1. 연구배경

- 3D 프린터를 이용한 가공품 생산 사업장 및 개인이 늘어나고 있음

- 3D 프린팅 프로세스로 발생된 입자는 화학적으로 안정적이고 불활성이며 생체 지속성(bio-persistant)으로 인체에 유해한 영향을 미침

- 그럼에도 불구하고 3D 프린터 사용시 노출되는 물질의 법적 규제는 전무

- 이에 따라서 다중 3D 프린팅 발생 시스템을 구축하고 실험동물에 의한 독성시험을 통하여 생체 독성 영향을 파악하며 법적 규제 근거자료를 제공하고 근로자의 건강장해 예방을 도모하고자 함

2. 주요연구내용

- 다중 3D 프린팅 발생 시스템을 구축하여 기성품 발생조건과 동물실험을 위한 최적의 조건을 만들기 위한 연구를 수행하였다.

- 기성제품 발생조건의 실험은 제조사에서 권장하는 요구조건으로 수행한 결과, 실험물질 발생량이 최대로 발생되지는 않았으며, 이는 양질의 3D 프린터 제품 성형을 위한 조건이었다.

- 노즐 토출 온도가 높아짐에 따라 입자 발생 농도는 증가하였다. 노즐 토출 직경을 0.2 ㎜에서부터 1.2 ㎜까지 수행한 실험에서 노즐 직경이 크거나 작아질 때 농도가 높아지지 않았으며, 노즐 토출 직경이 0.4 ㎜ 또는 0.6 ㎜일 때 입자 발생 농도는 높았다. 노즐 토출 속도가 빠를수록 입자 발생농도는 증가하였으며, 노즐 수량이 증가함에 따라 입자 발생 농도는 증가하였다. 공기유량 조건에서는 공기 유량이 증가할수록 입자 수 농도는 증가하였으며, 중량 농도와 표면적 농도는 반대로 감소하였다.

- 다중 3D 프린팅 발생 시스템의 동물실험을 위한 최적 발생조건으로 실험 결과와 기성품 발생조건과 비교하여 입자 수 농도는 13.8배, 중량 농도는 13.7배, 그리고 표면적 농도는 13.3배 높은 결과를 얻었다.

- 개인시료 시료 채취기로 포집한 필터 중량법으로 측정한 농도는 같은 시간대에 SMPS로 측정한 중량농도와 비교하여 157.8%로 더 높았다. OPC로 농도를 측정한 결과, SMPS 측정범위 이상인 1.0 ㎛∼2.5 ㎛에서 입자가 측정되었으며, 이는 필터 중량법의 농도와 SMPS 측정 중량 농도 차이에 영향을 준 것으로 판단되었다.

- 주사전자현미경으로 입자가 포집된 상태를 관찰한 결과, ABS 발생물질은 작은 입자로 존재하기도 하였으나, 대부분 입자끼리 서로 뭉쳐져 산봉우리 형태의 모습이었다. 투과전자현미경으로 관찰한 grid 상의 입자는 10 ㎚∼200 ㎚ 크기의 입자가 관찰되었으며, 수 ㎚∼수십 ㎚ 크기의 입자가 뭉쳐져서 포도송이 형태로 관찰되었다.

- 이상의 결과, 본 연구는 3D 프린팅 다중 발생 시스템을 구축하여 여러 조건에 따른 일정한 패턴 확인, 그리고 동물실험 조건을 확립하여 향후 동물실험 가능성을 보여주었다. 향후 3D 프린팅 발생물질에 대한 법적 규제의 근거자료를 제공함으로써 근로자의 건강장해 예방을 도모할 수 있을 것이다. 

3. 연구담당자 : 산업안전보건연구원 산업화학연구실 이성배 연구위원