장애인 보조기기 맞춤 개조 및 제작을 위한 3D 프린터의 활용실태 및 요구도 분석 : 보조기기센터를 중심으로

Ⅰ. 서 론

3D 프린팅 기술은 신속한 제품생산이 가능하여 주로 시제품(prototype)에 많이 이용되고 있으며, 최근에는 그 적용범위가 확대되어 주얼리 디자인, 헬스케어, 취미, 교육, 예술, 방위, 건축 및 산업 디자인 등의 분야에 적용되고 있다[1]. 공산품 제조에 있어 주물 금형은 대량생산을 위한 필수적인 요소이나 개인의 취향과 특성이 다양화되어 개개인의 맞춤형 상품을 소량 생산하기 힘들고 금형이라는 특수성으로 인하여 비용과 구상하는 디자인을 생산하는데 어려움이 있다. 이에 대하여 최근 3D 프린터의 대중화로 점차 그 영역을 확대해 가고 있는데 맞춤형 서비스를 필요로 하는 다양한 분야로 그 영역을 확대해 가고 있다[2]. 3D프린팅 기술이 다양한 분야에 적용되고 있지만, 그 중에서도 특히, 재활분야의 활용도는 높다고 할 수 있다[3]. 개인 맞춤 제작이 필수적인 의료 및 재활분야에서 많은 응용연구 및 적용 사례가 증가하고 있는 추세인데, 그 이유는 사용자 취향에 맞게 다품종 소량생산 및 개인 맞춤형 제작이 용이하며 복잡한 형상이 완성품으로 제작이 가능하다는 3D 프린팅의 장점 때문이다[4].

3D 프린터를 이용한 장애인 보조기(orthotic devices) 제작에 대한 변화는 최근 수십 년간 기하급수적인 성장을 보이고 있다. Scopus 검색에 따르면 2000년 전에는 122개 연구가 진행되었으며, 2001년에서 2005년에는 303개의 연구가 진행되었다. 2006년에서 2010년에는 756개의 연구가 진행되었고, 2011년에서 2015년에는 4521개의 연구가 진행되었으며 최근 5년간은 22,513개의 연구가 진행되었다[5]. 국내 보조기 분야에서의 연구는 주로 보조기(orthotic devices) 혹은 스플린트(splint) 영역을 중심으로만 연구가 진행되고 있고[6][7][8][9], 장애인 보조기기(assistive devices) 영역 대한 연구는 매우 제한적으로 이뤄지고 있는 실정이다.

장애인의 경우 장애유형에 따라 다양한 신체적 변형과 기능적 차이를 나타내고 있어, 이를 기성제품으로 보완·대체하기에는 한계를 가지고 있어 장애인에 맞는 맞춤식 서비스가 반드시 필요하다는 논의가 활발히 진행되어 왔다. 2015년 제정된 “장애인·노인을 위한 보조기기 지원 및 활용촉진에 관한 법률(장애인 보조기기법)” 14조 지역보조기기센터의 업무에 ‘보조기기 맞춤 개조와 제작’이라는 내용을 명시하여 장애인에게 적합한 기기를 맞춤 개조와 제작할 수 있도록 법적으로 권장하고 있다.

이러한 변화된 상황에 따라 장애인 보조기기 영역에서는 일부 보조기기센터에서 맞춤 보조기기 개조·제작을 위해 3D 프린터를 활용하여 보조기기를 제작하고 서비스하기 시작하였다. 국내 보조기기센터 중 최초로 2015년 경기도재활공학센터에서는 Stratasys F170을 통해 개인 신체특성과 장애 정도를 고려한 맞춤형 보조기기를 제작하기 시작하였다. 이를 통해 전동휠체어 조이스틱, 타이핑 보조기기, 식사 보조기기, 키가드 등 다양한 보조기기를 제작하여 서비스를 실시하였다[10]. 3D 프린터를 활용한 맞춤 개조와 제작서비스의 활성화를 위해서는 3D 프린터를 활용하는 보조기기센터 전문인력의 역량수준과 3D 프린터의 물리적 인프라 수준 그리고 보조기기센터에서 서비스 활성화를 위한 제도적 뒷받침이 복합적으로 작용되었을 때 장애인에게 최적화된 맞춤형 보조기기가 제공될 수 있을 것이다.

그러나 장애인 보조기기법에 의해 전국에 설치된 보조기기센터 등에서는 아직 3D 프린터를 활용한 보조기기 맞춤 개조와 제작 서비스가 만족스러운 수준으로 활성화되지 못하고 있는 실정이다. 실태조사 또한 진행된 연구가 없는 실정이다. 이에 본 연구에서는 보조기기센터를 중심으로 3D 프린터 활용실태 및 요구도 분석을 통해 보조기기센터에서 3D 프린터 활성화를 위한 발전방안을 모색하고자 연구를 실시하였다.

Ⅱ. 연구방법

Ⅲ. 연구결과

3-1 일반적 특성

전국의 보조기기센터를 모집단으로 실시한 설문의 결과, 자격사항으로는 보조공학사(ATP) 23명(63.9%)로 가장 높게 나타났다. 보조기기센터에서 주로 담당하고 있는 업무로 보조기기 상담 및 평가 22명(22.9%). 보조기기 적용 및 훈련 22명(22.9%)이 가장 높게 나타났다. 보조공학서비스 임상경력은 10년 이상 8명(34.8%)로 가장 높게 나타났다. 자세한 일반적 특성은 아래와 같다.

Table 1.

General characteristics of respondents

Table 2.

