식용가능 안전한 3D 프린팅 제품 만드는 방법

3D 프린터로 직접 쿠키 커터, 케이크 토퍼, 혹은 개성 있는 식기류를 만드는 건 매우 흥미로운 일입니다. 하지만 프린팅을 시작하기 전, 반드시 한 가지 질문을 먼저 해야 합니다: "이 3D 프린팅 제품은 음식과 접촉해도 안전한가요?" 이 질문을 제대로 다루지 않으면 건강에 악영향을 줄 수 있습니다. 따라서 다양한 프린팅 기술에 따라 음식 안전을 확보하는 방법을 정확히 아는 것이 중요합니다.

이 글에서는 음식용으로 안전한 3D 프린팅 제품을 만드는 방법을 단계별로 설명합니다. 다룰 내용은 다음과 같습니다:

• 왜 대부분의 FDM 3D 프린팅 출력물은 처음에는 음식용으로 안전하지 않은가?
• FDM용 필라멘트 선택 시 PETG와 식품 등급 PLA 비교
• SLA 및 SLS 같은 다른 기술의 음식 안전성
• FDM 프린팅 시 출력물 안전성을 높이는 필수 절차
• 음식용 코팅제를 사용해야 하는 이유
• 안전한 음식용 3D 출력물 완성까지의 요약

표준 FDM 3D 프린팅 출력물이 음식에 위험할 수 있는 이유

대부분 3D 프린터는 FDM(Fused Deposition Modeling) 방식으로 작동합니다. 필라멘트를 녹여 층층이 쌓아가며 형태를 만드는 방식인데, 이 과정이 음식 안전성과는 다소 충돌할 수 있습니다:

1.미세한 틈
겉보기엔 매끄러워 보여도 FDM 출력물에는 미세한 층 간 간격이 존재합니다. 이 작은 틈은 세균이 서식하기 좋은 환경이며, 완전히 세척하기도 어렵습니다.

2.재료 성분
일반적인 FDM용 플라스틱 필라멘트에는 식품 접촉용으로 승인되지 않은 화학 성분이나 착색제가 포함되어 있을 수 있습니다. 이런 성분이 음식에 전이될 위험이 있습니다.

3.프린터 오염 가능성
예를 들어, 일반 황동 노즐에는 미량의 납이 포함되어 있을 수 있습니다. 또한 여러 종류의 필라멘트를 번갈아 사용하면서 남은 잔여물도 오염의 원인이 됩니다.

음식과 관련된 출력물을 만들 때는 어떤 기술을 쓰든 안전을 고려한 출력 방식과 관리가 필요합니다.

FDM용 적합한 재료 선택: PETG와 식품 등급 PLA

음식용 출력물을 만들기 위한 첫 단계는 적절한 필라멘트 선택입니다. 가장 흔하게 고려되는 재료는 PETG와 특정 유형의 PLA입니다.

PETG (글리콜 변형 폴리에틸렌 테레프탈레이트)

음식용 출력물에 PETG가 자주 추천되는 이유:

· 강도: 일반적으로 PLA보다 강하고 덜 부서지기 쉽습니다.

· 화학 저항성: 식품 속 산성 성분에 대한 내성이 뛰어나, 화학 반응에 강합니다.

· 프린팅 용이성: 3D 프린터에서 PETG 출력은 흔하며, 다만 PLA보다 약간 더 높은 온도를 요구합니다.

음식용으로 사용하려면 반드시 제조사에서 FDA 인증 등 식품 접촉 기준을 만족한다고 명시한 PETG를 선택해야 합니다. 이러한 인증을 받은 PETG가 음식 관련 출력물에 가장 적합하다는 평가를 받습니다. 참고로, PETG는 재활용 가능 소재입니다. 일반적으로 #1 플라스틱 분류 코드에 해당하므로, 지역 재활용 시스템에서 확인할 수 있습니다.

PLA (폴리락틱 애시드)

PLA는 3D 프린터용 필라멘트 중 가장 널리 사용되며, 보통 1.75mm 두께의 1kg 스풀 형태로 판매됩니다. 하지만 음식 접촉용으로 사용하려면 반드시 ‘식품 등급 PLA’를 사용해야 합니다.

· 인증이 핵심입니다: 일반 PLA에는 식품 안전성이 확인되지 않은 첨가물이 포함되어 있을 수 있습니다. 반드시 “식품 접촉용 인증(FDA 등)”을 받은 PLA를 사용해야 합니다.

· 열에 약함: PLA는 낮은 온도에서 변형되므로, 뜨거운 음식이나 식기세척기 사용에는 적합하지 않습니다.

ABS (아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌)

ABS는 또 다른 흔한 FDM 필라멘트입니다. 출력 속도는 빠른 편이지만, 식품용으로는 적합하지 않습니다. ABS에는 스타이렌이라는 성분이 포함되어 있는데, 이는 인체에 유해할 수 있어 음식과의 접촉이 권장되지 않습니다. 따라서 음식용 출력물에는 PETG나 인증된 PLA 사용을 권장합니다.

SLA 및 SLS 같은 기타 3D 프린팅 기술

FDM 외에도 SLA(Stereolithography)와 SLS(Selective Laser Sintering)와 같은 고급 프린팅 기술이 존재하며, 각각 음식 안전성과 관련해 다른 고려사항이 필요합니다.

