Ubiquitous Biocare System이란?

I. 개요

 1.1 정의

  1.1.1 Ubiquitous Biocare System이란?

■ 통신매체의 발달과 다양한 바이오센서의 개발로 환자가 의사를 찾는 시대에서 벗어나 언제, 어디서나 환자의 상태를 모니터링하고 모니터링한 정보를 실시간으로 센터에 전달하며 전달된 정보를 해석하여 다시 그 환자에게 적절한 판단정보를 제공할 수 있는 시스템으로서 유-무선 통신 및 바이오센서를 이용하여 환자뿐만 아니라 모든 일반인을 대상으로 언제, 어디서나 사용자의 상태를 파악하고 조절하는 총체적인 건강관리 시스템을 의미한다.  

■ IT, BT, NT 기술의 융합을 통해 어느 곳에서나 고품질 의료서비스를 제공할 수 있는 유비쿼터스 바이오 케어 (U-bio care) 시스템을 의미함.
<그림 1.1>
  1.1.2 Ubiquitous Biocare System의 구성 

■ Ubiquitous Bio-Care System의 전체 구성은 크게 5개의 소단위로 나누어 생각해볼 수 있다. 
•첫째로 바이오센서를 통한 환자 생체 정보의 파악 (from patients or users to biosensor and device), 
•둘째로 바이오센서와 통신 매체와의 연결 (from biosensor and device to networking system), 
•셋째로 통신 매체로 전달된 생체 정보를 원격 관리 센터의 서버로의 축적 (from networking system to server of medical health care center), 
•넷째로 원격 건강관리 센터에서의 축적된 정보의 해석 및 판단 (interpretation and decision making), •마지막으로 정보해석을 통해 이루어진 결과를 다시 환자나 사용자에게 통신매체를 통해 전달하는 과정 (from medical health care center to patients or users)이다. 각각의 구성단위에 대한 자세한 설명은 다음과 같다.

가) 환자(사용자) -----> 바이오센서 및 기기  
(from patients or users to biosensor and device)

■ 다양한 바이오센서의 발달로 환자의 상태를 실시간으로 그리고 객관적으로 파악할 수 있게 되었다. 이에 대한 예로서 실시간 혈당이나 혈압을 측정하고 운동정도, 맥박, 심전도, 산소포화도, 스트레스 등을 파악할 수 있는 다양한 바이오센서가 개발 중이다. 또한 다양한 바이오 시약의 발달과 측정기구의 소형화를 통하여 집안에서도 간단히 생화학 검사를 시행함으로써 다양한 건강지표를 모니터링할 수 있을 것으로 보인다. 운동 정도를 측정할 수 있는 calorie tracker는 이미 개발 완료되어 상용화 되어 있고, 현재 다양한 바이오 센서 및 기기가 개발중에 있다. 

나) 바이오센서 -----> 유-무선 통신 시스템 
(from biosensor and device to networking system)

■ 유-무선 통신의 급속한 발달은 실시간으로 방대한 정보를 수많은 사람들이 서로 교환하거나 공유할 수 있게 하였다. 이러한 발달된 유-무선 통신을 이용하여 측정된 환자의 생체 정보를 실시간으로 센터에 전달할 수 있다. 현재 이용할 수 있거나 빠른 시일 내에 이용 가능한 통신 시스템을 소개하면 다음 그림과 같다. 


<그림1.2> 다양한 통신 매체 

다) 유-무선 통신 시스템 -----> 원격 건강관리 센터 서버 
(from networking system to server of medical health care center)

■ 다양한 통신 매체로 전달된 정보는 다시 원격 건강관리 센터의 서버로 축적되게 된다. 정보의 체계화된 축적을 위해서는 정보의 디지털화뿐만 아니라 정보의 표준화 작업이 필수적이다. 표준화 작업은 다양한 인터페이스의 구축을 필요로 한다. 또한 개인정보의 보안 시스템의 발달도 함께 병행되어야 한다.

라) 원격 건강관리 센터에서의 축적된 정보의 해석 및 판단
(interpretation and decision making)

■ 서버에 축적된 표준화된 디지털 정보는 다양한 방식으로 분석되어 질 수 있는데 이는 다시 크게 세 가지의 분석 방식으로 나누어 볼 수 있다. 
•첫째는 의사 또는 의료인 (간호사, 영양사, 운동처방사 등)이 직접 입력된 정보를 분석하여 판단하는 방식으로 기존의 병원을 통한 off-line 시스템을 on-line상으로 옮겨온 개념이다. 본 방식은 기존의 진료방식과 크게 차이가 나지 않는다는 점에서 가장 적절히 이용될 수 있으나 한명의 의사나 의료인이 분석할 수 있는 정보의 양이 매우 제한적이라는 점에서 큰 단점이 있다.

•둘째는 컴퓨터를 이용한 자동 판단 시스템을 도입하는 것이다. 이는 이미 잘 알려진 진단 및 치료가이드라인을 이용하여 각각의 판단기준을 판단시스템에 적용함으로써 주어진 기준에 따라 판단을 하는 것으로, 현재까지 가장 많이 이용되어오고 있는 컴퓨터의 판단 시스템이라고 할 수 있다. 그러나 이 방식은 기존의 가이드라인을 단순히 logic화 한 것으로서 복잡한 상황을 판단해야 하는 경우에는 사용될 수가 없으며 따라서 매우 단순한 판단만을 이끌어 낼 수 있다. 또한 자동화시스템을 통해 도출된 어떤 결과가 실제로는 환자와는 전혀 맞지 않는 내용일 수도 있기 때문에 본 자동화 시스템을 다양한 질환에 폭넓게 사용하기에는 아직 많은 어려움이 있다 (그림 1.3).

•셋째는 위의 두 가지 방식을 혼합한 방식이라 할 수 있는 시스템으로서 인공지능 (artificial intelligence)을 이용한 분석방식이다. 본 분석방식은 입력된 방대한 정보를 다각도로 분석하여 기존에 알려지지 않은 새로운 결론을 도출해 냄으로써 궁극적으로는 원격 진료 시스템을 발전시켜나가는 것을 목적으로 한다. 예를 들면 기존에 알려진 질환의 예후인자 외에 새로운 관련 예후 인자를 찾아냄으로써 보다 더 적극적으로 조기에 악화 인자를 조절해 나갈 수 있도록 함을 목적으로 한다. 현재까지 본 인공지능을 이용한 분석 방식은 금융계에서 많이 이용되어오고 있는데, 인공지능시스템의 발달과 함께 본 분석 방식을 의료정보분석에 이용한다면 새로운 질환의 원인을 밝히고 예후 인자를 추정하는데 큰 도움이 될 수 있을 것으로 기대한다(그림 1.4).
 
위에서 설명한 수동적 분석 방식, 자동화 분석 방식 및 인공지능형 분석방식을 적절히 이용함으로써 원격진료 시스템의 분석 시스템을 보다 더 체계화하고 보다 더 확실한 판단 시스템을 구축해 나갈 수 있을 것으로 기대한다. 






<그림 1.3> 자동화 판단 시스템

<그림 1.4> 인공지능형 정보분석 시스템  
마) 원격 건강관리 센터 -----> 환자 (사용자)
(from medical health care center to patients or users)

■ 위에서 설명한 판단 시스템을 통해 도출된 결과를 최종적으로 환자 (사용자)에게 다시 전달하는 과정으로서, 여기에는 위에서 설명한 모든 통신 매체가 이용될 수 있다. 본 판단정보는 환자가 항시 휴대하고 있는 휴대폰을 통해서, 또는 인터넷을 통한 사용자의 컴퓨터로, 또는 환자가 지닌 PDA로, 때로는 홈네트워크 시스템이나 TV를 통해서 전달되어 질 수 있다. 궁극적으로 환자는 언제, 어디서나 항상 건강상태를 체크하고 또한 체크된 정보에 대한 결과를 다양한 매체를 통해 받아볼 수 있게 된다.


1.1.3 Ubiquitous Bio-Care System의 전체 모식도
<그림1.5> Ubiquitous Bio-Care System의 전체 흐름도 

 1.2 기술개발의 필요성 및 목적 

  1.2.1 U-Biocare system 필요성 

■ IT/BT/NT는 한국의 경제발전에 크게 이바지 하고 있는 주요 산업으로 자리잡아가고 있다. 현재까지는 이들이 각각 각자의 산업으로 발전해오고 있는 상황이나, 이들을 서로 융합한 시스템의 개발은 새로운 산업의 창출과 함께 각 분야의 기술의 발전을 증대하고 나아가 한국 경제산업에 크게 이바지 할 수 있다.

■ 최근 우리나라는 고령화 사회를 넘어 고령사회를 준비해야하는 시점에 이르렀으며 이에따라 기존의 병원 중심이 아닌 환자 중심의 진료에 대한 요구가 더욱 증대하고있다. 또한 생활 수준의 향상과 더불어 개인별 맞춤의료와 의료 서비스의 질의 제고에 대한 요구도 증가하고 있고, 생활수준의 향상과 함께 당뇨병, 고혈압 및 대사성 질환 환자수가 급격히 증가 하고 있다. 

■ 또한 환경의 급격한 변화에 따라 이전에는 많지 않았던 새로운 질환들이 생겨나고 있어 이러한 질환을 효과적으로 관리하여 합병증을 억제하고 나아가 다양한 만성질환을 사전에 예방함으로써 사회비용을 줄이고 국가손실을 최소화하며 환자의 삶의 질을 개선할 수 있는 새로운 의료관리 시스템의 구축이 필요하다.

■ 이러한 만성질환의 폭발적 증가와 새로운 질환의 발생은 이제 개인의 문제가 아닌 사회적인 문제로 대두되고 있으며 이의 관리와 예방을 위해 BT/IT/NT를 결합한 새로운 의료 시스템을 개발하고 이를 국내적용뿐만아니라 세계적인 시스템으로 발전시켜나감으로써 새로운 산업의 창출이 가능하다.

(1) 기술적 측면

 가) 원격 관리 시스템 개발의 필요성  


<그림 1.6> 2000년과 2010년의 당뇨병 환자 인구수의 세계분포


■ 당뇨병, 고혈압, 고지혈증 및 비만으로 대표되는 생활습관 병은 최초 진단 시 보다 만성기에 중풍 또는 심근 경색증과 같은 심각한 합병증을 유발한다. 따라서 당뇨병을 비롯한 다양한 만성질환을 효과적으로 관리할 수 있는 관리 시스템의 개발이 무엇보다도 중요하다. 이를 대표하는 한 예로서 당뇨병으로 인한 혈액투석의 환자수가 급속히 증가하고 있다는 사실을 들 수 있다.
<그림 1.7> 한국에서 당뇨병 환자의 증가 (좌측)와 당뇨병으로 인한 혈액투석환자의 급속한 증가 (우측)


<표1.1> 우리나라 주요 사망 원인 >


■ 그러나, 당뇨병 및 고혈압과 같은 난치병으로 인한 합병증을막기위한 2차적 예방뿐만 아니라 위의 질환 발생 자체를 억제하기 위한 1차적 예방을 위해서는 장기적으로 관리할 수 있는 경제적인 시스템의 개발이 요구된다. 이를 위한 하나의 방안으로 한국에서 그 인프라 구축이 매우 잘 되어 있는 인터넷이나 무선 통신을 이용하여 실시간 또는 주기적으로 환자의 건강 상태를 모니터링하고 자료를 분석하여 그 환자의 상태를 파악하고 파악된 상태에 맞추어 적절한 판단과 정보 및 처방을 제공할 수 있는 ubiquitous U-bio care system의 개발이 필요하다. 

■ 이제까지 대부분의 healthcare 과정은 전문 의료인이 위치한 병원에서 이루어져 오고 있었으며, 당뇨 및 혈압 측정과 같은 제한적인 healthcare 작업이 개인에 의해서 이루어지고 있었다. 결과적으로 본격적인 healthcare 작업은 부문별로 진료 및 처치 자격을 갖춘 의료인이 집중된 병원에서만 이루어지고 있었다고 할 수 있으므로, healthcare 서비스 수용자와 의료인은 거리상으로 분리되어 있었기 때문에 응급처리 또는 상시적 의료처치 등의 on-line 서비스가 불가능하였다.

■ 최근의 IT 기술은 언제든지, 어디에서나 그리고 누구에게나 데이터, 동영상, 화상 그리고 음성을 보내고 받을 수 있는 수준으로 발전되고 있으며, 이러한 통신/네트워크 기술과 서비스 구현기술들은 우리나라가 세계적으로 가장 앞선 수준을 이루고 있다. 최근에 국내에서 부각되고 있는 무선인터넷통신 (Wibro), 차세대이동통신 (WCDMA, HSDPA 등), 위성/지상파 DMB, 광가입자망 (FTTH), IPv6, VoIP 기술들은 위에서 언급한 기술수준과 동향을 대변하고 있다고 할 수 있다. 더불어 반도체 기술의 혁신적 발전에 따라 반도체 기반의 소자는 세계적인 수준에 이르러 있으며, 이에 바탕을 둔 센서 소자 등의 기술도 세계적인 수준에 근접하고 있다고 할 수 있다. 
■ 따라서 현재 기존의 임상 의료체제의 개념에서 탈피하여 시간 및 공간적인 사용의 제약 없이 개인적인 질병관리와 건강관리, 병원 내 환자관리, 진료관리 그리고 치료관리를 수행할 수 있는, IT와 BT를 기반으로 한 인간 친화적 유비쿼터스 건강관리 (Ubiquitous-Healthcare)의 핵심기술의 연구개발과 사업화가 가시화되고 있다.

나) 새로운 인공지능형 정보 분석 시스템의 개발의 필요성 

■ U-bio care system은 다양한 바이오센서 및 다양한 통신 매체를 통해서 방대한 정보를 받아들이게 된다. 이러한 정보는 기존의 아날로그식 정보의 축적과 달리 모두 디지털화된 정보로서 인터페이스작업을 통해 표준화된 데이터로 축적되게 된다. 이렇게 체계화된 정보에 최근에 발달되고 있는 인공지능형 분석 시스템을 적용함으로써 기존에 알려지지 않은 새로운 결론을 도출하고 다양한 관련 인자를 파악해 낼 수 있을 것으로 기대한다.

■ 인공지능형 정보 분석 시스템은 이미 금융계에서 많이 이용되어오고 있는 분석 시스템으로서 이를 의료정보 분석에도 적용할 수 있다. 이 시스템은 방대한 정보를 다각도로 분석함으로써 질환과 관련된 원인, 예후인자를 파악하고 질환의 진행과정의 예측 등에 도움을 줄 수 있다. 이러한 다양한 질환 관련 인자를 도출해냄으로써 질환의 악화를 방지하기 위한 조기치료를 가능하게 하고 나아가 질환의 발생을 예방하는데 큰 도움이 될 것으로 기대한다.

■ 인공지능을 이용한 질환별 환자정보분석 시스템 개발은 당뇨병이나 고혈압 같은 만성질환 진료시에 환자 개개인의 건강정보로부터 인공지능을 이용하여 환자의 질병을 정확하게 진단하고 진단 결과를 치료에 사용할 수 있게 해주므로 치료결과에 대한 정확성을 높일 수 있을 것으로 예상된다. 

■ 이와 같이 인공지능을 이용한 질환별 환자정보 분석 시스템은 (a)질환별 환자정보 획득 및 질병관리 자동화시스템, (b)진화형  자가 건강 진단 시뮬레이션 프로그램, (c)인공지능을 이용한 질병 예측 시스템, (d)상황기반 환자 진단정보처리 기술, (e)환자 및 의사 사용자 인터페이스 등으로 크게 5가지 핵심부분으로 나누어진다.

 (a)질환별 환자정보 획득 및 질병관리 자동화시스템은 만성 질환과 환자에 대한 수많은 정보를 체계적으로 분석 할 수 있도록 하여 질환별 환자 정보를 표준화하고, 서버에 축적된 환자 정보를 각 주치의가 쉽게 파악할 수 있도록 하는 형태의 요약 폼을 제공한다. 

(b)진화형  자가 건강 진단 시뮬레이션 프로그램은 환자 개개인의 건강정보인 운동량, 식단, 체중, 스트레스 등의 정보를 매일 기록하게 하여, 일간, 주간, 월간, 년간 혈당, 혈압 변동량을 통합적으로 볼 수 있는 시뮬레이터와, 현재 혈당이나 혈압등이 환자의 운동 습관이나 식사습관 등 환경조건에 따라 미래 진행방향을 예측할 수 있는 질병 예측 시뮬레이터를 제공한다. 이 시스템은 내부적으로 자가 진단용 규칙기반 전문가 시스템(RBES)을 탑재하여 환자에게 다양한 Counseling을 제공하며, 환자 건강데이터 이력에 의한 신경망(ANN) 학습 기술에 의해 앞으로의 질병 진행 방향을 예측할 수 있는 알고리즘 및 질병 예측 결과를 통합적으로 보여줄 수 있는 시뮬레이터를 포함한다.

(c)인공지능을 이용한 질병 예측 시스템은 환자 의료정보의 종류 및 데이터 성격에 따른 문제해결 방법으로 다양한 인공지능 알고리즘을 사용하여 개발하는 최적의 질병 예측 시스템이다.
 환자의 질병을 결정하는 건강 정보 변수가 많을 경우, 결과해석 속도향상 및 비용 절감을 위해서 질병에 가장 영향을 많이 주는 의미있는 건강 정보 변수를 골라내야 하며, 이때 회귀분석법이나 다구찌방법 등을 이용할 수 있다.
 환자의 질병을 결정하는 건강 정보 변수가 명확하게 수치로 표현할 수 있고, 모호한 부분을 가지지 않을 때, 인공 신경망 이론을 이용하여 당뇨병 환자의 혈당을 예측하거나, 환자의 건강정보들 사이의 상관관계도 규명할 수 있다. 즉, 오랫동안 임상활동으로 획득한 환자의 건강정보인 나이, 성별, 체중, 혈압 등의 건강정보를 바탕으로 문제해결방법에 적합한 인공신경망 모형을 선택하고, 환자의 의료정보 데이터를 적절히 Normalization한 뒤에, 신경망의 RMS오차가 최소로 수렴할 때까지 학습지수와 연결강도 등을 조정하여 학습시키고 무한 반복하지 않는 오차안에서 최종 수렴한 연결강도(Weight)와 문턱치(Offset)를 이용하여 실험 가능한 입력변수의 범위를 확대한 후, 이 변수들에 대한 출력층(혈당)의 최신 최적 조건을 도출할 수 있다.
 이렇게 구축된, 인공신경망(ANN)을 이용한 질병 예측 알고리즘을 이용하여, 개별적인 피험환자의 개인 건강상태를 만족하는 신경망 학습지수와 연결강도를 바탕으로, 미세한 환자의 건강정보 변동시, 향후, 혈당 변화를 정확히 예측할 수 있게 된다.


<그림 1.8> The Structure of Artificial Neural Network 
그러나, 정량적인 자료를 바탕으로 하는 명확한 지식정보가 아니라 정성적인 표현을 바탕으로 하는 애매 모호한 지식들을 통해 쉽게 의사 결정을 수행해야할 필요가 있다. 즉, 스트레스 정도나, 운동량, 식단 등이 혈당에 미치는 영향을 평가하기 위해서는 이들 언어적 변수들의 결합으로 이루어지는 퍼지규칙을 이용하여 몇 개의 퍼지명제들로부터 어떤 하나의 퍼지 명제를 이끌어 낼 수 있는 연역적인 추론 방법인 퍼지 추론 방법을 이용한다. 이 퍼지추론은 부정확하고 애매한 특성이나 규칙 등을 쉽게 표현할 수 있고 입력 정보의 오류에 크게 영향을 받지 않으며 비교적 적은 수의 규칙으로 원하는 문제를 해결할 수 있기 때문에, 정상환자에서 위험환자를 Classification함으로써, 위험환자군 선별 전문가 시스템에 이용할 수 있다.
 퍼지연상기억장치(FAM)를 기반으로한 퍼지 추론 알고리즘은 먼저, 환자 의료정보의 학습자료를 정규화해야 하며, 입력층 및 출력층의 퍼지 집합과 퍼지 소속함수 생성 알고리즘을 개발하여, 환자 의료 정보 분석용 퍼지 규칙베이스 및 퍼지추론망을 구축하는 것으로 구성되어 있다.

<그림 1.9> 질병진단에 대한 기본 개념 

질병예측 전문가 시스템에서는 규칙기반 전문가 시스템(RBES)과 인공신경망(ANN)을 이용한 전문가 시스템으로 나눌 수 있다. RBES는 혈당치를 결정하는 주요 평가 항목이 상대적으로 적을 경우, 그리고 전문가 입장에서 쉽게 혈당치를 미리 예측할 수 있을 경우에 이용한다. 
 반대로, 어떤 평가 항목에서는 혈당치 선정에 대한 지식구조가 다양하거나 복합적이고, 전문가라 할지라도 이를 쉽게 결정하기 어려울 수 있다. 이때는 다속성 의사결정방법이나 규칙기반 의사결정 전문가 시스템은 적합하지 않고, ANN을 이용한 방법이 적합하다.  임상 데이터가 많이 축적되어 있을 경우, 구현이 비교적 쉬운 인공 신경망을 이용한다. 이때, 인공신경망(ANN)을 이용한 질병 예측 알고리즘으로부터 계산된 Knowledge Base를 바탕으로, 각 개인별 당뇨병과 고혈압에 영향을 미치는 환자 의료정보간의 상관관계를 규명할 수 있으며, 환자 의료정보 변동에 의한 미래 당뇨병 및 고혈압 진행 방향도 알 수 있게 된다.




<그림 1.10> 인공지능을 이용한 질환별 환자정보분석 시스템 개요

 일반환자 가운데 위험환자를 고르는 문제는 의사 1명당 관리할 수 있는 환자수를 결정하기 때문에 매우 중요하다. 일반적으로 위험환자를 고르기 위해서는 대체로 2~3단계로 구분할 수 있다. 첫 단계에서는 질병별 위험환자를 결정하는 주요 평가항목을 결정하고, 두 번째는 질병별 평가 항목의 복잡도에 따라 RBES나 퍼지추론 알고리즘을 이용할 수 있다.
 RBES는 위험환자를 결정하는 주요 평가 항목이 상대적으로 적을 경우, 또 위험환자를 결정할 수 있는 평가 속성이 수치적으로 명확한 경우, 그리고 전문가 입장에서 쉽게 위험환자를 결정할 수 있을 경우에 이용한다. 
 반대로, 위험환자 선정에 대한 지식구조가 다양하거나 복합적이고, 전문가가 아닌 경우 이를 쉽게 결정하기 어려울 수 있다. 그리고, 위험환자 선정 평가항목과 관련된 연구 결과가 없는 경우가 발생할 수도 있기 때문에 각 항목의 가중치를 결정하기가 쉽지 않다. 따라서, Preprocessing에 의해 위험환자를 1차적으로 선별하고, 2차적으로 퍼지 추론 알고리즘을 이용한 위험환자군을 Classification하여, 잠재적 위험환자군 조기 발견과 동시에, 진행형 위험환자군의 치료방법을 연구할 수 있다.

(d)상황기반 환자 진단정보처리 기술은 개별적인 환자의 상황별 의료정보를 수치화하고, 수치화된 데이터를 이용하여 상황별 의료정보 데이터처리에 적합한 진단 알고리즘을 적용하는 기술이다.  이를 통해서 환자의 상황 변동에 따른 질병 가능성을 예측할 수 있으며, 해당 질병에 미치는 상황별 조건간의 상관관계를 규명할 수 있다.

(e) 환자 및 의사 사용자 인터페이스는 환자 및 질병의 분석결과를 환자와 의사가 별도의 사용자 인터페이스를 통해서 접근할 수 있도록 한다. 또한, 환자 의료정보 데이터 입력 및 관리, 미래 질병 예측 시뮬레이터 제공, 환자 정보 분석 결과 제공 및 환자와 의사간의 실시간 커뮤니케이션을 가능하게 하는 메일 및 메시지 시스템을 제공한다.

다) 바이오센서 및 기기 개발의 필요성

■ 선진사회 진입과 산업화의 진전에 의해 건강에 대한 관심이 증가함에 따라 신개념의 의료진단기술이 요구되고 있음.
■ 현재 급격한 비율로 노령화 사회로 이동하는 선진국과 우리나라의 상황을 살펴볼 때, 개인 건강 정보를 실시간으로 체크하는 건강 진단 기기의 개발이 요구되고 있음.
■ 이러한 신개념 의료진단이 가능하기 위해서 생체정보를 시공간 제약 없이 실시간으로 감지하고 고속으로 추출 및 가공할 수 있는 바이오 정보통신 기술의 개발이 요구됨.

■ 바이오센서/정보통신 인터페이싱 기술이란 DNA, 단백질, 세포 등 다양한 생체물질의 고감도, 실시간 분석이 가능하며, 초소형 진단시스템으로 구성되며, 정보통신 기술과 결합된 시스템으로 정의할 수 있음.
■ 극소량의 혈액 내의 다양한 질병 지표 물질의 조기 분석을 위한 초정밀 바이오센서를 개발하고 이를 실시간으로 모니터링하기 위해서는 시료의 전처리가 필요 없는 이른바 비표지 검출 기술의 개발과 저가의 장비 개발이 무엇보다도 중요하며 이를 통해 신뢰할 수 있는 검출 결과의 전송 및 분석 기술 개발이 시급함.
■ 인간게놈이 밝혀진 이후 포스트 게놈시대의 핵심기술로 바이오칩 (biochip) 연구가 부상 중. 바이오칩은 인류의 질병예측과 진단, 신약 개발, 뇌 연구 및 Genome 연구에서부터 바이오컴퓨터를 비롯한 차세대 전자소자 개발에 이르기까지 새로운 부가가치를 창출하는데 이용되리라 예측되고 있다.  
■ 센서의 경우 과거에는 주로 임상용에 치중되어 연구개발 되었으나, 최근에는 NT 및 IT 기술의 급격한 발건데 따라 다분야의 특성을 접목한 융합 기술의 특성을 나자내고 있으며 다각적인 시도가 이루어지고 있다. 
■ 바이오센서 기술은 단순한 생화학적인 측정의 목적에 더하여 대량검색과 다중측정, 또는 다중진단이라는 관점에서 많은 관심을 끌고 있음. 
■ 이와 같은 기술의 개발을 통하여 소량의 혈액이나 체액만으로도 단백질, DNA, 면역반응, 세포 등에서 얻어지는 생체정보를 총체적으로 감지하여 건강상태와 질병을 진단할 수 있는 시스템을 구현할 수 있을 것으로 기대하고 있음.



<표 1.2> 바이오센서의 산업기술 응용 분야

분야
내용
보건의료
혈액검사, 유전자 분석, 기능적 Genomics, Proteomics, 자가진단(혈당, HIV 등), 임상용 진단시약/킷/센서, 동물 센서, 실험동물 대체용 독성시험, 인공안구, 의료기기, 뇌연구
환경
BOD 센서, 수질 및 해양오염 감시, 오염물질 검출 및 분석, 중금속/독성 폐기물 검출, 위험물/생화학 무기검출, μ-TAS(total analysis system), Bioremediation
정밀화학
생리활성 의약원료 개발(항생제/항암제/호르몬제/백신류/진단제), 화장품 제조 및 시험, 생화학 시약류, 농약 제조/분석, 화학 화학, HTS 시스템
식품 및 생물공정
식품/안정성 검사, 동식물 질병 진단, 육류/농산물 품질관리, 생물공정 계측 및 제어, 생물 생산 시스템
정보/전자
가전 응용, 개인 식별/보안 시스템, 가상현실 시스템, 비디오 게임, 후각 인터페이스, 가정 검침, 인공 신경망, 신경형 시각칩, 생물전자 소자, 바이오 컴퓨터


■ 바이오 칩상의 생체분자간 인식반응 및 생체촉매반응을 마이크로 어레이의 형식에서 공히 수행할 수 있게 됨으로써 기존의 면역측정과 소규모의 proteomics 분석법을 개선하고, 생체반응의 신호화가 전기화학적인 방식으로 수행될 수 있어, 측정시스템의 소자화, 모듈화가 가능하게 될 것임. 
■ 고밀도 집적 protein array를 이용한 생체면역반응의 신호검출의 분야와, LOC를 이용한 자동화 측정의 두 분야의 핵심기술의 상호보완과 통합을 통하여 향후 질병 진단용 바이오센서의 개발에 기여할 수 있을 것으로 사료됨. 
■ 복지사회 구현에 있어서 질병 극복, 노령화 사회에 대한 대비가 필수적인 현 시점에서 실시간 건강체크용 바이오칩/센서 기술 개발은 현 사회가 요구하는 가장 핵심적인 기술 분야라 할 수 있으며 본 기술의 경제적 가치 및 사회적 파급효과가 지대할 것으로 예상됨. 
■ 따라서 향후 치열해 질 것으로 예상되는 기술개발 및 시장 선점을 위하여 실시간 건강 체크용 바이오센서 기술 연구가 시급히 요구됨. 
*바이오나노센서 분야 
■ 바이오나노센서를 이용한 진단분야는 치료/예방 분야에 비해 경제적 파급효과가 크고, 성공 가능성이 높아 국가적 차원의 집중 투자가 필요하며 단기간 내에 글로벌 차원의 성장이 가능하다.

• 치료/진단/예방의 삼중구조로 이루어진 의료체계에 있어, 치료/예방 분야에 대한 투자는 제약회사를 중심으로 활발하게 이루어져 온 반면, 진단분야는 체계적이고 집중적인 투자가 미흡하여 정밀 진단에 필수적인 질병 특이적인 지표물질들이 체계적으로 확보되어 있지 않고 이를 초고감도 진단에 활용하기 위한 핵심기술 및 시스템 개발이 부재한 상황이다. 진단제품은 치료제에 비해 비교적 임상기간이 짧고 실용화가 용이하여, 그림 2에서 보듯 경제적 파급효과 및 전략적 중요도가 크다. 따라서 진단의료분야의 첨단 신기술 선점을 위한 국가 간 경쟁은 가속화될 것으로 전망되며, 선진 각국은 기술융합을 통한 고부가가치 산업 창출을 위해 이미 정부 주도하에 이를 전략적으로 추진하고 있다.


그림 1.11 진단분야의 국가기술지도(NTRM, 과학기술부) 상의 비전  
(II. 건강한 생명사회 지향 - 전략 제품/기능 포트폴리오 분석 (2002))
• 단백질 센서/칩은 수 종류에서 수백 종류의 서로 다른 단백질이나 리간드(프로브) 등을 고체 표면에 마이크로 어레이의 형태로 고정화 과정이 필수적임. 표면 고정화된 프로브 물질들과 특이하게 상호작용하는 생체분자의 존재, 기능 및 역할을 여러 가지 분석방법을 이용하여 대량으로 신속하게 분석하는 장치임.

• 항체-항원의 반응을 이용한 면역센서의 경우, 항원-항체 그 자체의 개발보다는 항원 및 항체를 어떻게 표면에 배열하고 신호전환기와 어떻게 연결시켜야 센서의 효율이 극대화될 것인가에 연구개발의 초점이 맞추어져 있음. 예로, 항체를 제대로 배열하는 것만으로도 감도를 10배 정도 증가시킬 수 있다고 보고됨.

• 향후 바이오센서의 목표는, (1)초저농도 타겟에 대한 고감도(0.01~0.1 ng/ml) 감지 실현, (2)신속 또는 조기 진단, (3)현장 감지, 그리고 (4)동시 검출을 지향하고 있음.

• 이와 같은 목표를 달성하기 위해서 필요한 연구대상은 크게 (1)바이오 contents, (2)소자(칩) 시스템, 그리고 (3) 소재(프로브) 설계 및 어레이 공정기술이 있음. 전자의 두가지 주제는 국가적으로 연구프로그램이 시작되었으나, 프로브 설계 및 공정기술의 경우, 개별적이고 분산적으로 연구되고 있으므로 효과적인 기술개발의 성과를 맺기 위해서는 집중적인 연구투자가 절실함.

• 현재까지의 프로브 설계 기술은 2차원 표면에서의 배열 집적도와 배향성의 개선에 집중되었으나, 실제 생체시스템을 모방하는 전방위 활성형 3차원 프로브의 설계 필요성이 최근 부각되고 있음.

• 물질들의 자기조립(self-assembly) 원리를 활용하여 제조하는 3차원 구조체를 초분자(supramolecules)라고 하며, 전방위 활성 3차원 프로브의 구현에 매우 적합한 설계 기술이라고 판단됨.

라) 네트워킹 시스템 개발의 필요성 
■ 홈네트워크는 이동통신․초고속 인터넷 등 유무선 통신 네트워크를 기반으로 가정 내의 기기들이 네트워크로 상호 연결되어 시간, 장소, 기기에 구애받지 않고 다양한 서비스를 제공받을 수 있고, 나아가 지식적인 상호 연동을 통한 서비스 제공을 통해서 사용자의 편의를 극대화시키기 위한 기술이다. 
■ 유비쿼터스란 언제(Anytime), 어디서나(Anywhere), 어느기기Anydevice)로도 미디어에 구애받지 않고(Anymedia), 경제적이며 편리하게 정보를 교환할 수 있는 환경을 말한다. 유비쿼터스 시대를 열어가는 홈네트워크는 이동통신․초고속 인터넷 등 유무선 통신 네트워크를 기반으로 가정 내의 A/V, 데이터 통신 및 정보가전기기들이 네트워크로 상호 연결되어 기기, 시간, 장소에 구애받지 않는 다양한 서비스를 제공이 가능하며 중앙의 홈 서버를 통해 집안 전체의 관리가 가능하여 안전하고 스마트한 자동화 서비스를 제공하는 환경을 말한다. 또한 다양한 사용자의 요청 및 환경에 대한 복합적이고 지식적인 상호연동을 통한 서비스 제공을 통해서 사용자의 편의를 극대화하는데 그 목적이 있다.
■ 유비쿼터스 혁명이야 말로 새로운 정보지식 국가의 패러다임이라는 전제 아래 미국, 일본, 유럽 등 세계 각국은 앞다투어 국가기관, 유수 대학 연구소, 첨단 기업들을 앞세워 유비쿼터스 시대를 열어가는 디지털 컨버전스의 총아인 홈네트워크를 국가적 과제로서 추진하고 있다. 국내 정보통신부에서도 IT839 전략에 가치의 최정점에 있는 홈네트워크 서비스와 네트워크 기술 과제를 내놓고 있으며 2007년까지 전체가구의 약 60%인 1,000만 가구에 홈네트워크를 보급하고, 국내외 통신ㆍ가전업체들 간의 표준화를 유도, 홈서버, 통합미들웨어 등 핵심 기술의 개발을 지원하는 등 지원을 아끼지 않고 있다. 홈네트워크는 통신, 방송, 건설, 가정 등 첨단 기술과 서비스가 총 망라되어 융합된 분야로서 산업화가 현재 가속화되고 있어, 2007년에는 세계 시장 규모가 1,026억 달러 이상이 될 것으로 전망되는 대표적인 차세대 유망산업이다. 현재 선진 각국의 주요 기업들이 핵심 기술을 선점하기 위해 치열한 경쟁을 전개하고 있는 실정이며, 우리나라에서도 세계 최고 수준의 통신 인프라를 바탕으로 홈네트워크 산업분야의 발전 가능성은 매우 클 것으로 기대된다.

<그림 1.12> 홈네트워크 환경 및 기반 기술 
■ 홈네크워크 서비스 제공을 위한 기반 기술 중 물리적 네트워크 구성 기술은 크게 유선과 무선으로 나눌 수 있으며, 유선 기술로는 전화선, 전력선, Ethernet, USB등이 있고, 무선에는 IEEE802.11x 계열의 Wireless LAN, Home RF, Bluetooth, UWB, Zigbee, HiperLAN등이 대표적인 기술이다. 또한 홈 오토메이션을 위한 표준인 LonWorks, 오디오/비디오를 위한 Havi, 소위 데이터 네트워크를 위한 UPnP, Jini등의 홈네트워크 미들웨어 기술도 대표적 홈네트워크 기반 기술 중 하나이다. 
■ 현재 유비쿼터스 시대를 대비하기 위한 시도는 각 나라별로 다양하게 진행되고 있다. 국내에서도 또한 이러한 움직임에 발맞추어 정부의 주도하에 관련 기술개발 및 표준화를 통해 유비쿼터스 시대를 선도하려는 움직임을 보이고 있다. 이러한 새로운 패러다임인 유비쿼터스 컴퓨팅 기술은 인간 생활에 기초가 되는 홈에서 가장 복합적으로 적용될 것으로 예상된다. 즉, 홈네트워크 기술은 유비쿼터스 사회를 구현하기 위한 가장 중요한 시발점이 될 것이다.

<그림 1.13> 홈네트워크 서비스의 진화 
■ 그러나 홈네트워크 기술이 산업계의 큰 관심의 대상이긴 하나, 시장을 주도할만할 진정한 ‘Killer Application’은 아직 제시되고 있지 않다. 최근에는 사이버아파트 구축, VoD 서비스, IP 셋톱박스 보급 등 각 사업자들이 상대적으로 경쟁력이 있는 분야에 대한 홈네트워크 서비스를 제공하고 있지만 홈네트워크 서비스는 IT 기술의 발전과 사용자 중심의 친화적인 서비스 형태로 진화하게 될 것이다. 위 그림은 홈네트워크 서비스의 진화를 보여주고 있다.
■ 시장 조사기관인 Cahners In-Stat Group의 2001년 보고서에 따르면 홈 네트워크 시장규모가 최근 3년간 전년대비 97%정도의 성장을 보이고 있다. 그러나 홈 네트워크 시장은 아직까지 새로운 시장이며, 2004년까지는 이러한 빠른 성장세가 지속될 것으로 전망하고 있다.

                      <그림 1.14>
■ 다음 표에서 보는 바와 같이 기술별 홈 네트워크 시장 점유율 전망을 살펴보면, 1999년과 2000년까지 홈 네트워크 시장을 주도하던 전화선 및 이더넷 기반의 홈 네트워크 분야 시장 점유율이 하락하고 있으며, 2000년 후반기부터 시작된 무선 홈 네트워크 장비의 판매호조에 힘입어 2001년 무선 홈 네트워크 시장이 크게 성장하여 다른 기술들에 비해 시장 점유율이 가장 높은 37.1% 시장 점유율을 보일 것으로 전망된다.





2001
2002
2003
2004
2005
이더넷(Cat5)
25.6
20.3
15.2
10.7
7.0
전화선
31.3
27.3
22.6
18.0
14.6
무선
37.1
44.6
52.4
59.4
64.8
전력선
6.0
7.8
9.8
11.9
13.6

출처: Gartner Consulting, 2001.11
주 : 미국, 유럽, 아시아/태평양 지역의 수입규모에 의한 시장 점유율임
<표1.3> 기술별 홈 네트워크 시장 점유율 전망 

■ 최근 들어 PC 위주의 사용자 인터넷 환경은 가정 내에서 다양한 정보가전과 사용자의 이동성을 지원하는 홈 네트워크 환경으로 변모하고 있다. 더구나 효율적인 대사증후군의 조기진단, 모니터링, 및 관리를 위한 U Bio-care 시스템을 구성하는데 있어서, 바이오센서들간의 블루투스 통신이 바탕이된 홈 네트워크의 개발의 중요성은 날로 증대되고 있다.
 
(2) 산업적 측면

(가) U-Biocare system의 산업적 측면 

■ 한 예로서, 일단 당뇨병이 발병되면 당뇨병이 아주 없어지는 것, 즉 완치는 불가능하기 때문에, 당뇨병 치료의 목적은 혈당을 정상화시킴으로써 당뇨병으로 인한 증상을 없애고, 급성 및 만성 합병증을 예방하는데 있다. 또한 당뇨병 치료의 목표는 당뇨병으로 인한 모든 대사장애가 개선이 되어 정상적인 삶을 누리는데 있으며, 현실적으로는 혈당조절 기준에 따라 혈당을 최대한 정상으로 조절하는데 있다. 성인 당뇨병 치료에 있어서 가장 중요한 것은 식사요법과 운동요법이며, 여기에 약물요법이 추가된다. 
■ 당뇨병의 유병률은 다른 어느 질병보다도 급속히 늘고 있다. 최근 분자생물학의 발전, 인간유전체의 규명 등은 21세기야 말로 당뇨병 치료의 획기적인 발전을 가져다줄 수 있는 시대이기를 바라고 있다. 여기에선 현재 당뇨병치료에 대한 산업환경과 치료동향을 살핌으로써 21세기 당뇨병 치료의 방향을 제시해보고자 한다.

■ 먼저, 혈당조절을 위해 사용하는 약물에는 인슐린 분비 촉진제, 인슐린 작용 증가제, 소화관 흡수 억제제 등이 있다. 최근 연구 개발중인 인슐린 분비 촉진제는 Nateglinide(NAT, A-4166), Glucagon-like peptide-1(GLP1) 등이 있으며, 흡입 및 경구 인슐린 투여법, 지속형 인슐린 analogue 방법이 비교적 부작용을 적게 하면서 기존의 피하주사법에 비해 빠른 흡수효과와 용량의존성으로 빠른 대사효과를 나타낸다고 알려져 있다.

■ 인슐린길항호르몬 억제제에는 소마토스타틴, 글루카곤 유도체 등이 있으며, 당뇨병 합병증의 예방약으로 최종당화산물 억제제, 산화스트레스억제제 및 산화질소(NO) 등이 있다.

■ 그밖에 만성질환인 당뇨병을 치료하기 위해서 GeneChem, 동아제약 등이 유전자 치료제 개발에 힘을 쏟고, 캐나다 캘거리의대 등이 당뇨병 치료 신물질 등을 지속적으로 개발하고 있으며, 펌프를 이용하여 인슐린을 직접 주입하여 치료에 이용하고 있다.

■ 이와 같이 다양한 만성 질환에 대한 여러 가지 치료적 접근이 가능하고 이로부터 파생되는 시장규모는 천문학적인 규모라 할 수 있다. 이와 같은 다양한 치료적 접근을 U-Biocare system에 접목시킴으로써 치료 효과의 증대와 함께 새로운 시장창출과 함께 시장규모의 확대를 일으킬 수 있다.
(나) 바이오센서 및 정보통신 인터페이싱 기술개발의 산업적        측면
■ 실시간 건강체크용 바이오센서 기술은 BT, NT, IT 기술 등 기존에 개발된 최첨단 기술을 최대한 이용하여 고부가가치의 제품이 나올 수 있는 분야임. 
■ 차세대 바이오센서 기술은 의료진단의 핵심기술이 될 것으로 예상되므로 상용화가 가능한 제품개발의 조기투자를 통하여 의료분야에 있어서 외국에 대한 기술종속 탈피가 가능함.
■ 외국기술이 바이오센서 국내시장 80% 이상을 장악하고 있는 시점에서 차세대 기술의 국산화를 통한 수입대체 효과 및 경제적 이익 창출이 필요함.
■ 바이오정보통신 개념의 차세대 바이오센서 기술은 현재 외국에서도 상품화 단계에 이르지 못한 제품으로 개발 성공시, 2011년 2조 8천만 달러인 막대한 규모의 헬스케어 시장(The Freedonia Group, 2002)에 비중 있는 제품이 될 수 있을 것으로 기대됨. 
■ 이 제품은 현재 휴대폰으로 대표되는 개인단말장치의 고성능화를 유도하는 가치도 있어 정보통신서비스분야의 동반자적 성장을 기대할 수 있음. 
■ 원격 의료 시장이 형성되고 보급화 될 경우, 휴대 단말기 및 홈넷트워크 또는 Bluetooth Piconet을 통한 원격 진단 및 진료가 현실화되어 재택 의료 혜택이 가능하고 이로 인한 경제적 파급효과는 현재 휴대 전화기 보급 이상이 될 수도 있음.
■ 또한 본 기술은 성공적인 개발을 전제로 그 자체로 기술이전 또는 창업을 통하여 면역바이오센서의 상품화에 이용될 수 있음.
■ 국내 바이오센서 시장규모는 2001년말 기준으로 50역원 정도였으나, 2002년 70억원, 2003년 100억원, 2005년 300억원으로 연평균 약 56% 성장을 실현해 나갈 것으로 전망됨. 
■ Business Communications Company Inc. 의 보고서에 따르면 세계의 바이오센서 시장이 2003년까지 4.5%의 CAGR (Compound Annual Growth Rate)을 보일 것으로 전망함. 1998년 기준 총 바이오센서 시장은 7.65억 달러였으며, 이후 연평균 17%정도의 급성장을 통해 2003년 17억 달러에 이름. 
■ 국가기술지도 (NTRM, 과학기술부, 2002)에 의하면, 건강한 생명사회를 실혐하는 데 있어 경제적 파급효과와 전략적 중요도, 그리고 성공가능성을 감안한 포트폴릴오 분석 결과, 제안 기술이 속해있는 생체진단기기 및 시약분야는 2010년 세계시장규모가 1,592억달러에 이를 것으로 전망되어 그 경제적 파급효과가 여타 기술 중 가장 큰 것으로 분석됨. 아울러, 전략적 중요도와 기술개발의 성공가능성에 있어서도 가장 우월한 것으로 판단됨. 
■ 신약개발과 더불어 질병조기진단에서도 바이오칩의 활용은 확대되어 갈 것으로 예상된다. 미래의 바이오칩 기술은 분석샘플의 양이 더욱 극미량화 될 것이며, 다중분석능이 증가하는 방향으로 발전할 것이다. 나노-바이오칩은 신약개발 비용의 획기적 감소, 다양한 질병의 조기진단 실현, 생명공학 하드웨어의 새로운 시장 창출 기회를 제공할 것이다.
■ 바이오센서의 대부분을 차지하고 있는 혈당바이오센서는 소형화, 안정화 기술이 개발되면서 최소침습형 연속측정용 나노바이오센서로 전환될 것이다. 또한 나노바이오센서는 통신기술, 데이터 프로세싱 기술과 결합되어 이동식, 재택, 현장 진단 및 검사가 가능하며, 어떤 문제에 대해 즉각적인 대처를 할 수 있는 시스템을 갖출 수 있을 것으로 예상된다.

