유비쿼터스 헬스케어와 IT의 접목

U-Healthcare

글 : 김경호 교수/단장, 단국대학교 전자공학과/중소기업협력단www.dankook.ac.kr최근에 우리는 일상생활에서 유비쿼터스(Ubiquitous)라는 단어를 많이 접하게 되었다. U-시티 (Ubiquitous City), USN(Ubiquitous Sensor Network), U-교통(Ubiquitous transportation), U-교육(Ubiquitous education) 등 많은 아이템의 접두어로서 유비쿼터스가 사용되기 때문이다. 그리고 향후 많은 분야에서 유비쿼터스의 개념을 도입할 것이란 예상도 있다.유비쿼터스 헬스(이하 U-Health)란 정보통신 기술을 의료산업에 접목하여 ‘언제, 어디서나’이용 가능한 건강관리 및 의료 서비스(‘예방’, ‘진단’, ‘치료’, ‘사후관리’)를 지칭한다. 현재의 U-헬스의 개념이 성립하기까지의 흐름을 보면 헬스케어에서 시작되어진다. 헬스케어란 질병에 걸린 사람을 대상으로 질병 증상 완화 또는 치료를 목적으로 하는 수동적 개념의 제품과 서비스 ,즉 우리가 현재까지도 익숙한 병원을 중심으로 한 치료중심의 행위를 말한다. 헬스케어의 개념에 웰니스, 즉 건강한 사람을 대상으로 질병예방, 장수, 체력 증진 등의 목적으로 제공되는 능동적 개념의 제품과 서비스가 더해지면서 헬스라는 분야를 만들게 되었다. 이후 헬스에 IT 기술과 BT 기술이 접목되어서 e-헬스라는 새로운 분야를 만들게 된다. e-헬스는 인터넷 등의 온라인 및 전자기술이 응용된 기기 등의 기술수단을 이용하여, 소비자(개인 또는 의료기관, 기업)에게 건강 관련 정보, 서비스, 제품의 제공 및 소비자의 건강 상태를 파악하는 것에 목적을 두고 있다. 한때 우리나라의 대표적인 주거공간인 아파트 단지 이름에 ‘e-’가 붙었던 것을 기억할 것이다. 또한 최근에는 e-라는 단어대신 유비쿼터스라는 단어가 자주 등장함을 알 수 있다. 마찬가지로 e-헬스에서 U-헬스로 옮겨져 가고 있는 것을 우리는 잘 알 수 있다.다시 한 번 U-헬스를 정의하면, 의료기관과 연계해 무선인터넷이나 휴대전화 등을 이용하여 사용자가 언제 어디에서든 건강관리 및 건강정보에 대해 손쉽게 관리/접근 가능한 새로운 개념의 의료 서비스로 홈네트워크 중심 홈 환경과 휴대폰, 와이브로 중심의 모바일 환경으로 구성된다고 보면 될 것이다.한편, 21세기에 들어 시대적인 환경변화와 건강에 대한 관심증가로 이른바 웰빙이라는 단어가 우리사회의 일부분을 차지하고 있다. 이러한 웰빙붐을 타고 사람들의 건강에 관심은 나날이 높아지고 어떻게 건강을 관리하여 개인의 삶의 질을 향상시킬 수 있는가에 대한 관심이 많이 늘어나고 있다. 어떤 의미에서는 이러한 현상들이 U-헬스의 시장이 확대되어 갈 것이라는 전문가들의 예상이 적중하고 있다는 것을 의미한다.그러면 현실적으로 U-헬스가 정말 필요한 것인가에 대해 생각 할 필요가 있다. 단순히 새로운 분야를 만들어 나가기 위한 도전에 지나지 않는가에 대한 우려의 목소리도 있다. 하지만, 소비자에 대한 U-헬스 서비스에 대한 서비스 이용 의향률을 조사한 데이터(2005년 ETRI, ‘u-헬스케어 수용도 조사’)를 참조하면 응답자의 의견이, 의료기관이 제공한다면 이용하겠다는 답변이 46%, 개인적으로도 이용하겠다는 답변이 7%, 둘 다 이용하겠다는 답변이 4%, 이용할 의사가 없다는 답변이 43%로 나타났다. 