CAD/CAM 선택이 아니라 필수 장비될 터
지르코니아(Zirconia) 시장이 꿈틀거리고 있다. 주된 원인은 금값 상승에 있지만, 단순히 간접적으로 반사이익을 누리는 것이라고 단정하기엔 무리가 있어 보인다. 최근 몇 년 동안 나타난 아시아 지역의 all-ceramic 증가 추이도도 그렇고, 지르코니아의 가공 장비들, 예컨대 CAD/CAM과 MAD/MAM 시장의 점진적 상승세 등에 비쳐볼 때 잠시 잠깐 불었다 가는 바람은 아닌 듯싶다.
이를 대변하듯 지난 2009 IDS 국제치과기자재 전시회엔 CAD/CAM 관련 180여 개 업체가 참가한 것으로 집계됐으며, 이번 5월에 열릴 SIDEX의 포커스도 CAD/CAM에 맞춰져 있다.
이 같은 시의성을 살리기 위해 덴포라인에서는 지르코니아, 그리고 블록을 가공하는 CAD/CAM과 MAD/MAM에 대해 거칠게나마 짚어보는 자리를 마련했다.
일반적으로 세라믹은 내구성이 좋고 생체친화적인 재료로 평가받는다. 오랫동안 사용해도 표면이 변질되지 않으며 내화학성도 우수하기 때문에 치과에서 사용되는 많은 수복 재료들이 세라믹으로 만들어진다.
그 중에서도 강도 및 심미성에서 우위를 차지하는 재료를 꼽으라면 단연 지르코니아 블록을 들 수 있다.
지르코니아는 지르코늄의 산화물로, 지구상에 많이 존재하는 흰색의 결정체다. 지르코니아가 치과에 도입되기 시작한 것은 길어야 10년이 못 된다. 산업용으로 사용되다가 10여 년 전부터 의학 분야의 인공관절 재료로 사용, 치과 분야엔 그 이후에 도입된 것이다.
사실 지르코니아가 치과 분야에서 차지하는 비율은 미미하다. 혹자는 10%, 또 다른 혹자는 2%에도 못 미친다고 평하기도 한다. 즉 지르코니아 시장에 대한 객관적인 데이터가 채 도출되지 않은 시점이라고 봐도 좋을 것이다. 이것은 역으로 말하면 향후 시장 확대에 대한 가능성을 긍정적으로 예측해볼 수 있는 영역이라는 의미이기도 하다.
심미성, 생체친화성, 강도 우수한 지르코니아
주지하다시피 지르코니아는 PFM과 비교해 심미성, 인체조직과의 반응성, 강도 면에서 우위를 차지한다. 또한 보철물의 우수한 적합도와 제조비용(재료)의 절감효과를 통해 환자의 만족도를 향상시키는 데 효과적이기도 하다.
이처럼 장점이 많은 재료임에도 불구하고, 그 자체로는 사용이 불가능한 게 지르코니아이기도 하다. 첫 번째 원인으로, 지르코니아는 소결 후 냉각과정에서 균열이 발생, 강도가 저하되는 성질을 갖고 있다.
둘째, 지르코니아는 소결 시 20~30% 수축률을 나타낸다. 때문에 수축에 대한 정확한 예측과 고온에 견디는 내화재, 그리고 상변이를 억제하는 안정화제가 있어야만 정확한 보철물을 얻을 수 있다.
셋째, 지르코니아는 1,400℃ 이상의 고온에서 소결된다. 즉 일반 포세린 소성로에서는 제작이 불가능해 별도의 부가적인 장비가 필요하다는 뜻이다.
성형성이 좋지 않아 많은 경우 기계 가공이 필요하다는 것도 지르코니아가 갖고 있는 제한점에 해당한다. 지르코니아는 900MPa 이상의 굴곡 강도를 가지고 있다. 이 같은 높은 강도로 인해 수작업으로는 절삭하는 데 어려움이 뒤따를 수밖에 없는 것이다.
그러나 거듭되는 재료의 개발과, 그에 맞물려 나타난 CAD/CAM(computer-aided design and computer-aided manufacturing) 및 MAD/MAM(manually aided design and manually aided manufacturing) 시스템의 등장은, 지르코니아의 단점을 상쇄, 치과기공물의 제작 풍경을 변화시키기 시작했다.
대부분 수작업으로 이루어지던 보철 제작이 기계로 이루어진다는 것, 특히 CAD/CAM의 경우 전적으로 자동으로 이루어진다는 것은 가히 혁신적이라 할 만하다.