• 국내 바이오센서 시장규모는 2001년말 기준으로 50억원 정도였으나, 2002년 70억원, 2003년 100억원, 2005년 300억원으로 연평균 약 56% 성장을 실현해 나갈 것으로 전망됨. 

<표 1.4> 국내 바이오센서 시장규모 추이
(바이오센서 기술동향, 산업기술동향, NTRM, 2002)


• Business Communications Company Inc. 의 보고서에 따르면 세계의 바이오센서 시장이 2003년까지 4.5%의 CAGR (Compound Annual Growth Rate)을 보일 것으로 전망함. 1998년 기준 총 바이오센서 시장은 7.65억 달러였으며, 이후 연평균 17%정도의 급성장을 통해 2003년 17억 달러에 이름. 

• 국가기술지도 (NTRM, 과학기술부, 2002)에 의하면, 건강한 생명사회를 실혐하는 데 있어 경제적 파급효과와 전략적 중요도, 그리고 성공가능성을 감안한 포트폴릴오 분석 결과, 제안 기술이 속해있는 생체진단기기 및 시약분야는 2010년 세계시장규모가 1,592억달러에 이를 것으로 전망되어 그 경제적 파급효과가 여타 기술 중 가장 큰 것으로 분석됨. 아울러, 전략적 중요도와 기술개발의 성공가능성에 있어서도 가장 우월한 것으로 판단됨. 

(다) 네트워킹 시스템 기술 개발의 산업적 측면
■ 수년 전부터 지식기반 경제로의 빠른 전환이 이뤄지고 있으며 이의 기반이 되는 인터넷에 대한 관심의 폭증으로 사회, 문화, 경제 전반에 걸쳐 새로운 변혁기를 맞고 있다. 특히 인터넷은 국가 경쟁력을 위한 강력한 필수도구로 등장했으며, 이를 효율적으로 사용하기 위한 다양한 네트워크가 구축되어 왔다. 이러한 네트워크 환경이 최근에는 가정내까지 파고들어 바로 홈네트워크(Home Network) 산업이 등장하였고, 이를 위해 여러 단체가 형성되었으며, 이 단체들은 이미 활발한 연구와 함께 표준화를 진행하고 있다. 
■ 차세대 성장 동력 중의 하나인 홈네트워크는 가정을 즐겁고, 쾌적하고, 편리하고, 안전한 삶을 위한 사용자 중심의 맞춤형 홈서비스를 제공하는 정보 인프라로 유․무선 홈네트워크, 홈게이트웨이 및 홈서버, 지능형 정보가전, 유비쿼터스 컴퓨팅 등이 핵심기술이다. 즉, 디지털 TV, DVD, MP3플레이어,  PVR(Personal Video Recorder) 등과 같은 디지털 기기와 개인정보 단말기, 웹패드 등과 같은 네트워크 기기를 가정내의 정보 가전기기와 유․무선 홈네트워크로 연결하여 기기, 시간, 장소에 구애받지 않고 홈서비스를 제공하는 환경을 제공한다.

■ 홈네트워크 기술은 초기에는 PC중심의 파일공유, 프린터 등 주변기기를 공동으로 사용하는 형태에서 데이터 중심의 인터넷 서비스를 이용하기 위한 목적으로 시작되었으나, 사이버 아파트, 주택 자동화 등 거주환경의 변화에 따라 정보가전 기기, 홈오토메이션 기기 등이 전력선 통신을 통하여 제어․관리되는 홈오토메이션 서비스, 초고속 인터넷 서비스를 이용한 고품질 인터넷 서비스 등의 오디오-비디오 기기 중심의 엔터테인먼트 서비스 중심으로 발전하고 있다.

■ 홈 네트워크 서비스는 현재 제공되고 있거나 제공 예정인 서비스 등 다양하지만 크게 홈 엔터테인먼트 서비스, 홈데이터 서비스, 홈오토메이션 서비스 등으로 나눈다. 

■ 홈 엔터테인먼트 서비스는 영화, MP3, HDTV 등 외부에서 전송된 고품질 멀티미디어 데이터를 가정 내 유무선 홈네트워크에 연결되어 있는 오디오․비디오 기기로 활용할 수 있게 하거나 가정 내 콘텐츠를 외부에서 이용할 수 있게 해주는 서비스로 HDTV급 방송 유무선 스트리밍, VoD, 게임 등이 이에 속한다. 

■ 홈데이터 서비스는 정보가전 기기간의 연동, 컴퓨터간의 연동, 컴퓨터와 주변기기를 연결하여 데이터 교환․공유 및 인터넷을 통한 원격교육, 전자정부 등의 부가 서비스로 전자메일, 인터넷 검색, 홈쇼핑, 전자정부, 인터넷 앨범, 파일 공유 등의 서비스가 있다.

■ 홈오토메이션 서비스는 가정 내 가정기기, 센서, 조명 등을  PDA, 휴대폰으로 집안이나 집밖에서 기기와 집안의 상태를 감시하고 제어할 수 있는 서비스로 원격제어, 홈시큐리티, 방범방제, 에너지관리 등의 서비스 유형이 있다.

(3) 환경적 측면

■ 우리나라는 성인형 질환에 대한 우리나라 고유의 데이터가 마련되고 있고 지속적인 연구가 수행되고 있으며, 또한 정보통신 환경에 있어서도 초고속 인터넷에 대한 사용도와 관심이 매우 높아 인터넷과 모바일 사용자가 이미 3,000만 명을 돌파하는 등 인터넷 환경과 정보기술이 세계최고의 수준을 유지하고 있다. 

■ 노령화 사회와 서구화된 식생활 문화는 향후 엄청난 수의 당뇨병, 고혈압 등의 성인병 환자를 양산하게 될 것으로 예측하고 있으며, 이에 현 시점에서 폭발적으로 늘어난 환자에게 적절한 의료를 지속적으로 제공할 수 있는 본 시스템의 개발은 현재 세계가 절실히 요구하는 의료시스템이며 이의 개발이 미치는 사회-경제적 효과는 매우 지대할 것으로 예상된다. 

■ 하버드, 옥스퍼드, 존스 홉킨스 의과대학과 같은 세계 유수 의과대학에서도 이러한 전자 의료 전달 시스템에 대해 관심을 기울이며 이와 관련된 연구 보고를 제출하고 있는 시점에서 더욱 발전된 형태로서 인공지능을 이용한 질환별 환자정보분석 시스템을 실제로 구체화하고 이를 응용하는 것은 앞으로 세계적인 이슈로 대두되며, 앞으로 생활의 필수가 될 전자의료전달 시스템 시장에서 한국이 유리한 위치를 확보하기 위한 필수적인 요소라고 생각한다.
■ 바이오나노센서는 실로 광범위한 분야에 적용가능하며, 미래 활용 산업분야는 보건, 방위 산업, 식품 및 생물 자원과 에너지 및 환경 분야등으로 폭넓게 적용 가능한 것으로 판단됨.

<표 1.5> 바이오나노센서의 미래 활용 산업 분류 및 구성 기술


■ 현재 급격한 비율로 노령화 사회로 이동하는 선진국과 우리 나라의 상황을 살펴볼 때, 의료용 및 진단용 바이오센서의 원천 기술 개발은 사회적으로 국민 전체의 복지 생활을 보장하는 한 축으로서 그의 가치가 자못 큰 현실임.
■ 특히 현재 구축된 상대적으로 높은 수준의 정보 인프라에 비해 아직도 평이한 수준에 머물고 있는 의료/생체 정보 콘텐츠의 질을 획기적으로 향상 시킬 수 있고, 건강 및 의료 서비스에 따른 사회적 비용을 크게 줄일 수 있으며, 특화된 고부가 기술로서 장차 명실상부한 선진 복지 국가로 도약하는데 기여를 할 것으로 기대함.

■ 최근 인간복지 중심으로 사회환경이 급속히 진전하면서 건강하게 오래 살고자 하는 일반적 시민의식이 증대되고 있고, 또한 고령과 질환에도 불구하고 일반 건강인의 생활에 근접한 삶의 질을 추구하는 경향이 크게 강조됨에 따라 healthcare의 중요성이 크게 대두되고 있다. 더욱이 이러한 경향은 기본적인 의식주를 만족시키는 사회경제적 수준을 넘어 여유 있는 사회복지가 강조되는 사회에서 특히 두드러지는 추세이며, 또한 전 세계적으로 심각해지고 있는 환경오염과 폭력적 테러 등에 의한 생활환경 훼손은 사회적, 단체적, 그리고 개인적인 차원에서의 healthcare 중요성이 더욱 강조되고 있다.

■ 2004년 보건복지부 통계에 따르면 국내 만성질환자는 전체국민의 약 30%로 1,420만 명에 달하고 있으며, 이러한 만성질환 중에 주요 사망요인으로는 고혈압, 당뇨병, 비만, 심장질환, 만성 간질환 및 간경변증 등으로 발표되고 있으며, 이미 고령화 사회로 빠르게 진행되고 있는 시점에서 healthcare 비용이 GDP의 7%가 넘는 것으로 발표되고 있다. 대표적인 복지국가인 미국에서는 GDP의 14%를 healthcare 비용으로 지출하는 것으로 발표되고 있다.

■ 따라서 최근 들어 비약적인 발전을 하고 있는 BT 분야와 IT 분야를 접목한 새로운 형태의 의료 기술인 U-Healthcare를 이용하여 의료인의 환자 관리를 실시간으로 효율적이고 편이하게 하며 환자의 내원 회수와 의료비용을 절감시키는 win-win 전략의 고효율 저비용 의료시장이 주목을 받고 있다. 

네트워킹 시스템 개발의 환경적 특성 
■ 과거의 디지털 정보혁명이 사무실과 산업기반시설을 대상으로 추진됐다면 21세기의 디지털 혁명은 가정을 중심으로 한 홈네트워크 분야에서 이뤄질 것이라는 전망은 컴퓨터업계와 가전업계의 치열한 경쟁을 예상하게 한다.  가전과 컴퓨터 업계들의 홈네트워크 시장을 둘러싼 경쟁은 앞으로도 상당기간 이어지겠지만 결국에는 정보가전과 컴퓨터의 구분없이 상호간에 장단점을 수용함으로써 그 구분이 차츰 불분명해질 것으로 예상된다. 
■ 홈 네트워크가 구현되면 가정 내의 모든 정보가전기기와 바이오센서가 유․무선 네트워크로 연결되어 누구가 기기․시간․장소에 구애받지 않고 다양한 서비스를 제공받을 수 있는 미래지향적인 가정환경을 구성하게 된다. 가정 내에서 1대 이상의 PC를 연결, 인터넷 정보에 쉽게 접근할 수 있을 뿐만 아니라 원격접속을 통한 재택근무도 가능하다. 또한 PC뿐만 아니라 디지털 정보가전(Digital Information Appliance)을 다양한 방법을 통해 네트워크화 함으로써 집안의 모든 기기를을 하나로 묶을 수 있게 된다.
■ 더구나,  PC 사용에 어려움을 느끼는 어린이․노약자, 주부 등이 친숙한 가전제품을 통해 보다 쉽게 정보화 대열에 동참하고, 원격교육, 원격 의료 등 복지 서비스를 보다 쉽고 편리하게 사용할 수 있으므로 계층간 정보 격차 해소와 국민 복지 실현이 가능할 것이다.

■ 궁극적으로는 홈네트워크 산업의 성공적인 발전을 통해, 전 국민이 맞춤형 교육과 의료 서비스에 의한 편리한 삶, 디지털 경제 활동에 의한 경제적 삶, 여가시간의 효율적 활용에 의한 즐거운 삶, 그리고 방범, 방재 및 프라이버시 보호에 의한 안전한 삶을 누리게 될 것으로 기대된다.

(4) 지역적 측면

■ 교통체증이 날로 증가하면서 시간과 공간을 초월하여 건강을 관리하는 U-Healthcare  기술이 국민의 의료적 요구 충족에 특히 요구됨

■ 고밀도 도시화가 진행되면서 도시생활 스트레스 등에 의한 만성질환이 많음

■ 병원과 IT infra가 밀집하여 BT & IT & NT 융합기술인 U-Healthcare의 기술 개발과 시장 조성이 용이함

■ 건강 경제활동인구 비율 증대에 의한 고령화 사회 위기 해결이 요구됨

■ 집적(cluster)과 연계(network)에 의한 지역혁신시스템 구축 필요:
   - 미래형 고부가가치 의생명 관련 기술의 집중적 개발
   - 기술 집약적 무공해 첨단산업 육성
   - 의생명 제품의 산업화 거점 : 벤처 활성화 및 대규모 고용
     창출


  1.2.2 U-Biocare system 기술개발 목적 

가. 총 목적

BT/IT/NT를 기반으로 한 인간 친화적 유비쿼터스 건강관리 (Ubiquitous-Healthcare) 핵심기술 개발 및 사업화


나. 세부 목적

(1) Ubiquitous Biocare system의 목적 

■ 최근 대사증후군 환자의 폭발적인 증가와함께 이와 관련된 당뇨병, 고혈압, 비만환자의 수가 엄청나게 많아지고 있다. 이러한 만성 질환은 다양한 합병증을 발생시키며 질환의 관리뿐만아니라 합병증의 치료에 드는 의료-사회 비용은 천문학적인 수치에 이르고 있다.

■ 따라서 대사증후군과 같은 만성질환에 대한 효과적이면서도 경제적인 관리시스템을 개발하여 조기진단 및 조기관리를 가능케하고 나아가 합병증 발생을 최소화할 필요가 있다. 앞에서 소개한 ubiquitous bio-care system을 조기에 구축함으로써 의료-사회 비용을 절감하고 환자의 삶의질을 향상시키며 나아가 이 분야에서 세계적인 leader로서 자리매김할 수 있는 기회로 삼고자 한다.

■ 대사증후군을 통한 ubiquitous bio-care system의 확립과 효과의 입증은 다른 타질환의 적용에 있어서도 그 가능성을 보여주는 것으로서 본 시스템의 구축후 타질환으로의 확대를 이루고자 한다.


■ 또한 본 시스템은 보다 넓은 지역에 적용가능한 시스템으로서 먼저 본 시스템의 지역적 적용을 이룩함으로써 실제 적용의 전국화를 이루고 나아가 hub system을 이용한 타국가로의 확대를 꾀할 수 있다. 이는 궁극적으로 한국이 ubiquitous bio-care system의 진정한 leader로서 자리할 수 있는 기회가 될 수 있다. 

■ 기존의 임상 의료체제의 개념에서 탈피하여 시간 및 공간적인 사용의 제약 없이 개인적인 질병관리와 건강관리, 병원 내 환자관리, 진료관리 그리고 치료관리를 수행할 수 있는, IT와 BT를 기반으로 한 인간 친화적 유비쿼터스 건강관리 (Ubiquitous-Healthcare)의 핵심기술의 연구개발과 사업화를 목표로 한다. 이러한 U-Healthcare 환경을 현대의학과 한의학이 서로의 장점을 살려서 협력적으로 조성하고 기술지원 분야에서 의료컨텐츠를 구현한 후 관련기업들과 함께 실용화, 시장화한다.

o 질환
가. U-Healthcare 컨텐츠 (질환별 U-Healthcare package) 개발
- 당뇨, 고혈압, 비만, 근육통, 천식 등 호흡기 질환, 암, 치매, 피부질환, 감염질환 등 만성질환들을 mobile(당뇨폰, 혈압폰, 체지방폰, 한방폰, 스트레스폰 등) 및 web(Smart Home, U-Hospital)으로 24시간 monitoring하는 U-Healthcare package를 개발하여 질병의 진전을 예방하고, 이상 징후 발견 시 off-line 의료컨소시엄을 통하여 신속히 진단, 치료를 한다. On-line을 통하여 집적된 의료 database를 내원 진단 및 검사 결과와 동일한 신뢰도로 활용함으로써 의료비용과 소요시간을 절감한다.
- U-통합의료관리 시스템을 구축하여 개인별 특성에 따라 맞춤형 예방 및 검진을 위한 한국형 평생건강관리 프로그램(Korean Lifetime Health Monitoring Program)을 시간과 장소에 구애받지 않고 실시간으로 제공하고, 현대인의 건강증진 3대 주요영역인 스트레스/정신건강, 식이/영양, 신체활동/운동을 통합한 토탈 케어(Total Care) 개념의 프로그램을 제공한다. 
- 응급의학을 유비쿼터스 환경에서 고도화하여 의료서비스의 시간 단축과 생명연장을 도모하며, U-Hospital 시스템을 구축하여 의료인 간의 의료데이터의 측정, 무선랜에 의한 공유 및 지식기반 의료행위의 판단을 보조하는 시스템을 개발하고, 이를 통해 환자의 생체신호 및 생활습관에 대한 정보를 취합하여 최적의 치료효과를 도모한다. 

나. U-Healthcare package의 사업화
- 개발된 U-Healthcare package를 이동통신사, 포탈업체, 보건소 등 공공기관, 기 구축된 의료기관 network 등과 함께 시범사업을 실시하여 임상적 유효성과 수익구조를 검증한다. 수익성이 검증되면 모든 참여주체들에게 합리적인 profit sharing 전략, 홍보전략, 판매전략 등을 마련하여 수익사업을 시작한다. 
3. 고효율 저비용 U-Healthcare 의료체계 구축
실시간 24시간 건강 monitoring과 지식공유에 의한 고효율 의료체계, 직접 내원하기 보다는 IT infrastructure를 이용하는 저비용 의료체계의 파라다임을 구축하고 신규수요와 고용창출을 통하여 시장을 성숙시켜서, 만성질환으로 인한 사회적 비용을 감소시키고 나아가서 국민의 전반적인 건강 및 삶의 질을 향상시키고자 한다.









<그림 1.15>

(2) 바이오센서 및 기기 개발의 목적 

■ Ubiquitous bio-care system의 구축과 다양한 질환으로의 확대는 자연히 이에 적합한 바이오센서 및 기기개발을 필요로한다. 또한 반대로 다양한 바이오센서 및 기기가 개발됨으로써 이를 적용한 새로운 bio-care system이 만들어질 수도 있다. 본 시스템의 확대와 사용자 pool의 증가는 방대한 양의 바이오센서의 및 기기의 대량 생산과 개발을 불러일으킬 수 있으며 이는 곧바고 산업화로 이어질 수 있다.
 
■ Ubiquitous bio-care system의 구축과 함께 다양한 바이오센서 및 기기의 개발은 다양한 기초 기술의 발달로 이어질 수 있고 많은 투자를 이끌어낼 수 있을 것으로 기대한다. 이러한 인프라를 바탕으로 수년내 조기 산업화를 이룩함으로서 biotechnology의 leader를 표방하는 한국으로 자리매김할 수 있을 것으로 기대한다.

■ 초감도 전방위 3차원 프로브 소재의 개발을 위하여 샘플 내의 질병마커 인지에 특이적인 검출 motif를 3차원 소재 표면에 전방위 고집적화하고 fg/mL 민감도 수준의 초고감도 프로브 소재 개발하며 대량생산 기술을 개발한다. 

■ 비표지 방식 고감도 바이오센서 기반 기술과 표면 패터닝이 융합된 NT/BT 원천 기술을 개발하고 다영한 검출 기기를 통한 바이오칩을 설계하여 바이오칩 감도 향상을 위한 표면 설계 및 민감도 측정을 수행한다. 

■ 바이오센서에 적용 가능한 생체 분석에 적합한 표면의 개발을 위하여 질병지표 검색및 질환 진단을 위한 기능성 바이오칩 표면을 연구하고 특히 샌드위치법을 활용한 신호 증폭 연구와 덴드리머 등의 삼차원 구조화합물을 활용한 고성능 표면 설계 및 임상 진단을 실시한다.  

■ 대사증후군 다종의 사전 경보 지표물질을 동시 측정할 수 있는 통합형 나노바이오센서 시스템을 개발하여 목표 물질의 정성 및 정량 분석을 실시한다. 

■ top-down approach의 장점과 bottom-up approach의 장점을 적극 활용할 수 있는 따라서 3-5년후 상업화가 가능한 다양한 활용 범위를 갖게 되는 저가의 대면적 바이오 물질 패턴 기술을 개발하며 더불어 통합형 질병관리 네트워크 구축과 원격 임상 진단을 위한 인터페이스 기술을 개발한다.  
(3) 네트워킹 시스템 개발의 목적 

■ 홈네트워크는 IT․BT․NT 등 신기술개발 노력과 함께 우리에게 강점이 있는 바이오․제조업․가전산업과 같은 전통산업을 접목시켜 전체 산업의 고부가가치화를 가능하게 할 수 있는 부가가치가 큰 성장동력으로서 5~10년 후 우리경제의 버팀목이 될 수 있다. 또한, 기존 휴대 단말기 시장의 변화를 가져와 신규 바이오센서 기기의 활성화와 양방향 의료 서비스를 통해 산업영역의 확대 및 신규 수익 모델의 창출이 가능하며, 단순히 기존 바이오센서를 네트워크화하여 바이오센서 및 기기와 통신하는 블루투스 폰 및 서비스 시장을 활성화시키는 것을 뛰어 넘어 지능형 홈네트워크 환경에서 자택 원격 의료 서비스와 관련된 다양한 비즈니스 모델을 창출하여 세계시장을 선도할 수 있는 한국의 대표적인 산업군으로 발전시킬 수 있다.

■ 기술적인 측면에서 살펴보면, 홈네트워크 산업은 현재 새로이 형성되고있는 산업이나, 가전․통신․의료․휴먼인터페이스 등 첨단 기술과 서비스가 융합된 토탈 서비스로 산업화가 가속되고 있어 IT 성장 동력의 집합체로서, 시장 형성 시점에서의 선점을 위해 표준화 주도와 중국 등 동북아의 거대시장을 겨냥한 전략산업으로서 매우 중요하다고 할 수 있다. 

■ 또한, 원천기술과 상용화기술은 미국, 일본, 유럽 등에 비해 아직 열위이나 산업화는 초기단계로 대등한 수준으로 세계적인 디지털기기 제조기술과 초고속 IT 인프라, 그리고 높은 아파트 보급률과 밀집형 주거형태 등 산업화 여건을 기반으로 신기술 개발에 집중 투자시 기술 열위를 극복할 수 있을 것으로 예상한다. 

■ 그리고, 홈 네트워크 산업은 타 산업분야를 활성화시킬 수 있는 핵심 산업으로서 홈네트워크 서비스를 위한 통신 및 서비스 인프라를 구축하여 병원의 원격 의료 서비스와 연결시, 의사의 진료가 필요로 하는 환자 위주의 실수요자 중심의 신규 의료 서비스를 개발함으로써 홈네트워크 산업의 국가 경쟁력을 확보할 뿐만 아니라, 관련 바이오센서분야, 블루투스 통신분야, 이동 통신 단말기 분야, 원격 의료 서비스 분야 등에 새로운 수요와 부가가치를 창출할 것으로 예상한다.

■ 환자나 정상인이 질병의 예방 및 건강관리를 위해 무구속ㆍ무자각 상태에서 우리 몸의 생체정보를 수집하고, 측정된 정보를 개인별로 관리하고 종합적으로 분석하여 건강관리 프로그램과 연계할 수 있도록 하기 위한 USN/RFID 기반의 U-Healthcare 인프라 구축 기술의 개발 
   
 <그림 1. 16> 개인, 홈, 병원을 대상으로 하는 U-Healthcare 인프라 구축 환경
■ 인체에 부착되는 각종 생체 신호 센서들을 연결하기 위한 WBAN(Wireless Body Area Network) 개발

■ 댁내 및 소규모 병원내에 있는 각종 생체 신호 센서 및 헬스케어 단말기를 연결하기 위한 소규모 센서 네트워크 개발

■ 대형 병원등을 위한 대규모 센서 네트워크 및 RFID 기반의 네트워크 인프라 구축

■ 가정 및 병원 등에서 노약자, 환자, 의사, 의료장비의 위치추적 기술 개발

■ 도시 차원의 헬스케어용 위치추적 기술 개발

■ 건강관련 지표를 제시하기 위한 생체정보 분석 및 DB 기술 개발

■ 상황인지(context-aware)를 통한 위급상황 통지 기술 개발

                   
           <그림 1.17> 도시 기반의 위치추적 시스템

(4) 인공지능형 정보분석 시스템 개발의 목적 

■ 최근 들어 지식자원의 효과적인 관리 및 전략적 활용이 무엇보다 중요하다고 보는 새로운 경영 패터다임인 지식경영(Knowledge Management)의 중요성이 강조되고 있다. 더구나, 실제 의료 현장에서 다년간 임상결과를 바탕으로 축적된 전산자료를 분석하여 의미있는 정보를 획득하고 이를 토대로 의사결정을 지원하는 정보 시스템의 필요성이 부각되고 있다.

■ 현재 대부분의 의료기관에서 수준 높은 의료서비스를 저렴하고 신속하게 제공하고자 하지만, 환자의 증상이나 각종 병력자료, 검사자료를 통해 의료 데이터를 지능적으로 분석하여 의료진간에 질병 예측 및 진단 정보를 공유를 할 수 있는 질병 진단 전문가 시스템은 없는 상태이다.

■ 일반적으로 전문가 시스템은 1965년에 최초의 전문가 시스템 DENDRAL이 개발된 이후로, 진단, 교육, 해석, 계측, 예측, 처방, 제어 등 지식의 거의 모든 분야에 적용되어 오고 있다. 전문가 시스템은 인간 전문가로부터 획득한 지식을 바탕으로 어려운 의사결정 문제를 해결하기 위해서 사실(facts)과 규칙(rules)을 이용하여 상호 작용하도록 하는 컴퓨터 기반 의사 결정 도구이다. 의료 분야에서도 의사의 진단과 처방을 보조하기 위해서 현재 다양한 의료 전문가 시스템이 여러 질환에 대해서 개발되어 사용되고 있다.

■ 다양한 바이오센서와 기기 및 통신 기술을 이용하여 수많은 의료정보를 수집하는데 이들 정보를 단순 기록하고 처리하는데에서 더 나아가 전문가 시스템 (Expert system)을 이용한 데이터 분석을 통하여 질환이 갖는 다른 특징, 원인, 예후인자들을 밝혀낼 뿐만아니라 환자의 예후를 미리 예측하여 현재와는 좀더 차별화된 치료적 접근이 가능하도록 하고자 한다. 또한 많은 의료정보를 분석하고 이를 진화형 자가진단 시스템에 적용함으로써 자가 건강 검진 프로그램의 발전을 꾀하고 이로써 조기진단 및 조기치료가 현재보다 좀더 향상되도록 하고자 한다. 

■ 최근에 발달하고 있는 인공지능 시스템을 의료정보분석에 이용한 경우는 아직 세계적으로도 보고된 바가 없는 분야로서, ubiquitous bio-care system의 발달, 다양한 바이오센서, 시약 및 기기의 개발, 네트워킹 시스템의 발달을 통한 방대한 의료 정보에 인공지능형 정보분석시스템을 적용함으로써 이전과는 전혀다른 패러다임의 의학정보의 발전을 꾀할 수 있다. 이는 한국에서 IT와 BT를 접목한 방대한 인프라의 구축을 통해 개척해낼 수 있는 새로운 분야로서 조기에 본 정보분석시스템을 구축해냄으로써 이전과는 다른 모습의 의학발전을 꾀하고 이분야에 한국이 선두로 자리매김할 수 있다.












II. U-Biocare 산업의 동향

 2.1 국내외 산업현황
 
■ 최근의 국내외 적으로 정보통신 서비스가 유비쿼터스 패러다임으로 변화함에 따라 센서 네트워크와 단말기를 생체 계측기와 치료기에 융합시켜 시간적, 공간적 제약 없이 환자의 질병 및 건강관리가 가능한 휴대형 헬스케어 시스템을 경쟁적으로 연구개발하고 있다.


  
<그림 2.1>



  2.1.1 인터넷과 무선통신의 급속한 발달 
■ 초고속 인터넷 보급망 확대
• 인터넷 가입자가 1200만명에 이르고 있는 지금, 인터넷을 이용한 정보의 교환속도와 교환정보의 양은 급속히 발전해나가고 있다. 우리나라에서처럼 정보 기술의 인프라가 전국적으로 구축되어 있는 나라에서는 이를 이용한 새로운 패러다임의 형성에 있어 매우 유리한 위치를 차지할 수 있다.  

■ 휴대폰, PDA를 이용한 무선통신 분야 
• 휴대폰, PDA폰 및 인터넷 이동 기기의 발달은 장소에 시간에 제약없이 언제 어디서나 정보 교환이 가능하게 되었다 이처럼 발달된 이동 통신과 기기는 도시에서 바쁘게 살아가는 도시인들의 건강을 관리하는데 매우 효과적인 도구가 될 수 있다.  

■ DMB, 화상통신의 발달 
• 최근에는 위성을 이용한 DMB폰이 보급되고 있고 대용량의 정보를 빠르게 전달 할 수 있는 기술의 발달은 화상통신을 가능하게 만들었다. 이러한 새로운 패러다임의 이동통신은 화상교육에서 화상진료에 이르기까지 그 적용범위가 무한하다 할 수 있다. 

  2.1.2 다양한 바이오센서와 기기의 발달 

■ PDA를 이용한 혈당 측정기 (Roche사 개발) 
• PDA에 바코드 인식기와 혈당기를 함께 부착함으로써 대규모의 당뇨병 환자의 혈당을 측정하고 측정된 대량의 데이터를 단시간내에 초고속 인터넷을 통하여 당뇨병 센터의 서버로 전달할 수 있다. 이 기기로 서울의 대학 병원과 지역 단체간에 유기적인 당뇨병 관리 시스템을 구축할 수 있게되었고 본 시스템은 2005년 7월 KBS 다큐멘터리 ‘생로병사의 비밀’ 이라는 프로에서 상세히 소개된 바 있다. 
■ 당뇨폰 개발 (헬스피아 개발 )
• 이는 휴대폰에 혈당기를 부착한 것으로 이제 생활의 한 부분이 되어버린 휴대폰으로 직접 혈당을 측정할 수 있고 이렇게 측정된 혈당을 무선통신으로 바로 전송할 수 있게 됨으로써 혈당기 휴대뿐아니라 혈당 기록까지도 매우 간편하게 되었다. 


<그림2.2> 제1세대 당뇨폰 (헬스피아사 개발, 2003) 








■ 휴대폰에 연결 가능한 외장형 혈당 측정기 (헬스피아 개발) 
• 그러나 당뇨폰은 기존의 휴대폰대신에 새로운 당뇨폰을 사야하는 불편이 따랐다. 최근 새로개발된 외장형 혈당 측정기는 휴대폰에 연결하여 사용할 수 있게 됨으로써 당뇨폰사용에서 발생한 많은 불편을 극복할 수 있게 되었다


<그림2.3> 제2세대 당뇨폰 (헬스피아사 개발, 2004)

■ 3-D acitivty tracker (일본 개발, 삼성 종합기술연구원, 헬스피아 개발중) 
• 대표적인 바이오센서중 하나로서 움직임의 속도를 감지하여 걷는 상태인지 뛰는 상태인지여부를 인식하고 이러한 움직임정도를 칼로리 소모량으로 계산해낼 수 있는 기기이다. 이와 같은 기기를 사용함으로써 생활 활동정도를 객관적으로 파악하여 이를 비만이나 체중조절에 효과적으로 이용할 수 있다. 




<그림 2.4> Calorie tracker (일본 개발)

■ 수출 주력산업이 1990년대 제조업에서 서비스업으로 이동하고, 2000년대 서비스업에서 IT 기반의 정보통신 산업군으로 이동하듯이 e-health 산업기반이 조성되는 2004년 이후에는 건강관련 기업 및 의료진료서비스 기업 수가 급격히 증가하게 될 것

■ 인터넷 검색엔진으로 검색해 보면, 건강제품제공 웹사이트가 40만 9000개의 웹페이지를, 의료기기제품 관련 웹사이트는 4만 1200개의 웹페이지를, 의료서비스 관련 웹페이지는 2만 9600개에 이르고 있는 등 최근 건강, 웰빙에 관련된 국민적 관심이 매우 급증하고 있음

■ 휴대용 진단기기
• 재택 의료기기 분야는 국내 기업 중 삼성종합기술원, 바이오넷, 멕, 다일정보, GL 메디컬 등에서 인터넷을 통한 가정에서 혈압, 맥박, 체온, 심전도, 심폐기능, 소변분석, 혈당 등을 측정할 수 있는 재택의료기기를 추진 중에 있음
• 주요 기술 개발 결과로는 담배갑 크기의 휴대용 심전계 개발(삼성종합기술원), 심전계, 청진기, 혈압계, 혈당, 혈중 산소 포화 농도계를 모듈화시켜 구성한 멀티의료기 개발(바이오넷, 메디다스) 등이 있음
< 표2.1 > 국내 주요 e-health 관련업체 현황

• 이마체온 측정기기 분야는 이마의 관자놀이 부위에 흐르고 있는 측두동맥에서 방사되는 열을 적외선을 이용한 체온 측정기술로 외부에 노출되어 있는 이마의 표면온도와 주위 온도와의 상관관계를 분석, 정확한 체온을 도출함.

• 이마에 갖다 대고 체온을 측정하기 때문에 기존의 귓속이나 구강, 항문 등을 이용해 측정하던 방식에 비해 사용이 매우 편리하고, 오차가 발생되지 않으며, 실제 체온에 근접한 체온을 측정할 수 있는데 휴비딕에서 세계에서 3번째, 국내에서는 첫 번째로 상용화에 성공하였음



■ 모바일 헬스케어
• 휴대전화를 이용한 모바일 헬스케어폰의 하나로써 헬스피아, 에스오엔코리아, 하이에스디, 인포피아, LG전자 등이 협력하여 2004년 5월 세계 최초로 당뇨폰을 출시하여 혈당관리, 운동관리, 식이요법, 투약관리, 교육 등의 온라인 전문 서비스를 실시하고 있음
• 당뇨폰은 모바일 단말기 본체, Battery, 측정 센서로 구성되어 있으며, 핵심기술은 Battery Pack에 의료계측 모듈을 내장할 수 있도록 개발한 것임

■ 진단모니터링

• 씨앤에스텔레콤이 내년 1월부터 SK텔레콤, KT 등 디지털 시범사업자들을 대상으로 홈네트워크 사업용 비쥬폰을 공급할 예정이며 이 제품은 원격진료 기능을 첨가하여 영상전화기에 의료 진단기기를 연결해 개인의 혈압, 혈당,심전도, 체온 등 건강정보를 측정하여 전문 의료진에 전달하고, 전문 의료진은 누적 관리된 개인 건강 정보를 통해 환자와 원격으로 화상 진료 서비스를 제공하는 시스템을 지칭함.

■ Intelligent Point of Care system (IPOC)
 - PGI 회사에서 개발한 point-of-care 솔루션
 - PDA 무선단말기와 인터넷 및 무선통신기술을 결합한 기술로      병원 내에서 병원정보시스템과 통합하여 운영.





  2.1.3 만성 질환에 대한 다양한 관리 시스템의 개발

■ 위에서 기술한 다양한 정보 통신 기술의 발달과 바이오센서의 발달은 비단 병원에서뿐만아니라 일상생활에서의 질환 관리라는 새로운 패러다임을 형성시킬 수 있게 되었고, 이로써 특히 만성 질환의 관리를 위한 새로운 진료 및 관리시스템이 개발, 소개 되어오고 있다. 

■ 인터넷을 이용한 혈당 관리 프로그램 및 시스템 개발 
   (가톨릭 의과대학 내분비 내과개발, 2001)
• 2000년 개발이 시작되어 지금까지 많은 당뇨병환자에게 이용 및 검증되었다. 2002년에 3개월간의 단기효과를 입증한데 이어 최근에는 3년간의 장기효과도 입증하였다. 본 시스템은 환자가 직접 측정한 혈당을 인터넷상의 web chart에 입력하면 담당의사가 기록된 혈당이나 환자의 다양한 정보를 해석하여 적절한 권고사항을 다시 초고속 인터넷 망을 통하여 전송하는 시스템이다 (그림 2.5). 












<그림 2.5> 인터넷을 이용한 혈당 관리 시스템의 전체 구성 및 흐름도 (가톨릭 의과대학 내분비 내과 개발, 2001)













<그림 2.6> 인터넷을 이용한 혈당 관리시스템의 Web chart 및 구성 











<그림 2.7> 인터넷을 이용한 혈당 관리 시스템의 
3개월간의 효과 
<그림 2.8-1> 인터넷을 이용한 혈당 관리 시스템의 30개월간의 장기 효과 



<그림 2.8-2> 인터넷을 이용한 혈당 관리 시스템의 30개월간의 장기 효과  - 당화혈색소의 감소
<그림 2.8-3> 인터넷을 이용한 혈당 관리 시스템의 30개월간의 장기 효과  - 혈당안정지수의 호전
■ PDA와 인터넷을 이용한 당뇨 집단 관리 프로그램 및 시스템 개발 (가톨릭 의과대학 내분비 내과 & Roche사, 2003)
• Roche사 에서는 PDA에 혈당기 및 바코드 인식기를 부착한 기기를 개발하였고 이 기기와 인터넷을 이용하여 충주의 한 지역을 대상으로 강남성모병원의 내분비 내과와 연결하는 집단을 대상으로하는 당뇨병 센터 관리 시스템을 개발하여 이미 3개월간의 단기 효과를 입증하였다. 

■ 당뇨폰을 이용한 당뇨 관리 프로그램 및 시스템 개발 
(가톨릭 의과대학 내분비 내과 & 헬스피아사 및 LG사, 2003)
• 헬스피아와 LG에서는 휴대폰에 혈당기가 부착되었을 뿐만아니라 측정된혈당을 바로 무선통신으로 당뇨병 센터에 전송할 수 있는 당뇨폰 (LG KP-8400)을 개발하였고, 본 기기를 가톨릭 의과대학의 혈당 관리 시스템에 연결한 무선통신과 인터넷을 기반으로 한 새로운 혈당 관리 시스템을 개발하였고 이의 3개월간의 효과를 입증하였다.  
<그림 2.9> 당뇨폰을 이용한 3개월간 혈당 관리 효과 

■ 비만 관리 프로그램 및 시스템 개발 
(삼성 종합기술연구원 & 가톨릭 의과대학 내분비 내과 & Korea Expert, 2005)
• 과체중 및 비만환자를 대상으로 운동, 식사 관리를 기반으로 하는 체중 조절 프로그램 개발 완료. 임상 시험 계획중. 



   <그림2.10> 
  
 2.1.4 국외 산업현황

■ 전 세계적으로 바이오센서 관련 업체들은 미국에 37%, 유럽에 42%, 그리고 일본에 11%정도의 회사가 분포하고 있으며 주로 혈당 바이오센서에 집중되어 있음. 
■ 첨단 바이오센서의 초기 형태라 할 수 있는 최소침습형 혈당 바이오센서 혹은 단백질 랩온어칩 개발은 일부 진행 중이나, 유비쿼터스 개념의 바이오센서 기술은 아직 개발된 바 없음.
■ Integ Inc.의 LifeGuide는 측정기에 연결하는 미세한 바늘을 통해 1.4㎜의 작은 구멍을 피부에 뚫고 그곳을 통해 조직액을 흡입하여 혈당치를 산출해 내는 바이오센서를 개발. SpectRx Inc.에서 개발중인 혈당 측정기는 피부에 미세한 구멍을 만들어 조직액을 흡입하여 혈당을 측정한다는 점에서는 LifeGuide와 유사.


  <Integ Inc: Lifeguide>      <SpectRx Inc>
   
<그림 2.11>
■ 현재 휴대용 센서 시스템으로 대표적으로 사용하고 있는 것이 i-STAT 사 제품이다. 한두 방울의 피를 일회용 카트리지에 떨어뜨린 후 분석기에 삽입하면 10분 정도 후에 pH, 이온 농도, 혈중가스 농도, 혈당 농도 등 건강 진단에 필요한 기본적인 정보를 제공해 준다. 카트리지 내에 피를 이동시키거나 피의 양을 조절할 수 있는 micropump와 microvlave 등을 포함하고 있다. 그러나 이 시스템은 질병 유무를 알아보는 것이 아니라 응급 환자의 인체 상태를 알아보는데 사용된다. 

■ Biosite사의 cardiac systems은 I-STAT와 기능은 비슷하나, 심근 경색증 및 울혈성 심부전 과 같은 심장관련질환의 조기 발견 등 건강 진단에 필요한 기본적인 정보를 제공해 준다.   
    
  <i-STAT : PCA>  <Biosite : Cardiac System>
<그림 2.12>

■ 영국의 옥스퍼드 대학에서도 혈당기와 휴대폰을 연결하여 혈당을 전송하는 시스템을 개발, 제1형 당뇨병 환자를 대상으로 하여 9개월간의 효과를 보고한 바 있다. 

■ 휴대용 진단기기
• 핀란드 Tempere University of Technology와 University of Lapland 및 Reima Oy사에서 스노모빌 운전자를 위한 옷을 개발하였음. 자켓 속에 휴대전화용 통신 모듈, 위치와 움직임 및 온도 감지 센서, 전기전도도 센서 및 충격 감지용 가속도 센서 등이 부착되어 있음. 충돌 사고 발생시 자켓은 자동적으로 충돌을 감지하여 휴대전화의 SMS를 이용하여 응급의료센터로 조난 메세지를 전송하며, 여기에는 운전자의 위치 (좌표), 주변 환경, 속옷에 부착된 심장 감시 장치로 부터 얻은 데이터 등이 포함되어 있음

■ 모바일 헬스케어

• 독일에서는 Vitaphone이라는 헬스케어 전용폰을 개발하였으며, 이는 심장박동을 측정해 응급상황 시 응급센터로 자동 연결하는 시스템을 포함하고 있음. (혈압을 측정하는 VasoPhone, 심전도를 측정하는 HerzHandy, 당뇨를 측정하는 GlucoPhone 등)
• 일본 산쿄 제약社 글루코와치(GlucoWatch) : 손목시계 모양의 이 제품은 채혈침 없이도 전자 시그널을 이용해 10～15분마다 혈당을 체크하고 필요한 인슐린의 양을 계산 
• 일본의 마쓰시타전기산업이 자사의 eHII라는 전시장에서 소개, 개발 중인 서비스는 변기에 앉으면 체중, 체지방, 당뇨수치 등을 자동으로 측정하고 매일의 건강상태를 확인할 수 있음
• 네트워크를 경유하여 홈서버는 물론 담당 의사나 전문 의료기관으로부터 건강 상태 등에 대해 필요한 어드바이스나 조치를 받을 수도 있음.



