정리를 하면 우리국민의 57%가 U-헬스 서비스를 이용하겠다는 것으로 볼 수 있다. 또한 U-헬스의 필요성을 부분을 살펴보면, 인구고령화와 만성질환자 증가에 따른 의료비 증가가 향후 우리나라뿐만 아니라 세계적으로도 큰 문제로 알려져 있다. 이를 해결할 방법으로 U-헬스가 하나의 수단으로 제시되고 있는 점을 들 수 있다. 세계시장 규모가 2015년 340억 달러로 예상되며, 연평균 25%성장이 예상되고 있다. 이는 기존의 치료중심 보건의료 서비스에 정보통신기술을 접목한 의료소비자 중심의 새로운 서비스 창출을 의미한다.U-헬스의 구성과 제반기술그림 1은 U-헬스 프로세스에 대한 개념을 나타낸 것이다. U-헬스의 가장 큰 장점은 일상생활을 하면서 언제, 어디에서, 무자각으로 건강관리를 해준다는 점이다. 기존의 e-헬스는 제한된 공간에서 건강관리를 한다는 점과 가장 차이가 있는 것이라 볼 수 있다. 그림 1에서 알 수 있듯이 사용자는 일상생활을 하면서 서비스를 받는다는 아주 단순한 개념이지만 실제에 있어 박스로 표시된 노란색 원의 내용들이 사용자가 느끼지 못하는 사이에 프로세스가 진행된다. 또한 U-헬스 프로세스에 제시한 센싱, 모니터링, 분석, 피드백은 현재 상용 또는 시범사업에 있어 반드시 채용되고 있는 것이라 할 수 있다. 어떠한 비즈니스 모델을 분석해 보면 반드시 네 가지 구성요소는 존재함을 알 수 있다. 핵심적인 네 가지 프로세스를 살펴보면, 먼저, 사용자가 일상생활을 하면서 무구속적으로 생체신호가 측정되며 측정된 생체신호는 즉시 홈, 모바일 환경의 디바이스에 측정 데이터로 표시된다. 그리고 측정 데이터표시와 함께 데이터는 유무선망을 통해 분석을 위한 데이터서버로 전송되며 수집된 데이터는 분석과정을 거치게 된다. 마지막으로 분석된 결과를 바탕으로 처방, 응급조치, 재활, 생활 패턴에 대한 제안 등 피드백을 해주게 되는 형태로 구성된다.그림 2는 U-헬스를 구성하기 위한 IT 기술군들에 대한 설명그림이다. 헬스케어, 헬스가 의료분야의 종사자의 전유물이란 생각을 일반적으로 하게 되지만 U-헬스라는 영역으로 볼 때 반드시 의료기술과 IT기술이 접목되어야만 성립할 수 있음을 잘 알 수 있을 것이다. 먼저, 건강관리, 환자관리의 측면에서의 고전적인 헬스케어 플랫폼에 그림 2에서 제시된 여러 가지 기술들이 접목하기 인터페이스 기술을 들 수 있다.일반적으로 이들 분야의 기술의 대표적인 것으로는 의료정보 표준화를 비롯하여 기기간의 데이터 전송시의 프로토콜의 표준화 등을 들 수 있다. 그림 2에서 볼 때 왼쪽부터 밑 부분의 신약개발 및 화학 관련 바이오메디컬 기술을 제외한 모든 기술들이 우리들이 IT분야에서 일반적으로 접할 수 있으며 아주 익숙한 기술들이라고 할 수 있을 것이다.생체정보감지기술을 살펴보면, 바이오센서로 대표되어 지는 센서기술이 기반기술이다. 바이오센서 기술은 일반적으로 생물, 화학적인 센서로 알려져 왔지만 U-헬스에서 필요로 하는 바이오센서는 이들에만 국한되는 것이 아니고 전기화학적인 센서, 생체전기신호를 얻어내는 전기 센서를 포함한다. 또한 U-헬스에서 필요로 하는 센서의 경우 기존의 센서의 크기에 비교하여 획기적으로 작은 크기의 센서를 요구하고 있다. MEMS 기술을 이용한 소형화센서, SOC 기술 등이 요구되어 지고 있다. 