성공하는 IP-R&D전략 - 의료용 형광 전자 내시경 특허·기술 동향
성공하는 IP-R&D전략은 한국산업기술진흥협회와 한국지식재산전략원간 협력사업의 일환으로 한국지식재산전략원에서 제공합니다.
최근 의료용 내시경 분야에서 형광 내시경은 환자의 병적 원인을 명확히 분석할 수 있는 정밀 검사의 중요한 기술로 자리 잡고 있다.
형광내시경은 기존 내시경 대비 인체 내 기관 및 조직의 형태학적, 해부학적 변화와 대사 및 기능의 변화를 동시에 관찰할 수 있는 장점을 가지고 있다.
다시 말해, 형광 내시경을 이용하면 병적 요인을 조기에 발견하고 치료하는 데 매우 효과적이면서 부작용이 거의 없다.
또한 시술시 고통이나 통증이 없고 반복 시술이 가능하여 경제적인 측면에서도 커다란 장점을 보유하고 있다.
이러한 이유로 현재 국내외 기업과 연구기관들의 연구개발이 치열하게 이루어지고 있는 상황이다.
하지만 국내에서는 현재 관련 기술과 제품의 해외 의존도가 매우 높아 조속한 국산화가 시급한 실정이다.
따라서 이 글에서는 의료용 형광 전자 내시경 관련한 특허와 기술을 중점적으로 소개하고자 한다.
형광 전자 내시경 기술 동향
그림 1 은 의료용 전자 내시경 국·내외 기술 동향을 보여주고 있다.
올림푸스 등 주요 선진사들은 광학장치 기술력 확보에 역점을 두고 고해상도 및 실시간 모니터링으로 진단의 신뢰성을 높이고 있다.
먼저 해외 상황을 보면, 내시경 수술에 2차원 혹은 정밀도가 떨어지는 영상을 이용하면 내부 깊이를 파악하기 어려운 문제점이 발생한다.
그래서 내시경 3D 도입과 4K(4,000×2,000 화소) 등의 고정밀 기술의 활용이 요구되고 있는 상황이다.
3D 내시경의 실용화 사례는 아직 적으나 최근 수년간 개발이 활발해졌고 분명히 시장 확대가 이뤄지는 양상이다.
세계 최대 의료기기전시회인 ‘MEDICA’에서도 여러 기업이 시제품을 선보였다.
소니는 2015년에 외과용 내시경의 20%가 3D 대응이 될 것으로 전망하고 2012년 9월 올림푸스와 합병 회사 격인 ‘소니 올림푸스 메디컬 솔루션즈’를 설립해 3D 4K 내시경을 개발, 제조 및 판매에 착수하였는데, 2020년에는 차세대 내시경 시장이 3,300억 엔까지 성장할 것으로 내다보았다.
또한, Medical Imaging Consortium(MIC)사는 2014년 1월 24일 도쿄의 기자 회견에서 세계 최초로 8K(8,000×4,000화소)대응 내시경의 개발과 동물실험의 성공 결과를 발표한 바 있다.
다음으로 국내의 경우는 엠지비엔도스코피 등 7개 기업 및 기관으로 이뤄진 컨소시엄은 지식경제부 산업융합원천 기술사업의 ‘HD급 3D 전자내시경 시스템 개발 사업’에 참여, 향후 4년간 85억 원의 자금을 투입해 이 시스템을 개발하기로 했다.
엠지비엔도스코피 컨소시엄이 개발할 HD급 3D 전자내시경은 5㎜ 검진용 삽입관(일회용)과 8㎜ 시술용 삽입관을 교환 장착할 수 있는 제품으로, 위암과 대장암 검진 및 시술용으로 사용될 예정이다.
HD급 3D 전자내시경이 개발되면 우리나라는 세계 처음으로 3D 전자내시경 기술을 상용화하는 국가가 된다.
형광 전자 내시경 시장 동향
그림 2 는 의료용 전자 내시경 국내외 시장 동향을 보여주고 있다.
그림 2 의 좌측은 Gartner 그래프를 재해석한 것으로, 2003년 웰빙이 유행하며 건강에 대한 관심이 계속 늘고 고령화가 가속화됨에 따라 세계 의료기기 시장이 크게 확대될 것으로 예상된다.
국내 의료기기 제품 중 내시경 시장은 2012년 약 330억 원의 시장을 형성하였고 올해까지 CAGR 4.9%의 성장으로 약 430억 원까지 확대될 것으로 전망되고 있다.
그러나 불행히도 국내 시장의 내시경은 96% 정도가 수입제품이며, 그마저도 코(코인두경), 귀(검이경), 목구멍(인두경), 후두(후두경) 등 체내 삽입 정도가 낮아 비교적 위험성이 낮고 기술적으로 간단한 제품들로 이루어져 있는 실정이다.
따라서 국산화를 통한 기술 경쟁력 확보가 절실한 상황이다. 해외 시장 규모 또한 2018년 까지 CAGR 4.2%의 안정적이고 지속적인 성장세가 예상되며, 올해는 약 39억 달러 규모로 시장이 형성될 전망이다.