2.2 국내외 기술개발 동향 

  2.2.1 인터넷을 이용한 cyber 당뇨병 클리닉 개설을 통한 환자          관리 모델 개발

■ 가톨릭의과대학교 주관 연구 
•인터넷을 이용한 Cyber 당뇨병 클리닉 환자 관리 모델
  - 인터넷상에 서버 구축 및 개별 환자 차트 개발
  - 200명의 환자 모집 및 임상검사 및 사용 교육 실시 
  - 3 개월 동안 당뇨병환자에게 인터넷을 이용한 혈당관리 실시 
  : 인터넷을 이용한 혈당관리를 실시 한 실험 군에서 대조군보다     평균 당화 혈색소, 혈중 중성지방, HDL-콜레스테롤 등이 호전됨.
  - 인터넷을 이용한 혈당관리는 당뇨병환자의 장기적인 혈당 조      절의 향상도 도모할 수 있는 효과적인 방법임을 제시

•Calorie tracker를 이용한 운동 관리 프로그램 개발중  
  - Calorie tracker를 이용하여 운동양, 운동패턴을 분석함으로써
   이를 혈당관리에 적용하는 운동관리 프로그램 개발중 
   (그림 2.13) 
 
• 음식 시뮬레이션 프로그램을 이용한 식사 조절 프로그램 
   개발중 (그림 2.13)

• Calorie tracker와 맞춤형 원격 관리 시스템에 인공지능형 정보분석 프로그램을 적용한 통합 관리 시스템 개발중 (그림 2.14)  





<그림 2.13> Calorie tracker를 이용한 운동조절 프로그램 및 음식 시뮬레이션 프로그램을 이용한 식사조절 프로그램 모식도













<그림 2.14> Calorie tracker를 이용한 원격 관리 시스템 및 인공지능형 정보 분석 시스템의 적용 
■ 초고속망 가입자수가 이미 1200만명을 돌파하였고 유비쿼터스 컴퓨팅 기술의 발전에 가속도가 붙어 진행되면서 산업자원부가 2002년부터 유비쿼터스 어플라이언스 솔루션 개발 프로젝트를 추진하고 있음

■ 유비쿼터스 기술개발 프로젝트에는 유비쿼터스 지원 무선 네트워크 칩세트, 스마트·네트워크 부가모듈, 유비쿼터스 지원 네트워킹 미들웨어 및 다양한 유비쿼터스 응용솔루션 기술 개발이 포함되고 있는데, 특히 헬스케어 솔루션 기술 개발에 매우 큰 관심을 기울이고 있음

■ 최근에 고려대학교-암연구센터 협동으로 한국과 일본간 DV급의 원격의료 시연을 시도하여, 2001년에 일본 규슈 대학의 위암 수술 장면을 국립암센터로 전송함으로 의료영상 기반의 tele-mentoring이 국내 최초로 이루어졌을 뿐만 아니라 2003년에는 QuadView를 이용하여 DV급 원격의료를 다자간으로 수행하였다. 이러한 연구결과는 후속적으로 tele-pathology, tele-radiology, tele-robotic surgery, diagnostic tele-endoscopy 등의 연구로 이어져, 의료연구자 들 사이를 통신망으로 연동하여, 고품질 영상 및 음성을 이용한 U-의료 진단 및 교육 시스템으로 진전될 전망이다.









  2.2.2 바이오센서 및 기기 관련 기술의 발달 동향 


[ 연구 동향의 방향성]

            <그림 2.15>

■ 국내에서는 차세대 성장산업으로 지정되어 산자부 및 과기부 지원으로 HTS(high throughput screening) DNA 및 단백질 칩 시스템 사업이 시작되고 있으나, 소자/시스템 기술이 주류이며, 본 제안서에서 제안하는 바와 같이 U-Biocare system 상용화를 위해 필수적으로 요구되는 고감도 바이오센서 개발을 위한 실용성 있는 프로브 소재 및 공정기술에 대한 지원은 매우 미미한 수준임.

■ 서울대 생체계측신기술센터는 과기부 지원 하에 인체활동을 제한하지 않고 가능한 정상적인 생활을 유지하면서 조속하고 지속적으로 인체기능을 진단할 수 있는 생체신호계측기술을 개발 중

■ 연세대 이동형 응급의료용 정보시스템 센터는 보건복지부 지원 하에 응급환자 상태를 모니터링하기 위한 무선 심전계와 이동형 응급환자 통합 계측 시스템을 개발 중에 있음
■ 재택 건강관리 시스템 연구센터는 보건복지부 지원 하에 재택진료를 위한 다차원 생체신호 검출 시스템, 다차원 생체신호 정보처리 단말기, 재택 건강관리 증진 전문가 시스템, 통신/DB/진단 서버, 그리고 의료전문가용 워크스테이션들 사이의 원활한 데이터 교환을 가능하게 하고 데이터 재사용, 분석,검색, 통계정보 등을 보다 효율적으로 처리 및 관리하기 위한 표준화 방법과 인터페이스 규격을 연구

■ 휴대용 진단기기 부분
지금까지 국내에서 생산된 의료기기는 단순 기능의 제품 위주였으나, 최근 개인 건강진단 및 관리에 대한 관심이 높아지면서 개인용 첨단의료기기 개발업체가 증가하고 있는 상황이나 이런 관심과 달리 국내의 연구 및 개발은 아직 선진국 대비 미비한 실정

<표 2.2>
■ 참여 연구팀들은 정확/정밀한 진단에 필수적인 질병지표물질 및 정보, 즉 체계적인 진단컨텐츠를 이미 확보하고 있으나, 기존에 설립되어 운영되고 있는 진단관련 센터들은(표 1) 생체계측용 하드웨어시스템 개발 중심으로 운영되고 있다. 따라서 기 확보된 질병지표물질을 기반으로 차세대 진단시스템을 개발하는 ‘차별화된 센터’ 설립이 필요하다. 

표 2.3. 현재까지 국내에 설립된 유사분야 연구센터 현황
   
연구센터
소  속
지원기관(사업)
연구내용
생체계측신기술
서울대학교
과학기술부(ERC)
원격/이동(무구속) 진단시스템 개발
초미세 생체전자 시스템
서울대학교
과학기술부(ERC)
초소형 neural chip, 세포분석용 cell chip, 단백질 분석용 chip, 인공망막 연구 
바이오나노텍
(자체 설립)
포항공과대학교
나노핵심기반기술사업 (산업자원부)
약물전달용 나노바이오 칩 및 나노시스템, 단일 분자 공학, 나노바이오공정, bio-NEMS 
한국나노바이오
테크놀로지
(자체 설립)
부산대학교
내부 지원
생체 나노구조 기능 연구, 바이오센서 개발 연구, 나노의약품 전달체계 개발연구, 세포  나노공정, 나노생물소재



■ 휴대형 생체신호 계측부분
•생체변화를 진단하는 휴대진단시스템 개발은 생체 기능의 정상, 비정상을 평가하는 중요한 자료이기 때문에 진단 목적에 따라 다양한 형태의 계측장비가 개발되고 있으며, 심전계, 뇌파계, 환자감시장치, 근절계, 혈압계, 청력계, 분만감시장치 등으로 구분되는 생체신호계측기는 향후 BT, IT기술 융합에 따라 수요가 크게 형성될 것으로 판단됨. 그러나 이 또한 국내 일부 벤처기업을 중심으로 진행되고 있음.

•정밀전자 분야의 첨단기술 부족과 생체현상 계측기기의 원천기술 부족으로 생체현상 계측기기의 첨단화가 부진하였으며, 단순기기 위주의 계측기기, 정보기기 및 분석기기의 생산에 주력하고 있음.

•또한 의료기기의 다양한 분야에 반해 국내에서 개발하거나 생산되는 분야가 한정되어 있고 기술력이 다른 외국의 제품에 비해 많이 뒤져 있어 수입에 의존하고 있는 실정임.


•국내 의료기기 시장의 영세성에 따른 대기업의 투자의지 부족, 기존 의료기기 산업체의 자본 영세성, 세계적인 의료기기 산업 선도업체의 국내 불공정 거래 관행 만연 등이 해당 분야의 기술 및 산업 발전을 저해하는 요인으로 지적되고 있으나, 이러한 문제점들은 일방에 의해 해결되는 것이 아니라 정부의 지속적인 지원과 정부와 민간의 협력적 연구, 개발 노력이 요구됨

  2.2.3 Ubiquitous Biocare System의 구성 및 향후 관련 기술
       의 발달 

■ 다양한 바이오센서를 사용하여 하루 24 시간 동안 실시간 또는 주기적으로 질병의 진행 상태에 대한 검사를 자동 또는 수동으로 시행하고, 측정 데이터를 인터넷 및 무선 통신을 이용하여 환자가 어느 장소에 있든지 상관없이 실시간으로 시스템 서버에 전달하며, 인공 지능을 갖춘 분석 시스템을 이용하여 결과를 분석하고 최종적으로 의사가 측정치와 분석 결과를 바탕으로 환자의 현 질병에 대한 위험도 등을 평가하여 환자에게 필요한 정보와 약물, 운동, 식사요법 등의 처방을 실시간으로 할 수 있는 BT, NT, IT가  결합된 제3의 의료 시스템이라 할 수 있다.

■ 인공지능을 이용한 질환별 환자정보분석 시스템을 사용함으로써 급팽창하고 있는 보건의료비를 절감할 수 있는 실천적 대안이 되고, 또한 병원 환자의 조기퇴원을 유도할 수 있을 뿐만 아니라 값비싼 nursing home 등 장기요양시설에 거주하는 환자 중 집에서도 요양이 가능한 환자를 이송시킬 수 있어 자원의 효율적 활용이 가능해 지며, 고령 인구가 확대되고 있는 시대에 필수적인 의료 시스템이라 할 수 있다. 


■ 또한, 인공지능을 이용한 질환별 환자정보분석 시스템은 당뇨, 고혈압 등의 성인성 질환뿐만 아니라 선진국의 평생 건강관리 프로그램을 도입하여 소아 때부터 적용함으로써 질병의 예방에 효율적으로 활용할 수 있다.

■ 이 시스템은 off-line과 on-line을 연계시킴으로써 1년에 1-2회 off-line center를 방문한 환자들에 대하여 각종 편의시설 및 휴양 프로그램을 제공하고, 또한 실버타운 등의 시설과 연계하여 다양한 시설에 있는 노약자나 환자들에 대해서 양질의 관리 시스템을 제공할 수 있게 됨으로써 이 시스템을 운영하는 센터와 이 시스템을 이용하는 사용자 모두에게 경제적 및 효율적 편의를 제공할 수 있다. 

■ 당 기관은 각종 인공지능 알고리즘(ANN, Fuzzy, Genetic Alg. 등)을 환자정보 분석, 환자 질병 분석 및 분류, 환자 생활 패턴 분석, 질병 관리 및 예측 분야에 적용하여 상업적으로 즉시 이용할 수 있는 시스템을 개발할 예정이다.

■ 사업화할 수 있는 최종 결과물은 자가 진단 시뮬레이터. 질병 예측 시스템, 환자 진단 정보처리 시스템, 환자 및 의사용 질병관리 시스템 등이다. 또한, 로봇 분야에서 과제를 진행해본 경험을 가지고 있기 때문에, 현재 제안한 과제가 완료된 후에는 유비쿼터스 환경아래에서 다양한 의료진단 및 관리 시스템을 로봇에 적용할 수 있을 것이다.

■ 인공지능을 이용한 질환별 환자정보분석 시스템은 기존 오프라인 병원과 환자간에 질병 진단 및 관리 등에 있어서 원할한 커뮤니케이션을 제공함으로써, 가톨릭의대 내분비과와 협의하여 직접 대 고객 서비스를 진행할 수 있고, 다양한 수익원을 창출할 수도 있다. 아울러, 전세계에 독보적인 통신인프라와 결합된 환자 병원 연계 시스템 개발은 미국, 유럽, 일본 등 선진국들의 구미를 당길 수 있기 때문에, 국내 시범 사업 실시와 동시에 해외 수출을 위한 마케팅을 진행할 예정이다.

  2.2.4 네트워킹 시스템 기술의 발달 동향

■ 현재 유비쿼터스 시대를 대비하기 위한 시도가 각 국가별로 다양하게 진행되고 있다. 국내에서도 또한 이러한 움직임에 발맞추어 정부의 주도하에 관련 기술개발 및 표준화를 통해 유비쿼터스 시대를 선도하려는 움직임을 보이고 있다. 이러한 새로운 패러다임인 유비쿼터스 컴퓨팅 기술은 인간 생활에 기초가 되는 홈(Home)에서 가장 복합적으로 적용될 것으로 예상된다. 

■ 홈네트워크 기술은 유비쿼터스 사회를 구현하기 위한 가장 중요한 시발점으로써, 산업계의 큰 관심의 대상이긴 하나, 시장을 주도할만할 진정한 ‘Killer Application’은 아직 제시되고 있지 않다. 최근에는 사이버아파트 구축, VoD 서비스, IP 셋톱박스 보급 등 각 사업자들이 상대적으로 경쟁력이 있는 분야에 대한 홈네트워크 서비스를 제공하고 있지만 홈네트워크 서비스는 IT 기술의 발전과 사용자 중심의 친화적인 서비스 형태로 진화하게 될 것이다. 즉, 홈네트워크의 패러다임은 점차 사용자 중심의 서비스로 진화하고 있음을 알 수 있다. 아래 그림은 이러한 패러다임 변화에 맞는 사용자 중심의 홈네트워크 지능형 통합 서비스의 모델을 제시한 것이다.

■ 홈네트워크 지능형 통합 서비스를 위해 제시한 시나리오와 같은 서비스를 제공하기 위해서 가장 중요한 요소 기술 중 하나는 홈네트워크 구조의 통합 관리 기술이라 할 수 있다. 즉, 미들웨어, 유무선 네트워크, 홈게이트웨이, 홈서버 등의 기반 기술을 통합할 수 있는 구조 설계 및 기술 개발이 중요하다 할 수 있다. 또한 여러 네트워크 및 디바이스를 지닌 홈네트워크 환경의 특성상 이들간의 상호 운용성을 지원하며, 자동 구성 관리할 수 있고, 그밖의 멀티모달 인터렉션 기술 및 QoS 보장 및 관리를 위한 차세대 홈네트워크 미들웨어 기술 개발이 요구된다. 이 밖에도 고도화된 지능형 맞춤 서비스를 위한 지식 기반 서비스 미들웨어 기술과 보다 발전 된 서비스를 지속적으로 공급하기 위한 서비스 관리 기술이 필요하다. 한편, 다양한 서비스 제공을 위해 필요한 정보 또한 다양해지기 마련인데, 이와 관련하여 사용자 개인 정보를 보호하거나 외부 접속에 대한 보안을 제공하며, 관련 기술 및 인프라와의 연동시 발생할 수 있는 보안 취약점을 차단시켜줄 수 있는 보안 기술 또한 중요한 요소 기술일 것이다. 

■ 의료용 정보 저장 및 전송 표준화 부분
•원격진료를 위해서는 각 원격단말기로부터 수신되는 테이터의 신뢰성 확보와 표준화 인터페이스 구성이 무엇보다도 중요하며 특히 지능형 DB 구축이 이루어져야 함. 현재 국내병원 등을 포함한 의료기관은 아직도 의무기록이 전산화되지 않은 곳이 많으며, 쓰이는 코드나 용어 또한 표준화되어 있지 않은 상황임. 타 기관으로 환자나 의료 정보를 교환해야 할 필요가 있을 때, 일반적인 진료 차트나 혹은 단순한 파일의 형태로 전송, 전달하여 받는 쪽에서 재분석해야 하는 상황임. 의료 정보의 데이터 구조와, 전송 표준을 만들려는 프로젝트나 시도는 있었으나, 프로젝트 수행기관의 국소적인 범위로 의료인과 과학기술인들의 전체적인 참여와 동의로 만들어지지 못하고 있음.

•DICOM (Digital Imaging COmmunication in Medicine)은 현재 의료영상의 표준이 되고 있어 거의 모든 프로그램이나 시스템이 지원을 하고 있는 실정으로 DICOM에 대한 구현은 대학 연구실이나 관련업체를 중심으로 활발하게 되고 있음.

•HL7 (Health Level 7)에 대한 현황은 국내 병원에서 일부 시도는 있으나 아직도 널리 쓰이고 있지 않음. 향후 앞으로 이 기술은 널리 사용하게 될 것으로 예측됨.


<그림 2.16> 사용자 중심의 지능형 통합(의료) 서비스 모델 

■ 따라서, 홈네트워크 구축을 위해 필요한 물리적인 네트워크 구성 기술과 단말간의 통신 프로토콜 기술, 네트워크 미들웨어 기술이 핵심적으로 필요로하며, 사용자 프로파일 및 환경 상황에 따른 차등적 보안 서비스와 바이오센서․기기 인식 및 자동 구성 관리 기술, 이기종 단말기간 상호 운용성 기술, 지식 서비스 지원 정보 마이닝 기술, 맞춤형 지식 서비스를 위한 정보 서비스 개인화 기술 들이 복합적으로 적용된 지식서비스 미들웨어 기술은 향후 지능형 의료 홈네트워크 서비스를 제공하기 위한 필수 기술이라 할 수 있다.

■ Ubiquitous Sensor Network(이하 USN)은 사물에 고기능 센서 등을 부착하여 유무선 가입자 망과 연동함으로써 이용자를 중심으로 각 사물의 정보를 수집, 가공하고 이를 기반으로 서비스를 제공할 수 있는 통신망을 말한다. USN은 인식정보를 제공하는 센서를 중심으로 발전하여 이들 간의 네트워크가 구축되는 과정을 통해 자율 센서 망으로 발전하게 되었다. USN을 의료/복지 분야에 응용한 것을 U-Healthcare 라고 한다. 이는 각종 생체 센싱 정보 및 의료 관련 데이터를 USN에서 수집, 가공 및 처리 되도록 하는 것이다. 이와 같은 의료 관련 USN인 U-Healthcare에 대한 기술 연구는 불과 2~3년 전 해외 Medical Center 와 대학 연구소를 주축으로 연구되기 시작하였으며, 국내에서도 앞으로 활발한 연구가 진행될 것으로 예상된다.

■ 실제로 U-Healthcare의 상용화 사례는 아직 많지 않으며 더욱이 U-Healthcare와 관련된 USN 인프라에 관한 연구는 전 세계적으로 미비한 수준이다.

가. 국내 동향
1. 연세세브란스병원은 지난 5월, 신병원 개원에 맞춰 추진해온 1단계 ‘u호스피털’ 사업을 완료했다. ERP를 비롯해 그룹웨어, ABC 등을 골자로 한 1단계 프로젝트를 완료한 데 이어 현재 OCS와 EMR 시스템 구축을 진행하는 등 2단계 사업을 추진하고 있다.
2. 삼성서울병원은 'Mobile Hospital'을 표방하며 지난 2003년 말부터 복합단말기인 스마트폰과 공중망을 이용한 환자정보 조회서비스를 시작했으며, 이번에 시스템을 업그레이드하면서 최신형 스마트폰 단말기 의료진에 배포했다. 이 스마트폰을 이용하여 PACS 영상 조회까지 가능하며, 수술진행상황과 이상수치 경고 컬러 표시, 입원환자 및 협진의뢰 환자 발생시 문자메시지 전송 서비스가 가능하다.
3. LG CNS는 생체 센서, RFID, 스마트 카드, 휴대형 의료 기기 등을 이용해 환자의 건강상태를 실시간으로 모니터링하고 원격지에서 의료 상담까지 가능한 u호스피털 구축을 하고 있다.
4. 현대정보기술은 유비쿼터스를 적용하여 웹기반으로 개발되 환자와 보호자가 언제 어디서나 다양한 접속 경로를 통해 병원업무를 처리할 수 있는 u호스피털을 구현하였다.
5. 재택 건강관리 시스템 연구센터는 보건복지부 지원 하에 재택진료를 위한 다차원 생체신호 검출 시스템, 다차원 생체신호 정보처리 단말기, 재택 건강관리 증진 전문가 시스템, 통신/DB/진단 서버, 그리고 의료전문가용 워크스테이션들 사이의 원활한 데이터 교환을 가능하게 하고 데이터 재사용, 분석, 검색, 통계정보 등을 보다 효율적으로 처리 및 관리하기 위한 표준화 방법과 인터페이스 규격을 연구 하고 있다.

(1) KT 컨소시엄
1단계 1차년도(03.12~04.6) 사업은 3개 지역 200세대를 대상으로 진행하였고, 5개 분야 19개 서비스가 제공되었다. 서비스 확장성 및 다양한 인터페이스 제공으로 편리한 이용환경을 확보하고 기기 및 서비스 호환성 확보로 전국망 기반 상용화 여건을 조성하는 전략을 추진하였다. 2차년도 추진 목표는 첫째, 컨소시엄 참여기관 간 100% 호환성을 확보하고, 둘째, 디지털 홈 플랫폼 연동 및 보안모듈 장착으로 보안기능 강화 등 망의 안정화, 셋째, 양방향 DTV, 모바일을 통한 원격제어 등 서비스 고도화를 목표로 삼고 있다.

(2) SKT 컨소시엄
1단계 시범사업의 목표는 다양한 홈네트워크 비즈니스 모델개발, 조기상용화 및 기술호환성 확보를 통한 홈네트워크 표준화 완성이다. 앞으로 진행될 2단계(2005.1~2007.12) 사업은 컨소시엄간 호환성을 확보하고 비즈니스 모델 완성을 통한 상용 서비스 제공이다.

(3) 삼성전자 ‘홈비타(Homevita)’
삼성전자는 홈네트워크 솔루션을 ‘홈비타(Homevita)’라는 브랜드로 개발을 진행하고 있다. 국내의 경우 기술개발과 함께 사업영역을 확대하고 표준화 부분에도 적극 대응하고 있다. 또한 지난해 10월 자체 개발한 홈네트워크 전력선통신(PLC) 규격인 ‘홈비타 프로토콜(S-Cube)’ 기술을 공개했다. 귀뚜라미보일러, 린나이 코리아, 이건창호 등 20여개 관련업체들이 이 규격을 사용하고 있고 이번 공개로 표준화는 더욱 빠르게 진행될 전망이다. 
   지난해 12월 480세대 규모의 대구 태왕 아너스빌에 홈비타 솔루션을 구축했고 풍림, 신명, 대우 등 주요 아파트 1만7,000여 가구에 홈네트워크를 수주했다. 올해에는 경기 화성, 경남 양산 등 3,000세대에 홈비타 솔루션이 공급될 예정이다. 

(4) LG전자 ‘홈넷’
LG전자의 ‘홈넷’은 지난 2003년 7월 장안동과 방배동의 대규모 신축아파트 단지에 홈네트워크를 구축하며 대중적인 상용화에 나섰고 지난해까지 1만여세대 이상의 신축아파트 단지에 홈네트워크 시스템을 수주했다. LG홈넷은 통합제어, 댁내관리, 엔터테인먼트, 방범/방재, 웰빙 등 세부적으로 솔루션을 나누어 서비스를 제공함으로서 다양한 디지털 기기들을 네트워크로 연결하여 언제 어디서나 편리하고 안전하며 즐겁고 윤택한 주거 생활의 제공을 목표로 하고 있다.

(5) 중앙대 ‘HNRC(Home Network Research Center)’
중앙대학교의 ‘Home Network Research Center(홈네트워크 연구센터)’는 2004년 8월에 설립되어 지능적 서비스의 제공을 위한 차세대 홈네트워크 미들웨어 구조 및 보안 기술응용 핵심 기술을 연구 개발하고 있다. 세부 연구개발 내용 및 목표는 홈네트워크 구조 통합 연구 기술, 차세대 서비스모델링 및 홈네트워크 구조 연구 기술, 차세대 홈네트워크 미들웨어 기술, 홈네트워크 보안 기술, 홈네트워크기반 실감형 3D 멀티미디어 처리 기술 및 홈네트워크 표준화 수행이다. 특히 홈네트워크 연구센터는 다양한 센서를 이용한 위치 추적 시스템 기술과 3D 위치기반 홈네트워크 관리 기술, 상황인지 생체 인식 기술, 실시간 위치기반 동영상 스트리밍 서비스 기술, 웹 기반 보안 서비스 기술 및 Home Office Conference Infra 기술, 상황적응형 실시간 Web Crawling 기술 등을 통해 지능적이며 적응적인 서비스의 비즈니스 모델 완성을 위해 산ㆍ한ㆍ연 공동연구개발 체계로 운영하고 있다.











<그림 2.17> 이동 및 착용형 정보통신기기 발전 전망 
(국가기술지도 2002)















<그림 2.18> Ubiquitous Bio-Care System의 구성 및 
관련 기술의 발달 




<그림 2.19> 유선 네트워크 시스템의 진화
















<그림 2.20> 무선 네트워크 시스템의 진화  

















  2.2.5 주요 선진국의 기술개발 동향

  (1) 유비쿼터스 응용부분

■ 미국을 비롯해 일본, 유럽 등 세계 각국은 모바일, 브로드밴드, 극소형 컴퓨터, IPv6등의 핵심기술 등이 창출해내는 유비쿼터스 혁명이 새로운 정보 지식 국가 패러다임이란 전제 아래 대학을 비롯하여 정부, 기업, 연구소가 유비쿼터스 시대에 적극 대비하고 있음.

■ 선진국에서 먼저 휴대형 의료 단말기에 대한 연구를 시작하기는 했으나 아직 초기 단계에 있는 상태이고, 더욱이 이동성이 보장되지 않는 형태임

e-healthcare 응용부분
■ 선진국의 경우 PDA 휴대형 단말장치를 이용한 원격 관리 기술에 집중하고 있는데 미국 정부 및 MoHCA(Mobile Healthcare Alliance) 주도 프로젝트는 모바일 헬스케어를 응급의료체계에 연결하는 것을 궁극적인 목표로 하고 있음.

■ 미국 알라바마 대학교에서는 개인의 personal wireless intelligent sensor network를 개인 서버와 통신하고 이를 다시 RF 통신으로 인터넷과 연결하는 지능형 개인 모니터링 시스템을 개발하였음

■ 미국 조지아 공과대학은 전쟁터에서 병사들의 생체 징후를 관찰하는 Smart Shirts를 개발하였음
EU는 모바일 헬스 프로젝트를 2002년 3월 1일 시작해 2003년 9월에 완료하였음.
■ 일본에서도 고령자 복지 10개년 계획, New Gold Plan 등을 통해서 재택 서비스 및 의료복지용구 개발 등의 연구를 계속하고 있음.

■ 구체적 연구 현황
• 환자 자료기지 구축에 대한 연구
 - DIABCARE : Piwernetz등에 의한 보고
 - DIAMOND : Kopelman and Sanderson등에 의하여 보고됨
 - DIABCARD : Engelbrecht 등에 의하여 보고됨
  
• 환자의 자료 분석 시스템과 조절프로그램 개발에 대한 연구
 - DIABTel : Gomez 등이 보고
 - T-IDDM project: Gomez 등에 의하여 시도
 - DIVA system : Fallucca등이 임산부 당뇨병 환자를 위하여 고안
 
• 환자의 진료에 적용을 시도하는 시스템
 - TeleDoc -- Humalink : Albissor등이 보고
 - AIDA : commercial site로 인슐린 조절 프로그램을 무료 배급중

• Informatics for Diabetes Education and Telemedicine 
   (IDEA Tel) project
 - 미국 NIH에서 연구기금을 대고 Columbia 대학 주관으로 시작     되는 인터넷을 이용한 당뇨병 환자 관리에 대한 연구
 - 대상 : 1500명의 당뇨병 환자를 대상
 - 이 연구는 전 국민에 대한 진료 접근성을 한층 향상시키기 위한  방안으로 Internet technology의 적용의 효과를 입증하고 이러한 신 모델의 개념을 우울증, 비만, 천식, 심부전등 다른 질환에도 적용함으로써 보다 더 효과적인 치료의 가능성을 예상하고 있다.   
▶ 이와 같이 외국에서는 이미 오래전부터 만성질환관리를 위해 인터넷을 이용한 각종 시스템 개발에 막대한 연구개발비를 투자하고 있었으며 최근 서서히 결실을 맺고 있어 선진국 어디에서도 뒤지지 않는 초고속 인터넷망을 구축하고 있어 인터넷을 이용한 만성질환관리시스템 적용에 가장 좋은 환경을 가지고 있는 국내에서도 빠른 시간 내에 인터넷을 통한 질환관리시스템을 정착시킬 필요가 있음을 실감케 하고 있다.

  (2) 휴대형 진단기기 부분

■ 주요 모바일 시스템 및 휴대형 진단기기를 분석하여 보면, 휴대가 보다 용이하도록 소형화 추세를 나타내고 있으며, 측정대상이 전기적 신호인 경우에도 gel이나 paste를 사용하지 않고도 생체정보의 계측이 가능하며, 무선송수신모듈과 융합하여 무구속, 무침습의 계측기술로 발전하고 있음. 또한, 유무선 네트워크를 통해 원격 모니터링이 가능한 시스템으로 발전하고 있음.

 (3) 휴대형 생체신호 계측 부분

■ 선진국에서는 1970년대 이후 물리학을 응용한 첨단기술의 발달과 전자산업의 발달을 기초로 하여 의료산업을 집중적으로 육성하여 왔으며, 의료산업의 육성정책에 힘입어 의료용 계측기 시장은 매년 8% 이상의 고도성장을 계속하고 있음.


■ 모바일 환경에서 사용하기 위한 휴대형 생체신호 계측과 분석 시스템의 개발동향은 휴대형 단말기의 소형화, 센서의  소형화 및 무선화, 질병을 자동으로 진단하기 위한 진단 DB 구축 및 알고리즘 개발 등임.

■ 모바일 환경에서 사용되는 휴대형 생체신호 계측 및 분석시스템은 혈당, 심전도, 뇌전도, 폐활량, 근전도, 혈압 및 온도, 다생체신호 측정 등임

  (4) 이동형 의료정보 계측기 및 의료정보 전송 표준화 부분

■ 사용자 위주의 전산환경이 다양한 하드웨어를 허용함으로써 의료정보교환의 문제점이 발생하자 공급업자들이 자체의 통신표준을 만들었으나, 업자주도형 표준화는 통일안 정립의 문제가 있고 각국의 이익과도 관련이 있으므로 전 세계는 국제표준화기구와 개방형 시스템 주도의 표준안 정립을 추구하고 있음
개방형 시스템이란 표준통신규약을 통해 이 기종 시스템과 정보교환이 가능한 기기를 총칭한 것으로 1983년 ISO에서 제정한 OSI(Open System Interconnection) Reference Model을 말함

■ OSI모델은 통신계층을 7가지 기능적 특성으로 분할하여 개발자가 각기 목적에 맞는 효율적 통신계층을 선택하는데 있음. 특히 종래와는 달리 각종 생체신호, 영상, 환자정보 등의 모든 내용을 통합적으로 다루고, 무선으로 데이터를 받아서 처리하려는 움직임이 일반화되면서 의료정보 표준화는 더욱 중요한 요소로 자리잡아가고 있음

■ 21세기를 준비하는 의료정보 표준화 사업에 있어 가장 필수적인 요소 중의하나는 통합적이고 효율적으로 조직된 기구라고 할 수 있으며, 의료정보 표준화는 미국과 유럽에서 시작되어 국제표준화 기구(ISO)의 한 분과로 활동하면서 점차 확산되어 가는 추세이고, 각국은 통신 표준화 활동을 통하여 국제협력을 강화하는 추세임. 1990년에 결성한 유럽표준화 위원회(CEN)의 요구를 수렴하고 적극적인 국제표준화 활동을 위해 미국 표준화기구 (ANSI)는 다음 6가지 영역의 의료정보 표준화를 제안하였음.


■ 전자의무기록
■ 멀티미디어 (음성, 영상)정보교환
■ 의학용어와 코드 통일안
■ 검사장비 간의 정보교환 (생체신호 및 기타 검사결과에 대하여)
■ 진료규약, 임상지식 및 통계자료 데이터베이스의 표현과 교환
■ 기타 진료관련 의료정보 보완 사항



 

  2.2.6 바이오센서 기술 개발 동향 

■ 나노바이오칩, 나노바이오센서, 나노바이오멤스, 나노생체소재, 나노생체 분석 등과 같은 관련 핵심기술개발 연구가 활발히 진행

■ NASA, HP, MIT 등은 PDA나 착용식 컴퓨터(wearable computer)와 통신이 가능한 원격 건강진단 시스템과 스마트 액세서리와 40여 가지의 생체전기신호를 측정․분석할 수 있는 Life Shirt를 개발 중이다.

■ 미국, EU의 경우 반도체 기술을 이용하여 초소형, 고감도를 목적으로 LOC (Lab-On-a-Chip), Micro-TAS(Micro-Total Analysis System)의 개념을 구현하기 위한 연구 수행 중이다.

■ 미국 NIH는 나노미터 단위인 생물 분자를 이용해 집적화 밀도가 기존 실리콘 칩의 천만 배 이상 향상되는 장점이 있는 생물전자소자, 혈액 내의 성분이나 생물반응기 내의 각종 성분을 측정하는 바이오센서, 바이오메트릭 분자 펌프나 장비를 개발하는 나노바이오기계공학 등의 연구가 활발하다.

■ 독일 연방 교육연구부(BMBF)는 2001년 바이오나노테크놀로지 진흥프로그램의 일환으로 1차 연구프로젝트 선정결과를 발표한 바 있다. 바이오나노테크놀로지의 발전을 위해 물리학, 생물학, 화학, 재료공학 등 관련 분야의 학제적 연구를 지원하는 데 중점을 두고 앞으로 6년 동안 총 1억 마르크(약 580억원)를 투입할 예정이다. 주요 연구분야는 나노생체분석, 나노바이오센서, 나노생체재료 등인 것으로 분석된다. 

■ 일본의 경우 종합 과학기술회의에서 '2003도 과학기술에 관한 예산, 인재 자원배분의 방침'을 2002년 7월 24일에 발표했다. 그 중에서 '경제활성화를 위한 연구 개발 프로젝트의 추진'을 방침 결정의 하나로 명시했다. 융합연구 분야는 맞춤형 의료의 실현, 질환관련 단백질 해석, 재생 의료를 위한 줄기 세포기술과 신재료개발, 나노 재료에 의한 인공장기의 개발, IT와 BT를 활용한 바이오센서와 같은 바이오분석‧측정기기 개발, 세포‧생체기능 시뮬레이션,  체구조를 나노수준으로 해석하는 극저온 전자현미경개발, 노 캡슐형 인공 산소운반체의 개발 등이다.

■ 센서의 경우 과거에는 주로 임상용에 치중되어 연구개발 되었으나, 최근에는 NT 및 IT 기술의 급격한 발전에 따라 다분야의 특성을 접목한 융합 기술의 특성을 나타내고 있으며 다각적인 시도가 이루어짐.

■ 임상진단 분야에 있어 생명공학을 이용한 진단기술을 사용하여 감염성 질환이나 암을 진단하거나 유전자 진단시약의 개발이 활발하게 진행 중임. 또한 환경호르몬과 같은 내분비 교란물질의 검색과 독성 균, 병원균의 검출 등 독성화학물질과 관련된 식품안정성 분석용 바이오센서의 수요 및 개발이 증대함.

■ 최근에는 단순한 생화학적 측면의 목적 외에도 대량검색, 다중 동시측정 또는 동시 진단, 조기 진단, 고감도 감지 등 기존 기술의 한계를 극복하기 위한 시도가 주목받고 있음.

■ 이러한 관점에서 주목받는 기술이 단백질 칩, DNA 칩이며, 미소 유체이동 원리를 이용한 LOC(Lab-on-a-chip)과 μ-TAS(Micro Total Analysis System) 등이 발전하고 있음.

■ 국외에서는 Aclara BioSciences, GeneOhm, Affymetrix, Hewlett Packard, Agilent Tech., Nanogen, Zyomix, Ciphergen, Biosystem, Zeptosens사 등이 마이크로 PCR, DNA 칩, 단백질 칩, Cell 칩, 메타볼릭 칩, LOC 등 차세대 바이오센서 칩 연구개발에 주력하고 있음.

<국외 현황>
◈ 미국 Nanoscale Science & Engineering Center(NSEC): 국외에는 의료진단 및 나노바이오 기술 관련 연구센터가 많이 설립되어 있다(표 2 참조). 미국 나노기술 연구를 총괄하고 있는 NNI (National Nanotechnology Initiative)에서 발간된 연구개발 투자영역에 대한 보고서는 나노바이오 기술의 중요성과 연구개발비 투자 가치에 대하여 명확히 기술하고 있음. 이를 바탕으로 6개의 NSEC가 국가연구센터로 선정되었으며, 이 6개의 센터 중 2개 센터가 나노바이오 융합기술을 연구주제로 하고 있다(Rice 대, Northwestern 대).
◈ 일본과 대만: 아시아권에 속하는 일본과 대만에서도 의료진단 관련 연구에 국가적으로 집중적인 투자를 시작하였고 그 핵심 기술로서 나노바이오 기술을 채택하고 있다.




<그림 2.21>














<표 2.4> 국외 대표적 진단 및 나노바이오 관련 연구센터

국가
연구센터
소  속
지원기관(사업)
연구내용
USA
Center for Biomedical Engineering 
MIT
MIT
진단 및 치료를 위한 생체 시스템, 분자 공학, 조직공학  
USA
Whitaker Institute of Biomedical Engineering 
UCSD
Whitaker Foundation
생체계측 및 진단, 조직공학, 분자 및 세포공학, 재활 공학 
USA
NSEC: Center for Biological and Environmental Nanotechnology
Rice University
NSF-NNI,
NSEC
계면 나노과학, 생체공학에서의 나노재료 나노기술의 환경 응용
USA
NSEC: Institute of Nanotechnology
Northwestern University
NSF-NNI,
NSEC
나노패턴, 표면 유도 자가조립, 생물학적 나노구조와 신호전달
USA
NSEC: Science of Nanoscale Systems and their Device Applications
Harvard University
NSF-NNI,
NSEC
나노구조 성장, 나노구조내의 전자 이미징, 스핀과 전하, 나노 단위의 전자 및 자기 장치
USA
Nanobiotechnology Center (NBTC)
Cornell University
NSF
생체분자 기기 및 분석, 생체분자 및 세포 미세역학, 세포-표면 상호작용, 나노재료, 나노단위 세포생물학
USA
California Nanosystems Institute (CNSI)
UCLA, UCSB
California state, US Army
나노재료, 나노구조 재료, 생체분자 재료, 나노 분석시스템, 분자 이미징, NEMS
USA
Pacific Northwest National Laboratory (PNNL)
Battelle for the U.S. DOE
Department of Energy (DOE)
센서 및 광촉매용 자가조립 나노부품, 나노구조 재료, 나노 생체 시스템
Canada
National Institute of Nanotechnology
University of Alberta in Edmonton
National Research Council
LOC, 신개념 분자 기기, 양자 및 분자 컴퓨팅, 나노기기, 나노전극, 나노반응기, 유천체학, 나노재료
Denmark
Interdisciplinary Nanoscience Center(iNano)
University of Aarhus and Aalborg University
Danish Effort in Nanotechnology and Nanoscience
나노재료 디자인, 나노촉매, 생체나노기술, 유전체 나노과학, 생체적합성, 분자 나노물리
Germany
Frauhofer Institute
of Biomedical Engineering 
Fraunhofer
Society
Fraunhofer
Society
인체 감시장치, 원격 진료 시스템, 다점 센서 시스템 센서, 생체적합재료, 바이오 마이크로 시스템, 로봇수술  
Germany
Natural and Medical Sciences Institute 
University of Tuebingen
12개 중소기업 및  Reutlingen 시.
마이크로 시스템, 나노 기술, 기능성 생체 분석 및 합성, 유전체학, 조직공학, 신경생체 공학, 표면공학
Ireland
National Centre for Sensor Research
Dublin City University
Higher Education Authority's Programme 
나노바이오 기술 기반 의료현장진단, 광학검출 및 진단, 센서 네트워크 
Japan
Nanotechnology Research Institute
AIST
AIST
조기진단용 나노센서, 단분자 검출 및 계면공학  나노 소재, 나노 분자 조립, 나노 물리, 분자 나노 구조, 
Taiwan
ITRI Biomedical Engineering Center
ITRI
Ministry of Economic Affairs 
조기진단 및 치료용 초소형 의료 시스템, 나노 바이오 기술, 유전체 기술, 의약공학, 조직공학  







  2.2.7 인공지능형 정보 분석 시스템 기술 개발 동향 

■ 전문가 시스템이란 전문가의 지식을 자료화하여 (이를 기존의 Database와 구별하여Knowledgebase라 한다), 문외한도 전문가의 지식을 활용할 수 있도록 한 Soft Ware로서, 미국에서 MYCINE이라는 의료전문가 시스템이 개발된 이래 법률전문가시스템, 통계전문가 시스템 (자료의 종류, 표본의 수, 분석목적등의 사항을 컴퓨터에 입력시켜주면 가장 적절한 통계기법을 제시해 주고 이에 따라 분석해주는 통계 소프트웨어), 증권투자, 자동차수리전문가 시스템등이 활용되고 있다.  이러한 전문가시스템 개발시 전문가의 Knowledgebase를 구축할 때 이 지식에 대해 100% 확신할 수는 없으므로, 각 지식의 불확실성 정도를 표현하고, 이를 근사추론하여 새 지식을 추론해내게 한다.

■ 의료진단 분야에서 인공지능기법을 적용한 의료진단 시스템 개발을 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 진단 분야에 이용되는 기법으로 대표적인 것이 신경망과 전문가시스템이다. 


■ "지능적 도구로서의 컴퓨터는 health care의 현 시스템을 재구성하고, 의사의 역할을 근본적으로 바꾸며 의료 인력의 구성과 의학 교육의 성격을 크게 바꿀 것이다. 아마도 2000 연도의 health care system은 현재의 것과는 근본적으로 다를 것이다. medical care system의 consultant로서의 컴퓨터, 또한 의사의 전통적인 행동양식도 바꿔 버리는  '지능적' 이며 '연역적' 인 컴퓨터의 발전은 거의 확실시된다. 머지 않은 장래에 의사와 컴퓨터는 빈번한 대화를 나눌 것이고, 컴퓨터는 환자의 병력, 몸의 상태, 병리 자료 등등에 계속 주의를 기울이고, 의사에게는 가장 가능성이 큰 진단명을 알려주고 필요로 하는 적절한 조치들을 일깨워 줄 것이다." (Schwartz, 1970)

■ "Medical artificial intelligence 은 인간 의사처럼 진단하고 치료법을 추천하는 AI 프로그램을 구축하는 것에 주로 초점이 모아진다. 단순히 통계와 확률적인 방법같은 프로그래밍 방법에 기초한 의학 응용 프로그램과 달리, medical AI 프로그램은 질병의 존재와 환자, 그리고 그가 나타내는 증상들을 표현한 symbolic models 에 기초한 것이다." (Clancey 와 Shortliffe, 1984)

■ 전문가가 갖고 있는 전문지식을 이용하고자 하는 시도로 맨처음 성공한 것은 DENDRAL이다. 그것은 화학 분자식과 질량 스펙트럼을 입력시키면 그 물질의 가장 가능성이 높은 화학구조식을 추정하여 출력하는 컴퓨터 프로그램으로 1971년에 만들어졌다.  이에 자극되어 1976년경부터 의료진단 시스템을 중심으로, 현재에 이르기까지, 여러 가지 전문가시스템이 개발되었다. 의료진단은 의사라는 전문가의 과거 경험, 직감, 지식 등이 필요하다는 의미에서, 전문가 시스템을 이용하기에는 최적이다. 