특히 인간의 오감에 대한 측정의 필요성이 대두되고 있으며 관련 연구가 활발히 진행되고 있다. 또한 이들 센서들의 최종적인 요구사항은 일상생활을 하면서 센서를 부착하고 있다는 것을 느끼지 못하는 무자각, 무구속의 센서가 요구되어 지고 있는 실정이다. 유비쿼터스의 관점에서 요구되어지는 시공간을 초월하기 위한 웨어러블 형태의 디바이스에 장착되기 위한 소형화 및 저전력화와 더불어 전지기술 또한 요구되어 지고 있다. RFID의 경우는 일반적으로 주차 게이트에 사용되고 있으며, 다른 응용분야에 대한 연구들을 활발히 하고 있는 분야이다. U-헬스에 있어서는 e-병원에 우선적으로 도입을 하고 있으며, 환자의 이력 및 정보/추적 관리에 응용될 수 있다.수혈시 환자에게 정확한 혈액을 공급하기위한 방법 등에도 응용되고 있다. 데이터 수집 및 관리에서 핵심적인 기술로서 데이터 마이닝 기술을 들 수 있다. 센서로부터 얻은 생체신호를 전송받아 데이터를 전송한 후 모여진 데이터를 분석하여 활용 가능한 데이터로 가공처리 하는 기술이다. 컴퓨터 과학에서 말하는 데이터 마이닝 기술을 생체신호에 적용함으로서 지속적으로 생체신호의 변화를 추적하여 건강관리에 대한 피드백시 유용한 정보를 제공하는 핵심적인 기술 중의 하나로 들 수 있다. 실시간으로 얻어지는 생체신호는 방대한 양의 데이터로 볼 수 있다. 따라서 이들 대량의 데이터들 중에 의미 있는 데이터를 분석 추출하는 인공 지능 기술 또한 U-헬스에 있어 핵심기술 중의 하나로 들 수 있다. 진단 예방을 위한 인공지능 분석기술로서 룰 베이스 학습 및 추론 기술이 일반적으로 많이 사용되고 있다. 현재까지는 많이 사용되고 있지는 않지만 향후 필요기술 중의 하나로 영상분석처리 기술을 들 수 있다. U-헬스에 동양의학적인 접목을 시도 하는 연구팀들도 있으며, 설진(舌診), 얼굴인식을 통한 건강상태 추정 등에 대한 연구를 진행하고 있다. 또한 GPS를 이용한 서비스이용자의 위치인식과 이를 구글맵과 같이 지도 데이터와 합성을 통한 위치추정서비스에 있어 영상분석처리기술이 사용될 것이다. 마지막으로 위에서 설명한 IT 기술과 더불어 U-헬스를 구현하는데 있어 인프라스트럭처로서 반드시 존재해야 하는 무선 네트워크 기술을 들 수 있다. 생체신호의 전송, 응급상황에 대한 통보, 위치 정보 전송 등 유비쿼터스의 시공간 초월을 위해 필수적인 요소이다. 블루투스, 지그비 등 센서와 디바이스를 연결하는 무선기술을 비롯하여 와이브로, HSDPA 등의 기술들의 접목을 통한 서비스의 다각화에 대한 연구들이 진행되고 있다. 이들 다양한 기술과 의료기술의 접목으로 새로운 분야가 형성됨을 잘 알 수 있다.국내.외 U-헬스 동향국내외의 U-헬스 동향을 통해 향후 발전방향을 예측 할 수 있으리라 생각된다. 먼저 해외의 추진정책분야를 살펴보자. 먼저 미국의 동향에 있어 ‘96 HIPAA(Health Insurance Portability and Accountability Act) 등 의료정보서비스 법제화를 들 수 있다. 또한 ATA (American Telemedicine Association) 등을 중심으로 관련 연구 및 사업화 추진이 활발히 진행되고 있다. 정책적으로 6개의 헬스 산업분야를 구분하고 이들에 대한 육성을 추진하고 있다. 6개의 산업분야는 다음과 같다.1. 