이렇듯 내시경 시장 수요가 확대된 요인으로, 주요 선진국의 인구 고령화 추세, 만성질환 비율의 증가, 최소 침습진단 선호도 증가와 내시경의 진단 정확도가 높아진 데서 그 원인을 찾아볼 수 있다.
주요 국가 의료 환경
유럽 등 의료 선진국은 인구 고령화로 환자 편의 및 정확한 진단을 위한 고성능 내시경 수요가 확대되고 있는 상황이다.
그림 3 과 그림 4 는 유럽, 북미, 아시아 주요국, 동남아 국가에 대한 고령인구에 대한 GDP 대비 의료비를 보여주고 있다.
일례로 영국은 60세 이상 인구비율은 23%, GDP 대비 의료비 비율은 9.4%, 총 의료비중 정부지원 비용을 82.5%를 차지하는 등 의료 복지가 우수하다.
아시아의 경우 일본은 60세 이상 인구비율은 33%, GDP 대비 의료비 비율이 10.1%, 총 의료비 중 정부지원 비용이 82.5%를 차지하는 등 대부분 의료 환경이 우수하나, 한국과 중국은 총 의료비 중 정부지원 비중이 유럽과 일본에 비해 상대적으로 부족한 상황이다.
반면 동남아의 경우는, 대장암 및 경부암 장비를 보유하고 있지 않아 치료 및 검진을 받기가 어려운 현실이다.
하지만 최근 건강관리 인식 변화로 수요 확대가 전망되며 특히, 부유층을 대상으로 고성능내시경 수요 확대가 예상되고 있다.
형광 전자 내시경 특허 동향
그림 5 에서 보듯 의료용 형광 전자 내시경 분야의 기술별 특허출원 점유율을 살펴보면, 광학장치 특허가 2,407건으로 85%의 점유율을 나타내고 있다.
이중 올림푸스, 후지, 펜탁스, 호야, 스토츠 순으로 특허권을 확보하고 있는 상황이다.
전체적으로는 2000년대 이후 뚜렷한 특허출원 증가세를 보이고 있다.
특히, 내시경 필수 핵심기술인 광학장치 분야 특허권이 집중되어 있는데, 이는 전 세계적인 수요 증가로 건강에 대한 지속적 관심과 고령화가 심화되면서 지속적으로 3D 고정밀화 등 차세대 내시경에 대한 요구가 높아지고 있어 이와 관련한 특허가 증가된 것으로 판단된다.
다음으로 그림 6 은 형광 전자 내시경 관련 주요특허 329건을 대상으로 목적 해결수단 매트릭스(OS 매트릭스)를 구성한 사례이다.
본 OS 매트릭스를 살펴보면, 고정밀화/형광 보정을 위한 수단이 다양하게 존재하였으며, 이는 필수 기술로 차별화 전략이 반드시 필요하다.
특히 촬상 소자 구조 및 파장 제어 수단의 경우 새로운 목적으로 참여기관의 신규 IP 설계 및 R&D 전략 도출이 필요할 것으로 판단된다.
결론적으로 그림 7 은 참여기관이 선진 경쟁사 대비 향후 특허권 확보가 가능한 공백 영역 등을 고려하여 특허·기술 포트폴리오를 구축한 사례를 보이고 있다.
맺음말
한국 정부는 2020년까지 세계 7대 의료기기 강국이 되겠다는 비전을 제시했다.
따라서 참여기관의 경우 상기 분석 결과를 토대로 기술 사업화 전략을 아래와 같이 제시할 수 있다( 그림 8 참조).
먼저 국내 시장 개척을 위해 병원과 지속적 연계를 통한 R&D 사업을 추진함으로써, 저출산 및 고령화 사회에 따른 의료 시장을 선점해야겠다.
좀 더 구체적으로 의료기기정보기술지원센터 등을 적극 활용하여 국·내외 의료기기 등 정보 수집을 통해 DB화하고, 이를 바탕으로 기술 지원 및 향후 관리 방향을 분석하여야 할 것이다.
또한, 첨단복합단지-병원-인증기관을 연계하여 국산 의료기기 신뢰성 평가시스템 및 의료기기 분야별 로드맵을 적극 활용하는 게 필요하다.
다음으로 해외 시장 개척을 위해서는 해외임상시험 비용 지원책을 적극 활용하여 해외인허가의 장벽을 극복해야 하고, 특히 현재 운영 중인 베트남 및 인도네시아의 해외 의료기기 종합지원센터 2개소를 바탕으로 해외 시장을 개척해야 한다.
아울러, ‘중동-중앙아시아-러시아-중국-몽골-동남아’를 연결하는 ‘메디컬 코리아 벨트’를 축으로 해외 시장을 조성 및 확대해 나가야 할 것이다.
따라서 글로벌 의료한류를 바탕으로 해외환자 유치를 통한 고부가가치 비즈니스화, 유치인프라 선진화, 시장 건 전화 및 중동 보건의료협력을 통해 한국의료 인지도 확대 및 협력을 다각화해야겠다.
01 본 내용은 한국지식재산전략원 2014년 정부R&D특허전략지원사업(참여기관: 한국전기연구원) 결과에 기반하고 있다.