■ 이 분야 최초의 것은 일반의사 Edward H. Shortliffe 와 컴퓨터 전문가  Bruce G. Buchanan이 stanford에서 개발한 MYCIN이다 (stanford의 역사적인 프로젝트). 그것은 AI가 병의 진단에 이용된 최초의 케이스이다. MYCIN은 의사가 환자를 진찰하여, 그 결과와 검사 결과의 세균명 등을 입력시키면 진단 결과, 즉 병명을 결정하여 어떤 항생제를 얼마 정도 복용시키면 좋을지 등과 같은 치료법을 나타내 준다. MYCIN의 성공은 전문가 시스템의 개발에 박차를 가하게 했다




  가. 핵심사이트

o AI in Medicine : Enrico Coiera 의 1997 년 출간된 책 Guide to Medical Informatics, the Internet, and Telemedicine의 일부분을 볼 수 있다. AIM resource 에서는 많은 관련 링크를 볼 수 있고  Clinical Use 에서는 많은 AI 이용 사례 프로그램들을 볼 수 있다.  

o AI in Medicine : Peter Szolovits 에 의해 1982 에 출간되었던 책을 2000년에 재 구성하여 on-line 으로 읽을 수 있게 하였다 .새로운 연구자들이 옞 작업을 이해하고 아직 이루지 못한 도전을 할 수 있게 자극하기 위한 작업으로 방대한 자료를 볼 수 있다.

o Artificial Neural Networks in Medicine World Map : 스웨덴의 Daniel Ruhe. 신경망과 관련 기술을 의학 응용과 관련된 작업을 하는 사람, 단체들과 링크.

o Medical Informatics FAQs : faqs.org. Aamir Zakaria. 의료 정보학에 대한 전반적 정보 제공

  나. 응용 프로그램

o HelpMate : Pyxis 사에서 만든 trackless robot.  병원에서 약품, 실험 샘플, 각종 장비, 음식, X ray 필름, 차트 등을 일년 내내 수송하는 로봇 시스템.

o ISIS : Medical College of Wisconsin. MIDAS (Medical Informatics and Decision Science Consortium). Intelligent Selection of Imaging Studies (ISIS)는 방사선과에서 가장 효과적인 진단 이미지를 선택하도록 도와주는 decision support system 

o KMeD : UCLA. 의료 지식의 knowledge base 와 database (Knowledge-Based Multimedia Medical Distributed Database System). 프로젝트의 5 목적 을 볼 수 있고, 시스템이 작동하는 것을 실제로 보려면 snapshots 를 보라. 

o MedAid : Columbia University Computer Graphics and User Interfaces Laboratory. 환자 진료기록을 자동으로 보여주는 시스템 (Automated Visual Presentations for Patient Medical Records) 

o AIM Program: AI in Medicine : Cedars-Sinai Medical Center. medical imaging 과 특히 nuclear medicine 분야의 project 수행

o Ade (Advanded Distance Education) : USC 의 information science institute 의 CARTE 의 pedagogical agent (교육용 agent). Ade는 가정의학과에서 인터넷 상으로 환자에게 교육(Continuing Medical Education (CME)) 시키는 것을 도와준다. demo 프로그램이 제공되며 demo 에서는 다른 것의 예도 볼 수 있다.

o Nursebot Project : CMU. 매일 만성 질환에 시달리는 노인을 도와주는 mobile personal service robots을 개발하는 것을 목표로하는 프로젝트

o TraumAID : Computer and Information Science Department of the University of Pennsylvania, and Allegheny University of the Health Sciences. 흉부와 복부에 총상, 칼에 찔린 열상(penetrating trauma) 의 진단과 치료시 외과의사를 보조하기 위한 프로그램으로 12년에 걸쳐서 개발됨.  점차로 응급의학의 관련 영역으로 확대됨.



  다. 관련 그룹과 프로젝트

o PNNL 의 신경망 lab : Pacific Northwest National Laboratory 에서는 신경망을 이용한 인공 코 와 냄새를 이용한 진단 을 연구한다. 제 6의 감각이라는 인공 후각을 이용하여 몸에서 나는 냄새로서 원격으로 의사가 진단을 한다든가 독성 물질을 감별해내고 공기의 상태를 파악한다. 

o Biomedical Security Institute : CMU 와 Pittsburgh 대학의 협동 연구소,  AI 각 분야의 기술을 종합하여 생물학 agents을 포함한 테러와 자연재해를 감지, 분석, 예방, 대처하는 능력을 향상시킨다. BMSI 는 2 가지 목적을 가지고 있다. public health 증진과 와 bioterrorism에 대응이 그것이다.

o Center for Human Simulation (CHS) : Colorado 대학. 인체 해부학과 컴퓨터 3차원 이미지의 합성을 연구. 각종 해부학 data를 기초, 임상 연구와 진료에 더욱 잘 응용하기위해  해부학, 방사선, 컴퓨터 과학자, 외과의, 공학자, 교육자의 협동을 용이하게 하는 것을 목적으로 한다.

o Clinical Decision Making Group : MIT Lab for Computer Science. 응용 AI를 통해서 보다 나은 건강 관리 제공을 목적으로 하는 그룹.

o Guardia project: Knowledge Systems Lab . Stanford. 중환자를 모니터 하기위한 intelligent agent 의 prototype. 1996 년에 시작된 과거의 프로젝트이다. Laboratory for Human Performance in Anesthesia 와 Anesthesia Simulator Center 와 공동 수행.

o Medical Vision Group : MIT. medical image analysis 과 visualization of medical imagery 과image guided surgery를 위한 새로운 알고리즘 개발을 목적으로 하는 그룹. Surgical Planning Laboratory of Brigham and Women's Hospital 과 협력 작업 수행. 관련 프로젝트 링크


  라. 관련 저널과 학회
o American Medical Informatics Association : AMIA 에서 주관하는 각종 회의, 출판물 소개. Journal of the AMIA : 검색에서 1997 에서 현재까지의 전문, 1994 에서 1996 까지의 요약소개

o AI in Medicine : Elsevier 출판 저널. 구독신청하여 유료로 전문을 볼수있다.

o The Informatics Review : E-journal of the Association of Medical Directors of Information Systems. 바쁜 medical and information system professionals에게 최신 academic developments in clinical informatics and computing을 알려주기 위한 저널.  web link에서 는 faq에서 관련 자료와 FreeMedicalJournals.com , HardinMD - List of Free Medical Journals 등등의 많은 자료와 링크된다.


  마. 관련 기사
o 의료정보기술의 미래 : 전자신문 : 의료·보건 정보 주체들은 그간 단독적으로 가지고 있던 정보들을 서로 공유하고 교환함으로써 그 정보가치를 보다 높일 수 있는 방향쪽으로 변화하기 시작했다. 의료정보와 관련된 산업 현황은 이제 도입기지만 향후 엄청난 잠재시장을 가지고 있다. 의료정보 분야 중 어느 정도의 산업화가 시작된 병원정보 분야를 예로 들면 타산업에 비해서 큰 성장세를 보이고 있다. 원격진료 분야를 비롯한 그외 의료정보 분야는 이제 막 시장이 형성되고 있는 시기라 할 수 있다. 또 생명정보 및 의료정보에서 나오는 엄청난 데이터를 IT 를 이용해 처리하는 Medical Informatics 분야가 앞으로 엄청난 잠재시장으로 기대된다.

o Expert Systems - Make a Diagnosis : Jennifer Kahn. Wired (March 2002/10.03). Part of It's Alive! : 전문가시스템이 의료진단에 사용되는 것에 대한 소개. AI 는 어느곳에든 있다.

o 수술실의 로봇은 최상의 기술 : James Docherty. The Scotsman (February 22, 2002) 의 기사. Glasgow hospital 에서는 로봇이 외과의사를 도와준다. 

o 수술실에서 목소리를 알아듣는 장비를 쓰는 외과의사 : Stewart Paterson. The Evening Times (February 21, 2002)의 기사.

o 병원 재정을 완화시키는 순회하는 로봇  : Susan Okie. Washington Post (April 3, 2002). Veterans Affairs Medical Center 에서는 진료실과 원내 약국을 순회하는 4발달린 말할줄아는 이동 로봇을 볼 수 있다. TOBOR 이라는 이름의 이 로봇은 온갖 잡일을 다한다. 24시간 일하며 병원의 재정적 문제를 해결하여 준다.

o What is AI About? : Alan Lesgold. 피츠버그 대학과 관련있는 3개의 유명 프로그램을 간략히 소개. MYCIN. Lenat’s AM program, HYPO(case based reasoning 예제)을 소개

o HIV 돌연변이 변종을 AI 로서 발견하다 : hivandhepatitis.com 에서는 "AI 시스템 중에서 신경망을 사용해서 약 2년간 광대한 양의 data를 사용하여 26 종의 HIV 변종을 발견해냈다" 고 Tivertec Virrco Lab Inc 의 연구원이 말했다.

  바. 관련 논문 자료

o The Effect of Patient and Physician Reminders on Use of Screening Mammography in a Health Maintenance Organization: Results of a Randomized Controlled Trial : John Wiley & Sons 의 잡지 Cancer 의 기사 

o Effectiveness of Computer-Generated Reminders for Increasing Discussions about Advance Directives and Completion of Advance Directive Form : ACP-ASIM (Americal College of Physician or American Society of Internal Medicine). Paul R. Dexter 등등

o Medical Diagnostic Decision Support Systems - Past, Present, and Future: A Threaded Bibliography and Brief Commentary  :  University of Pittsburgh, Medical Informatics Section. Randolf A. Miller (1994) JAMIA 

o Use of proteomic patterns in serum to identify ovarian cancer.: Emanuel F. Petricoin III 등등 Lancet press

o A Randomized Controlled Trial of a Computer-based Physician Workstation in an Outpatient Setting: Implementation Barriers to Outcome Evaluation. : Barry L. Rotman 등등(1996). JAMIA 

o Computer-Generated Informational Messages Directed to Physicians: Effect on Length of Hospital Stay. : Steven Shea, Robert V. Sideli 등등 (1995). JAMIA 

o Evaluation of a Decision Support System for Initiation and Control of Oral Anticoagulation in a Randomised Trial : V. Vadher and D.L.H. Patterson 1997. BMJ (British Journal of Medicine). 수련중인 의사가 심장병 환자에게 항응고제(warfarin)의 투여할 때 이를 조절하기위한 clinical decision support system 의 사용예


  사. 대표적인 의학 전문가시스템 의 예
<표 2.5>

응용 프로그램
설        명
AI LEARN
임상에서의 observation과 추론기술을 가르치는 교육용 visual system
ATTENDING
환자의 마취에서 있을 수 있는 risk를 예상하여 마취plan을 작성
BABY
신생아의 상태를 monitor하고 이상이 있을 경우 상담
BLUE BOX
우울증의 유형과 정도를 진단하여 환자 관리에 도움
BREAST CANCER DIAGNOSIS APPLICATION
유방암 여부를 걱정하는 환자를 위한 조기 진단
BTDS
CT 사진에 의한 뇌종양 (brain tumor) 진단
CASNET/GLAUCOMA
녹내장 (안과질환)과 관련된 질병상태의 진단과 치료
CENTAUR
폐질환의 존재와 정도를 결정하기 위한 폐검사결과를 해석
DENDRAL
유기화학에서 분자구조를 분석하기 위한 최초의 전문가시스템
DIET
환자에게 가장 적절한 식이요법을 선택할 수 있도록 영양사를 보조
DXPLAIN
여러 영역의 rule base expert system을 구축할 수 있게 해주는 핵심 추론 엔진
GUIDON
비교를 통해서 의과대학생을 교육시키기 위한 지능형 tutoring system

HEARSAY
주어진 context에서 예상과 평가를 통한 speech understanding system
Hematex
혈액검사(H1)를 해석하여 결과적으로 혈액질환을 진단
HEPAR
간과 담관의 이상상태를 진단
MACSYMA
symbolic manipulation을 통해 다양한 종류의 수학적 문제를 해결
META-DENDRAL
미지의 화학 합성물 설명을 위해 DENDRAL을 위한 new rule을 유도
MOLGEN
분자생물학 영역의 실험의 simulation을 위한 전문지식의 획득과 표현
MYCIN
감염성 질환을 진단하고 항생제 치료를 처방하며 추론과정을 설명
OBCONSULT
위험한 상태의 임산부를 관리해야 하는 비전문가에게 정보를 제공
PUFF
폐질환 환자를 위한 폐기능 검사의 해석.폐질환 진단도 가능
SACON
공학에서 특별한 분석전략을 제안하여 구조적인 해석을 용이하게 함
TEIRESIAS
메타 지식개념으로 전문가가 직접 지식베이스를 조작하여 지식 획득
UNIK-FCST
oil products 수요의 통계적 예상시에 adjustment수행을 보조
UNITS
컴퓨터 문외한인 전문가를 위한 지식획득, 표현, 조작 tool
VM
수술 후 환자의 상태를 monitor하여 예상행동범위를 넘어서면 경고
WEANPRO
호흡기를 뗀 수술 후 환자(심장혈액질환)을 관리하기 위한 간호보조역할
X-RAY ANALYSIS APPLICATION
물질의 화학적 내용을 결정하기 위한 X-ray를 해석



  아. 대표적인 국내외의 전문가 시스템
- 의료진단관련 국내외의 전문가 시스템의 개발현황과 동향을 살펴보면 다음과 같다.

   1). MYCIN

MYCIN은 Standford Medical School에서 개발한 최초의 의료진단 전문가시스템이다. 이 시스템은 혈액의 박테리아 감염에 대한 진단 및 치료 방법을 제시한 것이다. 규칙기반 시스템으로 핵심적인 부분은 지식베이스와 추론엔진이다. 이 시스템이 기여한 점은 다음과 같다. 첫째, 진단지식을 생산 규칙의 형태로 표현했으며, 둘째, 증상, 진단, 치료에 이르는 복잡한 문제 해결과정을 간단한 추론방식으로 나타냈으며, 셋째, 불확실성의 처리에 대한 간단한 방식을 제시했고, 넷째, 결론에 이르기까지의 추론을 순차적으로 보여줌으로써 진단결과에 대한 설명이 가능했다. 하지만, 최초의 진단 전문가시스템으로서 문제점은 절차적인 지식과 추론적인 지식을 혼용하여 사용함으로써 지식의 표현이 자연스럽지 못하고, 추론기능과 설명기능을 복잡하게 만든다. 이러한 문제를 해결하기 위해 MYCIN은 이후에 NEOMYCIN으로 개발이 계속되고 있다. MYCIN에 사용된 지식베이스의 예는 다음과 같다(Miller,1994; Davis et al., 1993).

    예)if 1) the gram stain of the organism is negative
         2) the morphology (shape) is rod
         3) the aerobicity is anaerobic
      then: the organism is bacteroid 














  2.2.8 네트워킹 시스템의 국외 기술 개발 동향 


1. 미국의 Mobile Aspects사가 2004년 제작한 Patient Tracking은 환자의 위치를 추적하거나 병원 내 약배달 및 병원 장비 이동 위치 추적 능력을 가지고 있는 이동 단말 로봇이다. 환자나 휠체어에 RFID를 부착하여 위치를 추적하는 기능을 가지고 있다. 현재 실제 병원에서 테스트 중이다.

2. 미국의 HP 는 모바일 단말기를 이용한 긴급 환자용 WebMed, 가정내의 환자의 안전과 편의를 위한 House Call 등의 Healthcare 관련 많은 연구를 진행하고 있다.

3. 스위스의 Zurich 공과대학의 연구소는 RFID 를 이용한 약관리 캐비넷이나 의사의 수술을 돕는 Surgical Kit 등을 개발하여 연구하고 있다.

4. 미국의 Harvard 공과대학의 연구소는 환자 및 노약자의 몸에 착용하여 심장 박동수, 산소 포화 심전도 등을 체크하여 이상이 있을경우 Sensor Network에 전달하여 PDA나, Laptop등의 모바일 단말기에 수신하여 근처의 보건소나 의사에게 위험 신호를 알리게 된다.

5. 일본의 마쓰시다 전기는 매일 자신의 건강 상태를 확인하고 이상이 있는경우 네트워크를 통하여 주치의나 관련 도우미에게 건강데이타를 전송하는 eHII 프로젝트를 진행하고 있다.

(1) MIT mediaLab “things that think” 프로젝트
MIT 미디어랩이 수행하는 ‘생각하는 사물(things that think)’ 프로젝트는 인간을 주인으로 섬기는 지능화된 사물과 컴퓨터를 연구해 사람들이 사용하는 모든 기계와 사물들이 사용자의 언어ㆍ행동ㆍ생활습관 등을 스스로 이해하고 서로가 정보를 주고받으며 스스로 생각해 사람이 의식하지 않아도 사용자를 위해 일하도록 하는데 목적이 있다. 따라서 상황인지 컴퓨팅(context-aware computing), 반응하는 환경(responsive environments), 나노센싱(nanoscale sensing) 등 30여개 세부프로젝트로 나뉜다. 

(2) 조지아 공대의 Aware Home 프로젝트
조지아 공대의 Aware Home 프로젝트는 홈 내에 있는 사용자의 상황정보, 즉 누가, 언제, 어디에서, 무엇을 하고 있는가에 대한 정황을 파악하여 사용자가 필요한 서비스를 선택하여 사용자를 돕는 것을 목표로 하고 있다. 홈 내의 사용자의 신분 및 위치, 행동 등을 인지하기 위한 카메라, 마이크를 비롯한 각종 센서들을 이용하여 사용자의 상황정보를 인지한다. 조지아 공대에서는 이렇게 개발된 기술들을 실제로 적용하고 실험하기 위해 실제 주거용 실험 건축물을 이용하여 개발을 진행하고 있다. 이기종 센싱 디바이스를 이용하여 정보를 취득하고 이를 처리하는 방법에 대해 많은 연구를 수행하였다.

(3) MIT 의 Changing Places/House_n 프로젝트
변화는 가속되고 있지만, 우리가 창조하는 장소들(Places)은 주로 정적이며 상호 반응이 없다. 따라서 변화하는 장소를 만들자는 것이 이 프로젝트의 취지이다. House_n은 유비쿼터스 Living Room을 개발하는데, 집에서 일어나는 우리 모든 삶과 반응하는 전자적 애플리케이션을 개발하고, 모든 사물과 기계들이 “Automatic”하게 처리하는 환경과 홈 베이스 미래의 컴퓨팅 인터페이스를 개발한다. House_n 프로젝트가 추구하는 Living Room은 사람의 위치를 추적할 수 있는 컴퓨팅 센서 기술, 상호작용을 추적하는 레이저 포인터, IBM이 개발한 Everywhere Display 프로젝터, 전자 디지털 책상, 무선으로 연결된 많은 PDAs 기기들로 구성된다. 특히 IBM의 ED 프로젝트는 방의 벽, 마루, 바닥, 책상, 테이블, 그림 등 어느 위치에서든 그 표면에 원하는 정보나 그림들을 프로젝션으로 쏘아 보여주고, 상호작용이 일어 날 수 있도록 하는 기술이다. 그리고 그 환경에서 사람들의 행동에 따라 자동적으로 인터페이스와 디스플레이를 해 준다. 

(4) MS의 EasyLiving 프로젝트 
Microsoft사의 EasyLiving은 사용자의 단순한 행위(Single User Experience)와 다양한 입출력 기기(I/O Device)의 합체를 통해 구현되는 지능화된 환경을 위한 아키텍처 및 기술을 개발하는 프로젝트이다. 즉, 사용자가 처해있는 상황에 적합한 서비스를 제공할 수 있는 사용자-기계 상호작용 시스템의 구현을 목적으로 하고 있다. 현재의 EasyLiving 시스템의 적용 범위는 사무실 또는 작은 주거형 공간에 맞추어 적용되었으나, 향후 이를 확장시켜 건물 전체, 더 나아가 도시 전체에 적용할 수 있는 기하학적 모델의 개발, 네트워크 확장, 그리고 인지 기술의 개발이 이루어질 것으로 보인다. 
   하지만 연결되는 기기와 사용하는 사용자의 수가 증가됨에 따라 현재 인지된 상황에 대한 대안을 제공하는 기능이 아직까지는 미약하다. 즉, 인지된 특정 상황을 하나의 정해진 사건(Event)으로 분류하고 그에 대한 대안을 생성해내는 기능이 보강되어야 한다. 

(5) HP Cool Town 프로젝트
쿨 타운(Cool Town) 프로젝트의 핵심은 현실의 사람과 사물, 공간이 동시에 인터넷에도 존재하는 것과 같은 ‘현실과 같은 월드 와이드 웹(www)’을 구축하는 데에 목표를 두고 있다. 고유 식별 ID나 URL 등의 개별 정보를 가지는 전자 태그(RFID)를 비롯해 인터넷 인프라, 내장형 웹서버 등을 통해서 개인이 이동하는 곳 어디에서나 디지털 기기들이 제공하는 웹 서비스를 자동적으로 PDA나 휴대폰 등의 장치에 연결시키는 켬퓨팅 모델과 시나리오로 구성된다. 인터넷과 상호작용하는 디지털 기기들을 이용하여 이동하는 사용자가 언제, 어느 곳에서나 커뮤티케이션이 가능한 환경을 실천하고자 하는 것이다.
<표 2.6> 기술 사례

제목
 Patient Tracking
구분
 회사
시범 기관
(년도)
 Mobile Aspects, 미국 (2004년)
URL
http://www.mobileaspects.com/
내용
 환자의 위치를 추적하거나 병원 내 약배달 및 병원 장비 이동 위치 추적 능력을 가지고 있는 이동 단말 로봇이다. 환자나 휠체어에 RFID를 부착하여 위치를 추적하는 기능을 가지고 있다.
제목
 WebMed
구분
 회사
시범 기관
(년도)
 HP, 미국
URL
http://www.hp.com
내용
 긴급 상황에 처한 환자를 관리하기 위하여 사용하는 모바일 단말기 이다. 모바일 단말기를 이용하여 긴급 환자 또는 노약자에게 응급 처방을 지도해주고 원격 진료를 가능하게 해준다.
제목
 House Call
구분
 회사
시범 기관
(년도)
 HP, 미국
URL
http://www.hp.com
내용
 센서 태그를 휴대하거나, 가정 내에 여러 센서를 부착함으로써 환자의 안전과 편의를 위한 장치이다. 병원 및 응급 구조 기관과 밀착이 되어 있어, 문제 발생시에는 바로 그 기관으로부터 수동, 자동의 통보가 가능하게 되어 있다.
제목
 Healthcare and eCRM
구분
 회사
시범 기관
(년도)
 HP, 미국
URL
http://www.hp.com
내용
 병원 고객에게 바이러스 정보 및 건강 계획에 대한 정보를 유연성 있게 제공함으로써, 환자의 예방을 위한 시스템이다.
제목
 UBIMON
구분
 대학
시범 기관
(년도)
 Imperial College London, 영국
URL
http://www-dse.doc.ic.ac.uk/Projects/ubicare/projects-ubimon.shtml
내용
 인간이 신체에 착용 또는 이식 가능한 센서를 이용하여 신체의 정보를 모니터링 하는 시스템이다. 맥박, 혈압등의 여러 가지 정보를 다양한 센서를 통해 데이터를 수집하여 모니터링이 필요한 기관에게 제공하는 시스템이다.
제목
 Smart Blister Pack
구분
 대학
시범 기관
(년도)
 ETH Zurich, 스위스 (2003년)
URL
http://www.vs.inf.ethz.ch
내용
 환자가 의사 처방에 따라 약의 섭취 여부를 모니터링 하고 감독하는 툴킷이다. 약이 하나씩 빠져 나갈 때 마다 케이스에 부착된 센서의 감지 데이터가 핸드폰을 통해 의사에게 전달된다.
제목
 Smart Medicine Cabinet
구분
 대학
시범 기관
(년도)
 ETH Zurich, 스위스
URL
http://www.vs.inf.ethz.ch
내용
 약을 보관하는 캐비넷으로 개인 집에 비치되어 작은 글씨를 보지 못하는 노인들이나 장애인을 대상으로 음성 및 대형 디스플레이로 약의 위치를 설명하여 주고 실제 처방을 지시하여 주는 시스템이다.
제목
 Smart Surgical Kit
구분
 대학
시범 기관
(년도)
 ETH Zurich, 스위스
URL
http://www.vs.inf.ethz.ch
내용
 외과 의사들의 수술관련 지침을 위한 지침을 알려주며 각 수술도구의 현재 위치를 인식함으로 좀 더 정확한 수술을 가능하게 한다. 각 박스와 각 도구 별로 RFID Tag들이 부착되어 의료사고를 방지한다.



제목
 Interactive Operating Theatre
구분
 대학
시범 기관
(년도)
 Pervasive Healthcare Center, 덴마크 
URL
http://www.pervasivehealthcare.dk/
내용
 실제의 수술 화면을 대형 화면에 표시하여 서로 의료 회의를 가능하게 하는 시스템이다.
제목
 Pervasive Computing Support for Pregnant Women
구분
 대학
시범 기관
(년도)
 Pervasive Healthcare Center, 덴마크 
URL
http://www.pervasivehealthcare.dk/
내용
 초음파, 의료 기록, 휴대폰등의 장치를 연동하여 임신부의 지속적인 모니터링을 통해 응급상황에 실시간 대처를 가능하게 해준다.
제목
 Home Information Infrastructure
구분
 회사
시범 기관
(년도)
 마쓰시다, 일본
URL
http://www.mew.co.jp
내용
 매일 자신의 건강 상태(체중, 체지방, 당뇨수치)를 확인하고 이상이 있는 경우 네트워크를 통하여 주치의나 관련 도우미에게 건강 데이타를 전송하고, 이를 수신한 주치의나 건강도우미는 적당한 어드바이스로 조치를 제공한다.
제목
 Smart Home
구분
 회사
시범 기관
(년도)
 Elite Care, 미국
URL
http://www.elite-care.com/
내용
 노약자 및 환자의 상태를 수시로 체크하여 병원의 환자 관리 시스템에 통보하고 응급 상황 발생 시 응급 센터에 자동으로 연락하는 시스템이다. 적외선 센서와 RF, 스마트 배지를 이용한다.
제목
 스마트 홈
구분
 대학
시범 기관
(년도)
 로체스터 대학, 미국
URL
http://www.futurehealth.rochester.edu/smart_home/
내용
 스마트 거울을 이용하여 자신의 건강상태를 확인하고, 개인 의료상담 시스템을 이용하여 사람의 상태에 따라 복용할 약의 수를 조정하며, 스마트 밴드는 상처부위의 감염정도를 알려준다. 그리고 가정과 병원, 사무실 간의 네트워크를 통하여 환자정보 및 의료정보, 처방을 받을 수 있다.
제목
 병원용 이동 수레
구분
 대학
시범 기관
(년도)
 University of Washington Medical Center, 미국
URL

내용
 수레안에서 몇가지 물건을 꺼내고, intubations을 수행하기 위한 물체들을 사용, 학생들이 과정을 수행하는 영향을 최소화하기 위해 서랍내의 모든 물체들에 RFID 태그를 붙이고  수술업무에 있어서 태그의 영향을 평가
제목
 MiCARE,(Context-aware Authorization for Integrated Healthcare Service)
구분
 연구소
시범 기관
(년도)
 Institute for Information Industry, 대만
URL

내용
 모바일 포탈을 통한, 통합적인 의료 서비스 이다. 무선 카메라, 의료 센서들을 이용하여 각종 데이터를 의사와 직접적으로 연결하는 모바일 보건 환경을 조성하는 프로젝트 이다.



제목
 E-Nightingale Project
구분
 연구소
시범 기관
(년도)
 KOGURE Kiyoshi, Intelligent Robotics and Communication Laboratories, 일본
URL
http://www.irc.atr.co.jp/project/en/
내용
 간호사들에게 위치 및 움직임을 감지하는 유비쿼터스 센서를 이용하여, 실제 의료 환경에서 상황 인식 대처 능력을 향상 시키고, 활동 영역을 모니터링 한다. 
제목
 Vital Sign Sensor
구분
 대학
시범 기관
(년도)
 Division of Engineering and Applied Sciences, Harvard University, 미국
URL
http://www.eecs.harvard.edu/~mdw/proj/codeblue/
내용
 환자및 노약자의 몸에 착용하여 심장 박동수, 산소 포화 심전도 등을 체크하여 이상이 있을 경우 Sensor Network에 전달하여 PDA나 laptop등으로 수신한 후 근처의 보건소나 의사에게 위험신호 보낸다. 
제목
 Wireless Fingernail Sensor for Continuous Long Term Health Monitoring
구분
 대학
시범 기관
(년도)
 MIT
URL
http://darbelofflab.mit.edu/research/Wearable.html
내용
 센서를 손가락에 부착해서 환자들의 심장박동과 산소량 등을 실시간으로 모니터링
제목
 사스(SARS) 방지 시스템
구분
 회사
시범 기관
(년도)
 SAVI Technology, 미국
URL
http://www.savi.com
내용
 대만 정부에서 사스 확산을 방지를 위해 감염 지역 및 감염 인원에 대한 추적 관리를 위한 서비스로 병원 의료진에게 RF 태그를 부착, 병원의 중요 지점 및 출입구에 리더기를 장착해 의료진의 행동 경로를 추적하는데 사용.
제목
 의약품 추적 프로젝트
구분
 회사
시범 기관
(년도)
 UNISYS, 미국
 SupplyScape, 미국
URL
http://www.unisys.com
http://www.supplyscape.com
내용
 Unisys사와 SupplyScape사는 RFID를 이용하여 공급망에서 유통되는 약을 추적하여 위조품을 줄이기 위한 테스트 프로젝트를 시작 하였다. RFID는 약에 아주 작은 꼬리표를 붙여서 제품 추적이 가능하게 만들었다.
제목
 의약품에 장착된 엑티브 태그를 활용한 병원 의료사고 개선
구분
 대학 연구소
시범 기관
(년도)
 YRP UNL, 일본
URL
http://www.uidcenter.org
내용
 일본에서 병원내에 사용되는 약품에 대하여 액티브 태그를 설치하고 이의 센싱을 통해 해당제품의 과오용으로 인한 의료사고를 방지하기 위한 연구를 실시.





 2.3 U-Biocare system 관련 기술의 진화 단계 

■ 적용 질환의 확대
- 다양한 질환으로 U-Biocare system의 적용을 확대해 나감
- 질환에 뿐만아니라, 정상인의 건강증진에도 도움이 될 수 있는 
  건강 지표와 그에 맞는 바이오 센서 및 기기를 개발

■ 지역의 확대 
- 시험지역에서부터 전국으로의 확대
- 국내사용뿐만아니라 타국가에도 적용가능한 시스템의 개발 

<그림 2.22> U-Healthcare 기술 진화 단계 


<그림 2.23> 각 지역의 거점 의료기관을 활용한
U-Biocare system의 확대적용 방안 











III. U-bio care 산업의 역량진단
 
 3.1 기술적 역량

  3.1.1 유비쿼터스 응용부분

가. 가톨릭 의대
   - 인터넷을 이용한 혈당 관리 시스템 구축 2000년 
   - 인터넷을 이용한 혈당 관리 시스템 단기 임상시험
     2001.9 - 2001. 12 (3개월)
   - 인터넷을 이용한 혈당 관리 시스템 장기 임상시험
     2002. 4 - 2004. 10 (30개월)
   - 모바일 당뇨관리 임상실험 2004. 9 - 2005. 4

나. 고려대학교   
o 병원간 통합 진료운영관리 체계 구축/운영 (OCS, PACS, EMR)
- 3개 의료기관 (고려의대 안암병원, 구로병원, 안산병원)에서 통합적으로 수행됨으로써 ubiquitous health management의 기본인 e-Medicine을 국내 최초로 실용화
- 병원 환자 관리 체계인 OCS
- 방사선 영상 관리 체계인 PACS
- 전자 기록 관리 체계인 EMR
o 고려대학교 유헬스케어 사업 05. 1 - 현재연구비 100,000,000 원 
고려대 의대가 유비쿼터스 헬스케어 사업의 활성화에 이바지하기 위하여 현재 다양한 사업을 시행 및 추진 중이다.
o 모바일 당뇨관리 임상실험   05, 5 - 현재 연구비 30,000,000 원
현재 고려대 안암병원 당뇨교실에서 100여명의 소아당뇨환자를 대상으로 당뇨폰을 이용한 당뇨관리를 시행하고 있는데, 의사, 환자 및 가족 모두에게서 매우 좋은 반응을 얻고 있다. 특히, 부모들이 자식의 소아 당뇨를 관리하는데 크게 편리함을 느끼고 있다.
o 사회복지사 방문간호사를 통한 거택노인 Mobile-Care 사업  
05, 7 - 현재 연구비 100,000,000 원
성북구 보건소와 원칙적인 합의를 보고 현재 논의 중에 있다.
o 고려대 의료원 PDA 시스템 사업 
05, 7 - 현재 연구비 50,000,000 원
고려대 안암병원을 대상으로 현재 추진 중에 있다.


■ 현재 온라인상의 인공지능 에이전트와 통신할 수 있는 오프라인 로봇개발을 성공적으로 완료하였고, 이러한 로봇분야의 신 기술을 이미 확보하고 있기 때문에, 유비쿼터스 환경아래에서 다양한 의료진단 및 관리 시스템을 로봇에 적용할 수 있을 것이다.
 - 또한, 환자와 주치의사의에 건강 상담을 할 수 있는 상담 에이전트를 개발하였다. 이 상담에이전트는 환자가 주치의 부재 시 자기 질병과 관련된 상담을 특정에이전트를 통해서 할 수 있으며, 이때, 상담 에이전트는 3D나 2D 아바타로 표현된다. 
 - 상담 에이전트의 답변 내용은 1차적으로 텍스트를 통해서 표현되고, 2차적으로는 TTS엔진에 의해서 음성으로 출력될 수 있다. 또한, 상담 에이전트는 Total Care 관리 웹페이지에 탑재되며, 미니홈피, PC 바탕화면이나, Mobile, PDA 등에도 탑재될 수 있다.
 - 환자와 에이전트간의 상담 내용과 관련된 지식 DB(주치의와 환자간의 의료상담 임상자료를 근거로 한 상담 데이타베이스)는 해당 의료 전문가가 작성해야하며, FAQ, QNA등을 통해서 구축된 질문, 답변 내용을 이용할 수도 있다.
 - 상담 에이전트는 상담 대화 내용에 따라, 실시간 감정분석할 수 있는 감정분석 엔진이 탑재되어 있으며, 감정표현 에니메이션 동작을 취할 수 있는 주치의 캐릭터를 이용하여 상담 내용이 표시된다.


  <그림 3.1> 환자 건강 상담 에이전트 소개

   <그림 3.2> 환자 건강 상담 에이전트 시스템 구성도

 


  3.1.2 휴대용 진단기기 (휴대단말기) 부분

o 지금까지 국내에서 생산된 의료기기는 단순 기능의 제품 위주였으나, 최근 개인 건강진단 및 관리에 대한 관심이 높아지면서 개인용 첨단의료기기 개발업체가 증가하고 있는 상황이나 이런 관심과 달리 국내의 연구 및 개발은 아직 선진국 대비 미비한 실정이다.

<표 3.1> 선진국 대비 국내 생체진단기술개발 수준 
              (선진국 100% 대비 수준)

  3.1.3 휴대형 생체신호 계측 부분

o 정밀전자 분야의 첨단기술 부족과 생체 현상계측기기의 원천 기술 부족으로 생체 현상 계측기기의 첨단화가 부진하였으며, 단순기기 위주의 계측기기, 정보기기 및 분석기기의 생산에 주력하고 있다. 
o 생체변화를 진단하는 휴대진단시스템 개발은 생체 기능의 정상, 비정상을 평가하는 중요한 자료이기 때문에 진단 목적에 따라 다양한 형태의 계측장비가 개발되고 있으며, 심전계, 뇌파계, 환자감시장치, 근절계, 혈압계, 청력계, 분만감시장치 등으로 구분되는 생체신호계측기는 향후 BT, IT기술 융합에 따라 수요가 크게 형성될 것으로 판단된다. 이 분야는 현재 국내 일부 기업을 중심으로 진행되고 있는 실정이나 대웅제약, 헬스피아 등은 당뇨, 혈압, 체지방, 스트레스등을 포함한 많은 분야에서 세계적인 경쟁력을 갖춘 것으로 평가된다.
  
  3.1.4 의료용 정보 저장 및 전송 표준화 부분

o U-Healthcare를 위해서는 각 원격단말기로부터 수신되는 테이터의 신뢰성 확보와 표준화 인터페이스 구성이 무엇보다도 중요하며 특히 지능형 DB 구축이 이루어져야 하는데, 현재 국내병원 등을 포함한 의료기관은 아직도 의무기록이 전산화되지 않은 곳이 많으며, 쓰이는 코드나 용어 또한 표준화되어 있지 않은      상황이어서 타 기관으로 환자나 의료 정보를 교환해야 할 필요가 있을 때 일반적인 진료 차트나 혹은 단순한 파일의 형태로 전송, 전달하여 받는 쪽에서 재분석해야 하는 상황이다. 
o 의료 정보의 데이터 구조와, 전송 표준을 만들려는 프로젝트나 시도는 있었으나, 프로젝트 수행기관의 국소적인 범위로 인하여 의료인과 과학기술인들의 전체적인 참여와 동의로 만들어지지 못하고 있다.
o DICOM (Digital Imaging COmmunication in Medicine) 은 현재 의료영상의 표준이 되고 있어 거의 모든 프로그램이나 시스템이 지원을 하고 있는 실정으로 DICOM에 대한 구현은 대학 연구실이나 관련 업체를 중심으로 활발하게 되고있다. 하지만 HL7 (Health Level 7)에 대한 현황은 국내 병원에서 일부 시도는      있으나 아직도 널리 쓰이고 있지 않다. 향후 이 기술은 널리 사용하게 될 것으로 예측된다.

  3.1.5 Data 관리 및 분석

o U-Healthcare의 성공적인 구현을 위하여 건강정보의 관리 및 보안기술, 그리고 정보 분석 시 기술적 오류를 제거하는 기술, 질병 관련 정보를 추출하는 예외관리 기술 등 data 저장, 관리 및 분석 관련 요소기술이 필요한데 아직 선진국 대비 미비한 실정이다.

 3.1.6 현기술상태의 취약성 또는 발전가능성

- 의료기기의 다양한 분야에 반해 국내에서 개발하거나 생산되는 분야가 한정되어있고 기술력이 다른 외국의 제품에 비해 많이 뒤져있어 수입에 의존하고 있는 실정이다.
- 국내 의료기기 시장의 영세성에 따른 대기업의 투자의지 부족, 기존 의료기기 산업체의 자본 영세성, 세계적인 의료기기 산업 선도업체의 국내 불공정거래 관행 만연 등 해당 분야의 기술 및 산업 발전을 저해하는 요인으로 지적되고 있으나, 이러한 문제점들은 일방에 의해 해결되는 것이 아니라 정부의 지속적인 지원과 정부와 민간의 협력적 연구, 개발 노력이 요구된다.

 












 3.2 산업적 역량
  
  3.2.1 U-Biocare System 부문  
   
<표 3.2> 휴대용 진단기기 관련 국내 주요 기관 및 기업 현황

주요 기관 및 기업
개발 동향
KIST의 생체과학연구부
기초연구부터 생체조직/역학, 뇌기능 등의 응용연구까지 폭넓은 연구를 수행
한국표준과학연구원의 인간공학 그룹
생체계측장비를 이용하여 인간의 감성 측정에 활용
한국전기연구원의 전자의료기기 종합 정보 지원센터
전자의료기기 관련 업체의 R&D 정보, 신기술정보, 마케팅정보 등을 제공
ETRI의 인체정보연구부
바이오 정보 통신기술, 차세대 인체 통신을 위한 초미세 통신소자기술, 뇌파 기반 휴먼 인터페이스 기술 등의 신기술 개발을 위한 기초 연구를 중점적으로 수행
닥터리, 바이오시스, 바이오넷, 메디게이트
심전계를 개발하여 저가형 심전계의 국내외에 판매
바이오시스, 메디아나, MEK
심전도, 혈압, 혈중산소포화농도 등을 포함하는 다기능 환자감시장치를 개발하여 국내외에 판매
바이오스케리스, 메디케이트
인체성분 분석기를 개발하여 판매
삼성 종합기술원, 바이오넷, 메디다스, 멕엘바이오, GL메디컬 
가정에서 혈압, 맥박, 체온, 심전도, 심폐기증, 소변 분석, 혈당, 혈중산소포화농도 등을 측정할 수 있는 재택의료기기의 상용화를 추진 중 
휴비딕
가정에서 체온을 측정할 수 있는 이마체온 측정기를 국내 첫 번째로 상용화



  
가. SKT : 홈 헬스케어를 위한 홈네트워크 연동 기술 사업을 활발히 수행하고 있으며 현재 이와 관련하여 BcN/디지털홈 시범사업을 추진 중이며 고려대 U-Healthcare 사업단과의 역할분담을 모색 중이다.

나. 대웅제약
2000년부터 ‘하이닥’이라는 회사를 설립하여 web 기반 E-Healthcare 서비스를 제공하여 왔으며, 2005년 5월부터 web 및 mobile을 기반으로 한 U-Healthcare 서비스를 시작하여 현재 신한은행 전 직원을 대상으로 시행하는 등 5만여 명의 가입자를 확보하고 있다.

다. 인성정보
그 동안 U-Healthcare 및 E-Healthcare 관련 프로그램을 개발하여 왔으며 의정보 저장 및 전송을 하는 data center를 제공하고 있다.

라. 헬스피아
   - 휴대전화를 이용한 모바일 헬스케어폰의 하나로써 헬스피아, 에스오엔코리아, 하이에스디, 인포피아, LG전자 등이 협력하여 2004년 5월 세계 최초로 당뇨폰을 출시하여 혈당관리, 운동관리, 식이요법, 투약관리, 교육 등의 온라인 전문서비스를 실시하고 있다.

- 당뇨폰은 모바일 단말기 본체, Battery, 측정 센서로 구성되어 있으며, 핵심기술은 Battery Pack에 의료계측 모듈을 내장할 수 있도록 개발한 것이다.
- 2004년부터 가톨릭대, 삼성의료원, 고려대 의료원 등에서 ‘모바일 당뇨 관리 임상실험’을 시행 중이다.
- 2005년 당뇨폰으로 미국 시장에 진출하여 긍정적인 반응을 얻고 있다.
- 2005년 5월 대전 유-시티 계획에 U-Healthcare 분야로 참가하고 있다.









마. Dr.Korea
- 2000년 3월 30일 설립한 이래로 HOME MEDICAL SYSTEM을 구축하여 E-Healthcare 및 U-Healthcare 사업을 수행하여 왔다. 
- 한국, 일본, 중국, 미국 4개국 건강사업 개념으로서 4개국을 연결하는 통합 건강시장을 구축하였다.
   - allAshop.com이라는 건강생활, 가족생활 중심의 개인 소유 쇼핑몰을 운영 중이다.

바. ETRI
유비쿼터스 센서 및 네트워크 분야에서 우리나라 최고 권위 국책연구기관 중 하나이다.



사. 한국USN센터
유비쿼터스 컨텐츠의 사업화와 활성화를 법, 제도적으로 뒷받침하고 있는 국책기관인데 본 고려대 U-Healthcare 사업단과 상호 업무협력 및 정보교환에 관한 MOU를 맺고 사업에 참여 중이다.
  
해외현황

가. Ottawa 대학 (캐나다)
Khaled El Emam 교수는 Data mining 및 표준화 분야에서 세계 최고 권위자중 한 사람이다.
    
나. Hewlett Packard
IT 분야의 software 및 hardware와 관련된 세계 굴지의 다국적 기업으로서 그동안 U-Healthcare 분야를 적극적으로 육성하여 왔는데 현재 본 고려대학교 및 U-Healthcare 사업단과 업무 협력 및 정보 교환에 관한 MOU를 맺고 있으며, 특히 본 사업단의 역량을 높이 평가하여 관련 제품 및 기술의 미국 시장 진출에서 partner가 되겠다는 의사를 밝혔다.


  3.2.2 인공지능형 정보 분석 시스템 부문

  가. S/W 산업 육성 정책의 필요성

   o 세계 경제 패러다임의 변화
    - 20세기 후반 IT 기술 발전과 인터넷 확산에 따른 디지털 혁명 시대 도래
    - 모든 경제활동에서 지식과 정보가 부가가치 창출의 원천이 됨
    - 국가 경쟁력의 척도는 디지털화된 정보의 양․질 및 조직의 네트워크를 통한 가치창조의 수준에 의해 결정됨
    
   o 국내 경제 환경 변화
    - 산업전반에 걸쳐 고비용, 저효율의 구조적 취약성이 상존하고, IMF 이후 기업의 구조조정으로인한 실업률 상승으로 지식기반 경제 체제로의 전환 요구
    - 전통산업의 침체와 수출 주도산업이 외형은 성장했으나 실질 경쟁력은 저하됨

   o 신정부 IT 정책
    - “소프트웨어산업 진흥법” 제정
    - 정보통신 일등 국가건설을 위한 신정부의 대선 공약 및 의지(4대 공약과 10대 비전 - 대선후보 초청 IT 정책 포럼에서 제시함)
    - 지식정보 산업 경제체계 전환에 따른 인프라 구축을 위한 정부의 역할 정립

   o S/W 산업의 중요성 대두
    - 디지털경제 기반의 대표적 지식산업
    - 타 산업 경쟁력 향상 지원
    - 경제성장의 견인차
    - 신규 고용창출 유발
    - 소프트웨어산업은 제조업보다 높은 부가가치 창출의 원천
    - 외환위기 이후에도 타 산업 대비 고성장 유지

  나. S/W 산업 시장 동향

   o 세계 소프트웨어 시장규모는 2002년 총 6,059억 달러로 그 중 패키지 소프트웨어 분야가 29.3%인 1,777억 달러, 컴퓨터 관련 서비스 분야는 58.3%인 3,531억 달러, 컨텐츠는 12.4%인 751억 달러 규모이며, 향후 2007년까지 10.8%의 평균 성장률을 달성하여 10,102억 달러의 시장규모를 형성할 것으로 전망된다.