The actual status and use of 3D printers in the assistive technology center

3-3 3D 프린터의 보조공학서비스 활용에 대한 보조기기센터의 요구도

3D 프린터가 보조공학 분야에서 필요도는 ‘매우 필요하다’와 ‘필요하다’가 91.3%으로 매우 높게 나타났으며, 보조공학 분야에서 3D 프린터 활용분야에서 보조기기 개조와 보조기기 제작분야는 각각 ‘매우 필요하다’ 56.5%으로 보조기기 수리분야에 비해 높게 응답하였다. 3D 프린터가 보조공학 분야에서 가장 많이 활용될 것으로 예상하는 보조기기 영역으로는 일상생활영역이 26.9%로 가장 높게 나타났다. 자세한 결과는 아래 표와 같다.

Table 3.

Degree of need for 3D printers in assistive technology center

3-4 보조기기센터에서 3D 프린터의 활용이 어려운 정도

보조기기센터에서 3D 프린터의 효과적 활용이 어려운 정도의 경우 3D 프린터 보조기기 사례 자료 부족, 3D 프린터 장비의 구입가격, 모델링 소프트웨어 구입가격 등이 주요한 어려움으로 조사되었다. 자세한 내용은 아래 표와 같다.

Table 4.

Degree of difficulty using 3D printer

3-5 3D 프린터가 보조기기센터에서 활용되기 위해 가장 필요한 것

3D 프린터가 보조기기 센터에서 활용되기 위해 가장 필요한 것으로 공간 및 기기확보와 플랫폼 구축(정보 공유)이 각각 18.7%로 가장 높게 나타났다. 자세한 사항은 아래 표와 같다.

Table 5.

What you need to have a 3D printer active

Ⅳ. 논의 및 결론

3D 프린터를 이용한 스프린트 및 손가락 보조기 등과 같은 장애인 보조기(orthotic device) 제작에 대한 변화와 사례는 증가하고 있지만[6][7][8][9][12], 장애인 보조기기(assistive device)의 경우 매우 제한적으로 이뤄지고 있다[13].

보조기기센터에 활용되고 있는 3D 프린터의 재료는 PLA가 39.4%로 가장 많이 활용되고 있었다. PLA는 친환경 수지로 재료 자체가 가진 독성이 적어 선호도가 높은 재료이기에 ABS 보다 가공 시 발생하는 수축도가 적으며 찌꺼기발생률이 낮다고 보고되고 있다[14]. 특히 장애인이 사용하는 보조기기의 경우 가격이 저렴하고 후가공이 용이하여 PLA가 3D 프린트 재료로 가장 많이 활용되고 있는 것으로 보여진다.

보조공학 분야에서 3D 프린터 활용의 필요성에 대해 “필요하다” 라고 응답한 곳이 21곳(91.3%)으로 대부분 긍정적인 의견을 제시하고 있다고 볼 수 있다. 현재 3D 프린팅 기술을 개인 맞춤이 필수적인 의료분야에 많은 응용연구 및 적용 사례가 증가하고 있는 추세하고 있기에[14], 보조공학 분야에서도 장애 특성을 고려한 개인별 전문 보조기기서비스, 맞춤개조서비스, 맞춤제작서비스에 적절하게 활용될 수 있을 것으로 보인다. 본 요구도 조사에서도 보조공학 분야 중 ‘보조기기 개조’와 ‘보조기기 제작’ 분야에서 3D 프린터 활용이 ‘매우 또는 필요하다’는 의견이 90.3%로 매우 높게 조사되었다.

실제로 보조기기센터에서 3D 프린터 활용이 어려운 정도를 확인한 결과, 보조기기 모델링 케이스의 부족, 3D 프린터의 장비, 소프트웨어 등의 가격이 비싸다는 의견으로 대부분 조사되었다. 보조기기센터에서 3D 프린터가 활성화되기 위해서는 ‘공간 및 기기확보’와 ‘플랫폼 구축’의 필요성이 각각 18.7%로 높게 나타났다. 앞으로 보조기기센터에 필요한 장애인 맞춤 3D 프린터 활용 관련 다양한 모델링 사례와 기기 및 재료 확보에 필요한 예산이 확보되어야할 것으로 보여진다. 또한 3D 프린터 관련 연수 기회의 제공과 후가공 및 출력의 어려움 해소 등이 필요하다고 나타났다. 더불어 3D 프린터 전문인력 양성(14.7%), 센터 간 정보 공유(문제해결 사례공유, 기기/재료 정보 공유 등)(12.0%) 하다는 의견이 조사되었다. 정보공유와 교육, 그리고 보조기기 모델링 케이스 등의 공유를 위해서는 장애인 보조기기에 특화된 3D 프린터 플랫폼 구축이 반드시 필요할 것으로 사료된다.

플랫폼 체계 내에서 수요자가 공급자가 될 수 있고, 공급자가 수요자가 될 수 있기 때문에 공급자에게 다양성을 확보할 수 있는 특화된 플랫폼이 구성되어야 하며, 또한 사용자에게 접근성이 높은 플랫폼이 구축되어야할 것이다[10]. 추후 보조기기센터 인력의 3D 프린터 관련 연수 및 전문교육을 통해 3D 프린터 활용 기술을 높이고, 보조기기센터 내 3D 프린터 및 활용공간이 구비된다면 보조기기센터에서의 보조기기 맞춤개조와 제작서비스는 보다 활성화될 것으로 보인다.

추후 연구에서는 보다 구체적인 장애인 보조기기 관련 플랫폼 구축에 필요한 콘텐츠에 대한 연구와 3D 프린팅 보조기기 사례연구 등이 세부적으로 진행되어야 할 것이다.

Acknowledgments

본 연구는 2020년 나사렛대학교 학술연구비 지원에 의하여 이루어진 연구임.

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