고객정보서비스2. 지원단체3. 약품만매 처방4. 의료조언과 진단5. 계약 건강 서비스6. 건강 산업 지운 서비스일본의 경우 그랜드 디자인의 일환으로 2001년부터 헬스케어 정보화를 시작하였으며, 2006년 까지 400개 이상 침상을 보유한 병원의 60%가 e-병원 시스템을 도입하도록 하고, 보건소의 60%가 전자진료 시스템 도입을 목표로 하였다. 또한 의료표준화, 정보인프라 구축 시범 사업 추진, 시스템 도입 및 정보시스템 유지관리, 홍보강화 등을 추진하고 있다. 전자 환자 진료기록시스템, 처방시스템, 실시간 의료지원 시스템, 원격건강관리 지원 시스템, 환자불만 처리 시스템, 의학용어. 코드 양식에 대한 전자 정보 전달형 표준화 시스템 등을 현재 추진 중 이다. EU를 살펴보면, 2003년 5월 브뤼셀에서 유럽 19개국 e-헬스 관련 장관급 회의 개최하였으며, ‘EU e-헬스 선언문’을 채택하고 2009년까지 EU의 10대 우선과제로 e-헬스 추진 합의. ‘e-Europe 2005’에 기반하여 유럽연합 전역에 걸친 광대역 네트워크를 통해 보건 정보화 실현 추구하고 있다. 전자 건강카드, 건강정보네트워크, 온라인 건강 서비스 등을 제공하는 것을 목표로 하고 있다.국내에서는 의료법 및 병원과의 연계를 통한 서비스를 위하여 2007년 12월 현재 정보통신부를 비롯하여 지자체 컨소시엄을 통해 u-헬스케어 시범 서비스를 실시하고 있다. 대표적인 시범서비스로는 충청남도와 한화 S&C가 실시하고 있는 도시, 농어촌 복합형 u-헬스케어 시스템 구축 사업으로 오벽지 보건차량 방문을 통한 원격 의료 서비스와 마산시와 KT가 실시하고 있는 독거노인 및 거동부자유대상의 건강관리(활동량 측정, 혈당과 혈압 측정)를 들 수 있다. 또한 대구시와 정보통신부와 공동으로 실시하고 있는 대구 서구 비산동 거주 독거노인 및 요양시설 이용자 대상으로 봉제연구소에서 개발한 심박, 호흡 등 생체정보를 측정하는 u-헬스케어 웨어 제공 사업을 들 수 있다. 지자체의 시범사업 역시 활발히 진행되고 있다. 05년부터 실시된 대전시의 모바일 헬스케어의 경우 당뇨관련 시범서비스를 시행하여 혈당측정뿐 아니라 유무선 인터넷 사이트 및 전문가 서비스를 통해 지속적인 건강관리와 식단관리, 보호자 서비스 등이 가능해지므로 문제를 사전에 예방하고 체계적인 질환관리 가능하다는 결과를 얻을 수 가 있었다. 이외에 송도 국제도시에 들어설 아파트에 홈네트워크 기반의 ‘U-헬스케어’ 서비스 제공을 계획 중이며, 판교신도시 내 판교 ‘U-타운’을 조성하여 유비쿼터스 건강증진센터, 헬스연구소, 외래진료소 등 유비쿼터스 헬스관련 사업에 필요한 환경 조성 예정을 하고 있다. 2008년 완성될 용인 흥덕 지구를 비롯하여 화성 동탄 지역에도 원격진료 서비스를 구현함을 목표로 하고 있다.국내외 U-헬스 추진사례국내외에서 U-헬스 관련 기술들의 상용화를 위해 노력들을 하고 있으며 이들 추진사례를 통해 향후 전망에 참고가 되리라 생각된다. 컴퓨터의 CPU로 유명한 인텔의 경우 2005년에 디지털 헬스 그룹 조직하였으며 4개 파트로 구성하여 연구를 진행해 왔다. 병원 IT 및 EMR(전자 의료 정보) 관련 기술 개발 및 영업 파트, 홈 헬스케어연구개발 파트, 실리콘 기반 바이오 칩연구 개발 파트, 의료정보 공유 및 교환 기술 연구 개발 파트가 그것이다. 