(단위 : 억달러)

구   분
2002
2003
2004
2005
2006
2007
패키지 소프트웨어
1,776
1,856
1,977
2,137
2,315
2,485
컴퓨터관련 서비스
3,530
3,661
3,889
4,173
4,489
4,814
컨텐츠
751
948
1,221
1,655
2,154
2,803
합   계
6,058
6,466
7,088
7,965
8,958
10,102

자료 : IDC, 2003
<표 3.3> 세계 소프트웨어 산업 규모

   o 국내 소프트웨어 시장규모는 2002년 총 142억 달러로 그 중 패키지 소프트웨어 분야가 15.8% 22억 달러, 컴퓨터관련 서비스 분야는 77.1%인 109억 달러, 컨텐츠는 7.2%인 10억 달러 규모이며, 향후 2007년까지 16.6%의 평균 성장률을 달성하여 307억 달러의 시장규모를 형성할 것으로 전망된다.
(단위 : 억달러)

구   분
2002
2003
2004
2005
2006
2007
패키지 소프트웨어
22
27
34
41
49
57
컴퓨터관련 서비스
109
126
144
165
187
212
컨텐츠
10
14
19
25
31
38
합   계
142
167
197
231
267
307

자료 : IDC, 2003
<표 3.4> 국내 소프트웨어 산업 규모

(단위 : 억달러)

구   분
2002
2003
2004
2005
2006
2007
세계
6,059
6,466
7,088
7,965
8,958
10,102
국내
142
167
197
231
267
307
국내비중
2.3%
2.6%
2.8%
2.9%
3.0%
3.0%

자료 : IDC, 2003
<표 3.5> 세계/국내 소프트웨어 산업 규모 비교


  다. S/W 산업 업계 동향

   o 전세계 패키지 소프트웨어 밴더 중 상위 10위권업체를 중심으로 2000~2001년 시장 점유율의 변화를 살펴보면 Microsoft, IBM, Oracle 등은 2개년도 모두 순위에 변화없이 1~3위를 차지하고 있다. 패키지 소프트웨어 부문의 부동의 1위를 고수하고 있는 Microsoft는 상위권 벤더업체들 중 가장 높은 15.2%의 성장률을 기록하면서 지속적으로 시장의 선두를 유지할 것으로 보인다.

(단위 : 억달러)

업체명
2000년
2001년
2001년 성장률(%)
2001년 점유율(%)
Microsoft
193
222
15.2
13.0
IBM
134
139
3.7
8.1
Oracle
79
77
-3.0
4.5
SAP
38
42
10.8
2.5
Computer Associate In시
51
26
-49.4
1.5
Fujitsu
21
21
-3.1
1.2
EMC
16
18
8.8
1.0
Siebel System
15
16
9.0
0.9
HP
19
15
-20.5
0.9
Sun Microsystem
18
14
-20.3
0.8

자료 : IDC, 2002.9
<표 3.6> 전세계 패키지 소프트웨어 상위 10위권 밴더 현황


   o 현재 국내 소프트웨어 시장에는 세계 TOP5 소프트웨어 기업들이 모두 진출해 있는 상황이며, 시장 점유율도 점차 증가하고 있는 추세이다. MS는 국내 OS 시장을 비롯한 오피스 소프트웨어를 중심으로 국내 패키지 소프트웨어 시장 점유율을 2000년도 10%에서 2001년 12.2%로 점차 시장을 확대해 나가고 있다.
   o 컴퓨팅 서비스를 담당하고 있는 국내 SI업체는 약 2천개가 존재하지만 상위 10여개 업체의 매출이 전체 시장의 40%를 차지하는 등 상위권 업체에 시장이 집중되어 있다. 
(단위 : 억원)

업체명
2000년
2001년
2002년 
2003년
삼성 SDS
12,600
13,200
15,500
18,000
LG CNS
7,061
9,320
11,600
15,500
SK C&C
5,729
7,543
9,000
10,200
현대정보기술
5,700
4,500
4,300
-
포스데이타
2,700
3,000
3,500
4,600
쌍용정보통신
5,000
3,600
2,900
-
신세계 I&C
891
1,266
1,827
2,210
교보정보통신
776
721
386
-
대상정보기술
487
350
495
500

자료 : 경영과 컴퓨터, 2003.4
<표 3.7> 국내 주요 SI업체별 매출 추이


  라. 인공지능 정보 분석 관련 전문가 시스템 개발 동향

   o 현재 국내외에 의료진단 분야에서 인공지능기법을 적용한 의료진단 시스템 개발을 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 진단 분야에 이용되는 기법으로 대표적인 것이 신경망과 전문가시스템이다. 

   o 전문가 시스템이란 전문가의 지식을 자료화하여 (이를 기존의 Database와 구별하여 Knowledgebase라 한다), 문외한도 전문가의 지식을 활용할 수 있도록 한 Software로서, 미국에서 MYCINE이라는 의료전문가 시스템이 개발된 이래 법률전문가시스템, 통계전문가 시스템 (자료의 종류, 표본의 수, 분석목적등의 사항을 컴퓨터에 입력시켜주면 가장 적절한 통계기법을 제시해 주고 이에 따라 분석해주는 통계 소프트웨어), 증권투자, 자동차수리전문가 시스템등이 활용되고 있다.  이러한 전문가시스템 개발시 전문가의 Knowledgebase를 구축할 때 이 지식에 대해 100% 확신할 수는 없으므로, 각 지식의 불확실성 정도를 표현하고, 이를 근사추론하여 새 지식을 추론해내게 한다.

   o 전문가가 갖고 있는 전문지식을 이용하고자 하는 시도로 맨처음 성공한 것은 DENDRAL이다. 그것은 화학 분자식과 질량 스펙트럼을 입력시키면 그 물질의 가장 가능성이 높은 화학구조식을 추정하여 출력하는 컴퓨터 프로그램으로 1971년에 만들어졌다.  이에 자극되어 1976년경부터 의료진단 시스템을 중심으로, 현재에 이르기까지, 여러 가지 전문가시스템이 개발되었다. 의료진단은 의사라는 전문가의 과거 경험, 직감, 지식 등이 필요하다는 의미에서, 전문가 시스템을 이용하기에는 최적이다. 

   o 이 분야 최초의 것은 일반의사 Edward H. Shortliffe 와 컴퓨터 전문가  Bruce G. Buchanan이 stanford에서 개발한 MYCIN이다 (stanford의 역사적인 프로젝트). 그것은 AI가 병의 진단에 이용된 최초의 케이스이다. MYCIN은 의사가 환자를 진찰하여, 그 결과와 검사 결과의 세균명 등을 입력시키면 진단 결과, 즉 병명을 결정하여 어떤 항생제를 얼마 정도 복용시키면 좋을지 등과 같은 치료법을 나타내 준다. MYCIN의 성공은 전문가 시스템의 개발에 박차를 가하게 했다

  1. 응용 프로그램

   o HelpMate : Pyxis 사에서 만든 trackless robot.  병원에서 약품, 실험 샘플, 각종 장비, 음식, X ray 필름, 차트 등을 일년 내내 수송하는 로봇 시스템.

   o ISIS : Medical College of Wisconsin. MIDAS (Medical Informatics and Decision Science Consortium). Intelligent Selection of Imaging Studies (ISIS)는 방사선과에서 가장 효과적인 진단 이미지를 선택하도록 도와주는 decision support system 

   o KMeD : UCLA. 의료 지식의 knowledge base 와 database (Knowledge-Based Multimedia Medical Distributed Database System). 프로젝트의 5 목적 을 볼 수 있고, 시스템이 작동하는 것을 실제로 보려면 snapshots 를 보라. 

   o MedAid : Columbia University Computer Graphics and User Interfaces Laboratory. 환자 진료기록을 자동으로 보여주는 시스템 (Automated Visual Presentations for Patient Medical Records) 

   o AIM Program: AI in Medicine : Cedars-Sinai Medical Center. medical imaging 과 특히 nuclear medicine 분야의 project 수행

   o Ade (Advanded Distance Education) : USC 의 information science institute 의 CARTE 의 pedagogical agent (교육용 agent). Ade는 가정의학과에서 인터넷 상으로 환자에게 교육(Continuing Medical Education (CME)) 시키는 것을 도와준다. demo 프로그램이 제공되며 demo 에서는 다른 것의 예도 볼 수 있다.

   o Nursebot Project : CMU. 매일 만성 질환에 시달리는 노인을 도와주는 mobile personal service robots을 개발하는 것을 목표로하는 프로젝트

   o TraumAID : Computer and Information Science Department of the University of Pennsylvania, and Allegheny University of the Health Sciences. 흉부와 복부에 총상, 칼에 찔린 열상(penetrating trauma) 의 진단과 치료시 외과의사를 보조하기 위한 프로그램으로 12년에 걸쳐서 개발됨.  점차로 응급의학의 관련 영역으로 확대됨.



  2. 관련 그룹과 프로젝트

   o PNNL 의 신경망 lab : Pacific Northwest National Laboratory 에서는 신경망을 이용한 인공 코 와 냄새를 이용한 진단 을 연구한다. 제 6의 감각이라는 인공 후각을 이용하여 몸에서 나는 냄새로서 원격으로 의사가 진단을 한다든가 독성 물질을 감별해내고 공기의 상태를 파악한다. 

   o Biomedical Security Institute : CMU 와 Pittsburgh 대학의 협동 연구소,  AI 각 분야의 기술을 종합하여 생물학 agents을 포함한 테러와 자연재해를 감지, 분석, 예방, 대처하는 능력을 향상시킨다. BMSI 는 2 가지 목적을 가지고 있다. public health 증진과 와 bioterrorism에 대응이 그것이다.

   o Center for Human Simulation (CHS) : Colorado 대학. 인체 해부학과 컴퓨터 3차원 이미지의 합성을 연구. 각종 해부학 data를 기초, 임상 연구와 진료에 더욱 잘 응용하기위해  해부학, 방사선, 컴퓨터 과학자, 외과의, 공학자, 교육자의 협동을 용이하게 하는 것을 목적으로 한다.

   o Clinical Decision Making Group : MIT Lab for Computer Science. 응용 AI를 통해서 보다 나은 건강 관리 제공을 목적으로 하는 그룹.

   o Guardia project: Knowledge Systems Lab . Stanford. 중환자를 모니터 하기위한 intelligent agent 의 prototype. 1996 년에 시작된 과거의 프로젝트이다. Laboratory for Human Performance in Anesthesia 와 Anesthesia Simulator Center 와 공동 수행.

   o Medical Vision Group : MIT. medical image analysis 과 visualization of medical imagery 과image guided surgery를 위한 새로운 알고리즘 개발을 목적으로 하는 그룹. Surgical Planning Laboratory of Brigham and Women's Hospital 과 협력 작업 수행. 관련 프로젝트 링크

  
  3.2.3 네트워킹 시스템 부문  

가. 홈 네트워킹 업체 동향

■ 세계 홈 네트워킹 초기시장은 네트워크 기능의 구현을 위한 기술적 제휴 및 서비스 제공을 위한 비즈니스 제휴 등 업체간 다양한 제휴와 함께 경쟁이 상호 공존하는 시장 구도를 보이고 있다. 즉, 기술적 제휴로는 기기간 통신을 위한 기술표준 제정을 위해 업체간의 협의체를 구성함으로써 전송매체를 선정하고 통신규약(미들웨어)을 공동으로 개발하거나 활동에 참여하고 있다. 또한 유무선 인프라 사업자간의 서비스 제휴나 부가서비스(보안, 위성방송 등) 개발을 위한 업무 제휴, 컨텐츠나 애플리케이션의 공동개발을 전개하는 등 다각적인 형태의 사업제휴가 일어나고 있다. 그리고 경쟁관계의 정보가전 업체간에도 국내 표준제정이나 상용화를 위해 제휴와 경쟁이 곤존하는 형태를 취하고 있다.

■ 홈 네트워크 관련 제품들이 2003년 초 CES에서 보여준 특징으로는, 세계적으로 유수한 가전업체들이 가정내 각종 기기를 네트워크로 연결하여 데이터를 송수신하는 상품들을 선보였다는 점이다. 일례로 Garmin Int'l 사의 위성 네비게이션 기능이 탑재된 PDA, Philips 사의 portable & wearable MP3 플래쉬 메모리 플레이어와 디지털 홈 대시 보드, 삼성의 하드디스크 내장 캠코더 등을 들 수 있다.





업체
전략 및 동향
소니
- 소비자 및 가정용 소비가전 제품을 특화하고 개인용, 가정용 사업으로 구분하여 소비자 지향을 추구하는 동시에 하드웨어, Edutainment 콘텐츠들을 종합 솔류션을 제공
- 플렛폼, 콘텐츠, 네트워크를 통합한 사업모델인 e-Platform  성장전략 전개
Microsoft
- S/W 개발 업체에서 ISP로 변신을 추구
- 4단계의 새로운 성장 젼략을 수립하여 CP OS 및 에플리케이션, 기업서버 S/W 서비스 들에서 X-Box, 포켓 PC, PDA, Slinger 스마트폰, 타블렛 PC 스마트 디스플레이, MSN TV 등으로 사업을 확장
마쓰시타
- 디지털 방송 시스템 등 5개 성장사업과 ITS 등 8계 신규사업을 중심으로 성장을 추진
- 네트워크 가전 및 서비스 사업을 강화하여 이동 멀티미디어 서비스, DTV와 W-CDMA 연계 서비스 등을 개발
Nokia
- 제품 차별화 및 고객 밀착 전략으로 맞춤형 서비스와 각종 다운로드 서비스 전개
- 통신용 무선 홈 게이트웨이 개발 완료 
Intel
- HP와 공동으로 High-end 서버에 집중하며 이동통신 및 Post PC 영역을 확대
- “Access Center” 게이트웨이 개발을 완료하고 네트워크 대응 칩 솔류션을 확대
IBM
- 웹 컴퓨팅 사업인 GRID 의 전개와 함께 기업용 분산 컴퓨팅 환경을 홈 네트워크로 확대
- 광대역 및 네트워크 사업을 강화하고, Naflonal Semiconductor와 홈 게이트웨이 개발 착수

ETRI 정보조사분석팀
<표 3.8> 주요 정보가전 업체 홈네트워크 시장전략 및 최근 동향 









나. 홈 네트워킹 산업 동향

  1) 홈 네트워크의 대두

■ 매년 CES(Consumer Electronics Show)에서 주목 받는 신기술 후보의 단골 메뉴로 지목됐던 홈 네트워크(디지털 홈)는 이번 CES 2005에서도 어김없이 Intel, Microsoft, HP 등 주요 IT 업체들이 지목한 유망 신기술 가운데 하나로 꼽혔지만, 업체들이 최근에 홈 네트워크에 가지는 관심과 기대는 과거와는 사뭇 다른 것으로 보인다.

■ 홈 네트워크는 일찍이 1990년대부터 미국에서 일부 매니아 계층을 중심으로 X10과 같은 기술을 이용한 홈 오토메이션 형태의 홈 네트워크 보급이 이루어지면서 시작되었다. 그러나 초기 홈 네트워크는 장치간의 호환성이 결여되고, 저속 단방향 통신 기능으로 인해 기초적인 간단한 제어 기능만 가능해, 값 비싼 설치 비용 대비 도입 효과가 미미하여 널리 대중화되지 못했다.

■ X10 이후 답보 상태를 벗어나지 못하던 홈 네트워크 보급은 2000년 이후 초고속인터넷 서비스가 각 가정에 널리 보급되고, 2대 이상의 PC를 보유한 가정이 늘어나면서 크게 증가하게 된다. 초고속인터넷 서비스 대중화와 멀티 PC 보유 가정 증가는 자연스럽게 가정에서 PC들 간에 인터넷 접속/파일/주변기기를 공유하려는 수요를 촉발시켰으며, 저렴한 WiFi와 같은 무선 홈 네트워킹 기술이 대중화되면서 PC와 주변기기를 네트워크로 연결하려는 가정의 수는 탄력을 받아 빠르게 증가하고 있다. 이러한 홈 네트워크를「데이터 홈 네트워크」라고 하며, 현재 데이터 홈 네트워크는 전체 홈 네트워크에서 가장 큰 비중을 차지하고 있다.

 




<그림 3.3> 홈 네트워크의 진화전망 

■ 최근에는 이러한 PC 중심의 데이터 홈 네트워크를 확장하여, PC를 디지털 가전과 연결하거나 또는 디지털 가전끼리 연결하려는 시도가 활발하게 이루어지고 있다. Microsoft는 Windows XP Media Center Edition 2005를 앞세워 PC를 기반으로 디지털 가전을 포함하는「멀티미디어 홈 네트워크」보급을 적극적으로 추진하고 있으며, Dell · HP · Gateway 등의 주요 PC 업체들은 이에 발맞춰 미디어 센터 PC 신제품을 앞다퉈 시장에 내놓고 있습다.

■ 이에 디지털 가전 업체들은 홈 네트워킹이 가능한 멀티미디어 가전 또는 스마트 백색가전을 출시하며 소비자의 반응을 조심스럽게 탐색중이다. 아직은 전체 제품 중 일부에 한정되고 있지만, 인터넷이 연결되는 냉장고 · 세탁기 · 전자렌지 등은 이제 그다지 낯선 단어가 아니며, 네트워킹 기능이 부착된 디지털 TV · 셋톱박스 · DVD플레이어 · 게임기도 최근 출시되고 있다.


■ 이러한 PC와 디지털 가전의 결합은 관련 부품 · 장비 업체들뿐만 아니라, 콘텐츠 사업자와 홈 네트워크 서비스 사업자와 같은 다양한 관련 산업에도 새로운 시장 기회를 제공할 것으로 기대되어, 머지않아 홈 네트워크 산업은 본격적인 성장의 급물살을 타게 될 것으로 예상된다.

  2) 유선 홈 네트워킹 분야에서 최근 가장 주목 받고 있는 전력선 통신 기술

■ 현재 이더넷을 제외하고 유선 홈 네트워킹 기술 가운데 어느 정도 시장성이 있다고 판단되는 기술은 전력선 통신 기술이다. 전력선 통신 기술은 어느 가정에나 있는 전력선을 사용하기 때문에, 이더넷과 달리 추가적인 배선 작업이 필요 없으며, 무선 기술이 도달하지 못하는 지하실 또는 음영 지역에까지 연결이 가능하다는 장점이 있다.

■ 유럽의 경우 오래된 석조 건물이 많아 홈 네트워크 구축을 위한 별도의 배선 공사를 하기 어렵기 때문에, 홈 네트워킹 솔루션으로 전력선 통신에 대한 수요가 타 지역보다 높을 것으로 예상되고 있으며, 중국 · 인도 · 동남아시아 · 중남미 등 개발도상국가의 경우 전화선의 보급이 열악해 홈 네트워킹 솔루션으로 전력선 방식이 선호될 전망이다.


<그림 3.4> 홈네트워킹 반도체 시장전망 
■ 전력선 통신 기술은 변조 방식 및 접속 방식에 따라 다양한 기술이 존재하며, 현재까지 전세계적으로 통일된 기술 표준이 마련되어 있지 않기 때문에, HomePlug Pwerline Alliance(미국), PLC 포럼(유럽), Echonet 컨소시엄(일본), PLC 포럼 Korea(한국) 등 주요 국가별로 기술 표준화 작업이 별도로 진행되고 있는 상황이다.

■ 현재 사용되고 있는 전력선 통신 기술은 모두 홈 오토메이션에 사용할 수 있는 10Mbps급 이하의 저속 기술이고, 200Mbps 이상의 전송 속도를 제공하며 멀티미디어 트래픽 전송을 위해 QoS를 보장하는 차세대 HomePlug 표준인「HomePlug AV」는 2005년 3월 완성을 목표로 표준화 작업이 진행중이며, HomePlug AV 반도체는 표준화 작업이 완료된 후 2005년 하반기 시장에 출하될 예정이다.


<그림 3.5> 홈 네트워킹의 발전단계 

■ HomePlug 반도체 업체로는 최근 2백만 개의 HomePlug 1.0 반도체를 출하한 Intellon이 대표적인데, CES 2005에서 삼성전자, Shart는 Intellon의 HomePlug AV 기술을 이용하여 PVR과 미디어 서버로부터 여러 대의 HDTV 디스플레이로 HD 콘텐츠 전송을 시연하였으며, 동 행사에서 또 다른 전력선 통신 반도체 업체인 DS2는 HomePlug AV 표준에 기반한 200Mbps 전력선 통신 칩셋 DSS901x를 발표하여 주목을 받았다.  


■ 차세대 고속 전력선 통신 기술에는 일본도 발빠른 움직임을 보이고 있다. 2005년 1월 마쓰시타전기산업, 소니, 미쓰비시전기 등 일본 가전 3사는 일본 정부의 전력선 통신 규제 완화 및 유럽 등 해외 시장 확대를 대비하여, 고속 전력선 통신 표준화 단체를 설립하는데 합의하였으며, 최대 30MHz까지의 고주파 대역을 사용하여 200Mbps의 광 통신급 초고속 송수신이 가능한 멀티미디어 전력선 통신 표준 규격을 제정할 예정이다. 이에 2005년 2월 일본 총무성은 관련 내용을 검토하기 위한 위원회를 가동하여 2005년 10월 결과 보고서를 제출할 예정이다.

■ 국내 전력선 통신 기술 개발도 활기를 띄고 있다. 2004년 12월, 산업자원부는 전력선 통신 기술을 차세대 성장 동력으로 규정하고 동 기술 개발에 앞으로 5년간 5천억 원을 투자할 것이라고 발표하였으며, 2005년 1월에는 저속「전력선 통신 국가 표준」을 확정함으로써, 국내에서 전력선 통신 방식 홈 네트워킹이 보다 확산될 것으로 기대되고 있다.

■ 국내 업체들 가운데 전력선 통신 반도체(모듈)을 개발하는 업체로는 젤라인, 플레넷 등 소수에 불과하고 아직까지는 저속 단순 제어용 제품 개발이 대부분이지만, 다른 기술과 달리 외산 업체와의 기술 격차가 크지 않아 앞으로 초고속 멀티미디어 전력선 통신 기술 개발에도 적극적으로 나선다면 경쟁력 있는 분야로 육성이 가능할 전망이다.

  3) 북미 지역을 중심으로 최근 관심이 증가하고 있는 케이블 
     네트워킹

■ 전화선, 전력선 외에 가정 벽면에 기본적으로 가설되어 있는 케이블 인프라로는 동축 케이블이 있는데, 이러한 가정의 동축 케이블을 이용한 홈 네트워킹 표준을 정의하기 위해 Cisco, Motorola, Comcast, EchoStar 등 8개 주요 업체들이 MoCA(Multimedia over Coax Alliance)를 결성해 현재 표준화 작업을 진행하고 있습니다. MoCA가 인증한 반도체 및 응용 제품은 2005년 가을 쯤에 출시될 것으로 예상된다.

■ 현재 일반 가정에서는 양방향 통신이 불가능한 스플리터 때문에 하나의 동축 케이블로 TV 방송을 보면서 동시에 데이터 통신을 할 수 없게 되어 있다. Entropic Communications는 860~1,550MHz 대역폭을 사용해 동축 케이블에서 양방향으로 최대 270Mbps 전송이 가능한 기술 및 c.LINK-270 반도체를 개발하였다. Entropic Communications는 현재 진행중인 필드 테스트를 2005년 4월까지 끝마칠 예정이며, 2칩 솔루션을 생산하여 개당 10달러 이하의 가격에 공급할 계획이다.

  4) 홈 오토메이션 시장에서 각광 받을 것으로 기대되는 ZigBee

■ Chipcon, Honeywell, Freescale, Philips 등을 중심으로 30여 개의 업체가 IEEE 802.15.4 / ZigBee Alliance에서 기술 표준화를 주도하고 있습니다. 현재 ZigBee Alliacne에 전세계 130개 업체들이 참여하고 있고, 우리나라 업체로는 삼성전자, LG전자, 한국전자통신연구원, 전자부품연구원, 한국무선네트워크, 레이디오펄스, 오렌지 로직, SD 시스템 등이 참여하고 있다.













구분
업체명
기술 개발 동향
칩셋
삼성종합기술원
- 900MHz RF IC, 2.4GHz PHY/RF IC, 플랫폼 등을 개발
- CPU와 RF IC를 1칩화 한 제품을 2005년 4월 출시할 예정
전자부품연구원
- 2004년 6월, ZigBee 868/915MHz RF 칩, 868/915MHz 및 2.4GHz 모뎀 칩, MAC 칩, 세라믹칩 안테나 개발
- 삼성전자에 원천 기술을 이전할 계획
레이디오펄스
- 2005년 3월, 세계 최초로 868/915MHz, 2.4GHz 주파수 대역을 모두 지원하면서, 하나의 칩에 RF, 통신모뎀, 네트워크 제어부(MAC), MCU를 집적한 ZigBee SoC '망고-1' 개발
- 내장 MCU에 ZigBee 스택 소프트웨어를 탑재할 수 있어, 간단한 인터페이스를 통해 ZigBee 에플리케이션 구현 가능
- 2005년 상반기 안에 칩 샘플을 주요 고객사에게 제공하고 하반기부터 양산할 계획
솔루션
한국무선네트워크
- 2004년 12월, ZigBee 핵심 소프트웨어 개발하여 세계최초로 ZigBee 휴대폰 솔류션을 개발했으며, 그 밖에 ZigBee프로토콜 스택, 개발 킷, 이벨류에이션 킷, 프로토콜 분식기 및 다양한 모듈로 추가로 개발
오렌지 로직
- 2004년 10월, ZigBee 솔루션 BeeHive“ 개발
SD 시스템
- ZigBee 기술을 적용한 홈 오토메이션 솔루션 개발
팬택엔큐리텔
- 2004년 12월, 한국무선네트워크, 오렌지 로직과 함께 지그비 칩, 소프트웨어를 휴대폰에 탑재해 집안의 전원의 온․오프, 온습도 센싱, 시큐리티 모니터링 등을 위한 별도의 리모콘 기능을 구현한 ZigBee 휴대폰 개발

<표 3.9> 국내 주요 ZigBee 관련 업체들의 기술 개발 동향

■ ZigBee Alliance는 2003년 5월 완료된 IEEE 802.15.4 PHY/MAC 계층 표준을 기반으로, 2004년 12월 네트워크/보안/애플리케이션 계층 및 세부 프로파일에 대한 1차 ZigBee 표준화 작업을 완료함으로써, ZigBee 상용화에 보다 박차를 기할 수 있게 되었다.

■ ZigBee 반도체 업체로는 Freescale, Chipcon, Honeywell, Atmel, Texas Instruments, STMicroelectronics, ZMD 등이 대표적이고, ZigBee 반도체는 1백만 개 생산시 개당 4달러 미만의 가격에 생산이 가능할 것으로 예상되며(현재는 20달러 수준), 본격적인 상용화는 2006-2007년부터 시작될 전망입니다. ZigBee는 상업용 빌딩 제어에 가장 많이 사용될 것으로 예상되며, 홈 오토메이션에서는 Before Market(집을 새로 신축할 때 함께 설치되는) 시장이 After Market(기존 주택에 도입되는) 시장보다 4~10배 정도 큰 시장을 형성할 것으로 예상된다.

■ 우리나라 업체로는 삼성종합기술원, 한국무선네트워크, 전자부품연구원, SD 시스템, 팬택, 오렌지로직 등이 칩, 센서, 응용 제품을 개발하고 있다. 특히 레이디오 펄스가 최근 개발한 ZigBee 반도체 '망고'는 업계 최초로 RF CMOS 기술을 적용해 RF, Baseband, Analog Modem, Digital Modem, Micro-Controller 등을 단일 칩에 집적시킨 싱글칩 구성으로 설계되어 크기가 6×6mm로 작으며, 한 개의 배터리로 기존 칩의 성능을 지원할 수 있을 만큼 전력 소모가 적다.

■ 다른 한편에서는, ZigBee의 시장 독주를 막기 위한 경쟁 기술들의 움직임도 빨라지고 있다. 홈 오토메이션 반도체/소프트웨어 업체인 Zensys는 2005년 1월, 60여 개 업체와 공동으로 자사가 개발한 무선 홈 오토메이션 프로토콜 'Z-Wave'를 사용하는 'Z-Wave 연합체'를 결성하여, ZigBee가 목표로 하는 홈 오토메이션 시장에 본격 진출하기로 하였다.


Bluetooth 2.0 * EDR
Bluetooth Lite
ZigBee
표준화 단체
Bluetooth SIG
Bluetooth SIG
IEEE802.15.4
ZigBee Alliance
규격발표일자
2004년 11월
2004년 말 예정
2004년 12월
최대 전송 거리
10m
100m
75m
최대 연결 노드수
8
256
65,636
방사 출력
1.2 규격과 동일

0.5mW

자료 : Nikkei Electronics Asia, 2005.

<표 3.10> 블루투스와 ZigBee의 비교
■ 또한, 블루투스 SIG는 최근 2006년까지 기술 로드맵을 발표하였는데, 그 가운데 동시 연결 가능한 슬레이브 노드 수를 7개에서 255개로 늘리고, 전력 소모를 특별히 늘리지 않으면서 전송 거리를 100m까지 확대하는 '블루투스 Lite' 개발 계획은, ZigBee가 타겟으로 하는 센서 네트워크 시장에도 블루투스가 끼어들겠다는 의지로 풀이되고 있다.
 


 3.3 시장전망 및 시장진입 전략 

  3.3.1 향후 시장성 전망 

■ 2002년 국가기술지도 (그림 3.5)에서는 2005년 유비쿼터스 네트워크 분야가 2조 300억 달러, 이동 및 착용형 정보통신기기분야가 733억달로로 성공가능성이 매우 높은 것으로 예측하고 있으며, 지능형 의료시스템 분야또한 구체적인 액수는 제시되지 않았으나 신규시장 창출 및 의료비용절감 가능성이 있음을 시사하였다. 2005년 현재는 통신기술을 이용한 유비쿼터스 의료 시스템이 실제로 상용화되어가고 있는 바, 이의 발전 가능성은 더욱 커졌다고 할 수 있다.









<그림 3.5> 국가기술지도 (2002)








■ 또한 생체진단기기/시약분야에서도 2010년 1,592억달러의 시장규모로서 매우 높은 성공가능성을 제시하고 있다 (그림 3.2). 유비쿼터사 의료시스템이 더욱 보급된다면 이 분야의 성장 가능성은 더욱 커질 수 있을 것으로 기대할 수 있다.



<그림 3.6> 국가기술지도 (2002) 


■ 이와 같이 최근 사회환경변화가 급속히 이루어지고 있는 가운데 건강에 대한 관심이 증대하면서 healthcare 비용도 함께 증대 추세에 있고 미국의 경우 GDP 14% 정도가 healthcare 비용을 차지할 정도이며, 고령화 사회에 따른 질병관리 및 삶의 질 향상 추구에 따른 건강관리에 대한 관심도 증대되고 있다. 국내 IT 기술의 발달과 더불어 의료서비스 분야에서 의료와 IT 기술의 융합으로 off-line이 아닌 on-line 상에서 언제, 어디서나, 휴대 가능한 U-biocare system 사업화는 조만간 실현될 전망이다. 

■ U-biocare system 사업은 현재 기 구축되어 사업화가 된 시장이 아니라 전 세계적으로 기술경쟁 단계에 들어와 있으며, 비교우위를 점하기 위한 신규 시장창출에 노력하고 있는 분야이다. 이러한 국내외 시장상황에서 우리나라가 갖고 있는 반도체기술, Nano/MEMS 기술 등에 기반한 질병관리를 위한 바이오센서 산업, 현재 유비쿼터스 지원 무선 네트워크 기술, 다양한 응용 솔루션 기술을 이용한 유•무선 통신시스템 산업 그리고 원격 건강관리에 따른 서비스 등 다양한 개별 신규 사업분야의 창출이 기대되고 궁극적으로 통합된 U-biocare system 산업이 구축됨으로써 전 세계적으로 주도적인 유비쿼터스 기반 질병진단 및 삶의 질 향상이 가능한 신 산업의 창출이 될 것이다.

■ 이러한 시장 창출을 위한 전략적인 접근으로는 기반이 되는 바이오센서 산업, 유•무선 통신시스템 산업의 의료서비스 응용 사업의 확대 그리고 기존 진료체제에서 원격 건강관리센터 등 신개념의 의료지원 서비스 체제의 신규사업 전개 등을 추진하여야 한다.

■ U-biocare system 사업화는 개별 기업주도보다는 국가 주도로 전체적인 틀내에서 사업이 추진되어야 하며, 국가에서 핵심 기술개발과 각종 규제나 법규 등의 검토를 통한 서비스 체제의 사업화가 가능하도록 지원하고 IT 관련 기업을 통한 유무선 통신시스템과 바이오 센서 등의 산업화를 추진하여야 한다. 또한, 대학과 연구소 등을 통한 바이오 센서 등의 핵심 기술 등을 개발 지원토록 하고 병원을 중심으로 대상질환을 선정하고 임상데이타 베이스를 개발함으로써 Total care 임상기술개발함으로써 U-biocare system 사업화의 측면 지원토록 한다.

■ U-biocare system의 개별 요소기술의 산업화 뿐만 아니라 본 시스템의 구축이 완료되면 각종 서비스 체제의 활용으로 사업화를 유도할 수 있다. 이를 위해서 먼저 시장성이 높은 수도권의 서울 강남, 성남 분당 등과 원주, 김해 등 시범지역을 선정하여 U-biocare system 서비스를 일차 시행하고 점차 전국적으로 산업을 확장하는 방안이 모색되어야 한다. 또한, 이러한 산업의 구축시 국내 관광산업과 연계시 편리한 저가의 의료서비스가 제공됨으로써 새로운 차원의 국내 의료-관광 융합산업의 창출 등 다양한 사업분야의 새로운 신 시장의 창출도 가능할 것이다.    












 3.4 SWOT분석

■ 국내 U-Biocare system 개발 분야의 SWOT 분석 결과는 
   다음과 같음.

       <그림 3.7> 국내 U-Biocare system 산업SWOT 분석
                     








IV. U-bio care 산업의 지원 현황 분석

4.1 기술 개발 부문

■ U-biocare와 직간접적으로 관련이 있는 통신 네트워크를 기반으로 하는 진료정보 시스템 개발에 대한 국내 기술 개발 지원은 그동안 일부 지자체 기술 지원 사업과 보건복지부, 정보통신부, 산업자원부를 중심으로 산발적인 단위기술 지원이 이루어진 바 있다. 그러나 아래의 기술 지원 과제 현황에서 보듯이 대부분의 지원 과제의 성격은 특정질환에 대한 단순한 특정 질환 인자의 모니터링 및 정보의 공유, 그에 따른 소프트웨어 및 단위 통신 장비의 수정 또는 바이오센서 개발이라는 협소한 범위의 기술 개발에 대한 지원에 머물러 있는 실정이다.  
■ U-biocare 시스템 개발은 이러한 단일 질환에 대한 유무선 통신 장비를 이용한 헬스 케어 시스템 개발의 한계에서 벗어나 사용자가 언제 어느 곳에서도 신체 정보를 의료인과 실시간으로 공유할 수 있는 이른바 유비쿼터스 환경에서의 환자의 신체정보 생성 (바이오센서), 유무선 통신 시스템 개발, 원격관리 시스템, 유뮤선 통신을 이용한 정보의 사용자 제공 등을 총 망라한 총체적인 건강관리 시스템의 개발을 목표로 하고 있다.  
■ 기술 지원 현황
● Wireless Gateway Engine을 통한 진료 정보 시스템 개발 (경기중소기업종합지원센터(KSBC) /차세대 무선인터넷 상용화기술 개발 사업/ 2003. 8. 1 - 2004. 7. 31)

● SMS와 WAP 이용한 당뇨병 환자 관리 시스템 개발 (보건의료기술연구기획평가단/보건의료기술연구개발사업/ 2003. 5. 1 - 2004. 4. 30)

● 진정법 환자의 무호흡 조기 진단을 위한 모니터링 시스템 개발 (보건의료기술연구기획평가단/ 2004. 5. 1 - 2005. 4. 30)

● 인터넷 원격진료용 재택의료 단말기 (중소기업청/기술혁신개발사업)

● 유, 무선인터넷을 이용한 당뇨병 환자 혈당관리 시스템 개발 및 적용 (한국과학재단/우수여성과학자 도약지원연구/ 2002. 12. 1 - 2005. 8. 31)

● e-Health 구현을 위한 바이오 센서 기술개발 (정보통신연구진흥원(IITA)/선도기반기술개발사업/ 2005. 2. 1 - 2006. 1. 31)

● 원격진료용 혈액분석 바이오센서 시스템 개발 (정보통신연구진흥원(IITA)/ 2001. 10. 1 - 2002. 9. 30)


4.2 산업 인프라 부문

4.2.1 U-bio care 지원 정책의 필요성

■ 정보통신과 보건의료의 대표적 융합 분야인 U-Health에 대한 관심이 높아지고 있다. 향후 U-Health 시대의 도래는 보건의료 뿐만 아니라 IT기업의 새로운 사업 기회 창출에 기여할 것으로 전망되며, U-Health 활성화를 위한 환경 조성이 시급하다.

■ 최근 의료산업의 내·외부적 환경 변화는 자연스럽게 U-Health에 대한 관심을 증대시키는 요소로 작용하고 있다. 먼저 기술 측면에서 인터넷, 모바일 환경의 발달로 소비자들의 네트워크에 대한 접근이 한층 용이해지고 있다. 이와 함께 바이오테크(BT), 나노테크(NT)의 급속한 발전은 혁신 기술 간의 융합을 가능케 하면서 대표적인 융합 분야라고 할 수 있는 U-bio care 기술의 실현을 앞당기고 있다. 
 
■ 수요 측면에서도 인구의 고령화와 소득 수준의 향상으로 양질의 의료서비스에 대한 수요가 지속적으로 높아지고 있고, 의료시장 개방으로 국내 의료기관들의 경쟁력 강화에 대한 필요성이 제기되고 있다. 여기에 더해 의료비에 대한 경제적 부담이 높아지면서 소비자들은 질병 예방이나 건강 유지 등을 위해 자발적으로 유용한 정보를 탐색하는 추세이다. 

■ U-bio care의 가장 중요한 부분을 차지하는 원격의료서비스가 본격적으로 실현된다면 언제 어디서나 환자와 의사 간의 의사소통이 가능해짐으로써, 과거 고정된 장소에서만 이루어질 수 있다는 의료 이용 패턴의 고정 관념이 크게 바뀌게 된다. 또한 의료 이용에 있어 소비자의 적극적인 참여가 예상되면서, 기존 공급자 위주의 의료서비스 산업이 수요자 중심으로 변화하는 데 주도적인 역할을 할 것으로 전망된다.


 4.2.2 U-bio care 산업화를 위한 선결 문제

■ U-bio care 환경으로의 변화는 보건의료산업 전반에 획기적인 변화의 단초를 제공하고 있고, 전세계적으로도 U-Health 도입 초기인 현 상황에서 국내 업체들이 경쟁력을 확보하기 위해서는 관련 기술의 표준화 및 사업화에 가속을 더해야 할 시점으로 판단된다.  

■ 아직까지 미국 등에서도 의사-환자 간 의료 행위가 주를 이루는 U-bio care 서비스는 본격적으로 시행되고 있지 않다. 그러나 선진국들은 향후 U-bio care 산업의 발전 가능성을 인식하고 관련 법규의 정비에 힘쓰는 한편, 의료기관과 IT기업 간의 다양한 교류를 활성화시키는 방안 등을 통해 U-bio care 서비스를 구현하는 데 노력하고 있다. 현재는 U-bio care 서비스가 제한적인 수준에 머물러 있지만, 향후 U-bio care가 다양한 영역으로 확대되어 적용되었을 때 IT 기업들에게 미치는 영향력은 실로 막대할 것으로 예상된다. 이러한 점에서 세계 각국은 U-bio care 환경을 조성하기 위한 제반 인프라 구축 및 육성에 주력하고 있는 것이다. 

■ 따라서 국내에서도 U-bio care의 중요성을 감안, 각 관련 주체들이 하루빨리 U-bio care 활성화를 위한 기반 조성 마련에 힘써야 할 것으로 보인다.

  (1) 관련 법/제도 개선 시급 

■ 무엇보다도 국가 정책적 차원에서 U-bio care의 중요성을 인지하고 U-bio care 산업의 활성화를 가로막는 법적·제도적 장벽을 없애는 것이 시급한 과제로 여겨진다. 이미 국립병원을 비롯해 많은 의료기관이 원격의료 시범서비스를 도입하고 있고, 외국의 의료기관들도 참여할 움직임을 보이고 있으나 관련 법 규정의 미비로 제대로 된 원격의료를 시행하지 못하고 있는 형편이다. 

■ U-bio care 시장을 주도하고 있는 미국의 경우 이미 1993년 ATA(American Telemedicine Association)라는 원격의료 전문 단체를 설립하였으며, 2003년까지 U-bio care와 관련한 중요 법안들을 통과시켜 U-bio care 산업 육성을 위한 법적 기초를 마련한 상태이다

■ EU 또한 인구 고령화에 따른 의료비 급증 문제를 U-bio care로 해결하기 위해 관련 산업을 적극 육성하고 있다. ‘eEurope 2005’ 프로젝트의 일환으로 전 유럽 차원의 표준화된 의료시스템 구축을 추진 중이다. 

■ 국내의 경우 이미 2003년 3월 31일 의료법 개정을 통해 원격의료(제30조의 2), 전자의무기록(제21조의 2), 전자처방전(제18조의 2) 등의 근거 조항을 신설, 원격진료를 시행할 수 있도록 허용했으나 시술 범위·면허·수가·책임 문제 등이 명확하지 않아 혼선을 빚고 있다. 즉 법적 근거는 어느 정도 마련되었으나 구체적인 사항이 미비하여 이에 대한 제도적 정비가 시급한 상황이다. 정부에서는 U-bio care 서비스가 현실적으로 작동할 수 있도록 보다 구체적인 실행 계획의 마련에 힘써야 할 것으로 보인다


  (2) 다양한 사업 모델의 개발

■ 법/제도 개선 등 관련 인프라 마련과 함께 U-bio care 관련 기업들 및 의료기관은 원격진료에 쓰이는 가정용/모바일 의료기기 공급, 전자 처방 시스템, 건강 관련 컨텐츠 제공 등 보다 구체적인 사업 모델의 공동 개발에 주력해야 할 것이다. 

■ 실제로 IT 시스템 지원, 원격의료 장비 제공, 웹 페이지 구축 등 U-bio care 환경을 실제적으로 구현하는 데는 IT 관련 기업들이 주도적인 역할을 담당하게 될 것으로 예상된다. 먼저 가장 필요한 것은 U-bio care 환경 구축을 위한 IT 시스템의 개발과 지원이 될 것이다. 기업들은 환자-의사, 의사-의사 등을 연결하는 커뮤니케이션 시스템을 구축하고, 각종 의료 관리 소프트웨어를 개발한다거나 이용자의 개인 정보 보호를 지원하는 역할을 담당함으로써 수익을 올릴 수 있을 것이다. 


■ 그 외에 의료 컨텐츠나 커뮤니티 서비스를 제공하는 수익 모델을 고려해볼 수 있다. 컨텐츠/전자상거래 중심 기업들은 개인 전용 건강 관리 홈페이지를 제작해 준다거나, 웹사이트를 통한 의약품의 광고 및 판매, 건강 관련 뉴스 및 온라인 유료 상담 서비스 제공 등의 방법으로 U-bio care 사업에 참여할 수 있을 것이다. 

■ 우리나라는 다른 나라에 비해 온라인에 대한 접근성이 높고, 건강에 대한 관심 또한 지속적으로 높아지고 있어 소비자들의 U-bio care에 대한 관심이 타 국가에 비해 높은 편이라고 할 수 있다. 따라서 국내 IT 기업들 또한 병원 내부 정보화 솔루션 개발뿐 아니라, 이제는 환자의 임상 정보를 공유하고 개인의 질병 관리 정보를 언제 어디서나 활용할 수 있도록 하는 등의 다양한 B2B, B2C 네트워크 시스템의 개발에 주력해야 할 것으로 보인다.  


