특별기획 - 웨어러블 컴퓨터를 활용한 헬스케어 서비스
최근 의료서비스의 패러다임이 질병의 진단 및 치료에서 예방 및 관리로 변화하면서 새로운 형태의 스마트 헬스케어 서비스가 등장하고 있다.
그중 하나가 착용형 기기를 이용한 헬스케어 서비스로 의복이나 신발, 벨트, 손목밴드 등의 형태로 건강에 관련된 다양한 신체정보를 간편하게 측정하여 건강을 관리해주는 웨어러블 헬스케어이다.
본고에서는 웨어러블 헬스케어의 등장배경과 기술현황에 대해 알아보고 발전 방향에 대하여 살펴보고자 한다.
새로운 헬스케어 서비스의 등장
최근 고령화에 따른 사회적인 문제가 크게 대두되고 있다.
노인 인구의 빠른 증가는 급격한 의료서비스 수요 증가, 이로 인한 의료비용의 급증, 노인의 삶의 질 저하, 전문 의료진의 부족현상 심화 등 다양한 문제를 야기하고 있다.
이러한 문제들을 해결하기 위하여 최근 IT기술이 의료분야에 융합되고 있다.
일반적으로 의료서비스는 병원에서 제공된다.
몸이 아프거나 건강에 이상이 생기면 병원에 찾아가서 의사를 만나 진료를 받고 치료 등 의료서비스를 제공받는다.
기술의 발전, 특히 정보통신 기술의 발전은 이러한 전통적인 의료서비스의 형태를 바꿔나가고 있다.
1990년대에 이미 국내에서 통신망을 이용하여 의료진 간에 의료영상 등 의료정보를 주고받으며 협진을 하는 원격진료(Telemedicine)가 등장하였고, 인터넷을 통해 다양한 의료정보를 검색할 수 있는 시대가 되었다.
또한, 각종 초소형 센서의 개발은 언제 어디서나 건강과 질병에 관련된 정보를 손쉽게 측정할 수 있는 도구를 제공하고 있다.
최근 유·무선 통신 인프라의 발달과 스마트폰 등 지능화된 정보기기의 발전이 다양한 산업 및 서비스 분야에 스마트 열풍을 불러오고 있는 가운데, 헬스케어 분야도 예외가 아니다.
보건의료서비스에 IT 기술이 접목되어, 병원 중심의 원격의료(Tele-Health) 단계에서 점차 환자 중심의 e-헬스 및 유헬스로 진화하고, 스마트화 시대의 도래와 함께, 의료와 복지, 안전 등이 복합화되고 지능화된 스마트 헬스케어로 진화하고 있다(< 그림 1 > 참고).
스마트 헬스케어는 이용자를 중심으로 다양한 서비스가 상호 연계되는 고도로 지능화되고 종합화된 서비스로 발전할 것으로 예상된다.
정보통신 기술과 센서 기술의 발전은 질병의 진단과 치료에서 예방과 관리로 의료서비스의 패러다임을 바꿔나가고 있다.
웨어러블 헬스케어 기술 현황
스마트 헬스케어를 실현하기 위한 방법으로 웨어러블 헬스케어가 주목을 받고 있다.
웨어러블 헬스케어는 의복이나 신발, 벨트, 손목밴드 등의 형태로 건강과 관련된 다양한 신체정보를 간편하게 측정하여 건강을 관리해주는 서비스이다.
의복에 다양한 생체정보를 측정할 수 있는 센서를 내장하여 언제 어디서나 건강상태를 모니터링하는 의복형 생체신호 측정 시스템은 이동성이 보장되고, 연속측정이 가능하여 24시간 모니터링이 필요한 경우에 매우 유용하게 활용될 수 있다.
대표적인 의복형 생체신호 측정 시스템으로는 미국의 Vivometrics에서 개발한 Biosignal Monitoring Garment인 LifeShirt가 있다.
