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 원격 의료 모니터링을 위한 ICT 융합 웨어러블 생체 센서

[목차]

Ⅰ. 서론
Ⅱ. 웨어러블 생체 센서 개요 및 기술 개발 동향
Ⅲ. 웨어러블 생체 센서의 해결과제
IV. 결론

[내용]

최근 인공지능, 빅데이터, 무선통신 그리고 ICT 융복합 기술이 급속도로 발전하면서 원격의료모니터링 시스템이 의료의 패러다임을 새롭게 바꿀 것으로 기대되고 있다. 특히, 생체 정보를 감지하는 생체 센서는 원격의료 모니터링의 핵심 기술 요소로, 첨단 전자재료 및 나노 공정 기술의 발전과 함께 크게 주목 받고 있다. 본 고에서는 디지털 헬스케어와 원격의료 모니터링의 개념을 소개하고, ICT 융합 웨어러블 생체 센서와 관련된 산/학/연의 현재 연구 동향을 알아보며, 기술의 한계점 또한 살펴보고자 한다.

I. 서론

4차 산업혁명 이후 의료 분야의 패러다임이 발병 후 치료에서, 발병 전 재택 진단 혹은 자가예방으로 바뀌면서 세계적으로 디지털 헬스케어 개념이 급부상하였다. 디지털 헬스케어란 클라우드컴퓨팅, 빅데이터, 사물인터넷, 인공지능 등 고도로 발전된 디지털 기술과 의료 기술이 융합한 새로운 헬스케어 시스템을 의미한다. 기존의 의료 서비스의 경우, 환자는 특정 구역(병원, 보건소, 격리 시설 등)에 직접 찾아가야만 개인의 건강에 대한 구체적인 진단과 의료 서비스를 제공받을 수 있었다.

그러나 최근 인터넷 네트워크를 이용한 쌍방향 커뮤니케이션 기술의 비약적인 발달로 인해 환자는 더 이상 시간 및 공간에 구애받지 않고 자신의 생체 정보를 실시간으로 의사에게 제공하여 원격으로 의료진단을 받을 수 있게 되었다. 최근에는 특정 질병뿐만 아니라, 일상생활에서도 혈당, 혈압, 심전도, 근전도, 뇌전도, 호흡기 등 다양한 생체 정보를 실시간으로 의사에게 제공하여 자신의 건강 상태를 원격으로 관리 받을 수 있는 원격의료 모니터링 서비스 모델이 상용화를 위한단계에 돌입하였다.

이러한 모델은 특히, 고혈압, 저혈압, 당뇨, 천식, 심근경색 등 만성질환자와 우울증, 공황장애, 치매 등 정신질환자와 같이 일상생활 동안에도 지속적으로 의학적 상태가 모니터링되어야 할 환자에게 필수적인 의료 서비스가 될 것이다. 실시간으로 개인의 생체 정보를 수집·분석하고, 네트워크 인프라를 기반으로 개인의 의학적 빅데이터를 구축함으로써 원격의료 모니터링을 통해 발병 전 재택 진단 혹은 자가 예방이 가능하기 때문이다. 이러한 원격의료 모니터링 모델은 크게 ① 생체 정보의 측정, ? 생체 정보의 통합, ? 통합된 생체 정보의 분석, 이 3단계를 거쳐 구현된다.

본 연구에서 환자는 혈당 센서를 이용하여 환자 개인의 혈당 수치를 5분 간격으로 측정하고(1단계),혈당 정보를 네트워크 상의 온라인 서버에 저장한 다음(2단계), 저장된 데이터를 네트워크를 이용하여 스탠포드대학의 의료 데이터베이스로 관리하여 분석하게 된다(3단계). 본 연구 결과는 현재의 디지털 기술로도 2~3단계를 충분히 구현할 수 있음을 보여준다. 문제는 1단계의 기술 숙성도가 2~3단계에 비해 미숙하다는 점이다. 현재 1단계에서는 의료목적의 고가의 생체 센서를 사용해야 하며, 생체 정보를 측정하는데 있어서도 사용 편의성이 부족하여 사용자에게 경제적, 정신적 부담을 가중시키는데, 이는 원격의료 모니터링 모델의 상용화에 걸림돌이 된다.

결과적으로 실제적이며 효율적인 원격의료 모니터링 시스템을 구현하기 위해서는 1단계, 즉 생체 정보의 측정 기술에 있어서 보다 더 사용자 친화적인 웨어러블 생체 센서로 개발될 필요가 있다. 본 고에서는 먼저 ICT 융복합 기술을 기반으로 한 웨어러블 생체 센서에 대한 개요와 기술 개발 동향을 살펴본 다음, 현재의 기술 수준 및 최신 웨어러블 생체 센서에 대해 소개한 후, 아직 해결하지 못한 기술적 한계를 논하는 것으로 결론을 맺고자 한다.

II. 웨어러블 생체 센서 개요 및 기술 개발 동향

1. 웨어러블 생체 센서 개요

생체 센서란 생물의 땀, 온도, 혈액, 타액, 가스 등 다양한 생체 물질로부터 생체 정보를 감지할 수 있는 장치를 의미한다. 특히, 웨어러블 생체 센서는 기존 센서에 비해 착용이 가능할 수 있도록 유연성 또는 신축성이 있어야 하며, 일상생활에서 노출되는 다양한 외부환경에 대해 높은 안정성 및 신뢰성을 가지고 있어야 한다. 이러한 웨어러블 생체 센서는 정보를 얻고자 하는 대상에 직접 착용된 상태에서 장시간 고감도 측정이 가능하기 때문에 원격의료 모니터링 모델의 1단계를 구현할 수 있는 중요 기술이다.

 [그림 2]와 같이 상용화된 웨어러블 생체 센서의 발전 추이를 살펴보면 초기의 웨어러블 생체 센서는 사용자의 편의를 고려하기 보다는 기능 및 성능에 집중하였기 때문에 시계, 팔찌 등 액세서리에 센서가 추가적으로 부착된 형태가 대부분이었다. 초창기 형태는 배터리, 무선 통신 기술 수준이 부족하여 대부분 스마트폰과 연동하여 구동되었으며 센서 또한 기존 의료용센서에 착안했기 때문에 이 두 가지 제품을 단순 결합한 제품으로 실시간으로 사용하기에는 사용자에게 큰 부담이 되었다. 시간이 지나 현재에 이르러서는 밴드, 패치, 의복, 콘택트렌즈와 같이 더욱 유연하고 소형화되어 사용자가 착용하기 쉽게 발전했다.

이러한 발전 방향은 웨어러블 생체 센서가 성능 위주의 발전이 아닌 사용자 친화적인 방향으로 발전이 진행되고 있음을 보여준다. 종국에는 착용에 따른 이질감을 최소화하기 위해 피부 부착 형태의 웨어러블 생체 센서에서 더 나아가 인체내 삽입 가능한 형태의 생체 센서로 발전할 것으로 기대된다.

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