  (3) 관련 주체 간 제휴와 협력 강화

■ U-bio care의 활성화를 위해서는 의료행위를 주도하는 의료기관들만이 아니라 의료기기, 제약 및 관련 업체나 정책 입안자 등 다양한 이해관계자들이 지속적 유대를 통해 사업 모델을 공동 개발하는 등의 협력 관계를 구축하는 것이 중요한 성공 요인으로 작용할 것이다. 
 
이미 주요 IT 업체들은 U-bio care 환경에 대비하여 의료기관들과 원격의료 파트너십을 활발하게 구축하고 있다. 한국IBM의 경우 환자가 병원에 입원하지 않고 일상 생활을 하면서 원격으로 모니터링 서비스를 제공받다가 이상이 있을 경우에만 병원을 찾아 치료를 받는 시스템을 개발하고 있다. 또한 이 회사는 Pittsburgh Medical Center와 지능형 병원 응용 프로세스분야에서, Swiss Zurich Lab.과는 원격진료 시스템 부문에서 협력하고 있다.  
 
관련 주체 간 협력을 통한 시너지 창출을 극대화할 수 있는 방법 중 하나는 의료 클러스터의 구축이다. 미국 휴스턴의 의료 클러스터인 Texas Medical Center는 MD Anderson Cancer Center, Texas Heart Institute 등의 병원을 중심으로 신약 및 첨단 의료 기술 개발에 주력하고 있다. 이와 같은 의료 클러스터는 의료기관을 주축으로 제약, 바이오, 의료기기 등 의료 관련 기업들을 자연스럽게 모여들게 함으로써, U-bio care의 환경을 구현하는 데 필요한 교류와 협력을 용이하게 해 줄 수 있다. 우리나라도 첨단 복합 의료 클러스터를 건설하기 위해 TFT를 구성하는 등 대비에 나서고 있으나 실제로 국내의 의료 클러스터가 제 모습을 갖추려면 10년 이상의 시간이 걸릴 것으로 예상되고 있다.  


  (4) U-bio care 산업 활성화를 위한 정부의 역할

■ 고령화 사회로의 진입과 건강에 대한 관심 고조 등 사회 전반의 변화를 고려할 때, U-bio care 산업의 향후 발전 잠재력은 매우 크다고 할 수 있다. 특히 국내의 경우 세계 최고의 IT 인프라를 기반으로 하고 있어 의료 분야에서 U-bio care 산업의 직간접적 파급 효과는 막대할 것으로 보인다.  

■ 그간 U-bio care는 의료서비스라는 비(非)IT 분야로 분류되어 IT 중심의 정책 입안에서 다소 소외되어 온 것이 사실이다. 이러한 점에서 최근 정부가 U-bio care의 미래 성장성을 인식하고 차세대 성장 동력으로 U-bio care 산업을 적극 육성하려는 의지를 나타내고 있는 것은 아주 바람직한 현상으로 보인다.  

■ 다가올 의료시장 개방으로 의료산업의 국가 간 경계가 허물어지고 있는 지금, U-bio care의 산업화는 국내 의료서비스의 경쟁력을 강화할 수 있는 기회로 적극 활용되어야 할 것이다. 따라서 정부 관련 부처는 U-bio care 관련 환경 조성에 주력하고, 국내 병원과 기업 등도 긴밀한 연계를 통해 조기 사업화 방안 마련에 힘써야 할 것이다. 






















4.3 기관별 대표적인 지원 정책

  4.3.1 보건복지부

  가. 정책여건

■ BT산업이 IT산업에 이어 차세대 성장동력산업으로 부상
 ○ BT·IT·NT 등 새로운 융합기술 출현으로 시장발전이 가속화되고, 다국적기업간 기술제휴 및 인수합병(M&A)이 활발히 진행
    * 기술제휴(라이센싱) : 세계 50대 약품 중 17개 약품 (매출액의 35%)
    * M&A사례 : Pfizer는 Warner-Lambert를 900억불에 인수하여 세계 14위에서 1위 제약기업으로 도약

■ 미래 성장산업인 보건산업에 대한 투자의 절대적 부족
 ○ 줄기세포 연구 등 일부 BT분야에서 세계적 성과를 거양
  - BT분야에 대한 정부의 R&D투자 및 기업의 투자규모가 선진국에 비해 미약한 상황
    * 바이오분야 기술경쟁력이 선진국대비 60%수준(14위)

■ 의료의 고급화 및 고령친화적 산업에 대한 요구 증가
 ○ 의료서비스에 대한 고급화 욕구 증대에 따라 의료서비스 산업육성 및 의료에 대한 규제완화 필요성 증대
 ○ 노인 인구 증가에 따라 노인을 대상으로 하는 주거, 각종 용품 산업, 금융, 문화․교육 등에 대한 요구가 급격히 증가




  나. 이행과제

■ [보건복지산업을 신성장 동력으로 육성]은 보건복지부의 4번째 정책목표이다.
<표 4.1> 

2005년 주요 정책과제
사업 내용
보건복지산업을 신성장 동력으로 육성 
 BT 중심 차세대 보건산업 육성 사업
 의료서비스 산업화 촉진 사업
 고령친화산업 육성 기반 구축 사업


● BT 중심 차세대 보건산업 육성

□ BT 산업 육성을 위한 중장기 발전계획 수립
 ○ 줄기세포 등 경쟁력을 확보하고 있는 분야를 선택, 집중지원하기 위한 중장기 발전계획 수립
 ○ BT기반기술의 산업화 과정에서 핵심요소인 임상시험 인프라를 2010년까지 선진국 수준으로 확충
    * 지역임상센터를 2010년까지 15개소로 확대(’05년도 4개소)
 ○ 국제수준의 BT 분야 연구자에 대한 국가적 지원체계 구축
  - ‘생명윤리위원회’ 운영으로 국제적 수준의 윤리기준 정립

□ 보건의료기술 R&D 투자 강화
 ○ 바이오신약․장기 등 차세대 성장동력산업으로 선정된 분야에 대해 R&D의 지속적 확대 지원(’05년 195억원)
 ○ 기능성 식품 및 화장품 소재개발센터 2개소 지정․지원

□ 보건산업진흥을 위해 허가 등 각종 규제의 과감한 개선 추진
 ○ 보건산업 진흥을 위한 50대 과제를 계획대로 추진하고, 신규 개선과제 발굴 등 지속적인 규제 합리화 추진
□ 오송생명과학단지를 바이오 보건산업 특화단지로 조성
 ○ 국내외 우수 바이오 기업 및 첨단연구소 유치(50만평)를 위한 설명회, 해외투자 협의체 구성
 ○ 첨단산업에 필요한 인력 및 지식 제공을 위한 바이오 분야에 경쟁력이 있는 BT 전문대학원을 유치, 다학제적 연구체계 구축


● 의료서비스 산업화 촉진
□ 의료서비스 산업육성을 위한 규제 및 제도의 개선
 ○ 의료광고, 의료법인 부대사업 범위 확대 등 단기간내 개선이 가능한 분야는 금년 중 의료법 개정 
 ○ 의료기관 자본참여 활성화 등은 사회적 공론화 과정을 거쳐 중장기 추진계획 마련

□ 보건의료 정보화(e-health) 지원체계 구축
 ○ 원격진료, 진료정보 공유 등 e-health 중장기 발전 로드맵 마련

□ 의료기관의 해외진출 지원체계 마련 및 외국환자의 국내유치
 ○「의료기관 해외진출 지원센터」의 정보 제공 및 투자 지원
 ○ 외국환자 국내유치시의 장애요인 개선

□ 신의료기술 평가제도 도입으로 신기술의 의료시장 조기진입 유도




 ● 고령친화산업 육성 기반 구축
□ 고령친화산업 중․장기 종합계획 수립
 ○ 주택, 재가요양서비스, 의료기기, 한방, 금융산업 등 8대 분야별 육성전략 마련
□ 「고령친화산업지원법」제정 추진
 ○ 각종 금융․세제지원, 규제완화, R&D 지원 등 포함
 ○ 미래사회위원회 및 관련 부처와 협의하여 공동입법 추진 


  4.3.2 정보통신부

■ 2005년도 중점추진 정책과제는 8대 서비스 사업, 3대 인프라 구축사업, 9대 IT 신성장동력육성사업 등이다. 8대 서비스 사업에스는 홈네트워크분야 사업이 진행되고 있고, 3대 인프라 구축사업에서는 U-Life 부분에 U-bio care의 참여 가능성이 있다. 또한, 9대 IT 신성장동력육성사업으로는 홈네트워크 관련 기기로써, 유무선 통합 홈 서버 뿐만 아니라 바이오센서․기기 부분의 참여도 가능할 것으로 예측된다.










 ● 차세대 통합네트워크 구축사업

 1. 목적 및 목표
- 차세대 통합네트워크(NGcN : Next Generation convergence Network) 구축사업은 2010년까지 유무선 통신 네트워크와 음성, 데이터, 방송 통신 네트워크를 통합, 다양한 서비스를 제공하려는 사업.
- 전화, 인터넷, CATV, 휴대인터넷, DMB(디지털멀티미디어방송), 유무선 네트워크 등 서로 다른 네트워크를 하나의 공통된 네트워크로 단순화해 음성과 데이터를 통합한 다양한 서비스를 언제 어디서나 단절 없이 제공하는 차세대 유비쿼터스 네트워크
 2. 내용
- 디지털홈 구축 사업
    2007년까지 가정의 냉장고, 에어컨 등 백색가전을 외부에서 원격으로 제어하고 고품질 양방향 TV를 시청할 수 있는 '디지털 홈'을 전국 1천만 가구에 구축하려는 계획. 정통부는 이를 위해 2007년까지 총 2조원을 투자하며 디지털홈정책추진위원회를 구성하고, 디지털홈 표준화 포럼을 확대 개편하며, 디지털 TV 보급 확대를 위한 한시적 특소세 감면 방안(2004년) 및 초고속 네트워크의 고급화 (FTTH, 전력선통신), 시범서비스를 통해 기존 주택, 아파트 등 다양한 주거환경에 적합한 홈네트워크 모델과 유망서비스 발굴(홈네크워크, 홈오토메이션, 디지털가전, 홈뱅킹, 홈쇼핑, 원격제어 및 감시, 보안 , Voice over Powerline) 등을 중점 추진한다는 계획


<디지털 홈의 개념도>
- 유비쿼터스 어플라이언스 솔루션 개발 사업
    유비쿼터스 환경에서 작동하는 어플라이언스들을 위한 핵심 솔루션기술 개발을 목적으로 하며 향후 다양한 유비쿼터스 환경에 사용될 수 있는 10mm3 이하의 크기로 100uw 이하의 저전력으로 동작하는 ”Smart Dust 칩“ 개발을 포함한다. 이 칩은 수 Kbyte 이하의 통신 프로토콜을 가지고 자율적인 센싱, 저전력 통신 기능 등을 제공하며, 네트워크 구성으로 수천 개 이상의 노드 객체들로 유비쿼터스 환경을 구축하여 언제 어디서나 다양한 정보서비스 제공이 가능하도록 한다. 산자부는 유비쿼터스 환경을 지원하는 디지털 응용기술이나 단말기 등의 핵심 부품인 Smart Dust 칩을 경쟁국들 보다 한발 앞서 개발해 유비쿼터스 산업을 21세기 국가 신 성장동력 산업으로 적극 육성하고자 타임투마켓(time to market) 전략에 따라 기술 개발을 착수하고 있다. 이 프로젝트에는 유비쿼터스 지향 소형/저전력 Smart Dust 칩 및 무선 네트워크 핵심기술, 유비쿼터스 지향 저전력 무선 통신 프레임워크 및 인터페이스 기술, 유비쿼터스 지향 소프트웨어 및 미들웨어 아키텍쳐, 유비쿼터스 지향 응용서비스 기술 등 다양한 요소기술들이 포함되어 있다. 이와 연관된 사업으로는 정통부의 임베디드 SW 플랫폼 기술개발 프로젝트로 2007년까지 5년간 총 800억원을 투자하며 임베디드 SW 기술센터를 설립, 다양한 임베디드 시스템에 공통으로 탑재돼 최적의 성능을 지원할 수 있도록 하는 플랫폼 기술 개발, 표준화의 추진 등이 포함 되어 있다.
- 전달망ㆍ가입자망 사업
    전달망ㆍ가입자망 부분으로는 잘 알려진 휴대인터넷, DMB, HFC, FTHH 프로젝트가 포함 되며 정통부와 한국전산원이 추진하고 있는 uKOREAv6 추진사업이 있다. 이는 가전ㆍ건설ㆍ통신장비ㆍ네트워크서비스ㆍ솔루션 등의 기업, 연구기관ㆍ 교육센터ㆍ학교 등이 참여하는 네트워크 구축 및 운영협의체, IPv6 응용서비스협의체, IPv6 기반조성협의체 등을 구성해 사업을 전개한다는 계획이다. 주요 사업 추진 내용으로는 IPv6 정보가전 시범서비스, 모바일 IPv6 응용서비스 확산, 고기능 IPv6 인터넷서비스, 국내 IPv6 인프라 확대 발전 및 고도화, 국산 IPv6라우터 장비 적용 등이 있다
 3. 진행 Status
- 집행기관 : 정보통신부 NGcN 구축기획단
- 추진일정 : 2003년부터 2007년까지 추진
- 예산 : 총 2조원
 4. 기대효과 및 비전
- 정통부는 이 계획을 전담하기 위해 정보화기획실장을 단장으로 정통부 관련 부서와 산학연 전문가 150여명이 참여하는 `NGcN 구축기획단`을 구성하여 10월까지 `NGcN 구축 기본계획안`을 마련한다는 계획이다. 정통부는 1단계로 2003년부터 2005년까지 차세대 통신 네트워크와 서비스의 로드맵, 진화전략 등을 마련하여 관한 NGcN 표준모델을 개발, 기술표준을 이끌 방침이다. 2006년부터는 NGcN 본격 구축에 나서 NGcN 전달망 고도화와 가입자망 광대역화를 추진하고, 파일롯 네트워크를구축 운용할 계획이다.

 
 4.3.3 산업자원부

  가. 산업기술개발 및 기반구축 사업
<표 4.2>

사업명
구분
내용
산업기술개발
(출연 739,873)
산업혁신기술개발
성장동력기술개발, 중기저검기술, 차세대신기술, 공통핵심기술, 신기술실용화기술, 핵심기반기술 
부품소재기술개발
부품소재전문기업 등의 육성에 관한 특별조치법
부품소재종합기술지원, 항공우주부품기술개발, 다목적 실용위성 3호 본체 개발, 민군겸용기술개발, 국제공동기술개발, 청정생산기술개발보급, 디자인기술개발, 핵심기술개발, 비행체핵심시험장비구축
산업기술기반조성(251,000)
산업기술기반구축
산학연공동연구 78,300, 정보화 4,500,
표준화 9,500, 기술이전·사업화 10,000,
평가관리 2,700 등
부품소재기반구축, 산업기술인력양성, 신기술창업보육, 디자인기반구축, 
국제기술협력기반구축, 산학협동기술교육프라자 건립, 국제상호인정시험평가능력 기반구축, 민간표준활동지원, ISO/IEC간사수임활동지원, 연구인력고용지원, 연구성과확산사업, 해외R&D센터 유치기반구축, 동북아전자산업통합시스템구축, 전자부품종합정보센터
기술표준원 
주요사업비 
(16,475)
표준화 기반구축
- KS국제규격부합화
- 사회적신수요표준화
- 국제표준화활동지원
- 신산업측정표준기술혁신 기반구축
- 국가표준종합정보시스템 구축
- NT-BT 실용화제품 평가기반 구축
- 서비스산업표준화 기반구축
자동화 센터 설비 보강, 산업안전 유해성 평가, 한국인 인체치수 조사보급, 국제시험기관 상호인정, 국가시험능력향상 기본체제 구축, 기계류 품질인증, 기술 표준원 전대 차관 원리금 상환





  4.3.4 과학기술부

  가. 보건의료기술 연구개발사업

보건복지부는 보건의료관련기술의 진흥을 통하여 국민의 생명과 건강증진을 보장하고, 의약품 및 첨단의료기기개발 등을 촉진하여 국가경제발전에 기여하고 생명과학 등 국내보건의료산업을 21세기 지식기반전략산업으로 육성하기 위하여 보건의료기술연구개발사업을 시행하고 있음

  ○ 지원계획 : 95,000백만원

  ○ 사업의 내용

◦의료기기기술개발사업
  - 재활재택복지 : 재활․재택의료기기, 치료․수술기기 등 연구
  - 생체계측 : 생체현상계측기기, 의료영상기기 등 연구
  - 생체재료인공장기 : 신체 일부를 대체하는 생체재료, 인공장기 등 연구
◦의료정보기술개발사업
  - 병원정보시스템, 의료정보공유, 의료지식표현기술, e-health 관련기술․시스템개발 등 보건의료정보 관련 연구
◦보건의료바이오기술개발사업
  - 보건의료유전체 : 질환군별유전체, 병원성미생물유전체, 질병유전단백체, 약물유전체
  - 생명․노화, 바이오제품화, 바이오칩 
  - 메디컬나노소재 : NT기술과 융합된 의료용소재 개발 및 임상적용
◦보건의료기술인프라개발사업
  - 생명의과학, 치의학, 뇌의약학, 임상연구
  - 벤처및중소기업기술개발, 이전기술상용화
  - 연구회, 정책연구






 4.4 기타 지원정책 

관리기관
사업명
지원분야
당해연도 지원규모
(백만원)
경기중소기업종합지원센터(KSBC)
차세대 무선인터넷 연구개발지원 
ITS(지능형교통시스템), 보건의료, 무선인터넷응용서비스 3분야
400
한국보건산업진흥원
보건의료기술진흥사업
신약개발지원사업(920), 
바이오장기기술개발사업(920),
의료기기기술개발사업(555),
의료정보기술개발사업(600),
건강기능제품개발사업(920), 
보건의료바이오기술개발사업(3,210),
보건의료기술인프라개발사업(1,560)
8,685
한방치료기술
연구개발사업
한방신약 개발을 위한 연구개발사업
한방치료기술과 한약제제의 실용화 연구개발
650
IMT-2000 출연금
기술개발지원사업
바이오보건정보 기반기초기술 개발 및 응용연구개발
노인·장애인 삶의 질 향상을 위한 신체재활 및 일상 생활지원시스템의 개발
극미세 나노기술을 보건의료기술에 적용하여 질병의 진단 및 치료개발
-
<표 4.3>













관리기관
사업명
지원분야
당해연도 
지원규모
(백만원)
중소기업청
산학연 공동기술개발 컨소시엄사업
중소기업이 대학 및 연구기관의 우수인력 등 기술개발 자원을 활용하여 현지에서 생산현장의 기술애로를 해소하고, 신기술․신제품을 개발하기 위해
42,100
중소기업 이전기술개발사업
국내․외 대학, 연구기관, 기업 등이 개발한 기술을 중소기업이 이전받아 실용화․상품화 하는데 소요되는 추가 개발비용 지원
5,900
구매조건부 신제품개발사업
중소기업청이 수요기관(정부, 공공기관 대기업 등)과 함께 외자물품 및 신제품에 대한 중소기업의 개발을 지원하고, 개발된 제품을 수요기관에서 구매함으로써 중소기업의 기술혁신과 안정적인 판로확보에 따른 경영안정 및 외화절약 도모
10,000
중소기업 기술연구회 사업
업종별 단체, 대학, 연구소 등을 중심으로 연구회를 구성하여 공동연구를 활성화하고, 기술의 융합․복합화를 통하여 기술개발의 파급효과를 극대화
6,000
중소기업 기술혁신개발사업
기술개발능력을 보유한 중소기업에게 신제품개발에 소요되는 비용의 일부(개발비의 75% 이내)를 정부가 직접 출연하여 중소기업의 기술혁신을 촉진
142,200
한국과학재단
특정연구개발사업
21세기 신산업을 선도할 미래원천·핵심기반기술 및 공공복지기술 등의 전략적 개발을 통하여 국가경쟁력 강화와 국민 삶의 질 향상에 기여하기 위한 연구개발사업
567,100









관리기관
사업명
지원분야
당해연도 
지원규모
(백만원)
한국산업기술평가원
산업혁신 기술개발사업
성장동력기술개발사업(과제당 년20억/5년간)
중기거점기술개발사업(과제당 년20억/5년간)
차세대신기술개발사업(과제당 년20억/5년간)
공통핵심기술개발사업(과제당 년3억,2~3년간)
신기술실용화기술개발사업(년 1억, 2년간)
핵심기반기술개발사업(과제당 년10억/3년간) 
우수제조기술센서(ATC)(과제당 년 3～5억원)
표준화기술개발사업(과제당 년1～2억/3년간)
-
부품소재기술개발사업
부품·소재의 세계적 공급기지로 발전하기 위하여 세계적 조달 참여가 유망하고, 부품·소재 및 타분야의 기술혁신과 경쟁력 제고에 긴요한 핵심 부품·소재의 원천기술개발을 지원
3년 이내
개발비의 1/2～3/4
Bio-Star 프로젝트 사업
국제시장에 진출하여 Block buster화 할 수 있는 바이오제품을 창출하기 위한 상용화 기술
과제당 연간 10 ～ 25억원 내외


















V. U-bio care 산업의 발전 방향

 5.1 산업의 비전과 목표

가) 질환별 또는 증상별 U-Biocare system 구축 

■ 다양한 만성 질환뿐만아니라 급성질환에도 이용할 수 있는 여러 형태의 U-Biocare system을 구축할 수 있다.
■ 각각의 상황에 맞는 system을 구축하고 그 효과를 검증함으로써 많은 의료기관에 실제 적용할 수 있다.
■ 실제 적용 가능한 이러한 관리 시스템 자체가 소프트웨어 산업의 가치를 갖는다.
■ 이와같은 U-Biocare system을 지속적으로 발전시켜나가고 이를 다양한 기관에 보급함으로써 부가가치가 매우 높은 산업으로 육성할 수 있다.
■ 자동화 관리 시스템을 구축하고 이를 더함으로써 시스템 가동 비용을 감소시켜 부가가치 및 이윤율을 최대화 할 수 있다.

나) 지표별 Biosensor 및 기기의 개발

■ 다양한 지표에 대한 센서를 개발하고 이를 기기화 할 수 있다.
■ 기기화된 센서를 통해 다양한 환자의 상태를 파악하고 이를 
 U-Biocare system에 실제 적용한다.
■ 바이오 센서 및 기기의 실제 적용 및 그 효과를 입증함으로써 본격적인 산업화를 꾀한다. 
  



다) 적용 지역의확대 및 이용자의 증가

■ 개발된 바이오 센서와 실제 적용된 U-Biocare system을 이용하여 지역적 확대 및 이용자의 증가를 꾀함으로써 시장규모의 확대를 이룬다.다양한 네트워킹 시스템의 개발
■ 다양한 종류의 정보와 고용량의 정보를 쉽게 전달할 수 있는 다양한 네트워킹 시스템 개발이 수반된다.
■ U-Biocare system의 확대 적용은 폭발적인 정보의 교류를 가져온다.
■ 이러한 폭발적인 정보의 교류로부터 파생되는 부가가치로서 네트워킹 시스템의 산업적 가치를 보장할 수 있다.
■ 발생되는 이윤을 기술개발에 재투자하여 새로운 네트워킹 기술을 개발함으로써 IT 강국으로서의 기반을 확고히하고 시장규모의 확대를 꾀할 수 있다.
 
라) 인공지능 분석 시스템

■ 질환별 또는 증상별 U-Biocare system의 구축과 실제적용을 이룩함으로써 많은 이용자의 정보를 표준화하고 축적할 수 있다.
■ 축적된 정보를 인공지능 분석 시스템을 통해 심층분석함으로써 새로운 질환 예후 관련인자, 증상 원인인자 및 기타 변수를 추론해 낼 수 있다.
■ 추론된 인자 및 이론을 실제에 적용함으로써 질환이나 증상 조절의 효과를 극대화하고 건강 증진을 꾀할 수 있다.
■ 이와같이 추론된 이론의 관련성을 검증하고 많은 이용자에게 서비스함으로써 소프트웨어적인 무형 산업으로서의 충분한 가치를 갖는다. 
■ 방대한 정보의 분석을 통해 질환 및 예후 예측 프로그램을 개발할 수 있다. 
5.2 사업내용 및 추진전략
  5.2.1 추진체계 및 전략 

가. 추진 체계 

<그림 5.1> 추진 체계

나. 추진 전략

표적 질병의 선택 
- 초기 단계에서 병원 임상병리학 전문가를 참여시켜 표적 질병 탐색.
- 시장성 및 확장성이 있는 표적 질병(암, 당뇨, 심장질환 등)을 선정하여 추진.
- 기존의 기술과 차별화하기 위해서, 다양한 질병을 한꺼번에 실시간으로 또 저비용으로 진단하는 전략이 필요.
- 표적이 되는 질병의 생물학적인 메커니즘 연구를 통해, 신규성 및 독점성이 있는 바이오 컨텐츠의 개발이 필요.
핵심기술 보유한 기관 간 협력
- 국내 출연연이 이미 보유한 초미세 센서/칩 제작 핵심기술과 바이오 마커 개발 및 센싱 핵심기술을 결합하여 국제 기술 경쟁력 선점 
- 기존에 개발된 DNA 및 단백질 칩 검출기술 및 바이오센서 기술을 뛰어넘는 새로운 기술의 선점이 필요.
- 현재 활발한 연구가 진행 중인 BT-NT-IT 융합 사업과 연계 추진.
관련기술의 집적화
- 차세대 바이오센서의 개발을 위한 관련기술, 광학기술, 표면개질 기술, 무기나노재료 개발, 정보통신 관련기술 등을 통합하여 궁극적 사업 목표인 재택 및 원격진단 실현.
- 초기 핵심 기술을 개발하여, 3차년 이후에 관련기술을 집적화할 참여기업 선정.
- 바이오센서 관련 기업 또는 원격 및 재택진단을 위해서는 이동통신 회사의 참여가 필수적임. 
기술적 장벽, 기타 사회 윤리적 장벽 검토
- 사업 시행중에 경쟁기술 동향, 관련기술 이전의 가능성 여부, 시장동향 등을 면밀히 검토할 필요가 있음. 
- 종교적, 윤리적, 법적 장벽을 면밀히 고려하여 상용화 전략에 차질이 없도록 함.  
다학제간 유기적 학문결합
- 생물학, 생명공학, 의과대학: 표적질병의 생물학적 메커니즘 연구, 상용화 가능한 새로운 바이오 컨텐츠를 발굴하여 적용.
- 물리, 화학, 재료공학: 선정된 바이오 컨텐츠를 효과적으로 검출할 수 있는 핵심 원천기술을 개발. 
- 전기전자, 기계: 통신용 바이오센서와 같은 최종적인 제품으로 집적화 수행.
- 정보통신: 집적된 바이오바이오센서를 정보통신 산업에 접목하여 재택진료 및 원격진료 사업모델 완성.




















<그림 5.2>

  5.2.2 U-Biocare system 및 인공지능형 분석 시스템개발 

1) 제 1 단계 (2년) :   

□ 맞춤형 정보처리 자동화 기술 개발
 • 환자 의료정보 데이터 Normalization 연구
 • 환자 의료정보 데이터 베이스 설계
 • 질환별 환자 데이타 수치 해석 기술 개발
 • RBES용 임상응용 Rule DB 개발
□ 질병예측을 위한 맞춤형 개인화 Knowledge Base 개발
 • 개인별 환자 정보DB, 임상정보 DB 구축
 • 개인별 ANN 학습 알고리즘을 통한 Weight, Node, Threshold 등의 정보 저장
 • 개인별 환자 정보DB, 임상정보 DB 구축 
□ 임상응용에 의한 최적화 알고리즘 개발
□ 퍼지기반 질병 진단 알고리즘 개발
 • 환자 의료정보의 학습자료 정규화 연구
 • 입력층 및 출력층 퍼지 집합 결정
 • NN을 이용한 퍼지소속함수 최적 생성 알고리즘 개발 
 • 환자 의료정보 분석용 퍼지 규칙베이스 및 퍼지추론망 구축
 • 퍼지연상기억장치(FAM)를 기반으로한 퍼지 추론 알고리즘 개발
□ 인공신경망을 이용한 질병 예측 알고리즘 개발
 • 문제해결방법 연구 및 인공신경망 모형선택
 • 환자 의료정보 데이터 Normalization 연구
 • Learning and Traning / Testing 방법 연구
 • Backpropagation Neural Networks를 이용한 질병 예측 알고리즘 개발


1) 제 2 단계 (3년) :   

< 진화형 자가 건강 진단 시뮬레이션 프로그램 개발 >
□ 건강 데이터 이력 시뮬레이션에 의한 질병 예측 기술 개발
 • 일간, 주간, 월간, 년간 변동량 분석 기술 개발
 • 미래 질병 진행 방향 예측 알고리즘 개발
 • 자가 진단용 RBES 및 Counseling 제공
□ 환자용 사용자 인터페이스 개발
 • 환자 건강 데이터 입력 및 관리 시스템 개발
 • 미래 질병 예측 시뮬레이터 개발
□ 의사용 사용자 인터페이스 개발
 • 환자 정보분석결과 S/W 개발
 • 1:1 상담을 위한 메일 및 메시지 시스템 구축

< 인공지능을 이용한 질병 예측 및 위험환자군 선별 전문가 시스템 개발 >
□ 질병예측 전문가 시스템 개발
 • RBES를 이용한 환자별 질병 예측 시스템 개발
 • ANN에 의한 Knowledge Base를 바탕으로 질병 예측 연구
 • 당뇨병과 고혈압에 영향을 미치는 환자 의료정보간의 상관관계 규명
 • 환자 의료 정보 변동에 의한 미래 당뇨병 및 고혈합 진행 방향 예측 시스템 개발
□ 당화혈색소 예측 프로그램 개발 
 • 3개월후의 당화혈색소 예측 및 환자 교육 프로그램 개발
□ 당뇨병 및 고혈압의 예후인자 추적 프로그램 개발
 • 혈당 및 혈압 이외에 당뇨병이나 고혈압에 영향을 미치는 예후인자 및 위험인자 추출 연구
□ 퍼지 추론 알고리즘에 의한 위험환자군 선별 전문가 시스템 개발
 • RBES에의한  위험환자군 선별 Preprocessing 연구
 • 퍼지 추론 알고리즘을 이용한 위험환자군 Classification 연구
 • 잠재적 위험환자군 조기 발견과 진행형 위험환자군의 치료 방법 연구

<상황기반 환자 질병 진단 및 예측 기술 개발>
□ 상황기반 환자 진단정보처리 기술 개발
 • 상황별 의료정보 수치해석 기술 개발
 • 상황별 의료정보 데이터처리에 적합한 진단 알고리즘 개발
 • 상황 변동에 따른 질병 예측 기술 개발


  5.2.3 U-bio care system 및 인공지능형 분석 시스템 발전전략

◦ 본 연구의 목표는 다양한 바이오 센서와 기기로부터 수집된 수많은 의료정보 데이터를 체계적으로 분석하고 처리하여 개인화된 Knowledge Base를 구축하고, 각종 인공지능 알고리즘과 최적화 기술을 이용하여 질병을 진단하고 예측할 수 있는 전문가 시스템 (Expert system)을 개발하는 것이다. 이 시스템을 이용하면 원시 환자 데이터로부터 의미있는 정보를 획득하여 동일 질환이 갖는 다른 특징, 원인, 예후인자들을 밝혀낼 뿐만 아니라 환자의 예후를 미리 예측하여 현재와는 차별화된 치료적 접근을 가능하게 하며, 좀 더 향상된 조기진단 및 조기치료의 가능성을 제공한다.

   본 연구에서 달성하고자 하는 인공지능 정보 분석․처리 시스템의 기본 구성은 맞춤형 정보 처리 자동화 기술, 질병 진단 및 예측 알고리즘 개발, 정보분석을 통한 자가진화형 질병 진단 및 예측 전문가 시스템 개발로 구성되어 있다.

◦ 본 연구의 결과 ‘인공지능 정보 분석․처리 시스템’을 확보한 후, 현재 수많은 임상데이타를 보유하고 있는 가톨릭의대 병원과  국내 이동통신사, 참여기업과 기술연계를 통해서 상용화의 목표를 달성할 예정이다.

◦ 본 연구를 통하여 개발되는 인공지능 정보 분석․처리 시스템과 관련된 학술 활동 등을 통해 기술의 발표 및 신기술을 산업화할 수 있는 후속 연구 및 공동 연구팀의 구성할 예정이다.

◦ 본 연구를 통하여 개발하는 진화형 자가 건강 진단 시뮬레이터는 일간, 주간, 월간, 년간 변동량을 지속적으로 누적하여 보다 향상된 질병예측을 위한 신뢰성 있는 통계 데이터를 제공함으로써, 마래 질병 진행 방향을 정확하게 예측할 수 있는 알고리즘 개발에 많은 기여를 하게 된다.

◦ 본 연구 목표 기술 중의 하나인 환자 및 의사 사용자 인터페이스 개발 부분은 환자 건강 데이터 입력과 관리, 환자 정보분석결과 뷰어 개발 등으로 이루어져 있고, 향후 1:1 상담을 위한 메일 및 메시지 시스템을 완벽하게 지원할 예정이다.

◦ 인공지능을 이용한 환자 정보 분석 시스템의 개발은 기존의 일차적인 판단 시스템에서 월등히 발전한 자가진화형 관리 프로그램이다. 전자매체의 발달과 더불어 방대한 양의 정보를 표준화하여 분석함으로써 그 질환과 관련된 새로운 rule을 찾아낼 수 있을 것으로 기대한다. 또한 이렇게 얻어진 rule은 질환의 예후, 위험인자, 질병경과 예측인자등의 역할을 하게 됨으로써 환자의 향후 상태를 미리 예측하게 할 수 있다. 그러므로 본 시스템을 실제 임상에 적용하게 되면 환자의 예후를 조기에 판단하여 좀더 강화된 치료를 제공할 수 있게 되거나 예방을 더욱 강화하게하여 합병증의 이환율을 낮추고 환자 발생을 최소화할 수 있을 것으로 기대한다. 궁극적으로는 환자의 삶의 질을 향상시키고 의료-사회 비용을 최소화 할 수 있을 것이다.

◦ 인공지능을 이용한 질환별 환자정보분석 시스템의 진단 알고리즘 기술과 질병 예측 기술과 더불어 이를 임상에 이용하면 만성병 질환을 앓고 있는 환자를 원격으로 관리할 수 있으므로 당뇨병이나 고혈압 같은 성인질환의 치료성적을 향상시키고 오진율을 감소시킴으로써 의료비용 및 사회비용의 절감을 기여할 수 있을 것이다.

◦ 환자 개인 건강정보를 바탕으로 인공지능 알고리즘을 이용하여 정확하게 질병을 진단, 예측하는 기술을 개발함으로써, 환자가 직접 병원에 찾아오는 불편함을 해소하고, 인터넷상에서 자가 진단을 시행할 수 있는 잇점이 있고, 인공지능을 이용한 질환별 환자정보분석 시스템 개발 성공시에 국내외 병원 등에 솔류션으로 판매하거나, 일반 유저를 대상으로 웹 서비스 할 수 있기 때문에, 만성질환관련 국내외 시장을 선점할 수 있다.

◦ 본 사업을 통해서 개발될 시스템은 국내외에서 사업 필요성을 절감하고 있지만 관련 여건이 조성되지 않은 측면이 있었다. 그러나 국내의 초고속 통신망 인프라, 세계 최대의 휴대폰 보유율 등을 기반으로 상업적인 서비스가 실행될 경우, 그 규모를 산정할 수 없는 새로운 시장이 형성될 것으로 예상된다. 따라서, 국내의 대형 병원, 유관기관과 유기적으로 연계해서 정부지원을 촉구하고, 국내외 관련 연구 그룹과 기술협력하여 본격적인 의료 진단 전문가 시스템 개발에 매진해야 한다.

환자정보획득
프로토콜개발
ANN질병예측 알고리즘
FAM 추론알고리즘
질병 예측 전문가
시스템 개발
퍼지추론 위험환자군 선별 전문가 시스템 개발 
유저 인터페이스
개발
질병 진단 및 예측 의료 전문가 프로그램
질병관리자동화 프로그램
질병관리 자동화 시스템 
상황기반 환자진단 정보처리기술개발
질병예측을 위한 개인화
Knowledge Base DB 구축
환자 운동․체중관리 프로그램
진화형 자가 건강진단
시뮬레이션 프로그램
Mobile, PDA기반 환자용 질병 예방 프로그램

핵심기술
2006
2007
2008
2009
2010
주요 제품
인공지능 정보 분석 처리 시스템


















<그림 5.3> U-bio care system 및 인공지능형 분석 시스템의 발전 방향


  5.2.4 유비쿼터스 바이오센서 및 기기 개발 

1) 제 1 단계 (2년) :   

□ 3D 바이오나노-프로브 기술 개발
 • 신규 전방위 활성 3D 비생체 나노프로브 자기조립 설계
 • 신규 전방위 활성 3D 생체 바이오프로브 자기조립 설계 
□ Label-free 방식 고감도 바이오센서 기반 기술과 표면 패터닝이 융합된 NT/BT 원천 기술 개발
 • 환경호르몬 감지를 위한 SOS 유전자 발현 연구
 • SPR을 이용한 단백질칩 설계
 • 바이오칩 감도 향상을 위한 표면 설계 및 민감도 측정
□ 바이오센서에 적용 가능한 생체 분석에 적합한 표면의 개발
 • 질병지표 검색및 질환 진단을 위한 기능성 단백질 칩 표면 연구
 • 샌드위치법을 활용한 신호 증폭 연구 
 • 덴드리머를 활용한 3차원 칩 표면 설계 및 임상 진단 실시 
□ 면역 바이오센싱 플랫폼 기술 개발
 • SPR, QCM, Interferometry, 전류/전압 검출을 통한 바이오칩 플랫폼 기반 확립 
 • 바이오칩 인터페이싱 기술 확립
 • 인공지능형 바이오칩 검출 시스템 구축 
□ 고감도 바이오프로브 어레이 기반 기술 개발
 • 비생체 나노초분자 프로브의 어레이 공정 개발: 크기 50~150 nm인 구형 나노좀의 안정적인 표면 어레이 공정조건 확립. Spotting, micro-contact printing, nanoimprint 기법을 활용.
 • 생체 나노초분자 프로브의 어레이 공정 개발: 크기 10~20 nm인 구형 나노단백질의 안정적인 표면 어레이 공정조건 확립. Spotting, micro-contact printing, nanoimprint 기법을 활용.

2) 제 2 단계 (3년) : 

□ 초고감도 전방위 3D 바이오나노-프로브 소재의 상용화 기술 개발
 • 3D 바이오나노-프로브 라이브러리 확보: 다양한 생체물질을 대상으로 한 바이오마커 부착 라이브러리를 구축하고, 동시 다중진단 기능 확보.
 •  fg/mL 민감도 수준의 초고감도 프로브 소재 개발 
 •  초감도 전방위 3차원 프로브 소재의 유전공학적 대량생산 기술 개발 
□ 고감도 바이오프로브 어레이 실용화 공정 기술
 • 나노초분자 프로브의 어레이 공정 최적화: 생체 및 비생체 나노초분자의 표면 고정화 및 패턴 어레이 공정 최적화. 최종적 패턴 크기는 나노단백질의 경우 10~20 nm(패턴당 한개의 단백질이 위치), 나노좀의 경우 50~150 nm(패턴당 한개의 나노좀이 위치)이며, 나노좀 다층구조 형성 공정을 최적화 함.
 • 고감도 바이오센서: 최적화된 전방위 활성 나노초분자 구조체를 최적의 조건으로 표면 어레이 패턴화하여 0.01~0.1 ng/ml 수준의 고감도 검출을 구현함.
□ 다종의 사전 경보 질환지표물질을 동시 측정할 수 있는 통합형 나노바이오센서 시스템 개발 (목표 물질 3개 이상의 정성 및 정량 분석)
 • 난치성 질병 또는 환경 오염 물질 조기 진단 및 관리를 위한 지표물질 선정 
 • 지표물질 확보 및 반응성 검증과 바이오칩 설계
 • 다종 지표물질 검출을 위한 나노어레이 칩 구현 및 센서 시스템 개발 
□ top-down approach의 장점과 bottom-up approach의 장점을 적극 활용할 수 있는 따라서 3-5년후 상업화가 가능한 다양한 활용 범위를 갖게 되는 저가의 대면적 바이오 물질 패턴 기술을 개발
 • 나노바이오칩 모듈 개발 
 • 통합형 질병관리 네트워크 구축 
 • 원격 임상 진단을 위한 인터페이스 기술 개발 




5.2.5 바이오센서 및 정보통신 인터페이싱 기술개발의 
     발전 전략

◦ 본 연구의 목표는 생체 분자 측정 및 면역분석을 위한 바이오센서를 위한 NT/BT 융합 기술 개발에 있으며 기반기술을 우선적으로 확보한 후, 참여기업에의 기술이전과 국내외 연구그룹과의 기술연계를 모색할 복안임. 

◦ 본 연구를 통하여 개발되는 NT/BT 융합 기술과 관련된 학술 활동 (학술지 개제, 바이오센서 관련 학회 발표) 등을 통해 기술의 발표 및 신기술을 산업화할 수 있는 후속 연구 및 공동 연구팀의 구성

◦ 본 연구를 통하여 개발하는 NT/BT 융합 기술 기술은 향후 실제 의료검체의 측정에 적용할 수  있는 바이오센서와 immunoassay 
kit로 확장하여, 환자의 검사시행즉시 진료가 가능하게 되는 바이오센서를 구축하고, 이를 관련 산업체에 기술이전 함으로써 산업 발전에 적극적으로 기여할 수 있을 것임. 

◦ 연구를 통해 탐색된 각종 환경호르몬 인식용 펩타이드의 데이터베이스를 바탕으로 각종 환경호르몬과 펩타이드 간의 인지 메카니즘을 규명하는 연구를 수행함으로써, 환경호르몬이 생체 내에서 작용하는 원리를 규명하고, 나아가 환경호르몬의 효율적 제거 기술을 개발하여 환경호르몬의 생태계 축적을 예방하거나, 생태계 혹은 생물체 내에 축적되어 있는 환경호르몬 제거에도 응용할 수 있는 유용한 기반 기술을 확보할 수 있을 것이다.

◦ 본 연구 목표 기술인 나노 구조 및 소재 개발 나노 공정 개발은 메모리, 센서, 광학 소자등 다양한 응용 분야에서 핵심 component로 사용될 수 있음.

◦ 소자 설계 기술의 확보와 에칭 공정의 확립은 실제로 나노 스케일 소자를 제조하는 나노 공정 기술을 확보한다는 의미 이외에도 비슷한 준비 과정을 바탕으로한 다양한 다른 고 기능성 나노 산화물 구조의 제작에로의 응용 가능성이 있으며, 여타의 다른 소자를 제조하는 공정 기반 기술을 확보 할수 있다. 이들 소자들을 나노 스케일로 구현하기위해서는 고 분해능의 패턴 식각 기술 개발은 필수적이며 관련 기술 개발을 통해 누적된 경험과 결과들은 타 개발과제로 연계시켜 추가 연구가 가능하며 나아가서는 기업의 연구로 전개 가능하며 차세대 고기능 고집적 산화물 나노 소자 개발에 있어 아주 중요한 기술적 선도 역할을 하게될 것이다. 

◦ 본 연구의 기술개발을 성공적으로 수행한 후, 국내외에서 활발한 연구를 수행하고 있는 bioMEMS관련 연구그룹과의 기술협력관계를 설정하고 상호 feedback을 통하여 각 그룹의 장단점을 분석하여 차세대의 질병 진단용 나노 바이오센서에 관한 연구를 추진하고자 함. 본 연구테마는 그 특성상 기술융합의 분야로서 이와 같은 연구개발의 단계를 거치는 것이 필수적이라고 사료됨.