또한, 미국의 조지아 공대와 센사텍스에서는 광섬유와 전기전도성 섬유를 이용하여 심전도, 체온 등을 측정하여 외부에 전송하는 스마트셔츠를 개발하였다.
필립스를 포함한 다국적 기업과 연구기관들이 공동으로 수행한 My Heart Project에서도 의복형 생체신호 측정 시스템을 개발하였으며, 이탈리아에서도 Wealthy 프로젝트를 통해 의복형 생체신호 측정 시스템을 개발하였다.
아디다스와 폴라가 합작하여 운동 중 심박수 등 생체신호를 측정하여 시계형 단말로 전송하고 정보를 표시하는 의복형 트레이닝 시스템을 개발하여 출시하였으며, 최근에는 의복을 이용하여 자세를 측정하고 감정 상태를 알아내려는 시도도 이루어지고 있다.
국내에서도 한국전자통신연구원(ETRI)에서 바이오셔츠라는 의복형 생체신호 모니터링 시스템을 개발하였다(< 그림 2 > 참고).
바이오셔츠는 천 소재 센서가 내장된 의복과 측정된 생체정보를 처리하여 무선 전송할 수 있는 생체신호 처리 모듈로 구성된다.
바이오셔츠의 측정 정확도는 병원용 장비와의 비교 실험 결과 시속 14 km의 속도로 뛸 경우에도 심전도 비트 측정 정확도가 99%에 이른다.
또한 KAIST에서는 체온과 땀의 변화 등 생체신호를 측정하는 건강 모니터링 칩을 옷감에 직접 장착해 옷을 입고 있기만 하면 실시간으로 건강을 점검할 수 있는 건강 모니터링 시스템을 개발하였다.
이는 옷을 만드는 직물 자체에 전자회로를 구성하고 그 속에 아주 적은 전력으로 작동하는 개인 건강 모니터링 칩을 장착한 것이다.
의복형 생체신호 모니터링 시스템은 의복의 특성을 잃지 않도록 생체정보 감지센서를 내장하는 것이 핵심기술이다.
의복 이외에 신발, 벨트, 반지, 귀걸이, 목걸이 등 다양한 형태의 생체정보 측정 디바이스가 개발되었으며, 이를 통해 건강을 관리하려는 시도가 최근 많이 이루어지고 있다.
나이키가 애플과 손잡고 내놓은 Nike+iPod Sport Kit는 신발에 센서를 장착하여 사용자의 주행속도 등을 측정하고, 주행속도에 맞는 음악 콘텐츠를 추천하여 제공하는 운동 보조 기기이다.
비슷한 개념의 운동정보 측정용 신발을 아디다스에서도 개발하였다.
필립스에서는 반지형태의 생체신호 측정 디바이스를 개발하였으며, 폴라에서는 가슴띠 형태의 생체신호 측정 디바이스와 시계형태의 표시단말을 판매하고 있다.
또한, 바디미디어에서는 Sense Wear라는 Arm band 형태로 운동량을 측정하거나 수면 상태를 모니터링하는 생체신호 측정 디바이스를 개발하여 판매하고 있다.
또한 fitbit에서는 손목밴드형의 운동량 측정기를 개발하였으며, Nike의 FuelBand도 손목에 착용하여 운동량을 측정하는 디바이스이다.
클립 형태의 운동량 측정기도 여러 기업에서 개발하고 있다.
ETRI에서는 심전도, 호흡, 운동량 등 생체신호를 실시간 모니터링 할 수 있는 바이오패치를 개발하였다(< 그림 2 > 참고).
바이오패치는 몸에 직접 부착하여 생체신호를 측정하는 모듈로 일회용 심전도 전위센서를 모듈에 착탈식으로 붙일 수 있도록 구성되어 있다.
바이오패치에서 측정된 심전도로부터 심박수, 스트레스 지수, 호흡수, HRV(Heart Rate Variability) 등 건강관련 지표를 추출할 수 있다.