왜 지르코니아인가?
· 골드 및 메탈에 비해 경제성과 심미성이 우수하다.
· 생체친화성이 좋고 강도가 강하다.
· 가열 전도성이 낮다.
· 수분 흡수도 및 물에 의한 용해도도 낮다.
· 기존에는 금지되었던 구치부 bridge나 long span bridge 등에도 가능해 응용 범위가 넓다.
CAD/CAM 시스템, 국내 기공문화 바꿀까?
앞서 언급했듯 지르코니아는 강한 강도 때문에 CAD/CAM 혹은 MAD/MAM 시스템으로 가공되어진다.
CAD/CAM은 약자에서 알 수 있듯 컴퓨터를 이용해 보철물을 디자인·제작하는 시스템을 의미한다. 즉 제작한 구강 모형을 3D 스케너로 스캔한 후, 3차원 입체 그래픽으로 재현해 생산하는 것을 뜻한다. 설계에서부터 시작해 제작 과정 대부분이 기계에 의해 이루어지기 때문에, 기공사는 기계를 조작하고 보철물을 최종적으로 마무리하는 데 참여하게 된다.
CAD/CAM 시스템의 장점을 정리하면 다음과 같다.
기계 가공을 하기 때문에 제작 과정에서 기공사의 손을 줄여 ▲ 인력 절감 효과를 얻을 수 있고 ▲ 수작업으로 인한 오차를 줄일 수 있으며 ▲ 균일하고 정밀한 보철물을 획득할 수 있을 뿐 아니라 ▲ 수공업에 비해 생산량이 높고 ▲ 지르코니아 외 레진, 금속까지 깎을 수 있다는 점(일부 CAD/CAM은 지르코니아만 다룸) 등이다.
한편 MAD/MAM은 CAD/CAM과 달리 수동으로 기계를 작동시키는 시스템을 가리킨다. 다시 말해 CAD/CAM과 MAD/MAM은 ‘자동이냐 수동이냐, 디지털이냐 아날로그냐, 그리고 사용 가능 재료가 다양한가 혹은 지르코니아에만 한정되는가’에 따라 구분되어진다. 즉 MAD/MAM은 ‘사람의 손’으로 기계를 움직여 ‘지르코니아 블록만’을 깎는 시스템이라고 요약할 수 있을 것이다.
CAD/CAM이 MAD/MAM에 비해 훨씬 편리한 것은 사실이다. 그러나 CAD/CAM 시스템이 처음 국내에 소개되었을 땐 큰 반향을 일으키지 못했다.
그 원인으로는 ▲ 영세한 기공 환경 ▲ 1억 원을 호가하는 시스템 구입에 따른 경제적인 부담 및 장비 조작의 접근성 문제 ▲ 축적된 데이터의 부족 ▲ 대량 생산을 충족시킬 수 있는 수요 확보에 대한 의문 ▲ 자연치와 비교해 지르코니아 블록의 백색 및 불투명성으로 인한 비심미적인 문제 등이 구매 결정의 걸림돌로 작용했기 때문이다.
게다가 도입 초창기 가격 경쟁력을 내세워 보급된 국산 CAD/CAM 시스템 및 지르코니아 블록의 질적 문제점도 지적할 수 있다. 특히 국산 지르코니아 블록은 외산 블록과 비교해 가격이 싸긴 했지만 파절 등 보철물의 완성도가 기대에 미치지 못해 시장의 신뢰를 잃었던 것이다. 혹자는 “아직까지 수작업으로 블록을 압축하는 곳도 있다”고 밝혀 블록 시장의 질서가 채 확립되지 않았음을 짐작할 수 있었다.
한국 시장의 독특성, 지르코잔이 ‘먹힌’ 이유
CAD/CAM의 확대가 부진했던 가장 큰 요인은 무엇보다 한국이라는 독특한 시장 환경 때문일 것이다.
기공소가 열악하다는 것은 누구나 다 아는 사실이다. 물론 국내 이천여 개 기공소를 뭉뚱그려 일반화할 수는 없겠으나, 채 열 명도 안 되는 소규모 기공소들이 대부분인 국내 기공 환경을 감안하면 어림짐작 정도는 가능할 것이다. 때문에 일억 원을 호가하는 CAD/CAM 시스템을 구입한다는 것은 소규모 기공소에서는 상당한 경제적인 부담일 수밖에 없었다.
그 틈새를 아날로그 시스템인 MAD/MAM, 즉 지르코잔(Zirkonzahn-ECO system)이 치고 들어왔다. 2006년 10월 국내 출시돼 지금까지 120여 대를 판매했으니 CAD/CAM 업체들의 반응은 한마디로 ‘당황’ 그 자체였다.