<그림 5.4>

5.2.6 네트워킹 시스템 부문

1) 제 1 단계 (2년) :

□ 블루투스를 이용하여 바이오 센서들을 제어하는 홈 네트워크시스템 설계
 • 블루투스 기반 홈 네트워크 구조 설계
 • 블루투스 모듈간의 통신 구조 설계
 • 홈 서버에서 센서기기를 제어하고 센서기기에서 발생하는 정보를 홈 서버에 알려주기 위한 홈 서버와 센서기기들 간의 프로토콜 설계
 • 홈 네트워크 서비스 프로토콜의 패킷 포맷 정의

□ 홈 네트워크 미들웨어 기술 개발
 • 미들웨어 Framework 설계 : 네트워크상에 연결된 여러 형태의 기기나 디바이스에 대하여 시간과 공간의 제한 없이 접근 및 제어
 • 홈 네트워크 서비스 API 설계

□ 홈 네트워크 서비스 API 개발
 • 홈 네트워크 서비스 API 클래스 정의
 • 홈 네트워크 서비스 API 규격 정의

□ 홈 네트워크 서비스 프로토콜 구현
 • 홈 네트워크 서비스 프로토콜 모듈의 패키지 정의
 • Message Manager 패키지 개발
 • Device Information 패키지 개발
 • Device controller 패키지 개발


2) 제 2 단계 (3년) : 

□ 블루투스 기반 응용 기술 구현
 • 블루투스 상호 기기간의 응용 프로그램 구현
 • 블루투스 피코넷 스케줄링 기법 개발
 • 블루투스를 이용한 의료 인증 시스템 개발

□ 블루투스를 탑재한 바이오 센서 및 기기 구현
 • 바이오 센서에 블루투스 모듈 장착
 • 바이오 센서 데이터의 프로토콜 타입 구성 : 혈당 센서로 데이터 수집 -> 블루투스로 PDA 및 PC 전송 -> 혈당 센서 데이터를 DB에 저장할 수 있는 포맷으로 변환
 • 바이오 데이터 포맷 설정 : 바이오 데이터 10byte, 환자 기본 정보(Patient Name, ID, Machine ID etc.) 30byte

□ Remote Medical Center 구현
 • 개인별 센서데이타를 수집 및 관리하는 RMC Server 구현
 • 개인별 센서데이타를 처리 및 분석하는 RMC Server 구현
 • 센서데이타 관리 및 디스플레이용 웹 서버 : 자 및 의사용 웹 서비스 제공
 • RMC 서버 모니터링 시스템 구현 : 개인별 실시간 데이터 처리 모니터링 기능 제공


5.2.7 네트워킹 시스템의 발전 전략

◦ 본 연구의 목표는 댁내의 모든 바이오 센서․기기들을 하나의 네트워크로 연결하여 서로의 정보를 공유하고 댁내에서 제어할 수 있을 뿐만 아니라, 이동단말이나 PC를 통해 원격지에서도 내부의 바이오 센서․기기들을 제어하게 해주는 기술이다.

◦ 본 연구에서 달성하고하는 홈 네트워크 시스템의 기본 구성은 댁내와 외부 네트워크를 연결해주는 홈 게이트웨이, 블루투스와  같은 가정 내 무선 통신망을 포함하며, 서로 다른 응용프로그램과 하드웨어간의 연동을 원활히 해주는 미들웨어 그리고 홈 네트워킹 기능이 추가된 바이오센서․기기 등으로 구성되어 있다.

◦ 본 연구의 결과 ‘블루투스를 이용한 홈 네트워킹 기술’을 확보한 후, 참여기업의 기술이전과 국내외 연구그룹과의 기술연계를 모색할 예정이며, 국내 이동통신사와 병원을 연계하여 상용화의 목표를 달성할 예정이다.

◦ 본 연구를 통하여 개발되는 블루투스 기반 홈 네트워킹 기술과 관련된 학술 활동 등을 통해 기술의 발표 및 신기술을 산업화할 수 있는 후속 연구 및 공동 연구팀의 구성할 예정이다.

◦ 본 연구를 통하여 개발하는 블루투스 기반 홈 네트워킹 기술은 바이오 센서 간의 블루투스 통신을 피코넷으로 제어하지만, 센서 네트워크를 더욱 확장하여 다수의 피코넷을 제어할 수 있는 스캐터넷을 서비스할 예정이다.
   또한, 홈 네트워크 분야에 실용적인 블루투스 통신을 적용함으로써 기술 표준화를 주도하고, 이를 관련 산업체에 기술이전 함으로써 산업 발전에 적극적으로 기여할 수 있을 것이다.

◦ 본 연구 목표 기술인 개인별 센서데이타를 수집 및 관리하는 RMC Server 구현과 개인별 센서데이타를 처리 및 분석하는 RMC Server 구현으로 말미암아 더욱 진보된 의료 데이터 수집과 처리 및 분석이 가능함으로써, 환자 치료에 드는 국가적인 비용을 절감할 수 있고, 관련 인력을 양성할 수 있는 토대를 제공할 수 있다.

◦ 본 연구의 기술개발을 성공적으로 수행한 후, 국내외에서 활발한 연구를 수행하고 있는 Wibro애 적용하여 기술 표준화를 선도하고, 국내외 관련 기업에 기술을 이전하여 로열티 수입을 극대화할 예정이다. 

<그림 5.5> 홈 네트워크 서비스의 발전 방향








 











5.3 추진대상 과제 
 
  5.3.1 제 1 과제 


연구과제명: 
대사증후군 관리 U-bio care system의 산업화


1. 연구의 필요성 및 목적 

(1) 대사성 증후군 환자의 폭발적인 증가

■ 최근 우리나라가 고령화 사회를 넘어 고령 사회를 준비해야 하는 시점에 이르렀으며, 이에 따라 기존의 병원 중심이 아닌 환자 중심의 진료에 대한 요구가 더욱 증대하고 있다. 또한, 생활수준의 향상과 더불어 당뇨병, 고혈압 및 대사성 질환 환자수가 급격히 증가하고 있음에 따라 이에 따른 의료사회비용이 급격히 증가하고 있으며 질환 자체의 예방의 중요성이 더욱 커지고 있고,  개인별 맞춤 의료와 의료 서비스 질의 제고에 대한 요구도 증가하고 있다.

■ 대사증후군은 인슐린이 포도당을 제대로 운반하지 못하는 인슐린 저항성으로 인해 나타나는 복합적인 병증으로서, 포도당을 분해해 간·근육 등으로 보내는 역할을 하는 인슐린이 제대로 만들어지지 않거나, 제기능을 하지 못할 경우 당뇨병·고혈압·뇌졸중·심장병 등 각종 성인병이 생기게 되는데, 보통 복부비만, 당뇨, 고밀도 콜레스테롤, 고혈압, 고중성지방 등 5가지 지표 가운데 3가지 이상이 기준치를 넘으면 대사증후군으로 본다. 
■ 대사증후군은 국민의 가장 중요한 사인인(~ 50%) 심혈관질환의 근본으로써, 대사증후군이 포함하는 대상인구는 성인 인구 전체의 40-60 %를 차지하는데, 한국인 사망원인 순위 10위안에 들어가는 심혈관 질환, 당뇨, 고혈압 등은 모두 ‘대사증후군’이라는 하나의 질병에서 기인한다.


(2) 대사성 증후군 환자의 조기 진단 및 예방의 필요성

■ 더구나, 당뇨병, 고혈압, 고지혈증 및 비만으로 대표되는 생활습관 병은 최초 진단 시 보다 만성기에 중풍 또는 심근 경색증과 같은 심각한 합병증을 유발한다. 그러나, 대사증후군의 주요 특성은 적절히 관리하면 확실한 효과가 입증된 질환이기 때문에, 초기에 당뇨병을 비롯한 다양한 만성질환을 효과적으로 예방하고 관리할 수 있는 조기 진단 및 예방 시스템 개발이 무엇보다도 중요하다.

■ 또한, 당뇨병 및 고혈압과 같은 난치병으로 인한 합병증을 막기 위한 2차적 예방뿐만 아니라 위의 질환 발생 자체를 억제하기 위한 1차적 예방을 위해서는 장기적으로 관리할 수 있는 경제적인 시스템의 개발이 요구되며, 이를 위한 하나의 방안으로, 실시간 또는 주기적으로 환자의 건강 상태를 모니터링하고 자료를 분석하여 그 환자의 상태를 파악하고 파악된 상태에 맞추어 적절한 판단과 정보 및 처방을 제공할 수 있는 효율적인 대사증후군 관리 시스템이 필요하다.




(3) 원격 진료를 위한 인공 지능 정보 분석∙처리 시스템의 필요성

■ 현재 의료 현장에서는 의사 또는 의료인 (간호사, 영양사, 운동처방사 등)이 다양한 임상활동을 통하여 획득한 정보를 직접 분석하여 판단하는 방식으로, 한명의 의사나 의료인이 분석할 수 있는 정보의 양이 매우 제한적이라는 점에서 많은 개선이 필요하다.
   따라서, 이미 잘 알려진 진단 및 치료가이드라인을 컴퓨터가 자동으로 판단하는 시스템에 대한 요구가 날로 증가되고 있으며, 홈 네트워크 시스템을 통해서 Remote Health Care Center로 입력된 방대한 환자의 생체정보를 다각도로 분석하여 기존에 알려지지 않은 새로운 결론을 도출해 냄으로써 궁극적으로는 원격 진료 시스템을 발전시켜나갈 필요가 있다.

■ 더구나, 인공지능을 이용한 통계 분석 방식은 금융계나 산업계 등에서 많이 이용되어오고 있으며, 그 효율성과 신뢰성이 검증되었는 바, 이 시스템을 의료계에 도입하여 기존에 알려진 질환의 예후인자 외에 새로운 관련 예후 인자를 찾아내거나, 새로운 질환의 원인을 밝히고 예후 인자를 추정함으로써 보다 더 적극적으로 조기에 악화 인자를 조절해 나갈 수 있도록 하는 장점을 가지고 있다.

■ 따라서, 바이오 센서 및 기기를 통해서 측정한 환자의 생체정보는 홈네트워크 기술을 통해서 Remote Health Care Center에 전달되고, 이렇게 전달된 환자 생체정보는 Normalization과 Standardization를 동반한 다양한 인공지능 알고리즘으로 대사증후군을 조기 진단하고 예방하는 방법을 제시할 수 있다.

■ 인공 지능 정보 분석∙처리 시스템은 장기적으로 원격진료 시스템의 데이터 분석 처리 과정을 보다 더 체계화하고 보다 더 신뢰성있는 대사증후군 진단 시스템를 구축해 나갈 수 있을 것으로 기대한다. 


(4) 블루투스 기반 홈 네트워크 기술의 필요성

■ 유-무선 통신의 급속한 발달은 실시간으로 방대한 정보를 수많은 사람들이 서로 교환하거나 공유할 수 있게 하였다. 따라서, 집안의 여러 가지 바이오센서 및 기기들간의 데이터 교환을 통하여 손쉽게 환자의 생체정보를 측정하고, 바이오 센서를 통해서 측정된 정보를 신속하게 Remote Health Care Center에 전달하는게 필수적이다.

■ 또한, 네트워크 통신을 통하여 Remote Health Care Center에 환자의 센서데이타를 안정하게 전달하여 개인별로 DB화하는 것이 중요하다. 더구나, 대규모 사용자의 동시이용시에 나타날 수 있는 병목현상을 최소화하는 안정적인 분산 네트워크 시스템 개발이 필수적이다.


(5) 대사증후군 진단 바이오 센서 및 기기의 필요성

■ 최근 국내외 바이오센서 기술의 발달로 환자가 직접 병원에 방문하지 않아도 환자의 혈당이나 혈압을 측정하거나, 운동정도, 맥박, 심전도, 산소포화도, 스트레스 등을 파악할 수 있는 다양한 바이오센서가 개발 중에 있다.

■ 또한 다양한 바이오 시약의 발달과 측정기구의 소형화를 통하여 집안에서도 간단히 생화학 검사를 시행함으로써 다양한 건강지표를 원격으로 모니터링할 수 있기 때문에, 환자의 병원 방문을 최소화하여, 3분 진료에 3시간 기다림이라는 잘못된 의료 시스템을 개선하고, 환자의 대기시간 감소로 인하여 국가적인 의료 시스템의 효율성을 개선할 수 있다.

■ 바이오 센서 및 기기는 홈 네트워크 시스템과 연동되는 블루투스 모듈을 기본적으로 탑재하기 때문에 응급 상황에 대한 발 빠른 대처를 할 수 있다. 예를들자면, 혈당 측정 결과 60 mg/dL 이하의 저혈당이 발생하면, 저혈당 쇼크로 진행하지 않도록 “즉시 쥬스나 음료수 반잔을 섭취하고, 15분 후에 다시 혈당을 체크하세요.”라는 메시지를 환자의 바이오 기기나 Mobile로 전송할 수 있게 된다.
   이후에도 동일한 결과로 확인되면, 즉각 병원 응급실을 방문하도록 메시지 발송하거나, 동시에 담당 의료진 및 가족에게도 자동으로 메시지 발송할 수 있기 때문에, 당뇨병의 급성합병증을 조기에 발견하고 치료하는 일이 보다 수월해질 수 있을 것으로 예상한다.


(6) 최종목표

■ 그동안 전문 의료인이 위치한 병원에서만 진행되어왔던 대사증후군 관리를 고감도 바이오센서⋅기기가 지원되는 블루투스기반 홈 네트워크 시스템을 통해서 완벽한 원격진료시스템을 구축하고, 인공 지능 정보 분석⋅처리 기술을 이용하여 대규모 환자의 효율적인 대사증후군 관리 및 진단을 통하여 새로운 Health care Process를 정립하고, 의료 비용 절감 및 의료 시스템 효율성 제고와 동시에 만성질환을 효과적으로 관리할 수 있는 신차원 U-bio care 시스템을 개발하는 것을 목적으로 한다.
■ 더구나 기존의 임상 의료체제의 개념에서 탈피하여 시간 및 공간의 제약 없이 언제 어디서나(Any Time, Any Where) 개인적인 질병관리와 건강관리, 병원 내 환자관리, 진료관리 및 치료 활동이 가능한 인간 친화적 Ubiquitous Healthcare의 핵심기술개발과 사업화를 목표로 하고 있다.


2. 연구내용 및 범위

(1) 산업형 원격 진료 시스템 개발

  가) 대사 증후군 조기 진단 interface 개발 및 적용

■ 일반인이나 대사증후군 환자가 이동단말기나 PC를 통해서 자신의 혈당, 혈압 등의 생체정보 데이터를 직접 입력하거나 수정할 수 있으며, 대사증후군 진행 경과나 위험도 등을 파악할 수 있는 유저 인터페이스 개발이 필요하다.

  나) 대사증후군 환자 자료기지 구축 및 관리 도구 개발

■ 대사증후군 관련 환자 데이터의 수집 절차와 환자 데이터 간의 상관관계를 규명해야 하며, 이를 효과적으로 저장할 수 있는 DB를 설계하고, CRM과 Data Mining기술을 이용하여 대규모 환자 데이터를 관리할 수 있는 관리도구의 개발이 필요하다.

  다) 생활습관 관리 도구 개발 

■ 대사증후군 환자의 당뇨병, 혈압 등의 진행 과정을 모니터링하고 효과적인 치료 방법을 제시하기 위해서는 대사증후군 환자의 식생활 습관이나 운동 습관을 관리할 수 있는 관리 도구 개발이 요구된다. 또한, 대사증후군 요주의 환자인 과체중 및 비만환자에 대해서도 운동 및 식사 관리를 기반으로 하는 체중 조절 프로그램을 제공한다.

  라) 대사증후군의 치료 및 관리 평가 시스템 개발

■ 대사증후군의 치료 및 관리 평가 시스템은 Remote Medical Center에서 인공 지능 정보 분석⋅처리 기술을 이용하여 분석된 대사증후군 진단 및 예측 결과를 토대로 병원내의 의사에게 모니터링 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

■ 주치의는 병원 내의 모니터링 시스템을 통해서 위험 환자에게 위험을 경고하고 즉각적인 치료와 처치를 할 수 있으며, 환자의 질병 방향을 예측해서 조기에 대응할 수 있는 시스템을 제공한다.


(2) 인공 지능 정보 분석⋅처리 시스템 개발

  가) 맞춤형 정보 처리 자동화 기술 개발

■ 환자 의료정보 데이터 Normalization과 데이터 베이스를 설계하고 질환별 환자 데이타를 수치 해석할 수 있는 기술 개발과 질병예측을 위한 맞춤형 개인화 Knowledge Base 개발한다. 개인화 Knowledge Base DB에는 기본적으로 개인별 ANN 학습 알고리즘을 통한 Weight, Node, Threshold 등의 정보 저장한다.

  나) 질병 진단 및 예측 알고리즘 개발

■ 질병 진단 및 예측을 위해서 퍼지기반과 인공신경망기반 알고리즘을 개발하는 것을 목표로 하며, 퍼지기반 질병 진단 알고리즘의 경우, 환자 의료정보 분석용 퍼지 규칙베이스 및 퍼지추론망 구축하고, 퍼지연상기억장치(FAM)를 기반으로한 퍼지 추론 알고리즘 개발한다. 

■ 인공신경망 기반 질병 예측 알고리즘은 문제해결방법과 인공신경망 모형을 선택한 후, 환자 의료정보를 Normalization화 하고, Backpropagation Neural Networks을 이용하여 질병을 예측한다.

  다) 정보분석을 통한 자가진화형 질병 진단 및 예측 전문가 시스템 개발

■ 진화형 자가 건강 진단 시뮬레이션 프로그램을 개발하기 위해서, 개인별 생체정보의 일간, 주간, 월간, 년간 변동량을 분석하고, 자가 진단용 RBES 및 Counseling Decision Tree를 구축하여, 환자 정보분석결과 S/W을 탑재한다. 그리고, 1:1 상담을 위한 메일 및 메시지 시스템 구축하고, 환자 및 의사용 사용자 인터페이스를 개발하여 개인 PC, 이동통신 단말기 등에서 서비스하는 것을 목표로 한다.

■ 인공지능을 이용한 질병 예측 및 위험환자군 선별 전문가 시스템은 당뇨병과 고혈압에 영향을 미치는 환자 의료정보간의 상관관계 규명하고, 환자 의료 정보 변동에 의한 미래 당뇨병 및 고혈합 진행 방향을 예측하기 위한 전문가 시스템으로써, 기본적으로 의료 전문가에 의해 구축된 RBES와 임상데이타를 이용한 ANN에 의한 Knowledge Base를 바탕으로 질병 예측을 연구한다. 추가적으로, 퍼지 Classification을 바탕으로 잠재적 위험환자군 조기 발견과 진행형 위험환자군의 치료 방법에 대해서도 연구한다.
■ 상황기반 환자 질병 진단 및 예측을 위해서 상황별 의료정보 수치해석 기술과 상황별 의료정보 데이터처리에 적합한 진단 알고리즘 개발한다.

(3) 블루투스를 이용한 홈 네트워크 기술 개발

  가) 블루투스를 이용하여 바이오 센서들을 제어하는 홈 네트워크시스템 설계

■ 홈 서버에서 센서기기를 제어하고 센서기기에서 발생하는 정보를 홈 서버에 알려주기 위한 홈 서버와 센서기기들 간의 프로토콜 설계 및 홈 네트워크 서비스 프로토콜의 패킷 포맷 정의를 핵심으로 하고, 추가적으로 홈 네트워크 미들웨어 기술과 홈 네트워크 서비스 API를 개발하여 홈 네트워크 서비스를 병원과 집, 이동통신 단말기(Mobile, PDA 등)에서 이용하게 하는 것을 목적으로 한다.

  나) 블루투스를 탑재한 바이오 센서 및 기기 구현

■ 바이오 센서에 블루투스 모듈을 장착하고, 혈당 센서로 데이터 수집 -> 블루투스로 PDA 및 PC 전송 -> 혈당 센서 데이터를 DB에 저장할 수 있는 포맷으로 변환할 수 있는 바이오 센서 데이터의 프로토콜 타입을 구성하고 바이오 데이터 포맷을 설정한다.

  다) Remote Medical Center 구현

■ RMC에서는 환자 및 의사용 웹 서비스를 제공하거나 병원에서 개인별 실시간 데이터 처리 모니터링 기능을 제공하는데, 센서데이타 관리 및 디스플레이용 웹 서버와 RMC 서버 모니터링 시스템이 이 기능을 제공한다. 기본적으로 RMC Server는 개인별 센서데이타를 수집 및 관리하고, 처리 및 분석까지 할 수 있다.

(4) 유비쿼터스 바이오 센서 및 기기 개발 

  가) 고감도 바이오센서 기반 기술과 표면 패터닝이 융합된 NT/BT 원천 기술 개발

■ 바이오칩의 감도 향상을 위한 표면 설계 및 민감도를 측정하고, SPR을 이용한 단백질칩 설계와 환경호르몬 감지를 위한 SOS 유전자 발현에 대해서 연구한다.

  나) 면역 바이오센싱 플랫폼 기술 개발

■ SPR, QCM, Interferometry, 전류/전압 검출을 통한 바이오칩 플랫폼의 기반을 확립하고, 바이오칩 인터페이싱 기술과 인공지능형 바이오칩 검출 시스템 개발

  다) 고감도 바이오프로브 어레이 기반 기술 및 실용화 공정 
      기술

■ 크기 10~20 nm인 구형 나노단백질과 크기 50~150 nm인 구형 나노좀의 안정적인 표면 어레이 공정조건 확립하고 Spotting, micro-contact printing, nanoimprint 기법을 활용한다.

  라) 통합형 나노바이오센서 시스템 개발

■ 난치성 질병 또는 환경 오염 물질 조기 진단 및 관리를 위한 지표물질을 선정하고, 다종 지표물질 검출을 위한 나노어레이 칩 구현 및 센서 시스템을 개발한다.


3. 기대효과 및 활용방안 

(1) 신 기술 개발을 통한 원천 기술 확보

가) 정보 수집 및 관리의 표준화 구현

■ 질환별 바이오 센서 데이터 수집 및 관리의 표준화와 환자정보 체계화를 통하여 서로 다른 병원에서도 환자 정보를 공유하게 함으로써, 의료 정보의 교환 및 관리가 편리해지며, 환자 정보의 분석⋅처리를 위한 효율성을 확보할 수 있다.

나) 질환의 원인, 예후, 위험인자 예측 기술 개발

■ 임상 현장에서 확보한 방대한 환자정보를 전문가 시스템을 이용하여 다각도로 분석함으로써 기존에 알려지지 않았던 질환의 원인, 예후인자, 위험인자를 예측하고 치료효과에 미치는 다양한 변수를 찾아낼 수 있다. 이로써 질병의 조기진단율을 높이고 환자에 대한 치료 반응을 미리 예측하여 예후가 좋지 않을 것으로 판단되는 환자에 대해서는 좀더 강화된 치료를 미리부터 적용할 수 있는 근거가 될 수 있다. 이러한 자가진화형 진료프로그램을 적용함으로써 궁극적으로 환자의 예후와 생존율을 향상시키고 사회-의료비용을 최소화시킬 수 있다.




다) 대사증후군 치료법 체계화

■ 구체적으로 당화혈색소 예측 프로그램 (HbA1c tracker) 개발을 통해, 2-3주간의 혈당으로 향후 3개월후의 당화혈색소치를 예측함으로 혈당 조절이 양호하지 않은 환자에게 객과적인 앞으로의 결과를 미리 제시함으로써 혈당 조절에 대한 동기화를 극대화할 수 있다. 또한 체중 조절에 실패하는 환자의 특성을 파악하여 새로운 rule을 도출하고 이를 적용해나감으로써 앞으로 체중조절이 잘 되지 않을 것으로 예상되는 사람들에게는 강화된 치료를 미리 적용해나갈 수 있다. 또한 혈당조절을 잘 하지 못할 것으로 예상되는 사람을 예측함으로써 조기에 인슐린 치료를 권장할 수 있다. 이렇게 예상되는 결과를 객관화하여 궁극적으로 환자의 이환율을을 감소시키고 생존율을 증가시킬 수 있다.

(2) U-Bio Care를 통한 국가 경쟁력 강화

가) 전문가 시스템을 통한 의료 진단 기술 발전

■ 인공 지능 정보 분석⋅처리 전문가 시스템 개발로 세계 환자 정보 분석 시장을 선도할 수 있고, 이를 바탕으로 세계 유수 병원에 인공지능을 이용한 질환별 환자 정보 분석 시스템이 장착될 수 있을 것으로 기대한다. 또한, 질환별 환자 정보 분석 시스템의 영향으로 진단의 정확성이 증대되어 장기적으로 서울 시내 유수 병원의 당뇨병, 고혈압 관련 오진률이 감소할 것으로 기대된다.
   인공 지능 정보 분석⋅처리 전문가 시스템의 특징은 개인별 진단정보의 Knowledge Base를 구축하기 때문에, 개인별 질병 예측 및 관리가 가능해지고, 이러한 결과는 국내 만성질환의 연구발전에도 파급될 것으로 예상된다. 또한, 이 기술을 참여기업에 기술이전하여 병원과 연계되어 운영될 경우, 즉시 수익화할 수 있는 특징이 있으며, 국내 초고속 인터넷망의 보급률 상승으로 누구나 가정에서 원격으로 시스템에 접근하여, 자기 건강정보를 열람하고 관리할 수 있는 기능을 제공할 수 있다.


나) 새로운 의료 시스템의 진화 방향 제시

■ 다양한 바이오센서를 사용하여 하루 24 시간 동안 실시간 또는 주기적으로 질병의 진행 상태에 대한 검사를 자동 또는 수동으로 시행하고, 측정 데이터를 인터넷 및 무선 통신을 이용하여 환자가 어느 장소에 있든지 상관없이 실시간으로 시스템 서버에 전달하며, 인공 지능을 갖춘 분석 시스템을 이용하여 결과를 분석하고 최종적으로 의사가 측정치와 분석 결과를 바탕으로 환자의 현 질병에 대한 위험도 등을 평가하여 환자에게 필요한 정보와 약물, 운동, 식사요법 등의 처방을 실시간으로 할 수 있는 BT, NT, IT가 결합된 제3의 의료 시스템 개발을 통해서 국가 경제력을 발전시킬 수 있다.

다) 의료 비용 절감

■ 인공 지능 정보 분석⋅처리 시스템을 이용함으로써 급팽창하고 있는 보건의료비를 절감할 수 있는 실천적 대안을 제공하고,  또한 병원 환자의 조기퇴원을 유도할 수 있을 뿐만 아니라 값비싼 Nursing Home 등 장기요양시설에 거주하는 환자 중 집에서도 요양이 가능한 환자를 이송시킬 수 있어 자원의 효율적 활용이 가능해 지며, 고령 인구가 확대되고 있는 시대에 필수적인 의료 시스템이라 할 수 있다. 



라) 현 의료 시스템의 효율성 개선

■ 본 U-bio care system은 Off-line과 On-line을 연계시킴으로써 1년에 1-2회 Off-line center를 방문한 환자들에 대하여 각종 편의시설 및 휴양 프로그램을 제공하고, 또한 실버타운 등의 시설과 연계하여 다양한 시설에 있는 노약자나 환자들에 대해서 양질의 관리 시스템을 제공할 수 있게 됨으로써 본 시스템을 운영하는 센터와 이 시스템을 이용하는 사용자 모두에게 경제적 및 효율적 편의를 제공할 수 있다. 

■ 또한, 인공 지능 정보 분석⋅처리 시스템은 당뇨, 고혈압 등의 성인성 질환뿐만 아니라 선진국의 평생 건강관리 프로그램을 도입하여 소아 때부터 적용함으로써 질병의 예방에 효율적으로 활용할 수 있다.

마) 삶의 질 향상

■ 각 질환의 경과과정중 발생할 수 있는 다양한 변수를 예측하여 이를 조기에 교정함으로써 그 질환의 치료 효과를 극대화하고,  합병증으로부터 발생하는 막대한 경제적 손실을 최소화 할 수 있기 때문에 환자는 자신의 삶의 질을 최대한 향상시킬 수 있다.
  







4. RFP

접수번호

기술분류
Code No

제안기술명
대사증후군 관리 Ubiquitous Bio-CareSystem의 산업화 
개발기간
중기(5년이내)
사업구분
중기
기술로드맵 유무

산업기술혁신 5개년 계획 유무
없음
관련 과제

개발목표
효율적인 대사증후군의 조기진단, 모니터링 및 관리를 위한 U Bio-care 시스템의 산업화
개발내용 및 범위
1. 기존 원격 진료 시스템의 확대 적용을 통한 산업화 모델 개발
   가) 산업형 원격 진료 시스템 개발  
    √ 대사 증후군 조기 진단 interface 개발 및 적용
    √ 대사증후군 환자 자료기지 구축 및 관리 도구 개발
    √ 생활습관 관리 도구 개발 
    √ 대사증후군의 치료 및 관리 평가 시스템 개발 
   나) 인공 지능 정보 분석∙처리 시스템 및 통신 네트워크 개발
   √ 맞춤형 정보 처리 자동화 기술 개발
   √ 질병 진단 및 예측 알고리즘 개발
   √ 정보분석을 통한 자가진화형 질병 진단 및 예측 전문가 시스템        개발
     √ 블루투스를 이용한 홈 네트워크 기술 개발
   √ 휴대폰을 이용한 실시간 바이오 데이터 전송 기술 개발
2. 유비쿼터스 바이오 센서 및 기기 개발 
   가) 대사 증후군 관련 바이오 컨텐츠 생산-설계 기술 개발
   √ 대사 증후군 진단 관련 바이오마커 생산-설계 기술 개발
   √ 초고감도 프로브 소재 개발, 고정화 및 어레이 공정기술 개발
   나) 표지/비표지 바이오마커 센서 표면 설계 기술 개발
   √ 3차원 생체/비생체 자가조립 표면 설계 기술 개발 
   다) 초고감도 센서 모듈/시스템 개발
   라) 바이오센서/통신 interface 개발


























표  


기술개요

1. 산업형 원격 진료 시스템 개발 
2. 인공 지능 정보 분석∙처리 시스템 및 통신 네트워크 개발
3. 초고감도 병렬형 바이오 센서 및 기기 개발 기술 
4. 대사증후군 관련 바이오 컨텐트 생산 설계 기술
적용범위
대사증후군이 포함하는 모든 질환군 환자(당뇨병, 고혈압, 비만 및 고지혈증 및 그 위험군)를 기반으로 한 U-Biocare system 산업 전체 
필요성 및 사유
필요성
◎ 대사증후군: 국민의 가장 중요한 사인인(~ 50%) 심혈관질환의 근본
◎ 대사증후군이 포함하는 대상인구: 성인 인구 전체의 40-60 %
◎ 대사증후군의 특성: 적절히 관리하면 확실한 효과가 입증된 질환 
◎ 현재 치료의 한계 및 개선의 필요성 
  - 적절한 관리를 위해서는 실시간 모니터링과 팀 교육이 필수 
  - 3분 진료에 3시간 기다림, 적절한 진료를 위해서는 엄청난 투자 필요
  - 만성질환의 신차원 관리 시스템 필요성 및 확실한 산업화 가능성
◎ 타개책
  - 저비용 고효율 진료시스템 개발과 상용화
  - 병원 방문을 최소화하며 질병을 관리할 수 있는 원격 관리 시스템
제안
사유
◎최근 20년간 대사성 증후군 환자의 폭발적인 증가와 그로 인한 당뇨병    및 고혈압 환자발생과 그 합병증 등으로 사회-의료비용의 폭발적 증가
◎ 원격시스템
  - 당뇨병 등에 적용한 원격시스템의 입증된 효과
  - 다양하게 개발된 바이오 센서 등 산업화 가능성의 확신
◎ 실용화 및 산업화의 용이성 
◎ 확고한 국내 기반 시설로 인한 확실한 국제 경쟁력
◎ 다양한 분야의 융합기술 개발 및 부가가치의 상승효과 
◎ 무한정한 사업 확대(세계 만성병질환 허브 등) 가능성 및 경제성
◎ 신 의료기술의 임상적용 통한 블루오션 창출
   - 시작은 질환을 모델로 하나 산업화 단계를 거치면서 요람에서 무덤
     까지 평생 맞춤형 건강관리 산업 창출이 가능
   - U-biocare 생산제품의 단기간 내 실용화 시스템 구축가능  
 



  5.3.2 제 2 과제



연구과제명 : 
U-Biocare system 구현을 위한 표준화 체계 구축


   

1. 연구의 필요성 및 목적 

(1) 국제 의료 정보화 현황

■ 의료정보화의 발전 과정을 보면, 경영정보시스템을 병원에 적용하였던 1970-80년대의 병원정보시스템(HIS: Hospital Information System)이 paperless를, 90년대 초반부터 지난 10여 년간 진행되어온 처방전달시스템(OCS: Order Communication System)이 slipless를, 90년대 후반부터 등장한 의료영상저장전송시스템(PACS: Picture Archiving Communication System)이 filmless를 추구하였다면 현재는 디지털 병원 구축의 근간인 전자의무기록의 시대이다. 

■ 전자의무기록(EMR)은 지금까지의 모든 less 개념을 총망라하며, 의료기관 내에서 발생하는 모든 진료기록을 전산화 즉 chartless하여 통합의료정보시스템의 구축을 목표로 한다. HIS, OCS, PACS에서 산출되는 각종 기록지, 서식지, 처방지, 검사결과 및 판독지 등은 전자의무기록이라고 하는 하나의 솔루션으로 통합되어야만 한다. 

■ 그럼에도 불구하고 현재 통용되는 전자의무기록의 개념은, 의료정보화의 기존 핵심 솔루션이었던 HIS, OCS, PACS 같이 별도의 정보시스템인 것처럼 인식되는 경향이 있으며, 전자의무기록을 대표하는 용어도 확실한 개념정의 없이 사용되고 있다. 따라서 개념상 발생할 수 있는 혼선을 막기 위해 전자의무기록 관련 용어들을 정리하면, 전자의무기록은 공유의 범위를 원내로 하느냐 그 이상 즉 병원 간 나아가서 국제적으로 확대 하느냐에 따라, EMR(Electronic Medical Record), CPR(Computer-based Patient Record), EHR(Electronic Health Record) 등으로 불려져 왔다. 

■ 최근 국내에는 EMR이란 표현이 전자의무기록 전체의 대표용어로 대중화되고 있으나, 국내에서 주로 다루어지는 전자의무기록은 손으로 작성하던 의무기록을 기존의 모든 시스템과 함께 통합하고 컴퓨터를 통해 진료에 필요한 모든 정보를 입력, 공유, 검색하는 시스템을 말하며 진료차트를 영상 이미지화 하여 관리하는 no chart 구현 시스템인 CMR(Computerized Medical Record)과 한 의료기관 내에 한정하여 완전한 공동 사용이 가능하게 하는 임상 전자기록 시스템인 EMR의 두 축을 중심으로 하고 있다. 

■ 한편 전자의무기록 개념의 다른 한 축인 CPR은 환자의 평생건강기록 시스템을 추구하였으나, 사생활 보호 같은 현실적 문제에 부딪히고 있다. 실제로 국내에서도 2001년 우리 정부는 CPR과 PCR(Patient-Carried Record)의 개념이 적용되는 IC칩을 내장한 건강보험카드를 추진하려던 계획이 시민단체 및 의료계의 강한 반발에 부딪혀 수포로 돌아갔었다. 2년 만에 기본 의료정보 휴대가 가능한 축소된 기능의 스마트카드 발급이 일부 대형병원 중심으로 추진되고 있기는 하다. 


■ 미국에서는 Medical Records Institute 등의 주요기관 주도하에 EHR이란 명칭이 지금까지 출현한 모든 전자의무기록을 대표하는 용어로 자리잡고 있는데, EHR은 원내 뿐만 아니라 모든 웹 기반의 전자환자진료 시스템까지도 포함하는 개념으로 사용되고 있다.

■ 표준화의 세계적인 추세를 살펴보면 종래의 메인프레임 전산환경에서는 일체의 정보가 한 곳에 저장되고 이용 및 관리되어서 정보교환의 필요가 발생하지 않았으나 하드웨어 기술의 진보와 가격하락으로 분산처리 기술이 도입되자 사용자 위주의 전산환경 구축이 가능하게 되었다. 사용자 위주의 전산환경이 다양한 하드웨어를 허용함으로써 정보교환의 문제점이 발생하자 공급업자들이 통신표준을 남발하게 되었다. 업자주도형 표준화는 통일안 정립의 문제가 있고 각국의 이익과도 관련이 있으므로, 전 세계는 국제표준화기구와 개방형 시스템 주도의 표준안 정립을 추구하고 있다.

■ 개방형시스템이란 표준통신규약을 통해 이 기종 시스템과 정보교환이 가능한 기기를 총칭한 것으로 개방형 시스템은 1983년 ISO에서 OSI(Open System Interconnection) Reference Model을 출간하면서 비롯되었다. OSI모델은 통신계층을 7가지 기능적 특성으로 분할하여 개발자가 각기 목적에 맞는 효율적 통신계층을 선택하는데 있다. 21세기를 준비하는 의료정보 표준화 사업에 있어 가장 필수적인 요소 중의 하나는 통합적이고 효율적으로 조직된 기구라고 할 수 있다. 

■ 의료정보 표준화는 미국과 유럽에서 시작되어 국제표준화 기구(ISO)의 한 분과로 활동하면서 점차 확산되어 가는 추세이며, 각국은 통신 표준화 활동을 통하여 국제협력을 강화하고 있다. 1990년에 결성한 유럽표준화 위원회(CEN)의 요구를 수렴하고 적극적인 국제표준화 활동을 위해 미국 표준화기구(ANSI)는 다음 6가지 영역의 의료정보 표준화를 제안하였다.
* 전자의무기록 
* 멀티미디어 (음성,영상)정보교환 
* 의학용어와 코드 통일안 
* 검사장비 간의 정보교환 
* 진료규약, 임상지식 및 통계자료 데이타베이스의 표현과 교환 
* 기타 진료관련 의료정보 보완 사항 

■ 의료 정보 표준화 기구
1.HL7 
2.ASTM (American Society for Testing and Materials) 
3.ACR/NEMA (American College of Radiology and National Electronic Manufactures) 

■ 기타 의료정보 표준화 기구 
1.AENOR (Association Espanola de Normalization) 
2.ANS (American Nurses Association) 
3.ANSI HISPP (American National Standards Institute-Healthcare Informatics Standards Planning nel) 
4.ASC X3 (Accredited Standards Committee X3) 
5.CEN/TC 251/WG (Healthcare Terminology, Semantics, and Knowledge Bases, Healthcare security) 
6.CPRI (Computer Based Patient Record Institute) 
7.DISA (Data Interchange Standards Institute) 
8.MRI (Medical Record Institute) 



(2)    국내    의료   정보화    현황

■ 국내에서는 1990년대 들어 의원급에 '전자챠트'가 도입되기 시작하여 현재는 여러 곳에서 활용되고 있으나 종합병원급으로서는 1994년 S 병원이 개원 초부터 국내 최초로 OCS시스템을 활용하여 네트웍 환경에서의 입원 환자용 전자의무기록을 구축하여 운영해 왔다. 

■ 이어서 1995년에는 신설된 I 병원이 외래 환자용 전자 의무기록시스템을 도입하여 활용하고 있다. 이 두 병원은 모두 EMR개념의 전자의무기록시스템을 국내 최초로 구현하여 운영하고 있으나 아직까지는 통합된 의무기록이 아니고 제한적으로 사용되고 있는 실정이다.

■ S 대의 경우에는 종합의료정보시스템(HIS) 개발 구축 (1999.10.15 가동), 데이터웨어하우스 구축 (1999년), Full PACS 구축 (2000. 7. 1 가동), 진료성과관리 시스템, PDC(Patient Data Card) 시스템 구축 (2002), 전자의무기록 (EMR) 시스템 구축 (2004. 10 가동)의  과정을 거치고 있다. 고객의 요구에 부합하는 차별화 된 개별 프로그램 운영 및 지속적 관리 시스템이 가능한 Digital, Total Health Record 체계를 구현하여 주치의와 Health Planner를 통해 고객의 건강진단과 종합평가, 추후관리를 지향하고 있다. 

■ 일산 D병원은 최근에 PACS와 연계된 EMR을 구축하여 사용하고 있다. 

■ K 병원과 C 병원의 경우에는 OCS를 사용하고 있고, 제한적으로 PACS를 사용하고 있다. 따라서, order만 전자 system을 통하여 communication을 하고 있는 형편이다. 이외에도 EMR 구축에 많은 예산이 들어가기 때문에 제한적으로 전산망을 이용한 system을 이용하고 있다. 

■ 이와 같이, 아직 많은 병원에서는 EMR까지 가지 못하고, OCS를 이용하는 상황에서 병원이 운영되고 있다. 

(3) 디지털 병원의 등장

■ 디지털 병원이 등장하게 된 이유는 무엇일까? 기존병원의 경우, 환자가 병원에서 찍는 각종 필름, 외래진료나 입원 시 작성되는 각종 진료서식지와 기록지, 처방지, 판독결과지 등의 진료 차트를 별도의 공간에 저장해야 했다. 더구나 수기로 작성되어 차트의 진료자료가 통합되어 있지 않은 각각의 기존 시스템들에서 의학 연구를 위해 다년간 축적된 자료를 추출한다거나, 진료 데이터를 근거로 한 진료성과를 분석하고, 이를 고객 마케팅에 활용한다거나 하는 작업 등은 엄청난 수작업이 요구되어 사실상 불가능하였다. 

■ 이를 해결하기 위해 디지털 병원이 갖추어야 할 EMR, OCS, PACS, CRM 등 첨단 솔루션의 기술들을 하나로 집약한 디지털 병원이 최근 신생 병원들을 중심으로 선보이고 있다. 현재의 디지털 병원은 EMR을 기반으로 하여 진료차트, 환자용 진료의뢰서, 처방전, X-RAY 필름을 사용하지 않고 디지털 데이터로 완전히 대체하여 정보시스템만으로 병원운영 및 진료 전 과정을 처리하며 병리검사나 필름판독 등의 검사결과를 휴대폰이나 이메일로 알려주는 최첨단의 신개념 병원을 말한다. 이러한 현재의 디지털 병원 개념은 앞으로는 CP(Clinical Pathway), CDS(Clinical Decision Support), DW(data Warehouse)를 포함하고, EHR을 기반으로 하여 웹을 통한 e-healthcare와 원격진료가 가능한 시스템으로 발전될 것으로 예상된다.


■ 현재 부각되는 이슈에는 표준화 문제, 보안 및 기밀유지 문제, 법적 윤리적 문제, 소유권 문제, 사용자들의 저항 문제 등이 있다. 먼저 표준화에는 용어표준화와 전송표준화의 문제가 있다. 

■ 용어표준화의 경우, 많은 국제적 노력 끝에 산출된 통합의학용어체계(UMLS: Unified Medical Language System) 안에 전 세계적으로 존재하는 거의 모든 의학 및 간호용어의 분류체계가 포함되어 있다. 따라서 UMLS를 사용할 경우 진단명, 수술명, 각종 진료용어 및 간호용어를 포괄하는 표준의 사용이 가능해 질 수 있다. 그러나 UMLS를 대다수의 병원에서 사용할 때 진정한 표준으로서의 진가를 발휘하게 되므로, 통합의학용어체계의 보급 및 활용이 과제로 남게 된다.
 
■ 전송 표준화의 경우 내부적으로는 각종 의료장비 및 검사기기 간의 전송 프로토콜인 HL7과 PACS용 전송 표준인 DICOM을 이용하여 인터페이스를 할 수 있다. 외부적 교환도 HL7, DICOM으로 가능하나 이들 표준이 가진 많은 옵션으로 인해 개발한 업체나 의료기관에 따라 상호 호환이 잘 안 되는 경우가 있어, 향후 XML을 통한 해결 모색이 요구되고 있다. 

■ 또한 IHE(Integrating the healthcare enterprise)라는 기구가 결성되어 있는데, IHE는 방사선이나 병리검사 데이터의 모든 처리과정을 profile이라 정의되는 국제적으로 공인된 시나리오 형태로 사용함으로써 이런 문제를 해결하고자 한다. 

■ 보안 및 기밀유지 문제가 크게 대두되는 이유는 향후 디지털 병원과 전자의무기록이 웹 기반으로 갈 것으로 예상되기 때문이다. 자료 보안뿐 아니라 개인의 사적비밀이나 진료기록에 대한 비밀 보장을 둘러싸고 고도의 암호화 기술과 법제도적 문제들이 연계되어 있다. 더구나 최근 POC(point of care)를 위한 대안으로 각광 받고 있는 무선 랜 기반의 태블릿 PC 사용의 경우, 무선 랜을 통한 전송 내역이 공개될 수도 있는 문제가 있어 시급한 보완이 요구된다.
 
■ 법적 윤리적 문제에 있어서는 원내 CDS나 원외 원격진료가 활성화될 경우 의료사고 발생 시 법적 윤리적 책임문제가 발생하게 된다. 또한 향후 디지털 병원이 원격진료나 e-healthcare로 발전했을 때 진료 자료의 소유권 문제도 발생하게 된다. 현재 법 해석 상 진료차트는 병원 소유이며 차트의 임상정보는 환자 소유로 되어 있기 때문이다. 

