 내용이 포함이 되어 있습니다. 그래서 이미 어느 정도 기술이 셋업이 됐기 때문에 최대한 빠른 시간 내에 산업화를 할 수 있도록 그렇게 진행을 시킬 예정입니다.

<질문> ***

<답변> 전 세계적으로 봤을 때 이 뼈 고정 관련된 시장이 62억 달러 정도 됩니다. 주로 되는데, 주로 금속이라든가 복합화합물을 쓰고 있는데, 아마 저희들이 1단계로 이게 안정된다면 세계시장에 한 10%만 점유를 하더라도 한 6억 달러 이상의 경제적 효과가 있을 것으로 생각을 하고 있고요. 

   그다음에 금속의 문제를 해결하기 위해서 복합화합물을 쓰고 있는데 그 복합화합물의 문제까지 해결할 수 있는 기술이기 때문에 아마 그 시장은 좀 더 넓어지지 않을까, 이렇게 생각은 하고 있습니다.

<질문> ***

<답변> 3D 프린팅 기술은 보편화가 됐습니다만, 이 실크 원료를 이용해서 프린팅 하는 기술은 현재는 저희들이 처음으로 개발한 것입니다.

<질문> ***

<답변> 그런데 그렇게 따지면 3D 프린팅 시장이 다양한 분야에서 쓰이고 있는데 그렇게 표현할 수는 있겠지만 그게 이 시스템 자체를 저희들이 개발했다기보다는 ‘그 시스템의 원료가 되는 실크가 제대로 흘러나오게 하는 온도조절이라든가 노즐 이런 것들을 저희들 실크에 맞춤형으로 만들었다.’ 이렇게 보시면 될 것입니다. ‘처음이다.’ 이렇게 봐야 그럴 것 같습니다.

<답변> (관계자) 부연설명을 드리면, 실크단백질이 고온에서는 변성이 일어나기 때문에 기존 노즐 온도 갖고는 컨트롤이 안 되고, 그래서 거기 적정온도로 변성이 안 되는 실크의 원 재질을 유지하는 그런 기술을 한 것이 처음이 되겠습니다.

<질문> ***

<답변> 그렇게 볼 수도 있습니다. 있는데, 저희들 생각은 기술 자체를 이전하는 것보다는 제품을 수출하는 게 국내 시장에 훨씬 도움이 되지 않겠느냐, 이렇게 생각은 하고 있습니다.

<질문> ***

<답변> 일단 금속은 튼튼합니다. 튼튼한데, 인체에 들어가서 접합이 끝나고 나면 골절된 뼈가 붙고 나면 제거하기 위한 2차 수술이 필요합니다.

<질문> ***

<답변> 그렇죠. 그래서 그 문제를 해결하기 위해서 복합화합물을 개발해서 쓰고 있는데, 주로 PLA나 PGA를 쓰고 있는데 일단 이게 고가입니다, 고가. 그러니까 뼈 고정판 조그만 한 거 하나에 한 30만 원 정도 해요. 그러다보니까 의료비 부담이 늘어날 뿐만 아니라 이게 복합화합물은 곡면인 안면 뼈 같은 경우에 접착력에 떨어지고요. 그다음에 접착력이 떨어지다 보니까 고정력이 떨어지고, 그러고 나니까 뼈가 벌어지거나 뒤틀리는 그런 문제점들을 갖고 있습니다.

   그래서 저희들이 복합화합물을 대체하는 누에 실크를 이용하는 기술을 개발하게 되었고요. 저희들이 분석을 해 보니까 강도라든가 탄성, 이런 것들이 훨씬 좋을 뿐만 아니라 이게 저희들이 3D 프린팅으로 찍어내다 보니까 환자 맞춤형도 가능하고, 두 번째는 이런 얼굴 근육 뼈 같은 곡면 부위에도 잘 접착이 됩니다. 그래서 저희들이 3D 프린팅 기술이 기존의 기술하고 좀 차별화 된다, 이렇게 볼 수 있겠습니다.

<질문> 기존의 복합도 인체에는 무해했던 거죠? 그런데 이게 녹아 없어지거나 이런 게 아니고 몸속에 있는 건가요?

