미래의 웨어러블 헬스케어는? – S.LSI사업부 콜로키움

반창고처럼 생긴 패치를 몸에 붙이면 그 안에 작은 센서와 반도체 칩이 각종 신체 정보를 파악해 외부로 송출합니다. 외부 서버에서는 이 정보를 분석해 알기 쉬운 그래프로 보여 주고, 사용자는 간단하게 스마트폰으로 내 몸에 이상이 있는지 또는 복용하던 약을 언제 먹어야 하는지 등의 정보를 확인할 수 있습니다.

먼 미래의 이야기 같지만, 반도체 기술과 웨어러블 기기의 발전으로 일상 속에서 이러한 맞춤형 헬스케어 서비스를 만날 수 있는 날도 머지 않았습니다. 책상 위(데스크톱)에서 무릎 위(랩톱)로 옮겨간 컴퓨터가 이제는 ‘입을 수 있는’ 기기로 점차 진화해 가면서 웨어러블 기기를 의학적으로 활용하기 위한 연구도 계속되고 있는데요.

24시간 나의 건강 상태를 체크하고, 혹시 발생할 수 있는 질병을 예방할 수 있게 도와주는 웨어러블 기기가 생활 속에 존재한다면 얼마나 든든할까요? 지난 8월 19일, 삼성전자 화성캠퍼스 DSR동에서 열린 S.LS사업부 콜로키움에서는 웨어러블 헬스케어(Wearable Healthcare)의 현황을 살펴보고 그 발전 방향을 함께 고민해보는 자리를 가졌습니다.

■ 전자산업을 이끌어 갈 세 번째 물결, 웨어러블 헬스케어

이 날 콜로키움은 카이스트 반도체 시스템 연구소의 유회준 교수의 발표로 진행됐습니다. 유회준 교수는 2011년 1월, ‘뉴 헬스케어 중심의 바이오 메디컬 SoC’라는 주제로 제1회 콜로키움을 진행하기도 했는데요. 이후 헬스케어 분야가 얼마나 발전했는지, 그리고 반도체 기술과 헬스케어의 만남이 어떤 가능성을 보여 줄 수 있는지에 대해 이야기를 시작했습니다.

전자산업을 이끌어 갈 핵심 분야로 과거 컴퓨터의 등장이 첫 번째 물결을 이끌었다면, 이어 등장한 휴대폰과 통신 산업이 가져온 거대한 변화는 두 번째 물결이라고 할 수 있습니다. 그렇다면 앞으로는 어떨까요? 유회준 교수는 통신 산업에 이은 전자산업의 세 번째 물결을 헬스케어 산업이 주도할 것이라고 전망했습니다.

헬스케어 산업은 인구 노령화와 만성질병의 증가, 의료 인프라의 부족, 의료비 상승 등 기존 의료 시스템의 한계를 해결해 줄 솔루션으로 주목받고 있다고 합니다. 특히 스마트 헬스케어 시장은 매년 12~16% 성장하는 고성장 산업인데요. 선진국에서는 질병의 발생을 미리 예측하고(Predictive), 질병이 생기는 것을 예방하며(Preventive), 환자들이 적극적으로 참여하고(Participatory), 개인에게 맞춤형 서비스를 제공(Personalized)하는 4P를 기반으로 미래 의료가 발전할 것으로 전망하고 있습니다. 그리고 웨어러블 헬스케어는 바로 이러한 관점에 정확하게 부합하는 분야로 꼽히고 있습니다.

■ 몸의 미세한 신호를 측정하는 ‘웨어러블 헬스케어’

이어 유회준 교수는 카이스트에서 진행하고 있는 ‘Dr.M’ 프로젝트에 대해 소개했습니다. Dr.M 프로젝트는 IT와 의료계를 연결해 원격진료 등의 분야에서 종합적인 솔루션을 제공하기 위한 프로젝트라고 하는데요. 이를 위해 헬스케어의 하드웨어 플랫폼과 서비스 플랫폼, 사용자 솔루션 등을 카이스트 내에 종합적으로 구축하고 연구를 지속하고 있습니다.

과거 시계와 같은 작은 기기 속에 건강 상태를 체크하는 모니터링 시스템을 넣을 수 있을 것이라고는 상상도 못했지만, 이제는 반도체를 기반으로 더 빠르고, 작은 헬스케어 장치를 만들 수 있게 되었습니다. 이것을 가능하게 하는 것이 바로 SoC(System on Chip)인데요. 이제는 작은 칩을 기반으로 간편하게 다양한 질환을 확인하는 것이 가능해진 것입니다.