최근 아시아를 비롯한 글로벌 마켓공략을 위해 유비쿼터스 의료지원체제가 가능한 병원 전용 모바일 컴퓨터 ‘Motion C5’를 발표하였다. 무게가 1.4kg으로 휴대가 편리하며, 상단에 손잡이가 달려 회진 시 담당의사가 휴대할 수 있도록 디자인 되었으며, 10인치 LCD를 통해 CT, MRI 등 각종 영상 정보를 통해 환자의 상태를 판단할 수 있도록 하였다. 무선 네트워크 접속을 통한 응급상황대처, 음성 녹음 및 바코드, RFID 리더, 지문인식센서를 내장하고 있으며 중환자실과 같이 바이러스 감염이 민감한 곳에서도 사용할 수 있도록 소독약 등의 약품에 손상되지 않는 완전방수 기능으로 내구성을 갖춘 제품이다.유럽연합의 모비헬스(MobiHealth) 프로젝트는 EU의 4개국(네덜란드, 독일, 스페인, 스웨덴)의 14개 파트너가 참여하여 1998년~2002년 까지 개발을 하였으며, 2002년~2003년 평가기간을 거처 구축된 통신사업자 주도의 원격건강 모니터링 프로젝트이다. 2008년 현재 상용 서비스 모델 개발 중이다. 개발된 시스템(모비헬스 2008)을 살펴보면 모비헬스 모바일이라 불리는 게이트웨이 디바이스에 다중전극 심전측정, 다채널 근전측정, 체적변동측정, 맥박, 산소포화도, 호흡, 심부 및 피부온도 측정 기능을 위한 센서디바이스와 포털 서버와 분석 툴이 네트워크로 연결된 구성이다. MobiHealth Lab이라는 연구실에서 얻어진 데이터를 통해 새로운 헬스 인덱스에 대한 연구를 진행하는 것이 특이한 점이라 할 수 있다. GSM 단말기를 게이트웨어로 사용하여 언제어디서를 구현하였다고 볼 수 있다.또한, 유럽의 대표적인 모바일폰 생산업체인 노키아는 모바일 운영체제인 심비안 플랫폼을 활용하여 다양한 u-헬스케어 디바이스와의 융합 서비스를 개발하고, 이를 활용하도록 포럼을 운영하고 있다. 가전업체인 필립스는 ’02년부터 울혈성 심부전환자의 건강관리시스템 사업을 하고 있으며, 이는 가정에서 정기적으로 다양한 생체정보 측정 장비(혈압, 체중, 혈당, 심전도 등)를 통해 측정하고 이를 ‘TeleStation’ 단말 플랫폼을 이용해 인터넷으로 ‘데이터 서버’에 전송형태로 되어 있다. 이 모델은 미국, 유럽에서의 건강관리 프로그램의 전형적인 모델이라고 할 수 있다. 2006년에는 반도체 사업을 매각하고, 헬스케어 및 라이프 스타일 분야에 집중 전략 발표를 한 바 있다.국내의 추진사례를 살펴보면, ETRI에서 개발된 바이오 셔츠 및 웨어러블 센서를 들 수 있다. 의류 부착형 센서로서 심전도(심박), 호흡, 동작, 체온을 측정하고 신체 부착형 센서를 통해 심전도(심박), 호흡, 동작, 체온, 혈당을 측정한다. 신체부착형 센서는 유형별로 손목시계형, 패치/밴드형으로 구분 할 수 있다. 이 제품의 기술적인 이슈로는 센서의 정확도(미세신호 감지), 위치, 부착 정도가 있으며, 의류형태이다 보니 센서의 내구성 관련으로 세탁, 동작 등 사용상 요인을 고려하였다. 또한 웨어러블 디바이스의 공통적인 사항인 저전력 센싱 및 데이터 처리에 대한 점도 고려됐다. 바이오 셔츠에 대한 시범사업 등 정부 및 지자체 사업을 통한 사업화 시도가 이루어지고 있는 단계이다.