그도 그럴 것이 설계에서 제작까지 자동으로 이루어지는 CAD/CAM 시스템이 이미 2000년대 초 국내에 소개된 상태였다. 지르코잔 수입원 ㈜하이덴탈코리아 관계자에 따르면 “지르코잔이 나왔을 때 주변 사람들은 하나같이 고개를 갸웃거렸다”고 당시 상황을 설명했다. “윈도우 XP가 대세인 시대에 웬 286 컴퓨터냐?”라는 부정적인 인식이 지배적었던 것이다. 그러나 주변의 예상과 달리 지르코잔은 1년도 안 돼 80여 대 판매라는 괄목할 만한 실적을 거뒀다.
사실 CAD/CAM은 기공사들의 꿈이라 해도 과언이 아니다. 그러나 국내 기공소의 환경을 감안할 때 상당한 부담으로 다가오기 마련이다. CAD/CAM으로 나아가기 위한 중간 단계의 견인차, 즉 지르코잔이라는 디딤돌이 매력적으로 어필될 수 있었던 것도 이 때문이다.
이와 관련 하이덴탈코리아 관계자는 “이제 어느 정도 지르코잔의 매니아층이 형성되었다고 판단된다. 유저들 중 CAD/CAM에 대해 문의해오는 분들이 늘어나는 걸 보면, CAD/CAM으로 나아가가기 위한 환경이 차츰차츰 형성되고 있는 듯하다”고 밝힌 후 “지난 4월에 CAD/CAM Zirkonzahn-M5의 첫 선을 보인 것도 그 연장선에서 나온 것”이라고 언급했다.
업체 관계자의 말을 제처두고서라도 치과기공 시장에서 CAD/CAM이 대세가 될 것은 자명하다. ‘정확성, 정밀성, 신속성, 인건비 감소’ 등을 고려하면 쉽게 짐작할 수 있을 것이다. 물론 그 시기를 놓고 이견이 있겠지만 앞으로 수해 안에 치과기공의 판도 변화를 불러올 것이라고 봐도 좋을 게다.
각 시스템별 경제성 및 적용 범위, 사용 가능한 재료 살펴봐야
CAD/CAM의 필요성을 인지했다면 그 다음엔 어떤 회사의 CAD/CAM을 구입할 것인가? 하는 문제에 부딪치게 된다.
시중에 유통되고 있는 시스템은 대략 10여 개 정도. 꾸준하게 업그레이드돼 현 시점에서 스캔 및 밀링의 정밀도, 블록의 굴곡강도를 비교하는 것은 어느덧 무의미해졌다고 봐도 좋을 것이다.
그보다는 각 시스템별 가격에서부터 ▲ 가격 대비 성능 ▲ 축의 개념 ▲ 임상 적용 범위 ▲ 사용 가능한 재료 ▲ 장비를 100% 활용하게끔 돕는 교육의 뒷받침 여부 ▲ 지르코니아 블록 및 shade 종류 ▲ 소결 방식 ▲ 생산성 ▲ A/S 편리성 등을 꼼꼼하게 살펴보는 것이 중요하다.
● 임상 적용 범위
고가의 장비를 구입했는데 이용할 수 있는 범위가 좁다면 선택 시 충분히 따져보지 않았다는 증거다. 인레이 및 온레이를 할 수 있는가, resin crown을 할 수 있는가, 몇 번 브리지까지 제작이 가능한가 등 적응증에 대한 정보를 꼼꼼하게 체크해야 한다.
● 사용 가능한 재료
‘어떤 재료를 깎을 수 있는가’도 중요하게 고려해야 할 부분이다. 일반적으로 CAD/CAM은 3축이냐, 4축이냐, 5축이냐에 따라 다룰 수 있는 재료가 달라진다. CAD/CAM이라고 해서 모든 재료를 다 깎을 수 있는 것은 아니며, 일부 시스템은 MAD/MAM처럼 지르코니아만 취급하기도 한다.
3축 시스템은 대부분 사용 가능한 재료에 있어 지르코니아 또는 지르코니아 및 레진에 한정된다. 이와 달리 5축 시스템은 지르코니아에서부터 레진, 플라스틱, 세라믹, 금속 등 재료의 제한을 받지 않는 특징이 있다.