웨어러블 헬스케어 기기는 사람 몸에 부착된 전극을 통해 미세한 신체 신호를 감지하고, 이 신호를 증폭해 CPU를 거쳐 외부로 송출합니다. 외부로 송출된 정보는 분석되어 적절한 처방이 내려지고, 이를 바탕으로 다시 사용자에게 피드백을 전달하는데요. 이런 과정은 대부분 배터리로 동작하기 때문에 웨어러블 헬스케어 장치들은 보통 저전력으로 설계되는 특징을 가집니다.

또한 ECG(Electrocardiogram, 심전도), EEG(Electroencephalogram) 등 사람 몸에서 나오는 신호는 매우 저주파, 저출력의 신호를 가지기 때문에 이를 증폭시키는 과정을 거치는데, 이 과정에서 발생하는 노이즈를 줄이는 기술이 중요하다고 합니다.

그렇다면 웨어러블 헬스케어 장치로 인체에서 어떤 정보들을 파악할 수 있을까요? 유회준 교수는 그동안 개발한 다양한 웨어러블 헬스케어 장치를 소개했습니다. SoC를 활용한 건강 모니터링 시스템은 다양한 형태로 구현되어 눈길을 끌었습니다.

먼저 작은 반창고 모양의 기기는 센서와 전원, 회로를 하나의 작은 칩으로 구성되어 우리 몸의 ECG를 측정해 알려 줍니다. 반면 얼굴에 붙이는 작은 동전 모양의 장치는 ECG와 함께 EEG, EMG(electromyography, 근전도), EOG(electrooculogram, 안구전도) 등의 신체 신호를 측정해 수면 상태를 모니터링 해주는데요. 스마트폰 애플리케이션으로 자신의 수면 상태를 간단하게 확인할 수 있는 것이 특징입니다.

건강 상태의 체크 외에 치료 목적으로 사용되는 웨어러블 헬스케어 기기도 있습니다. 전자의 흐름을 이용해 전자 패치 속에 있는 화장품이나 약품을 몸에 흡수시키고, 스마트폰을 활용해 투여되는 약품의 속도와 양을 실시간으로 직접 조절할 수도 있습니다.

그 밖에 뇌의 활동을 측정해 스트레스 지수 등 정신 건강을 확인할 수 있는 헤드밴드 모양의 헬스케어 시스템, 속옷 형태로 입기만 하면 유방암의 발병 여부를 이미지로 확인할 수 있는 모니터링 시스템 등 실제 생활 속에서 발생할 수 있는 질병들을 효과적으로 예방할 수 있는 다양한 기술들이 등장하고 있습니다.

유회준 교수는 마지막으로 웨어러블 헬스케어 시스템의 소개를 마치면서, “앞선 사례에서처럼 칩에 대한 연구는 결국 웨어러블 헬스케어 시스템 전체를 설계하는 일이고, 이것은 결국 라이프 스타일을 설계하는 것과 같다”면서, “시스템을 설계하는 사람이 사용자에게 어떤 경험을 줄 수 있을지 고민해서 단순히 반도체 칩이 아닌 꿈을 만드는 사람이 되었으면 좋겠다”라고 강연을 마치며 큰 박수를 받았습니다.

강연이 끝나고 질문과 답변 시간에는 임직원들의 질문들이 이어지며 웨어러블 헬스케어 분야에 대해 많은 관심을 보였는데요. 이 날 강연 내내 꼼꼼히 메모를 하며 경청하던 한 임직원을 만나 소감을 들어봤습니다.

삼성전자 S.LSI사업부 이권준 사원

“평소 헬스케어라는 분야가 반도체 한 분야에만 한정되는 것이 아니라는 생각을 가지고 있었습니다. 패션, 의료 등 타 분야와 연결되어 있는 분야이다 보니 그 응용분야도 많을 것이라 생각했는데요, 오늘 강연을 통해 다양한 아이디어를 생각해볼 수 있는 좋은 기회가 된 것 같습니다.

과거 라디오 시대를 거쳐, 90년대 PC 시대에 이르러 사람들은 하드웨어와 소프트웨어에 많은 관심을 갖게 되었습니다. 나아가 스마트폰과 웨어러블 기기가 등장하며, 단순 제품의 성능만을 고려하던 시대가 지나고, 라이프 스타일을 고려한 제품들이 소비자들에게 사랑받게 됐는데요. 사용자의 생활과 건강을 고려하는 웨어러블 헬스케어 기술이 앞으로 우리들의 삶을 얼마나 더 윤택하게 만들어 줄지, 발전이 더욱 기대됩니다.

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