엘바이오, 텔레메드, 이수유비케어에서는 혈당, 혈압, 체지방, 체온, 체중, 심전도와 같은 생체정보 단말기에 의해 측정하는 원격 진료 서비스를 제공하고 있으며, 아이엠바이오에서는 일반적으로 심전도를 측정하는 비교적 대형기기 에서 측정되어 지는 스트레스 측정기를 휴대가 간편한 초경량 휴대형 스트레스 측정기 개발했다. 원리로는 미세 심박변화율을 이용하여 귓볼에서 심장 박동을 감지하고 이를 분석한 후 스트레스를 정량화하는 기술이다. KMH는 전기삼투압을 이용하여 추출한 체액에서 glucose값을 산출하는 방식으로 혈당분석기를 개발하였으며, 손목시계 형으로 시간과 장소에 구애 없이 정상적인 활동 중 측정이 가능하도록 하였다. 가천의과학대학교 길병원에서는 RFID 활용하여 환자관리를 시도하고 있으며 체내 이식형 센서를 통해 혈당 모니터링을 하며, Bed 형 센서를 이용하여 동작, 호흡, 체중, 체온, 심박을 측정한다. 또한 휴대용(부착형) 센서를 통해서도 동작, 위치, 심박측정을 시도 하고 있다. 현재까지는 연구개발 단계이며 우선적으로 치매환자관리를 위한 위치 센싱을 시범적으로 시도하고 있다.또한 스마트카드/RFID Tag를 통해 병원내의 환자 및 약품/의료자산 관리 등을 위한 식별 및 이력관리, 신생아 관리, 건강검진 시스템 적용 중이다. 마지막으로, ㈜제노웰의 위치기반 헬스라이프로그를 들 수 있다. 현재 연구개발 단계이지만 간편한 착용 및 편리한 휴대용 디바이스로 유산소 운동 대응, 정확한 보행 수 측정, 걸음, 소비 칼로리, 거리의 형태로 표시하면서 GPS를 이용한 위치 정보 기록이 가능하다. 위치정보기록은 예를 들면 자전거 트래킹 정보기록 등 많은 활용성이 있다고 평가된다. 또한 응급상황(낙상)판정 알고리즘을 내장하여 일정하지 않은 움직임에 대하여 자동으로 응급상황을 휴대폰을 통해 긴급 구난 센터에 메시지로 통보할 수 기능을 가지고 있다. 블로깅 지원을 위한 응용 ‘Mashup Program’ 지원이 가능하다는 것도 하나의 특징이다.맺음말간단하지만 유비쿼터스 헬스에 대해 살펴보았고, 독자들은 충분히 개념을 잡았으리라 여겨진다. 유비쿼터스 헬스는 미래의 시장과 고객이 필요로 하는 것임에 틀림없다고 생각되며, 향후 고객지향적인 입장에서 고객이 필요로 하는 기능을 지속적으로 연구개발이 진행되어야 할 것이다. 또한, 현재 기술 및 서비스 측면을 판단할 때 주관적인 관점일지는 모르지만, 포화된 통신 네트워크, IT 서비스, 모바일 솔루션 시장에서 ‘헬스케어’는 기존 기업이 보유하고 있는 기술과 융합하는 새로운 사업 기회로 기업의 경제적인 측면에서 낮은 투자비율로 기존 ‘헬스케어’ 관련 제조업체와의 협업체계를 통해 효율적인 가치를 창출 할 수 있는 좋은 기회라고 생각된다. 더불어 지속적인 정부의 관련 분야 지원체계 확대도 추진되고 있다. 정부의 의료법 개정을 통한 적극적인 u-헬스케어 서비스 활성화 추진 의지와 국가적 핵심사업인 ‘u-시티’ 사업과 연계를 통한 시너지 창출 등이 그 예로서 들 수 있다. ‘생활 속의 u-헬스케어 서비스’ 정착을 2012까지 목표로 하는 정부시책에 발맞추어 U-헬스 관련 신기술 및 신서비스의 발굴 및 발전을 기대하면서 글을 맺고자 한다.

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강혜리 (webmaster@techworld.co.kr)

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