그렇다고 해서 5축이 ‘더 나은’ 시스템이라고 단정할 수 없는 것이 ‘경제성’ 및 ‘수요량’과 결부되기 때문이다. 즉 금속 보철물에 대한 수요와 바 소모량 대비 보철물의 단가 등이 미미하다면 굳이 5축을 고집할 필요가 없다는 의미다.
현재 보철물의 98% 정도는 3축 시스템을 이용해 가공이 가능하다. 물론 향후 금속에 대한 요구가 증가한다면 퍼센트의 변화는 달라질 것이다.
CAD/CAM을 이용해 금속 가공을 하고 있는 A 기공소 관계자는 “수요가 차즘차즘 증가하고 있으며 단가 대비 경제성도 우수한 편”이라고 밝혔다.
● 지르코니아 블록 및 shade 종류
지르코니아는 CAD/CAM의 주 재료 중 하나다. 블록 종류가 형태별, 두께별, 투과도별로 어떻게 제공되는지, 그리고 shade의 재현방법 및 종류에 대해서도 체크해두자.
● 교육 및 A/S 편리성
CAD/CAM 시스템은 컴퓨터이기 때문에 작동 방식에서부터 활용에 이르기까지 완벽하게 이해·습득하는 것이 중요하다. 그래야 100% 활용할 수 있기 때문이다.
그러기 위해서는 우선 ‘얼마나 다루기 쉬운가’를 따져봐야 한다. 그 다음 각 회사마다 어떤 교육 프로그램을 마련하고 있는지도 중요하게 고려해야 할 요소다. 억대의 장비를 구입해서 그 활용도가 낮다면 장비 구입에 대한 효율성이 떨어질 수밖에 없다.
고가의 장비이기 때문에 A/S에 대한 부분도 염두에 두어야 한다. 상대적으로 외산에 비해 국산 제품이 A/S가 편리하다. 최근엔 외산 시스템들도 가능한 한 국내에서 모든 A/S가 이루어지게끔 쉽게 제작하는 추세이며 그에 맞춰 담당직원의 현지 교육도 이루어진다.
● 소결 방식 및 건식과 습식
CAD/CAM은 선소결된 지르코니아 블록을 밀링하는 방식과 소결되지 않은 부드러운 블록을 20% 이상 크게 밀링하여 후소결하는 두 가지 방식이 있다.
선소결 방식(presintered)은 1차적으로 한 번 소결한 블록을 밀링하기 때문에 바의 소모가 무소결에 비해 커 경제성에서 떨어진다는 평이 있다. 그러나 혹자는 “선소결 방식이라고 해서 바의 소모가 경제성을 따질 만큼 크게 일어나는 것은 아닐뿐더러, 후소결 역시 블록의 수축을 ‘100% 정확하게’ 예측하지는 못해 어느 정도의 오차를 동반하기는 마찬가지”라고 언급했다.
한편 CAD/CAM은 밀링 시 물의 사용 여부에 따라 건식과 습식으로 분류되기도 한다. 한 업체 관계자는 습식형(presintered 블록 사용)의 경우 “분진이 날리지 않아 유해환경으로부터 자유로울 수 있는 반면 물 흡수로 인해 블록의 강도가 떨어지며, 밀링 과정에서 발생한 파절 등이 드러나지 않을 가능성을 내포한다”고 밝혔다.
또 다른 업체 관계자는 “밀링 시 발생하는 열로 인해 오히려 건식이 블록에 파절을 더 잘 야기할 수 있다”고 언급한 뒤 “중간 수정이 필요할 경우 습식형 블록에 비해 무르기 때문에 다루는 데 어려움을 수반한다”고 주장했다.
이처럼 서로 상반된 입장을 주장하기 때문에 단순히 건식과 습식의 구분보다는 각 회사별 사용되는 블록의 특징을 숙지해 적합한 시스템을 선택해야 할 것이다.
국내 시장 동향 확대 조짐 예고
2009년 4월 현재 국내 공급되는 CAD/CAM 시스템은 대략 10여 개 정도 될 것이다. MAD/MAM 시스템까지 합하면 15개 안팎으로 추정된다.
