CAD/CAM 시스템은 2010년대 초반 폭발적으로 성장하며 치과기공 역사를 송두리째 뒤바꿨고 그 중심에는 치과기공계에 절삭가공 시대를 열며 작업환경의 변화와 생산성 향상에 지대한 영향을 미친 밀링머신이 있었다. 치과기공사의 삶에 획기적인 변화를 이끈 밀링머신은 2020년대에도 다양한 디지털 디바이스와 함께 여전히 디지털 치과기공의 한 축을 담당하고 있다. 흔히 ‘치과기공 시장은 10년 주기로 패러다임이 바뀐다’는 말이 있다. 2010년대를 지나 2020년대에 들어선 지금, 밀링머신에 어떤 새로운 컨셉이 정립되고 미래 방향성은 어떻게 나아갈지 다시금 살펴볼 시기가 아닐지 사료된다. <ZERO>는 5월호 기획특집을 맞아 치과기공에 도입된 밀링머신의 현재와 미래를 조명하며 각 주요 제조사의 전략을 공유한다.
윤준식 기자 zero@dentalzero.com
밀링머신, 너의 정체가 궁금해
CAD/CAM은 ‘Computer-Aided Design/Computer-Aided Manufacturing’의 약어로 컴퓨터를 이용한 설계와 제조 공정을 뜻한다. CAD/CAM은 제작하고자 하는 대상을 디지털 이미지화하거나 모델로 제작하는 일련의 과정을 가리키며, 최종 결과물 도출에 밀링머신이 핵심 역할을 담당한다.
밀링머신은 회전하는 절삭공구에 가공물을 이송하여 원하는 형상으로 가공하는 기계를 지칭한다. 일반적으로 절삭공구의 회전 운동이 주로 이뤄지며 평면, 홈, 다양한 표면 등을 가공할 수 있다. 밀링머신은 복잡한 형상물을 빠른 시간에 가공할 수 있어 기계 제조 및 다양한 산업분야에서 널리 사용되고 있다.
탄생부터 치과 분야로 오기까지
밀링머신의 탄생 시기는 우리가 생각했던 것 이상으로 오랜 시간을 거슬러 올라간다.
최초의 밀링머신 개념은 1818년 미국의 일라이 휘트니(Eli Whitney)가 목화의 씨를 뽑는 조면기를 설계하면서 발원했고 그것이 머스킷총의 생산과 함께 발전해 초기 밀링머신의 형태가 등장했다고 전해진다.
당시 밀링머신의 등장은 혁명과도 같았다. 휘트니의 발명품은 미국의 목화생산과 의류산업, 남북전쟁에서의 총기 보급 및 전술 변화에 큰 요인이 됐고 현 시대의 밀링머신의 토대를 마련했다. 이후 1862년에는 미국의 브라운이 세계 최초로 보편적인 밀링머신을 생산하기에 이르렀고 산업 발전을 거치며 현대 CAD/CAM 시스템의 한 축이 됐다.
이러한 CAD/CAM 기술은 산업계에서 수십 년간 널리 보급되어 왔고 무기, 건축, 선박, 자동차 등의 제조업 분야에 이어 의료, 치과영역에까지 이르게 됐다.
치과영역에서는 본지 2020년 4월호에서 전술한 바와 같이 프랑스의 치과의사 Francois Duret이 치과 수복치료에 적용한 이후 1979년, P.Heitlinger와 F.Rodder가 치과기공사들이 크라운과 인레이를 제작하기 위해 사용할 석고모형과 비슷한 모델을 밀링했던 것으로 시작했다.
초창기의 덴탈 밀링머신은 가공 축의 한계와 치아 하나만 밀링할 수 있는 작은 블록 하나만 장착한 후, 하나의 치아만을 한번에 하나씩 깎아내는 방식의 단점이 존재했었지만 5축 방식이 도입되고 원판 디스크 형태의 블록이 등장한 2010년대부터 폭발적으로 성장해 현재에 이르고 있다.
덴탈 밀링머신, 사용하려면 기본은 알자
덴탈 밀링머신은 기본적으로 블록을 깎아 제작하는 밀링 시스템을 적용하고 있다.
덴탈 스캐너로 촬영된 환자 데이터를 CAD 소프트웨어에서 디자인하고 이를 밀링 스트립으로 변환, 마지막으로 CAM 소프트웨어를 통해 밀링머신으로 데이터를 전송해 밀링한다.
이 덴탈 밀링머신은 가공 축의 수에 따라 3축, 4축, 5축 가공기로 구분된다.
일반적으로 덴탈 밀링머신은 X, Y, Z축으로 운동하는 축들에 의해 절삭공구 및 재료 블록들이 원하는 위치로 이동하고 실제 가공을 위한 미세 조정이 이루어진다.
밀링머신은 기본적으로 정밀도가 생명이다. 이 정밀도는 내부의 다양한 부품의 품질에 크게 좌우되는데, 서보 모터, 이송축, 스핀들과 같은 부품을 높은 등급의 초정밀급으로 사용해야 내구성과 안정성이 높아진다.