<답변> 일단 생분해가 됩니다, 복합화합물도. 되는데, 복합화합물이 생분해 되는 과정에서 사람에 따라서 FDA에서는 안전하다고 인정은 했는데 일정부분 수술 부위에 염증이나 이런 게 조금 나타나는 그런 문제가 좀 있었습니다. 그런데 그것보다 더 큰 문제는 고정력이나 접착력 이런 게 좀 약했기 때문에 우리가 원하는 뼈를 단단하게 잡아주는 그 기능이 좀 떨어진다고 저희들이 보고 있는 것이죠.

<질문> ***

<답변> 예, 생분해됩니다. 수술 안 해도 되고요.

<질문> ***

<답변> 그렇죠. 

<질문> ***

<답변> 필요 없이. 예. 

<질문> ***

<답변> 없습니다. 

<질문> ***

<답변> 그렇죠. 이제 특허출원을 했고 선정을 하려고 하는 단계에 있습니다.

<질문> ***

<답변> 아직은 apply를 안 받은 상태입니다. 이게 왜냐하면 특허출원하고 결정이 되어야만 저희들이 그것을 오픈할, 기술을 오픈해 줘야 되니까 그런 문제가 좀 있습니다.

<질문> ***

<답변> 예, 좋은 지적을 해...

<질문> ***

<답변> 좋은 지적을 해 주셨는데요. 현재 저희들이 아토피나 여드름 치료를 하기 위해서는 왕지네나 이런 데에서 나오는 화합물들을 이용해서 현재는 그게 시판이 되고 있는 상황입니다. 이미 됐고. 그다음에 이와 같은 경우에는 저희들이 그동안 치조골이나 인공고막 같은 것을 만들었는데 만들어놓고 보니까 이 바이오실크 자체가 상당히 용도가 넓을 뿐만 아니라 일단 생체적합성이 뛰어나다는데 생각을 하고, 그러면 기존에 있는 문제가 뭔지를 찾아보니까 뼈 고정판 나사, 클립 같은 게 현재 합성 고분자로 쓰고 있더라, 그러면 대체할 수 있지 않겠느냐 하는 취지에서 시작을 했고요.

   그런데 생각보다는 뼈 고정판이나 이런 국제시장이 상당히 큰 것으로 나타났었어요. 그리고 저희들이 분석하기에는 2019년까지 110억 달러까지 늘어날 거다, 시장이. 그렇게 놓고 본다면 앞으로 저희들이 뚫고 들어갈 수 있는 길이 많을 뿐만 아니라 그걸 그렇게 개척을 하게 됨으로써 우리나라 양잠산업이 다시 한 번 일어설 수 있는 그런 계기가 되겠다, 이렇게 생각을 한 것입니다.

<질문> ***

<답변> 일단 이게 저희들 나름대로 산업화까지 이루어지고 나면 지금 지적하신 것처럼 필요하다면 국가적인 차원에서, 저희들이 최근에는 농산물 수출하려고 애를 많이 쓰고 있는데 그것처럼 국내에서 개발된 기술성과를 가지고 해외에도 많이 나갈 수 있도록 하는 것은 관련부처하고 협의를 한번 해보도록 하겠습니다.

<질문> ***

<답변> 들어가 있습니다.

<질문> ***

<답변> 3D가, 예.

<질문> ***

<답변> 안 해봤죠.

<질문> ***

<답변> 그런데 참고로 저희들이 이렇게 개발한 기술은 직무발명이 됩니다. 특허청에 넘기면 특허청에서 이게 '전용으로 보낼 것이냐, 아니면 통상으로 보낼 거냐? 실시권을.' 그 결정을 하는데 직무발명 실시의 원칙은 통상실시입니다.

   그렇기 때문에 이게 저희들이 개발된 기술을 아주 이게 복잡하고 독특해서 그래서 일반업체들이 잘 못 따라하는 것 같으면 지금 말씀하신 것처럼 어떤 특정기업한테 특혜를 주는 그런 문제가 생길 수 있지만, 이게 노즐이라든가 이런 것들만 저희들이 실크에 최적화시킨 거기 때문에 아마 일정부분은 통상실시로 갈 수 있을 것 같고요.

   그리고 저희들이 지금 희망은 그렇습니다. 예를 들어서 큰 대형병원들마다 이 실크프린팅 기계를 갖다놓고 그다음에 환자가, 골절환자가 들어왔을 때 CT촬영을 합니다. 한 CT촬영 영상을 기계로 바로 넘겨서 그 사람한테 딱 맞는 고정판, 나사, 클립 이거를 그 자리에서 만드는 데 시간이 많이 안 걸리거든요. 그렇게 해서 바로 바로 시술할 수 있도록 해주는 게 저희들이 바라고 있는 희망사항입니다.