우선 CAD/CAM에는 덴츠플라이코리아의 ‘Cercon’, 신구덴탈㈜의 ‘KATANA’, ㈜신흥의 ‘CEREC InLab’과 ‘Procera’, 오스템임플란트㈜의 ‘Everest’, ㈜덴타임의 ‘Zmatch CAD/CAM System’, ㈜하이덴탈코리아의 ‘Zirkonzahn-M5’, 한국쓰리엠㈜의 ‘LavaTM CAD/CAM SYSTEM’, ㈜세라시스의 ‘CeraSys ZR-CAD/CAM SYSTEM’, 찬스덴탈의 ‘Tizian™ CAD/CAM’, 레니쇼유코리아의 ‘INCISE DENTAL SYSTEM’, ㈜하덴스의 ‘Hadens CAD/CAM System’ 등을 꼽을 수 있다. 유일한 체어사이드 CAD/CAM인 치과용 ‘CEREC 3’는 신흥에서 판매하고 있다. 그 중 Zmatch CAD/CAM System과 CeraSys ZR-CAD/CAM SYSTEM, Hadens CAD/CAM System이 국산 제품에 해당한다.
MAD/MAM 시스템에는 다코의 ‘Z Solution’, 작년 출시한 ㈜덴티움의 ‘RainbowTM’, 그리고 ㈜하이덴탈코리아 ‘Zirkonzahn - ECO system’ 등이 있다. 덴티움은 ‘RainbowTM 에 이어 CAD/CAM 시스템을 출시 준비 중이며, 앞서 밝혔듯 하이덴탈코리아는 Zirkonzahn -M5를 4월 출시한 바 있다.
현재까지 CAD/CAM 시스템은 치과용 CEREC을 제외하고 대략 100여 대 정도 판매된 것으로 추정된다. 대한치과기공사협회에 등록된 기공소가 2,000곳이라는 걸 감안하면 20곳 중 1곳에서 CAD/CAM을 보유하고 있다는 뜻이니 결코 낮은 수치는 아니다. 그러나 지르코니아에 대한 수요곡선의 상승을 감안할 때 향후 꾸준한 증가를 보일 것으로 점쳐진다.
이와 관련 A사 관계자는 “사실 CAD/CAM 시장은 지르코니아 블록의 경쟁이라고 봐도 좋다”고 언급한 뒤 “경쟁 과열로 인해 품질 저하 현상과 시장의 왜곡이 일어날까 우려된다”고 전했다.
B사의 한 관계자는 “예전과 달리 국산 블록이 질적으로 많이 향상돼 블록들 간 차이가 크지 않다”고 전하며 “블록의 질적 향상을 위해서는 관련된 연구개발이 보다 활발히 이루어져야 한다”는 의견을 내놓기도 했다.
MAD/MAM과 달리 대부분의 CAD/CAM은 장비의 결함을 방지하기 위해 바코드 인증 시스템을 도입, 블록 호환이 안 되게끔 설계되었다. 몇몇 업체는 “호환은 되지만 장비 고장을 방지하기 위해 권장하지는 않는다”고 한다.
CEREC 3는 CAD/CAM 중 유일한 ‘치과용’ 시스템이다. 스캔, 3D 구현, 디자인 및 데이터 전송을 수행하는 CAD인 Imaging Unit과 전송 받은 데이터로 실제 수복물을 제작하는 CAM인 Milling Unit으로 구성된다.
환자 구강 내에서 CCD 카메라로 직접 광학 인상을 하기 때문에 인상 작업 및 모델 제작이 필요없다. 광학 인상된 데이터는 CEREC 3D라는 디자인 프로그램에서 즉시 3차원 이미지로 변환, 의사는 이 프로그램을 이용하여 적합한 치아 디자인을 구현할 수 있다. 때문에 세라믹 블록을 깍아 바로 장착이 가능하다.
지르코니아 외에도 밀링 후 바로 세팅이 가능하고 투명도가 높은 치과용 Feldspar 블록, Alumina-oxide, Litium disilicate, 템포라리 브릿지용 블록, 캐스팅을 위한 Wax-block 등 다양한 Material을 사용할 수 있다는 특징이 있다.
보철물의 최종 완성도는 기공사의 보철 수준이 좌우
그러나 CAD/CAM 시스템이 보철물의 완성도를 전적으로 책임지지는 못한다. 보철물의 90%를 CAD/CAM이 만들었다면, 나머지 10%는 기공사의 보철 수준에 의해 완성되기 때문이다. 아무리 성능 좋은 장비를 갖추고 있어도 기공사의 보철 수준이 형편없으면 ‘다 된 밥에 코 빠뜨리는’ 격이나 마찬가지다.
앞으로 CAD/CAM 시장이 확대될 것은 자명한 사실이다. 그로 인해 기공사의 작업이 한층 수월해질 것은 분명하지만 그렇다고 해서 모든 과정을 기계가 전담하지는 못한다. 인간의 손은, 기계 이상의 어떤 것을 창조할 가능성을 내포하고 있는 것이다.