치과 산업의 천지를 진동시키다
치과용 밀링머신이 도입되면서 치과기공사의 보철물 제작 방식에 큰 변화가 일어났다. 컴퓨터로 이미지화한 데이터를 이용함으로써 수작업에 의존했던 보철물 제작이 자동화됐다. 종래에는 치과기공사의 손을 거쳐 한 땀 한 땀 제작됐던 치과보철물을 자동화된 밀링머신으로 가공하게 됐고 밀링머신은 크라운, 브릿지, 인레이, 커스텀 어버트먼트 등의 보철물의 제작에서 중추적인 역할을 맡게 됐다.
가공하는 소재 또한 폭넓어졌다. 지르코니아 뿐 아니라 리튬 디실리케이트 글라스 세라믹, Wax, PMMA, 하이브리드 레진, 티타늄 등 대부분의 치과용 소재의 가공이 가능하다.
또한 밀링에 사용되는 다양한 직경의 공구들 무인가공 시스템에 따라 자동으로 교체되며, 이로써 CAD/CAM을 이용한 보철물 제작의 생산성 증대와 균일한 품질의 보철물 제작이 현실화됐다. 덴탈 밀링머신의 발전은 치과 산업 전체를 뒤바꿨다. 산업용 CNC 제조 전문 기업이 치과 시장으로 활발하게 진출하는 기폭제가 됐으며 치과 진료는 이전에 불가능했던 원데이 보철의 개념이 꽃을 피우게 됐다.
새로운 10년, 덴탈 밀링머신의 미래는
그렇다면, 치과기공사 뿐 아니라 모든 치과인, 환자에게도 삶의 변화를 가져온 덴탈 밀링머신의 미래는 어떨까?
글로벌 리서치 전문 기업 MARKET RESERCH FUTURE의 2019년 자료에 따르면 덴탈 밀링머신의 글로벌 시장은 매년평균 7.25% 성장해 2025년에는 약 16억 3,560만 달러(약 1조 9천억 원)에 도달할 것으로 예상되고 있다.
한편 국내 치과기공 시장의 경우, 많은 업체 관계자들이 덴탈 밀링머신은 안정기에 접어들었다고 분석한다. 약 2,800여 곳으로 추산되는 치과기공소의 70%이상이 이미 밀링머신을 도입했고 신규 장비 구매 보다 장비 교체 주기에 맞춰 유지 관리에 초점을 맞추고 있다는 것.
치과 분야 기계 장비의 발전 방향성은 산업 분야의 움직임을 보면 예측할 수 있다.
현재 일반 산업계의 밀링머신은 기존보다 더욱 정밀해지고, 자동화시켜 편의성을 향상시키는 데 포커스를 맞추고 있다. 기술력의 상향평준화로 부품의 품질에만 신경쓰는 것이 아닌, 모니터링 기능을 강화해 장비 스스로 이상 진단을 파악하고 이를 보완하는 기술 탑재가 트렌드다.
이로써 장비 가동 인력을 최소화하는 방향으로 간다는 것이 업계 관계자의 답변이다.
4차 산업혁명이 조명을 받으면서 빼놓을 수 없는 기술이 바로 AI(Artificial Intelligence)다.
가까운 미래에는 CAD/CAM 소프트웨어에 AI가 본격 도입되며 밀링머신 역시 AI가 탑재된 장비가 등장할 것으로 예측되고 있다.
또한 최근 공작기계 분야는 단순한 밀링머신을 뛰어넘어 3D프린터와 밀링머신의 하이브리드 형태의 복합 개념이 연구되고 있어, 덴탈 시장도 같은 방향으로 갈 것으로 보인다.
밀링머신의 기술 집약화, 독이 든 성배일까?
최근 치과계는 변하고 있다. 디지털 덴티스트리가 안정적으로 정착한 데 이어, 급속한 속도로 발전을 거듭하고 있다.
현재 원내 기공실을 보유한 치과가 많아지고 있으며 이를 마케팅 측면으로 활용하는 사례가 늘어나고 있다. 또한 더욱 정밀해지고 콤팩트해진 밀링머신을 체어사이드에서 도입해 직접 운영하는 비율이 높아지면서, 밀링머신 시장의 큰 흐름이 랩사이드에서 체어사이드로 이동하고 있는 추세다.
디지털 소프트웨어, 그리고 장비가 하루가 다르게 발전하며 보철물을 간단하고 단시간에 제작할 수 있는 시대에 환자들은 더 빠르고 정확한 보철 치료를 요구함에 따라 체어사이드에서의 보철물 제작까지 이어지고 있다.
이같은 현상이 가속화돼 디지털 장비에 능숙한 치과기공사 1명이 자동화된 밀링머신을 보유한 체어사이드에서 모든 보철물을 제작하는 시대가 곧 도래할지도 모르는 일이다. 치과기공소도 대형 기공소와 1인 기공소만이 살아남을 것이라는 전망이 많은 상황에서 과연 위에 언급한 1명의 치과기공사는 체어사이드일까? 랩사이드일까?
밀링머신, 나아가 디지털 덴티스트리의 흐름을 기공 데스크에서 고개를 들고 심도 있게 살펴봐야 할 시기가 바로 지금이 아닐까.