이외에도 ETRI에서는 낙상폰, 건강벨트, 스마트 신발 등 일상생활을 모니터링하고 건강한 생활을 지원하는 웨어러블 시스템도 개발하였다(< 그림 3 > 참고).
낙상폰은 낙상을 감지하여 알려주는 기기로 고령자의 낙상에 의한 사고를 신속하게 보호자에게 알려줌으로써 빠른 조치를 취할 수 있게 하는 기기이다.
95% 이상의 감지 정확도를 보여주고 있다.
건강벨트는 허리둘레와 운동량을 자동적으로 측정하여 복부비만을 관리해주는 기기이며, 스마트 신발은 3축 가속도센서와 압력센서가 내장된 신발을 통해 일상생활 중 칼로리 소모량을 측정하고 보행 패턴을 분석하여 잘못된 보행습관을 교정하여 바른 자세를 유지할 수 있도록 해주는 신발이다.
표준화 동향
헬스케어 기기 간의 정보 전달과 관련한 표준화의 필요성이 크게 대두되어 최근 표준화가 빠르게 진행되고 있다.
헬스케어 기기 간 표준화는 측정된 생체정보를 게이트웨이로 보내는 부분과 게이트웨이로부터 의료정보시스템으로 전송하는 부분에서 이루어진다.
앞단은 IEEE 11073 PHD WG(Personal Health Device WorkingGroup)에서 표준화가 이루어지고 있으며, 뒷단은 HL7(Health Level 7)에서 표준화가 이루어지고 있다.
이러한 표준화의 요구는 제품 간의 이식성(Portability), 확장성(Scalability), 상호운용성(Interoperability)을 보장하기 위해 필수적인 요소이다.
표준화는 시장 선점 및 기술개발 주도권 확보 차원에서 다수의 IT기업들이 전략적인 접근을 하고 있다.
특히, 150여 개 기업들로 구성된 CHA(Continua Health Alliance) 컨소시엄에서는 기기 간의 상호운용성 보장을 위한 노력을 진행하고 있으며, 상호운용성 보장을 위한 가이드라인 제정 및 테스트를 통한 상호운용성 인증을 하고 있다.
국내에서도 한국정보통신기술협회(TTA)에서 유헬스 프로젝트 그룹(PG)인 PG419를 두고 표준화를 추진하고 있고, 한국식품의약품안전처에서는 유헬스케어 의료기기에 대한 평가 가이드라인을 제정하였으며, 웨어러블 헬스케어 기기를 포함하는 유헬스케어 의료기기에 대한 요구사항을 제시하고 있다.
앞으로 표준화는 국내외에서 더욱 중요해질 것으로 보인다.
웨어러블 헬스케어의 활성화
본고에서는 웨어러블 헬스케어에 대하여 살펴보았다.
웨어러블 헬스케어는 고령화에 따른 제반 문제를 해결해 줄 수 있을 것으로 기대되며, 건강한 삶을 통한 삶의 질 향상 욕구를 충족시켜 주고 질병의 진단과 치료에서 예방과 관리로 변화하고 있는 의료서비스의 패러다임 변화에 발맞출 수 있는 해법을 제공한다.
그러나 아직 다양한 건강 및 질병 정보를 간편하게 측정할 수 있는 기술이 부족하고, 무구속 무자각 측정 등 신뢰성과 편리성이 극대화된 기술을 필요로 한다.
또한, 수익성이 있는 사업 모델의 부재, 산업 활성화를 위한 유인책 부족 등 정책적인 지원이 필요하며, 선순환생태계 구축을 통해 산업 활성화가 절실한 상황이다.
21세기 최대 산업인 의료산업에서 중요한 분야 중 하나로 떠오르고 있는 웨어러블 헬스케어는 국가성장동력이 될 것으로 기대된다.