SLA 또는 레진 프린팅

SLA 방식은 액체 수지를 UV 광으로 굳히는 방식으로, 출력물의 표면이 매우 매끄럽습니다. 하지만 일반적인 SLA 수지는 독성이 있으며, 경화 후에도 화학 물질이 스며나올 수 있기 때문에 음식 접촉에는 적합하지 않습니다. 의료용 또는 치과용으로 사용되는 생체 적합성 수지가 존재하지만, 매우 비쌀 뿐 아니라 모든 음식 용도에 대해 안전성을 보장하진 않습니다. 만약 SLA 출력물을 음식과 접촉시키고 싶다면, 음식 안전 코팅제를 꼼꼼히 적용하거나, 진공 성형 등 안전한 소재로 몰드를 떠서 사용하는 방식이 안전합니다. 단, 코팅이 손상되면 유해 성분이 노출될 수 있으므로 여전히 위험성이 존재합니다.

SLS 또는 파우더 기반 프린팅

SLS는 레이저로 분말 소재, 주로 나일론을 소결(결합)하는 방식입니다. 일부 나일론 PA12와 같은 SLS 분말은 식품 접촉 인증을 받을 수 있습니다. 하지만 SLS 출력물은 기본적으로 다공성(작은 구멍이 많음) 구조이기 때문에, 박테리아가 쉽게 숨어들 수 있습니다. 이는 FDM의 레이어 간 틈새와 유사하지만, SLS는 소재 자체의 특성으로 인해 발생합니다. 따라서 신뢰할 수 있는 식품 안전 인증을 받은 코팅제를 사용해 표면을 밀폐해야 음식용으로 안전하게 사용할 수 있습니다.

일반적으로 SLA와 SLS 방식은 고급 소재와 후처리 기술이 필요하고, 위험 요소가 많아, 인증된 필라멘트를 사용하는 FDM 방식이 상대적으로 접근성과 안전성 측면에서 유리합니다. 단, FDM도 주의 깊은 출력 및 후처리가 필요합니다.

출력 과정에서의 주의 사항 (FDM)

적절한 필라멘트를 선택하는 것만으로는 충분하지 않습니다. 출력 방식도 중요합니다:

· 장비를 깔끔하게 유지

음식용 출력 전용 스테인리스 노즐을 사용하세요. 황동 노즐에는 소량의 납이 포함될 수 있습니다.필라멘트 경로 전체를 깨끗하게 유지하고, 식품용 필라멘트만 사용하세요.

· 출력 설정을 조정

출력 온도와 속도를 조절해 레이어 사이가 잘 밀착되도록 설정하면 미세한 틈을 줄일 수 있습니다.

· 간단한 디자인

복잡한 틈이나 세밀한 구조는 세척이 어렵기 때문에, 음식용 출력물은 간단한 형태가 더 안전합니다.

왜 모든 프린팅 기술에서 식품용 코팅이 중요한가요?

기술에 관계없이( FDM / SLA / SLS ) 출력물 표면의 미세한 틈이나 다공성 구조는 박테리아 번식 위험이 존재합니다. 따라서, 음식 접촉용 3D 출력물에는 식품 안전 인증을 받은 코팅제를 적용하는 것이 강력히 권장됩니다.

· 표면 밀폐: 식품용 에폭시나 수지를 사용하면 표면의 틈을 메우고 매끄럽게 만들어 줍니다.

· 세척 용이성: 표면이 매끄러워지면 세척이 훨씬 쉽고 효과적으로 됩니다.

· 보호층 형성: 출력물과 음식 사이에 추가적인 안전 장벽을 형성합니다. 이로써 재사용 시에도 안전성을 확보할 수 있습니다.

이 단계는 특히 재사용이 예상되는 출력물(식기, 커터 등)의 경우 필수적입니다.

음식용 3D 출력물은 신중하게 여기면 안전하게 만들 수 있습니다

다양한 3D 프린팅 기술을 활용하여 음식에 접촉할 수 있는 출력물을 만드는 것은 가능하지만, 정보에 의하여 신중한 접근이 필요합니다:

1.적절한 소재 선택

FDM의 경우 식품용 PLA 또는 식품 접촉용 PETG를 사용하세요. (보통 1.75mm 규격) SLA/SLS의 경우, 소재의 독성 및 다공성 문제를 이해하고, 인증된 특수 소재를 사용할 것. 단, 후처리(예: 코팅)가 필수입니다.

2.주의 깊은 출력 과정

스테인리스 노즐 등 전용 부품 사용, 청결한 환경 유지, 출력 설정을 최적화하여 결합력 높은 출력물 제작합니다.

3.식품 안전 코팅 적용

음식 접촉용으로 출력한 3D 프린팅 제품에는 식품용 안전 인증을 받은 코팅제를 반드시 적용하여, 세척 가능한 비다공성 표면을 형성하세요.  이 과정은 SLA 또는 SLS 방식 출력물에는 필수이며, FDM 방식으로 만든 대부분의 재사용 출력물에도 강력히 권장됩니다.

단순한 일회용 FDM 출력물은 상대적으로 위험이 낮을 수 있지만, 반복 사용하거나 SLA/SLS 방식으로 출력한 제품은 반드시 적절한 소재 선택과 식품 안전 코팅 처리를 통해 위생과 안전성을 확보해야 합니다.