<질문> ***

<답변> 예, 숙잠.

<질문> ***

<답변> 알겠습니다. 예.

<질문> ***

<답변> 하여튼 지금 지적해주신 내용들을 가지고 저희들이 나름 고민을 좀 더 해서 좀 더 실용화, 산업화가 조기에 이루어질 수 있도록 판을 키우는 쪽으로 고민을 해보겠습니다.

<질문> ***

<답변> 알겠습니다.

<질문> ***

<답변> 뼈 자체를 만드는 건 그렇게 어렵지가 않습니다. 저것 기술이 set-up 돼 있기 때문에 그냥 3D 프린팅 가지고 앞으로는 인공뼈도 만들려고 생각을 하고 있고요.

<질문> ***

<답변> 그렇죠.

<질문> ***

<답변> 그러니까 저희들은 지금 바이오실크를 이용해서 3D 프린팅 기술을 시스템을 이제 만들었거든요. 지금 말씀하신 것처럼 앞으로 확장성은 무궁무진하다고 보고 있고요. 그다음에 이 바이오실크의 장점 중에 하나가 세리신하고 피브로인 두 가지로 25 대 75로 구분돼 있는데 지금 이건 피브로인을 쓰고 있어요. 그런데 세리신하고 피브로인하고의 조합을 잘만 맞추면 지금 저희들이 인공피부까지는 만들었거든요. 그것처럼 이 손이 절단된 사람을 대체장기를 만들어주거나 이런 것들까지도 저희들이 앞으로 확장을 해나가려고 생각을 하고 있습니다.

   그런데 잘 아시겠지만 농촌진흥청에서 해야 될 일들이 좀 너무 많아서 한쪽에 너무 집중하기는 좀 한계는 있는데, 지금 아까 지적하신 것처럼 그런 부분도 앞으로 좀 더 관심을 가지고 챙겨보도록 그렇게 하겠습니다.

<질문> ***

<답변> 예. 그거는... 지금 이게 멀어서 보이실지 잘 모르겠습니다만 뼈 고정판 2개가 여기에 지금 붙어있거든요. 붙어있는데 뼈 고정판 1개에 들어가는 누에고치 수가 한 100개 정도가 들어갑니다. 그러니까 거기서 단백질을 추출해서 농축을 해서 만들어야 되기 때문에. 그렇게 놓고 본다면 현재 저희들이 최근에는 누에를 재배하는데 의료용 누에그라나 이런 쪽에 들어가는 누에들은 재배를 하고 있는데 상용화 쪽은 조금 약했습니다.

   왜냐하면 실크수요가 줄었기 때문에 중국이나 인도 시장한테 많이 뺏겼는데 그 바이오실크를 이용해서 다시 의료기기 쪽으로 들어온다면 훨씬 수요가 커질 거고요. 그러면 저희, 우리 대한민국이 가지고 있는 양잠기술은 세계최고입니다. 다만, 지금까지는 수요가 없어서 그 기술을 발휘하지 못하고 있었는데 만약에 이게 상용화가 돼서 수요처가 생긴다면 농업인들이 과거만큼 공급하는 데는 문제가 없지 않겠느냐, 저희들이 이렇게 생각을 하고 있습니다.

   왜냐하면 이건 방송에서, 언론에서 해야 될 얘기인지는 모르겠지만 '무엇을 심어야지 먹고 살 수 있느냐?'라고 자꾸 얘기하는 농업인들이 많은데 어떻게 보면 저희들이 이게 성공만 한다면 앞으로 그러면 ‘누에 키우십시오.’ 누에는 또 잘 아시겠지만 식성이 까다로워서 뽕나무밖에 안 먹습니다. 그렇기 때문에 누에하고 뽕나무하고 같이 묶어서 산업화할 수 있는, 새로운 제2의 양잠산업의 부흥기가 도래하지 않겠느냐, 저희들이 그렇게 기대를 하고 있습니다.

<질문> ***

<답변> 이거는, 이건 부탁인가요?

<질문> ***

<답변> 알겠습니다.

<질문> ***

<답변> 선정과정은, 그건 저희들이 아까 말씀드렸듯이 직무발명으로 넘어가면 특허청에서 오픈을 해서 거기서 선정할 것입니다.

   하여튼 오늘 참석해 주셔서 고맙습니다.

<끝>