3D 프린터는 도면을 바탕으로 3차원의 물체를 만드는 기계로 자동차, 항공, 우주, 의료, 바이오, 전자 산업 등에 폭넓게 활용되고 있습니다. 관련 글로벌 시장 규모는 2026년 약 39조 원 규모이며 향후 10년 간 폭발적으로 성장할 전망입니다. 국내 시장 역시 2034년까지 약 4조 4,138억 원 규모로 성장할 것으로 예상됩니다.

3D 프린터는 산업 현장을 넘어 교육 현장과 일상생활 속으로도 깊숙이 들어왔습니다. 학교 수업에서 미술 도구로 활용되기도 하며, 초등학생들 사이에서는 플라스틱 필라멘트를 녹여 그림을 그리는 3D 펜이 인기를 끌고 있습니다. 그러나 사용 과정에서 유해물질이 방출될 수 있어 아이들과 이용자의 주의가 필요합니다.

2020년 3D 프린터를 활용하던 한 과학 교사가 희귀암인 육종암으로 세상을 떠난 가슴 아픈 일이 있었습니다. 고인은 4년 2개월 동안 최대 8대의 3D 프린터를 다뤘습니다. 온도와 바람에 예민한 출력물을 보호하기 위해 창문을 닫고 난방을 켠 좁은 방에서 최대 4시간의 작업을 이어갔다고 합니다.

안타깝게도 과학적 근거 부족 등을 이유로 공무상재해로 인정받지는 못했지만, 이 사건은 우리에게 경각심을 불러일으키기에 충분했습니다. 3D 프린터와 암의 관련 가능성을 다룬 탐사보도를 통해서도 이 문제가 알려졌습니다. 과연 3D 프린터는 안전할까요? 무엇이 문제일까요?

2018년 산업안전보건연구원의 「3D 프린터 사용자에 대한 초미세입자 노출평가」에 의하면 3D 프린터 작동 시 초미세입자, 유기화합물 등 다양한 유해물질이 발생합니다. 이때 발생하는 입자의 크기는 대체로 100 nm보다 작은 나노입자입니다. 저가형 FDM 프린터에서 입자 크기가 더 작고 예열 작업 시 입자농도가 급격히 증가합니다. PLA(Polylactic Acid)보다 ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene)를 사용하는 경우 입자와 유기화합물 발생량이 높으며, 스티렌, 에틸벤젠, 크실렌, 페놀 등도 방출됩니다. 노즐 온도 등 작업조건에 따라 유해물질 발생량도 달라질 수 있습니다.

3D 프린팅 작업공간에서 환기 여부에 따른 폼알데히드와 미세먼지 농도를 측정한 연구에서는 환기를 시작한 뒤 폼알데히드 농도가 뚜렷하게 감소했습니다. 반면 PM10과 PM2.5는 환기에 따른 변화가 크지 않았습니다.

초미세 나노입자 노출을 줄이는 방법을 비교한 연구에서는 일반 환기나 프린터 위에 설치한 후드형 국소배기만 사용하는 것보다 프린터를 밀폐형 인클로저(덮개) 안에 두는 것이 효과적이었으며, 인클로저에 국소배기장치를 함께 설치했을 때 가장 큰 저감효과를 보였습니다.

1. 발생원 통제

가장 중요한 것은 유해물질이 덜 나오게 하는 것입니다. 3D 프린터 사용자는 MSDS(물질안전보건자료)를 확인할 수 없거나 성분 정보가 불명확한 소재를 피해야 하며, ABS 대신 상대적으로 입자와 유기화합물 배출량이 적은 PLA를 우선적으로 고려할 수 있습니다. 또한, 임의로 온도를 높이면 미세입자 발생이 증가할 수 있으므로 제조사가 제시한 소재별 권장 온도를 준수하고, 분진을 유발하는 임의적 후처리 작업은 생략하거나 최소화해야 합니다.

2. 공학적 대책

3D 프린터를 사용할 때는 일반 업무 공간과 완벽히 분리된 전용 작업실을 마련해야 합니다. 또한, 밀폐형 챔버 구조의 3D 프린터를 사용하며 내부 공기가 실내로 퍼지지 않도록 국소배기장치를 설치하고, 초미세입자를 거르는 HEPA 필터와 VOCs(휘발성유기화합물)를 흡착하는 활성탄 필터가 장착된 전용 공기청정기를 상시 가동해야 합니다.

3. 관리적 통제

작업장에서는 안전보건교육을 이수한 사람만 3D 프린터를 사용하게 해야 합니다. 또한, 관리대장을 비치하여 사용자, 사용 시간, 환기 여부, 재료, 보호구 착용 여부를 기록합니다. 초미세입자가 폭증하는 예열 및 초반 출력 시 노즐 근처에 있지 않게 하고 장시간 사용을 제한합니다. 출력 후에도 입자가 가라앉을 수 있게 최소 2시간 후 기기에 접근합니다. 후처리에 사용하는 물질은 전용 보관함에 보관합니다.

4. 개인보호구 착용

3D 프린터 사용 시에는 분진마스크, 보안경, 보호장갑을 착용합니다. 작업량이 많고 빈번하다면 방독마스크 착용을 권장합니다. 사용한 보호구는 작업장 외부 전용 공간에 보관해야 합니다. 작업장 내 흩날리는 분진이 재부유하지 않도록 기기 주변은 물걸레 등으로 습식으로 청소합니다. 작업 후에는 흐르는 물에 손을 꼼꼼히 씻습니다. 

3D 프린터는 산업 현장을 넘어 학교와 일상생활에서도 활용 범위가 넓어지고 있습니다. 사용 과정에서 초미세입자와 여러 화학물질이 발생한다는 사실은 확인되어 있지만, 장기간 반복적으로 노출됐을 때 실제 건강에 어떤 영향을 미치는지는 아직 충분히 밝혀지지 않았습니다. 잠재적인 건강영향이 제기되고 있는 만큼, 불확실성을 이유로 노출을 방치하기보다는 줄일 수 있는 노출부터 줄이는 것이 필요합니다.

이를 위해서는 소재와 온도를 적절히 선택하고, 작업공간을 분리하며, 밀폐와 국소배기 등 공학적 대책을 우선 적용해야 합니다. 충분한 환기와 안전한 작업절차, 필요한 보호구 사용도 함께 이루어져야 합니다.

3D 프린터는 상상을 현실로 구현하는 혁신적인 도구이지만, 그 대가가 작업자의 건강이 되어서는 안 됩니다. 철저한 안전보건수칙 준수야말로 좋은 결과물을 출력하는 가장 중요한 길입니다.