■ 이외에도 기존 시스템을 가지고 있는 병원에서 새로운 시스템을 어떠한 방법으로 도입할 것 인가하는 문제도 있다. 물론 과도기적 시스템의 필요성을 인정하고 현재 일부 업체에서 시도하고 있는 컴포넌트 방식인 add-on 개념의 시스템 구상을 할 수 있을 것이며, 개발 초기부터 완료까지 사용자 의견 반영 및 교육에 심혈을 기울여야 할 것이다. 

(4) 최종목표
전자의무기록의 일반적인 표준화와 연계된 모바일 환경에서의 표준화를 통하여 각 기관, 의사, 환자, 의료용 기기, 정부, 사회 간의 의사소통을 원활히 함으로써, 일반적인 의료 행위를 공급하는 측면에서의 효율성을 증대하여 의료비용을 줄이고 환자의 건강 상태에 맞는 의료 상품을 공급할 수 있도록 하여 의료 사고를 방지하고, 많은 사람들이 지속적이고 질 좋은 의료 혜택을 받도록 한다. 





(5) 정량적 목표 및 질적 목표 

■ 표준화는 유헬스케어의 사업화를 실현하는데 필수적인 기초분야로서, 사업화를 지원하는 역할을 한다. 이를 위해서 전자의무기록 분야, 한방-양의 간 표준화 분야, 멀티미디어 정보 교환 분야, 검사장비 간 정보교환 분야, 진료 규약 임상지식 및 통계자료 데이터베이스의 표현과 교환, 기타 진료 관련 의료 정보 보완 사항에서 표준화를 실현한다. 

■ 이렇게 표준화된 데이터를 전국의 의료기관으로 확산시키며, 어떤 사람이 와도 항상 같은 결과가 나올 수 있는 시스템을 갖도록 하기 위해서 정형화된 표준화 데이터 및 운영 방식을 구축한다. 전체 시스템의 운영을 확인하는 과정은 담당자가 아닌 인력이 일주일 이내에 같은 수준의 결과를 낼 수 있는 가로 확인한다.

■ 유헬스케어에서는 EMR과 mobile 환경의 연계가 필요하다. 따라서 전자 자료의 표준화와 더불어 보안이 중요한 항목인데, 보안에 때문에 처방 및 처치를 바꿀 수 없는 환경이 되는 경우에 대한 기술적 표준화 과정을 포함한다. 이 부분은 긴급상황에서 처방을 내지 않은 다른 사람이 적정한 과정을 거쳐서 30분 이내에 처방을 바꿀 수 있는 가로 확인한다.

■ 연구결과를 국가적인 표준화에도 적용하며, HL7을 포함한 국제적인 동향에 맞추어서 표준화 작업을 진행하고 한글화 작업도 병행한다. 





2. 연구내용 및 범위

(1) 연구내용

■ 본 연구는 병원 내에서의 표준화뿐만 아니라, 환자와의 관계 및 일반 단체와의 관계에서 발생되는 표준화에 관련된 내용을 정리한다. 따라서, 용어나 표준화 된 내용들이 전문성을 갖고 있으면서 환자들에게도 접근성이 있어야 하고 계측기기 및 의료용 장비 업자들과 표준화를 통하여 의사소통에 지장이 없어야 한다. 우리나라의 의료계에서는 한의학이 중요한 부분을 차지하고 있으므로 한의학과 서양의학과의 관계에서 발생하는 용어의 표준화도 필수적인 요소이다. 

■ 본 연구의 목적 중 하나는 맥도날드 매장에서 양질의 상품을 consistancy를 갖고 공급하는 것과 같은 규격화 할 수 있는 틀을 만들어서, 모든 환경에서 불특정한 인력이 동원된 상황 하에서도 일정 수준 이상의 질을 갖는 의료 서비스가 제공되게 하는 것이기 때문에 모든 설명서가 비전문가가 포함된 상황에서 작성되고 이런 서비스 전문가의 도움을 받아 시행착오가 적은 방향으로 진행한다.

(2) 연구범위

■ EMR 시스템에 적용할 수 있는 표준화 작업
현재 국내 병원들은 대개 OCS를 사용하고 있다. 따라서, EMR 로 가는 전 단계로 볼 수 있으나, 전체적인 용어와 의료 행위에 대한 규격화가 아직 미흡한 상태이다. 이들 기관들의 전산화 및 표준화를 진전시키기 위해서는 병원 시스템 전체를 바꿔야 하는 문제가 있다. 그러나, 현재 EMR 시스템을 갖추고 운영하고 있는 병원들의 예가 있기 때문에 급격한 변화를 거치지 않고 EMR 시스템에서 사용하고 있는 표준화된 내용으로 전환시킬 수 있다. 
데이터베이스 구축을 위해서 국내 전자의무기록의 표준화 현황을 파악하여야 한다. 우선 전자의 기록의 정의가 모두 일원화 되어있는가를 확인하고 이를 일원화 하여야 한다. 2004년을 기점으로 하여 전자의무기록의 필요성은 모든 측면에서 인식되어 있기 때문에 필요성을 다시 강조할 필요는 없지만, 시점과 전자의무기록에 포함되는 내용과 사용 범위에 대해서는 이견이 있기 때문에 각 기관에 사업의 적용 시점에 대한 동의를 얻어야 한다. 질병 및 증상 등의 임상 용어 표준 분류체계가 같은가 확인하는 과정을 거쳐야 한다. 질병에 대한 의료 행위의 표준 분류 체계도 확인하여 한다. 전자 의무 기록의 구조와 내용의 표준화는 상당히 어려운 부분이다. 이는 전자 의무기록 데이터의 표준화와 연계되어 있다. 현재 사용하고 있는 OCS에서의 표준화가 이루어져야 할 것이고 향후 EMR로 발전하면서 표준화가 다시 한번 이루어져야 할 것이다. 

■ 한의-양의 용어 표준화 
한의에서는 진단명을 변증이라고 부른다. 이와 같이 두 의료체계에서는 같은 용어를 다르게 부르고 있는 경우가 상당히 많다. 양의에서는 땀이 많이 나는 것이나 땀이 나는 장소에 대한 데이터를 일반적으로 중요하게 다루지 않는 경우가 많으나, 한의에서는 이런 데이터가 상당히 중요한 부분을 차지하게 된다. 한의에서 가장 중요시 여기는 것은 무엇보다도 진맥이다. 진맥기에서 나온 데이터를 한의사에게 표준화 된 상태에서 전달되도록 하는 것이 환자를 진단하는데 중요하다. 혀의 상태를 측정하는 설진기의 데이터 전송의 표준화도 필요하다.
 

■ 모바일 환경에 필요한 표준화 
전자의무기록의 구성은 다음 4가지 catagory로 나누어져 있다. 종류, 구성, 주요항목, 코드화이다. 종류에는 초진기록, 재진기록, 퇴원 요약, 수술기록, 경과기록, 간호기록, 검사결과, 동의서 등이 있다. 구성에는 문자, 숫자, 그림, 그래프, 이미지, 동영상, 필름 등이 있다. 주요항목과 코드화가 주요 관건이다. 주요 항목에는 증상, 신체소견, 진단명, 수술명, 진료 경과, 검사결과, 약품명, 간호 내용 등이 있다. 이를 표준화하기 위해서는 각 항목 별로 모든 항목을 나열하고, 이 들을 첫 글자만 쳐도 관련되는 부분이 다 화면에 나타나게 하고, 각 항목 별로 가능한 이름이 다 나타나게 하는 방법을 사용하여 코드화한다. 
대한의무기록협회 정보위원회에서 code mapping, 중복코드 정리, 코드명 정리작업을 통하여 질병분류 표준안 (KCD-4-CM)을 제시하였다. 연세대학교 보건대학원에서는 ICD-10과 KCD-4-CM을 바탕으로 약 35000개의 진단코드를 추가하였다. 따라서, ICD-9-CM 2003년도 판에서 확장자들을 이용하는 것이 표준화의 한 접근방법이다.  

■ 의료기기에 관련된 표준화 
병원 내에서의 표준화와 의료계의 표준화는 많이 진행된 측면이 있으나, 의사와 환자간의 표준화는 진행된 것이 거의 없다. 유비쿼터스 환경에서 환자들이 측정한 데이터 및 환자들의 증상을 정량화된 정보로 바꾸어서 적절한 조치가 취해질 수 있도록 하여야 한다. 적절한 조치를 취하기 위해서, 병의 종류에 따라 protocol 이 간단하면서 복합적인 경우를 모두 포함할 수 있어야 한다. 특히 환자들이 정확하지 못한 방법으로 데이터를 만들어 전송하는 경우를 대비하여, 걸름 장치 소프트웨어 구축이 필요하다. 이를 위해서, 센서를 포함하는 의료기기의 데이터를 임상의사들과 공동으로 표준화 하는 작업이 필요하다. 표준화 작업에는 의사가 원하면 기기에서 나온 원 데이터를 볼 수도 있고, 이를 증상의 수준별로 분류된 데이터로 볼 수도 있고, 이에 따른 긴급 상황에서 빠르게 조치를 취할 수 있도록 하는 데이터와 응급 체계로 나눌 수 있다. 

■ 환자와의 관계에서 발생하는 표준화
환자의 증상에 따라서 다른 code로 운영하는 방식도 고려한다. 증상을 입력하는 방식을 고르기 식으로 하여, 환자의 병은 각 단말기에 입력된 상태에서 표준화된 입력 데이터를 받을 수 있도록 하는 방식을 채택하도록 한다. 
환자와 의사, 의료 기기 제작업자들 사이에서 발생할 수 있는 communication 문제를 최소화 하는 방법 중 하나는 휴대용 단말기에 의료모드를 추가하여 단말기에서 소프트웨어적으로 많은 부분을 해결하는 것이다. 일차적으로는 복합적인 병을 갖고 있는 환자가 아닌 단일 증상의 환자를 대상으로 운영한 후 복합적인 병에 대해서 적용한다. 결과적으로, 전자의무기록의 표준화를 통하여 생성된 코드를 중심으로 모든 시스템을 구성하고, 투약의 변화와 검사 결과의 통보, 진료과정에서의 의사의 주의 사항 등은 의사가 화면에서 선택한 후 자동적으로 무선망을 통하여 환자에게 통보되는 방식으로 진행한다. 이 과정에서의 표준화도 진행한다. 
의료사업의 특성상 인간의 생명과 의료 사고의 방지를 위한 최대한의 노력이 전제되어야 한다. 따라서, 처음에 시스템을 운영할 시점에서도 완벽을 기해야 하겠지만 의료 체계 및 환자의 특성이 매우 복잡하기 때문에 전체적인 사업의 진행 방향은 순환개선형을 택하여서, 새롭게 발생되는 문제들을 순환개선하여 완벽하게 보완하는 방식을 택한다. 따라서 일정 단계에서 일정한 일이 끝나는 것이 아니고, 매년 사업을 심화된 차원에서 진행하게 된다. 



3. 결론 (기대효과 및 활용방안) 

■ 본 사업은 유헬스케어를 원활하게 진행하기 위한 기초 사업으로서 시장 진입을 위해서 필수적으로 거쳐야 한다. 표준화는 불필요한 작업을 줄여주고, 사업의 효율성을 증대시키기 때문에 비용절감 효과가 매우 크다. 외국에서는 모바일 환경에서 보다는 일반 병원에서 전자 문서 및 전송에 매우 관심이 많고, 이와 관련하여 많은 일을 해 오고 있다. 한국에서는 모바일 환경과 네트워크가 다른 나라에 비해서 매우 우수하기 때문에 이런 기술의 선두에 서게 되면 전자 통신 산업의 파급효과는 무궁무진하다. 

■ 엄격한 보안과 권한 인증에 의해 병원 간의 자유로운 표준 데이터 교환이 가능해 질 것으로 예상되며, 디지털 병원은 최종 단계에는 telemedicine과 e-healthcare와 통합되어 웹 기반 원격진료의 형태로 나타날 것으로 예상된다. 이렇게 구축된 디지털 병원은 임상진료, 임상연구, 고객관리, 환자 측면에서 최대의 편리성을 추구하는 병원으로 발전할 것으로 보인다. 

■ 임상진료 면에서는 의사들의 중복되는 과잉 서류작업이 대폭 감소하고 약물 이상 반응이나 약물 간 상호작용, 금기에 대한 경고, 잘못된 처방기록과 실수에 의한 각종 의료사고 미연 방지 등이 가능해지며 디지털로 구축되는 방대한 자료 분석에 의한 더욱 가치 있는 의학연구 성과, 환자의 과거병력이나 경제적 상태에 근거한 진료의 특성화 등이 예상된다. 이는 최신 임상의학 연구결과를 실시간으로 조회하여 임상의사 결정에 활용하게 하는 근거중심의학(Evidence-based Medicine), 복잡한 진료 전 과정을 일목요연하게 정리하는 표준진료지침(CP), 각종 경고나 실시간 지침 제시를 해줄 수 있는 임상의사결정지원(CDS)에 근거하게 될 것이다. 

■ 임상연구 면에서는 국가 단위의 진료정보 공동활용이 가능해 질 경우, 의학 관찰연구(Observational Study) 중에서 가장 이상적인 방법으로 통하는 특정 질병군(cohort)에 대한 prospective study가 가능해 질 것이다. Cohort study는 연구대상이 되는 집단을 일정기간 추적하여 조사하는 방법으로서, 환자의 선정방법이나 관찰치의 기록방법 등을 연구자가 제어할 수 있으므로 질병의 원인 등의 인과관계를 추론하는 데 있어서는 가장 이상적인 방법이다. 

■ 고객관리 면에서는, 먼저 DW에 의해 수년간 각 부서에서 발생한 데이터와 외부 데이터를 주제별로 통합하여 별도의 프로그램 없이 사용자 스스로 즉시 여러 각도의 통합분석이 가능해 질 것이다. 이는 CRM과 연계되어 환자그룹별 관리/반응조사가 가능해지고, 이를 통해 고객에 대한 종합적 정보관리로 고객분석 마케팅, 진료나 재료에 대한 분석에 의한 적시 의사결정 수행 등으로 병원경영에 활용될 것이다. 

■ 환자 측면에서는 가정용 디지털 의료기기의 보급으로 병원에 가지 않아도 수시로 건강을 확인하고, PC용 화상 카메라를 통해 원격진료를 받으며, 이메일로 약국에 전송된 처방에 의해 의약품을 구입할 수 있게 될 것이다. 인터넷에 의해 원격제어 로봇에 의한 원격수술, 생명공학 및 생명정보학 기술 발전으로 생체센서를 통한 고통 없는 검사 등이 일반화될 수 있을 것이다. 

■ 디지털 병원의 완성은 병원설립 목적 달성을 위한 전략도구의 구비를 의미하게 된다. 뿐만 아니라 병원내부의 정보요구에 적극적인 대응, 진료와 경영의 과학화를 통한 병원의 위상 정립, 국제적인 의료분야 IT 선도 등의 목표를 달성할 수 있을 것이다.



접수번호

기술분류
Code No

제안기술명
유헬스케어 구현을 위한 표준화 체계 구축
개발기간
중기(5년이내)
사업구분
중기
기술로드맵 유무

산업기술혁신 5개년 계획 유무
없음
관련 과제
.
개발목표
전자의무기록의 일반적인 표준화와 연계된 모바일 환경에서의 표준화를 통하여 각 기관, 의사, 환자, 의료용 기기, 정부, 사회 간의 의사소통을 원활히 함으로써, 의료 행위 공급의 효율성 증대
개발내용 및 범위
1. 전자의무기록 표준화 
√전자의무기록의 구조의 표준화
√전자의무기록 데이터의 표준화
2. 멀티미디어 (음성, 영상) 정보 교환 표준화
3. 의료기기와 관련된 표준화
√검사, 계측기기 간의 정보교환 표준화
4. 의학용어와 코드 통일안
  √질병 및 증상 등의 임상 용어 표준 분류체계
√질병에 대한 의료 행위의 표준 분류 체계
5. 진료규약, 임상지식 및 통계자료 데이타베이스의 표현과 교환 
  표준화 
√질병 및 증상 등의 임상 용어 표준 분류체계
6. 기타 진료관련 의료정보 보완 사항 표준화 
7. 모바일 환경에 필요한 표준화
√전자의무기록과 연동을 위한 표준화
8. 환자와의 관계에서 발생하는 표준화
√코드를 중심으로 모든 시스템을 구성
√투약의 변화와 검사 결과의 통보, 진료과정에서의 의사의 주의 사항 
9. 한의-양의 용어 표준화
√의학용어 표준화
√진맥기 데이터 표준화 
√설진기 데이터 전송 표준화 































표  
4. RFP

기술개요

1. 전자의무기록 표준화   2. 멀티미디어 (음성, 영상) 정보 교환 표준화
3. 의료기기와 관련된 표준화  4. 의학용어와 코드 통일안
5. 진료규약, 임상지식 및 통계자료 데이타베이스의 표현과 교환 표준화 
6. 기타 진료관련 의료정보 보완 사항 표준화 
7. 모바일 환경에 필요한 표준화  8. 환자와의 관계에서 발생하는 표준화
9. 한의-양의 용어 표준화
적용범위
대사증후군이 포함하는 모든 질환군 환자(당뇨병, 고혈압, 비만 및 고지혈증 및 그 위험군)를 기반으로 한 U-Biocare system 산업 전체 
필요성 및 사유
필
요
성
◎ 유헬스케어: Mobile 및 web을 이용하여 국민의 건강과 질병을 실시간으로 관리하는 미래 의료체계
◎ 유헬스케어 대상인구: 성인 인구 전체의 40-60 %
◎ 유헬스케어의 특성: 고효율 저비용 의료체계 
◎ 현재 유헬스케어의 한계 및 개선의 필요성
  - 현재 많은 국내 병원의 경우, 각종 진단용 필름, 각종 진료차트가 수기로 작성되고, 진료자료가 통합되어 있지 않은 각각의 기존 시스템들에 저장되어 있어서 의학 연구를 위해 축적된 자료를 추출한다거나, 진료 데이터를 근거로 진료성과를 분석하고 이를 고객 마케팅에 활용하는 작업등은 사실상 불가능하다.
  - 유헬스케어를 위하여는 의학용어나 진료내용들이 전문성을 갖으면서      환자에게도 접근성이 있어야 하고 계측기기 및 의료용 장비업자들과 의사소통이 원활하여야 한다.
  - 양질의 의료상품을 일관성을 같고 공급할 수 있는 규격화된 틀이 필요하다.
◎ 타개책
전자의무기록 분야, 한방-양의 간 표준화 분야, 멀티미디어 정보 rghks 분야, 검사장비 간 정보교혼 분야, 진료규약 임상지식 및 통계자료 데이터베이스의 표현과 교환, 기타 진료 관련 의료정보 보완 사항 등에서 표준화를 실현한다.  
제
안
사
유
◎ 최근 20년간 만성 성인질환의 폭발적인 증가와 그 합병증 등으로 사회-의료비용의 폭발적 증가
◎ 평생 건강관리 및 질병 예방을 위한 고효율 저비용 의료체계 필요성 대두
◎ 표준화는 유헬스케어의 사업화를 지원하는 필수적인 기초분야
◎ 표준화는 불필요한 작업을 감소시켜서 사업의 효율성 증대와 비용절감 효과 
◎ 임상진료, 임상연구, 고객관리, 환자 측면에서 최대의 편리성 제공
◎ 의사들의 중복되는 과잉 서류작업이 대폭 감소하고 약물 이상 반응, 약물 간 상호작용, 금기에 대한 경고, 잘못된 처방기록과 실수에 의한 각종 의료사고 미연 방지 
◎ 디지털로 구축되는 방대한 자료 분석과 국가 단위의 진료정보 공동활용에 의한 더욱 가치 있는 의학연구 성과
◎ 환자의 과거병력이나 경제적 상태에 근거한 CRM과 진료의 특성화 
◎ 병원내부의 정보요구에 적극적인 대응, 진료와 경영의 과학화를 통한 병원의 위상 정립, 전략도구의 구비, 국제적인 의료분야 IT  선도 달성
5.3.3 제 3 과제



연구과제명 : 
전 국민의 건강 증진을 위한 건강지표 모니터링용 U-Biocare system의 개발



1. 연구의 필요성 및 목적 


(1) 산업환경에 노출에 따른 신 환경성 질환의 발생 

■ 산업화에 따른 환경의 변화는 생활양식의 변화와 함께 발생질환의 종류에도 큰 변화를 가져왔다. 특히 공해, 미세먼지등으로 이한 호흡기 질환, 피부질환의 증가나 악성종양 발생의 증가는 가장 큰 변화라 할 수 있다.

■ 구체적인 예로서, 알레르기성 천식, 아토피 피부염, 폐암, 중금속중독, 약물중독등과 최근 사회적인 문제로 대두되고 있는 새집증후군등이 있다.

■ 환경의 변화에서 기인하는 이러한 다양한 질환은 질환의 발생이후의 치료보다 원인환경에의 노출을 최소화하고 환경을 개선함으로써 예방을 하는 것이 가장 효과적인 방안이다.


(2) 현대인의 만성 스트레스로부터 발생하는 다양한 질환 발생

■ 현대인, 특히 도시에서 바쁘게 생활하는 청장년층의 직장인의 경우 스트레스로 인한 경,중 질환이 많이 발생하고 있다. 수년전까지만해도 청,장년 급사증후군이라는 질환명이 있었는데, 이는 30-40대의 젊은 남자가 업무도중 또는 퇴근후에 갑자기 사망하는 경우로서 그 원인을 밝히지 못한경우에 붙여진 진단명이었다. 현재는 많은 원인이 심장질환에 의한 것으로 밝혀져있고, 이러한 심장질환의 원인인 과도한 업무와 스트레스때문인 것으로 생각되어직 있으며 많은 국가에서 이를 산업재해로 인정하여 보상을 해주고 있는 상황이다.

■ 또한 최근의 연구에 의하면 다양한 악성종양의 경우도 스트레스가 그 원인이 될 수 있다고 보고하고 있다. 즉 만성적인 스트레스는 개인의 면역반응을 급격히 감소시킴으로써 감염성 질환에 취약하고 악성종양의 발생까지도 일으킬 수 있다.

■ 이처럼 현대인의 스트레스는 육체적, 정신적으로 다양한 악영향을 미침으로써 여러 가지 질환을 발생시키고 있다. 

(3) 만성질환의 급증과 사회의료비용의 증가 

■ 최근 20년간 만성질환의 종류가 다양화되고 만성질환자수가 폭발적으로 증가하고 있어, 이로인한 사회의료비용이 천문학적인 수치에 이르고 있다. 

■ 합병증의 예방뿐만아니라 환자수가 급속히 증가하고 있는 바, 일차예방의 필요성이 더욱 강조되고 있다.

■ 최근 사회적인 문제가 되고 있는 만성질환으로서 비만, 대사 증후군, 당뇨병, 고혈압뿐만아니라 그 합병증으로 협심증, 심근경색증, 뇌졸중, 부정맥의 발생을 그 예로 들 수 있다.

(4) 노령화에 따른 발생 질환의 변화 

■ 산업화와 의료의 발달은 급속한 노령화를 가져오고 있고, 특히 한국의 노령화는 어느 선진국보다도 더욱 빨리 진행되고 있는 것으로 알려져 있다.

■ 노령화의 진행에 따라 치매, 우울증, 중풍, 골다공증, 골다공증으로 인한 골절, 부정맥의 발생이 지속적으로 증가하고 있다.


(5) 신 감염성질환의 출현 

■ 산업화 및 환경의 변화는 새로운 감염성 질환의 출현을 불러왔다. 

■ 최근들어 지구전체의 문제로까지 거론되고 있는 다양한 감염성질환들이 발생하고 있는데 특히 새로운 바이러스성질환의 발생이 두드러지고 있다. 그 예로서, 에이즈, 조류독감, 광우병등을 들 수 있다.
  
(5) 조기진단 및 예방의 필요성

■ 위에서 기술한 다양한 질환의 발생은 대부분 개인적인 문제에 국한된 것이 아니라 사회적 문제의 단면으로 간주되어야 하며 집단을 대상으로하는 국가적 관리가 절실히 요구된다.
■ 이들 질환의 발생을 억제하여 국민의 삶의 질을 향상시키고 천문학적인 사회의료비용을 최소화하기 위해서는 질병의 발생 이전단계에서부터 자신의 건강 지표뿐만아니라 주위환경을 모니터링하고 모니터링된 결과를 해석하여 그에 상응하는 대책을 제시할 수 있는 총제적인 관리 시스템이 필요하다. 또한 궁극적으로는 환경을 개선하여 원인인자를 제거하는 것이라 할 수 있을 것이다.

■ 본 연구는 최근 급속히 발전되어오고 있는 신 바이오 센서기술을 위에서 기술한 다양한 질환의 예방이나 정상인의 건강지표의 모니터링에 적용하여 새로운 모니터링 기기를 개발하고, 이들 기기로부터 측정되는 방대한 정보를 해석하고 분석하여 적절한 대책을 제공할 수 있는 관리 및 진료시스템으로서 총제적인 U-bio care system을 개발하고자 한다.
  

2. 연구 내용 및 범위 

■ 각각의 질환에 맞는 맞춤형 바이오 센서와 여기에 다양한 네트워킹 시스템을 적용한 맞춤형 U-Biocare system의 구축이 가능하다. 

■ 각각의 바이오센서를 이용하여 각각의 건강지표에 대한 객관적인 측정이 가능하고, 이렇게 측정된 데이터를 인공지능을 통해 심층분석함으로써 예후와 관련인자를 찾아내고 이를 예방과 관리에 이용할 수 있다

■ 또한 각 지표간의 상호 연관성을 분석함으로써 새로운 관련 변수를 찾아내고 이를 예방과 관리에 이용할 수 있다.

(1) 바이오 센서 및 모니터링 기기 개발 

가) Ubiquitous 미세먼지 측정기

■ 최근 연구에 의하면, 어린이집이나 학교의 실내 미세먼지는 실외에 비하여 4배이상 높으며, 10년이상 지난 학교에서도 새학교증후군의 주범이 되는 포름알데하이드가 기준치 이상으로 측정되고 있다.

■ 아토피성 질환이나 알레르기성 천식을 앓고 있는 환자들은 미세 먼지에 의하여 그 증상이 악화되거나 심각한 상황에 이를 수 있기 때문에, 이러한 여러 기기를 이용하여 가능한한 미세먼지에 대한 노출을 최소화시키기 위함

나) Ubiquitous 산소 포화도 측정기

■ 천식이나 만성폐쇄성 폐질환을 앓고 있는 환자들을 위한 기기로서 평상시 또는 호흡곤란시에 산소 포화도를 측정하고 이 정보를 U-Bio center에 전송함으로써 적절한 관리 및 진료를 받을 수 있도록 하는 기기


다) Ubiquitous 스트레스 모니터링기 

■ 과도한 업무에 종사중인 청,장년층이나 직장여성인 또는 아직 심근경색증이나 협심증이 발생한 적은 없으나 이에 대한 심근경색증의 위험인자를 가진 사람들을 대상으로 수시로 스트레스정도를 모니터링하도록 하고, 그 정보를 U-bio center에 전송함으로써 향후 발생위험 정도를 예측하고 미리 예방하고자 함.

라) Ubiquitous 망막 촬영기

■ 당뇨병 환자나 고혈압 환자는 향후 망막증의 발생가능성이 매우 높다. 이들 환자를 대상으로 수시로 망막을 본인이 직접 촬영하거나 또는 갑작스런 시력저하시 촬영한 망막사진을 center 에 전송함으로써 적절하고 빠른 관리 및 진료를 받을 수 있도록 함.

마) Ubiquitous 심전도 모니터링기

■ 부정맥을 앓고 있거나 심근경색증 또는 협심증을 앓았던 환자를 대상으로 지속적으로 심전도를 모니터링하고 이의 정보를 U-bio center에 지속적으로 전송하고 전송된 심전도 정보를 실시간으로 분석함으로써 응급상황 발생시에 적절한 관리 및 치료를 받을 수 있도록 함.


(2) 총체적인 U-Bio care system 구축 및 Portal system    개발 

■ 위에서 기술한 다양한 바이오 센서 및 기기로부터 전송되는 방대한 정보를 저장하고 각 정보에 상응하는 적절한 대처방안을 마련하여 이를 다시 각 사용자에게 전달할 수 있는 Ubiquitous 관리 시스템의 구축.

■ 이를 위해서는 정보의 표준화 작업이 선행되어야 하며, 이로써 건강 지표의 객관적이 측정과 축적이 가능하다.


■ Portal system은 다양한 네트워킹 모듈을 통해 각각의 건강지표를 하나의 시스템에 축적하고 이렇게 축적된 데이터를 분류하여 분석하고 분석된 결과를 다시 사용자에게 보내는 총괄적인 인터페이스 시스템이다.

■ 본 시스템은 인터페이스 역할뿐아니라 본 시스템을 통해 축적된 각 데이터의 상호 연관성에 대한 분석도 가능하다. 


(3) 인공지능형 분석 시스템 개발 

■ 방대한 정보의 단순 처리가 아닌 다각도로 분석함으로써 각각의 지표와 질환과의 상호 연관성을 분석함으로써 악화인자 및 예후인자를 추론해내고 이를 다시 건강 관리와 질환 예방에 적극 이용할 수 있다.


■ 또한 각 지표간의 상호연관성에 대해서도 분석함으로써 새로운 변수를 찾아내고 이를 다시 건강 관리와 질환 예방에 이용할 수 있다.


(4) 다양한 네트워킹 시스템의 개발 및 적용

■ 다양한 바이오센서 및 기기로부터 측정된 정보를 U-bio center에 효과적으로 전달할 수 있는 네트워킹 시스템을 개발하고 이를 실제에 적용하고자 함.


■ 유선 인터넷, portable internet, 휴대폰 통신, DMB (digital multimedia broadcasting), 홈네트워크 시스템등 다양한 네트워킹 시스템을 적용해볼 수 있다.


(5) 실제 시범 적용을 통한 시스템의 검증 

■ 개발된 바이오 센서 및 기기와 U-bio care system, 인공지능형 정보분석 시스템 그리고 이들을 연결하는 다양한 네트워킹 시스템을 실제 사용자에게 적용하고 전체시스템의 안정성과 효과를 검증하고자 함. 

■ 많은 사용자에게 적용하고 이들로부터 얻어진 정보를 통해 궁극적으로 Bio-cae system의 발전을 이루어내고자 함. U-bio care system의 발전은 향후 본 시스템의 상용화 및 대중화에 중요한 토대가 될 것으로 예상됨.



3. 결론 (기대효과 및 활용방안) 

(1) 산업화를 통한 국가 경쟁력 신장

가) 바이오 센서 및 기기의 산업화

■ 새로이 개발된 Ubiquitous형 바이오 센서 및 기기는 그 자체가 큰 산업적 성장 동력이 될 수 있다. 조기에 다양한 바이오 센서 및 기기를 개발함으로써 한국이 이 분야의 leader로서 자리매김할 수 있다. 
나) U-bio care system의 산업화

■ 다양한 바이오 센서 및 기기와 연결된 U-bio care system은 하나의 소프트웨어로서 국내뿐만아니라 여러 국가에 적용함으로써 큰 산업적 자원이 될 수 있다.

다) 인공지능형 정보분석을 통해 얻어진 신 정보의 산업화

■ 객관화되고 표준화되어진 방대한 바이오 정보를 인공지능을 이용하여 다각도록 분석함으로써 여러 가지 예후인지나 관련인자를 밝혀나갈 수 있다. 이렇게 밝혀진 정보를 U-bio care system에 지속적으로 적용함으로써 궁극적으로 care system의 진화를 가져올 수 있으며 이렇게 발전된 care system은 그 자체로서 산업적 자원의 의미를 가질 수 있다.


라) 네트워킹 시스템의 산업화

■ 다양한 바이오 센서 및 기기와 U-bio care system을 연결하는 다양한 네트워킹 시스템의 개발을 통해 산업적 자원의 가치를 가질 수 있다.

(2) 천문학적인 사회-의료비용의 절감

■ 다양한 현대 신 질환을 발생전에 예방함으로써 이들 질환으로부터 발생하는 천문학적인 사회-의료비용을 크게 절감할 수 있다.

■ 이러한 다양한 질환은 각 개인의 사회활동에 큰 장애가 될 수 있으며 이로부터 파생하는 사회의 손실비용또한 엄청나다. 이러한 질환을 사전에 예방함으로써 사회의 손실비용또한 크게 절감할 수 있다.
 
(3) 삶의 질 향상  
  
■ 사회적인 문제가 되고 있는 현대적 신 질환은 사회-의료비용을  크게 증가시킬 뿐만아니라, 개인의 일상생활 자체를 힘들게 할 만큼 매우 고통스러운 것일 수 있다. 

■ 지속적인 건강지표의 관리를 통한 질환의 예방은 향후 발생할 수 있는 환자들의 삶의 질을 크게 향상 시킬 수 있다.  


















4. RFP

접수번호

기술분류
Code No

제안기술명
전 국민의 건강 증진을 위한 건강지표 모니터링용 U-Biocare system의 개발
개발기간
중기(5년이내)
사업구분
중기
기술로드맵 유무

산업기술혁신 5개년 계획 유무
없음
관련 과제

개발목표
전 국민을 대상으로 다양한 건강 지표를 모니터링 하고 이를 관리함으로써 전 국민의 건강을 증진시키고자 함
개발내용 및 범위
1. 다양한 건강 지표에 대한 맞춤형 바이오 센서 및 모니터링기 개발
   가) 바이오나노센서 기술을 이용한 생화학 검사기
   나) Ubiquitous 미세먼지 측정기
   다) Ubiquitous 산소포화도 측정기
   라) 스트레스 모니터링기
   마) 심전도 모니터링기
   바) Ubiquitous 망막촬영기등
2. 각각의 건강지표를 축적하고 분석하는 총체적인 U-Biocare system 
   구축 및 Portal system개발 
   가) 건강 지표별 맞춤형 U-Biocare system 개발
   나) 통합형 인터페이스 모듈을 통한 portal system 개발 
3. 다양한 네트워킹 시스템 개발 
   가) Portable internet을 이용한 데이터 전송 
   나) Digital Multimedia broadcasting를 이용한 국민 교육
   다) 블루투스를 이용한 홈네트워크등 
4. 인공지능형 분석 시스템 개발 
   가) 건강지표-질환간 상호 연관성 분석
   나) 건강지표-건강지표간 상호 연관성 분석
   다) 예후인자 및 악화인자 분석


























표  

기술개요

1. 건강지표별 맞춤형 바이오 센서 개발 
2. 통합형 U-Biocare system 및 portal system 개발 
3. 맞춤형 인공 지능 정보 분석∙처리 시스템 및 통신 네트워크 개발
4. 새로운 건강 지표 개발 
적용범위
전 국민을 대상으로 건강 증진을 위해 필요한 다양한 건강 지표를 모니터링하고 각각에 맞는 맞춤형 센서를 개발하여 정보를 관리
필요성 및 사유
필요성
◎ 산업환경 노출에 따른 현대적 신 환경성 질환의 발생 
◎ 현대인의 만성스트레스로 발생하는 다양한 질환 발생
◎ 만성질환의 급증과 사회의료비용의 폭발적 증가
◎ 노령화에따른 발생 질환의 변화 
◎ 신 감염성 질환의 출현
◎ 조기진단 및 예방의 필요성 증가 
◎ 타개책
  - 질환을 조기에 진단하여 치료하거나 발생을 사전에 예방하는 것이
    가장 효과적 
  - 조기진단과 예방을 위하여 항시 건강 상태를 모니터링 할 수 있는
 건강 지표를 개발하고 이를 모니터링하는 센서 및 기기의 개발과 더불   어 정보를 전체적으로 관리하는 통합적 U-Biocare system개발이 필요
제안
사유
◎ 최근 폭발적으로 증가하는 만성질환자와 새로운 환경성 질환의 
   출현과 함께 질병의 관리와 조기진단 및 예방의 필요성이 강조됨 
◎ 다양한 나노바이오센서기술 확보 
◎ 원격시스템
  - 당뇨병 등에 적용한 원격시스템의 입증된 효과
  - 다양하게 개발된 바이오 센서 등 산업화 가능성의 확신
◎ 실용화 및 산업화의 용이성 
◎ 확고한 국내 기반 시설로 인한 확실한 국제 경쟁력
◎ 다양한 분야의 융합기술 개발 및 부가가치의 상승효과 
◎ 무한정한 사업 확대(세계 만성병질환, 건강증진센터 허브 등) 
   가능성 및 경제성
◎ 새로운 패러다임의 의료시스템 개발로 한국형 블루오션 창출가능



부   록 
국내외 특허 현황 

대사증후군 관리 Ubiquitous Biocare System의 산업화 진입을 위한 다양한 시스템 구축 및 제품 개발
(표 1) Ubiquitous 원격 관리 시스템 분야 유사기술목록 조사결과




연번
구분
특허 내용
1
한국
특허
(진행)
제  목
 가정용 의료기를 이용한 온라인 건강관리 방법 및 시스템
출원번호
1020040019450 
출원인
(주)에이치쓰리시스템
내  용
  검사자가 휴대용 계측기를 이용하여 가정이나 직장 등에서 자신의 건강상태에 대해 생체 정보를 측정한 후 휴대용 계측기를 거치대에 결합시키면, 거치대로 생체 측정 데이터가 전송되고 거치대가 통신망에 연결되어 있는 서버에 자동으로 접속하여 서버에 생체 측정 데이터를 포함한 측정 정보 데이터를 송신하고 이에 대한 전문의의 소견 등을 전송받는 온라인 건강관리 방법 및 시스템

2
한국
특허
(등록)
제  목
 이동통신 단말기를 이용한 환자 원격 감시시스템
출원번호
1020020076913
출원인
LG전자
내  용
  이동통신 단말기를 이용하여 응급환자나 보호관찰이 요구되는 거동이 심하게 불편한 사람의 건강상태를 내적/외적 감지를 통해 이상 유무를 체크하여 무선으로 정보를 외부로 송신하는 이동통신단말기를 이용한 환자 원격 감시 시스템



연번
구분
특허 내용
3
한국
특허
(진행)
제  목
 블루투스를 이용한 의료용 통신 장치 및 방법
출원번호
1020020014330
출원인
(주)엘지이아이
내  용
  입원하지 않고 자태에서 치료를 받고 있는 환자와 병원의 의무진을 대상으로, 블루투스를 이용하여 통신 서비스를 제공하는 기술. 보호 대상자의 체온, 맥박 등을 소정 주기로 측정하여 허용치 이상의 값이 검출될 때 블루투스 기능을 이용하여 의료진에게  응급 메시지를 전달

2
국제
특허
(진행)
제  목
 환자의 모니터링을 위한 방법과 장치
출원번호
1020037001238
출원인
아이-플로우 Corporation
내  용
  Touch-tone keypad가 있는 원거리/근거리 송수신장치에 의해 의료인이 원거리/근거리 상의 환자와 연결된 의료장비로부터 환자의 상태를 모니터링하여 환자의 프로토콜을 바꾸거나 문서 요청을 할 수 있는 시스템
 

(표 2) 인공지능형 정보 분석 분야 유사기술목록 조사결과

연번
구분
특허 내용
1
국제
특허
(진행)
제  목
가정용 의료기를 이용한 온라인 건강관리 방법 및 시스템
출원번호
1020057011375
출원인
GE Medical Systems
내  용
  의료 데이터에 대한 제어가능 및 규정가능 자원으로부터의 데이터는 특정 동작 알고리즘에 따라 액세스 및 분석하고, 동일 또는 상이한 알고리즘인 동작 알고리즘이, 분석에 근거하여 변형되며, 이 알고리즘은 상이한 자원 유형 또는 양식으로부터의 데이터에 대해 동작할 수 있고, 변형된 알고리즘의 다양한 서브모듈에 영향을 미치는 변형이 수행될 수 있다. 그러한 변형은 글로벌 기반, 집단 특정적 기반, 환자 특정적 기반 등으로 수행되는 것을 특징으로 하는 온라인 건강관리 방법 및 시스템

2
국제
특허
(진행)
제  목
 의사결정 시스템 및 방법
출원번호
1020027008797
출원인
아이갓페인닷컴
내  용
  인간의 의사 결정 프로세스를 에뮬레이트하는 것에 기초하여 의사 결정하기 위한 프로세스, 장치 및 방법을 제공하는 특허로, 인간의 인식 및 직관이 전문가에 의해 제공된 바이어스 값의 형태로 데이터 집합들사이에 관련 전문가의 견해를 취함으로써 모델링할 수 있다는 이론에 기초한 것이 핵심적인 특징이다.



연번
구분
특허 내용
3
한국
특허
(진행)
제  목
 비뇨기과 의료 전문가시스템 및 그 운용방법
출원번호
1020020060925
출원인
(주)메드밴
내  용
  환자의 외관 증상, 초기진료에 따른 진료자 클라이언트의 소견 및 전문 의학용어를 포함하는 입력데이터를 수신하고, 환자에 대한 진단정보, 검사항목 및 치료법을 포함하는 추론 결과를 도출하여 전송하는 시스템

4
한국
특허
(거절)
제  목
 베이지안망을 이용한 불임요인 분석방법
출원번호
1020030021529
출원인
아이갓페인닷컴
내  용
  불임에 관련된 임상 데이터로부터 베이지안망을 생성하여 베이지안망의 조건부 확률분포를 통해 불임에 영향을 미치는 요인들을 찾아내고, 이들 간의 상호의존성을 분석함으로써, 불임치료에 있어서 최적의 방법을 선택하여 정확한 진단을 할 수 있는 불임요인 분석방법 제공


(표 3) 바이오센서 및 기기 개발분야 유사기술목록 조사결과

연번
구분
특허 내용
1
한국
특허
(진행)
제  목
 고밀도 탄소나노튜브 필름을 이용한 바이오칩
출원번호
1020050085928
출원인
한국과학기술원
내  용
  아민기가 노출된 기질 상에 탄소나노튜브(CNT)를 화학적 결합으로 적층하여 수득되는 고밀도의 CNT 필름 표면에 노출된 화학적 작용기를 이용하여 바이오 리셉터를 결합시킨 CNT-바이오칩 개발

2
한국
특허
(등록)
제  목
 전도성 탄소나노튜브를 이용한 바이오센서 및 그 제조방법
출원번호
1020030038232
출원인
한국과학기술원
내  용
  금속이 점재된 전도성 탄소나노튜브(CNT) 또는 전도성 CNT 패턴의 금속 결정에 표적 바이오물질과 결합하는 바이오 리셉터가 선택적으로 부착되어 있는 전도성 CNT-바이오센서 및 그 제조 방법 설명



연번
구분
특허 내용
1
한국
특허
(진행)
제  목
산화아연계 나노막대를 이용한 바이오센서 및 이의 제조방법
출원번호
1020050085928
출원인
한국과학기술원
내  용
  유기금속 화학증착법에 의해 성장된 산화아연계 나노막대를 기판 위에 수평이나 수직으로 배향시킨 후 전극을 형성하여 제조되는 바이오센서로써, 산화 반도체 나노막대를 이용하여 생체 분자 개체를 거대 분자 수준에서 관찰할 수 있는 기능 제공
   
2
한국
특허
(등록)
제  목
 바이오칩 및 이의 제조방법
출원번호
1020020066359
출원인
(주)바이오니아
내  용
  아크릴아미드와 디히드록실에틸렌비스아크릴아미드의 혼합용액에 글라이시딜메타크릴레이트를 첨가하고, 고체표면상에서 상기 용액을 중합반응시켜 젤 패드를 형성한 후, 상기 젤 패드상에 아민기 함유 생분자를 공유결합시켜 제조한 바이오칩 및 그 제조방법에 관한 것으로, 본 발명의 바이오칩은 열에 안정적이어서 혼성화반응시 안정성, 민감도 및 효율성이 매우 증가
  
3
한국
특허
(진행)
제  목
 전도성 화합물, 이를 포함하는 전극 및 센서, 상기 센서를이용한 표적 물질 검출방법
출원번호
1020030014482
출원인
삼성전자
내  용
  핵삭이나 단백질,  DNA, RNA, 항체, 항원 등 프로브가 전도성 고분자에 고정화된 상태에서, 그와 특이적으로 결합하는 화합물과 결합시키고 그로부터 발생하는 전기적 신호를 측정하여 특정한 화합물을 검출할 수 있도록 하는 전극 또는 그를 이용한 검출 방법


(표 4) 네트워킹 시스템 분야 유사기술목록 조사결과

연번
구분
특허 내용
1
한국
특허
(등록)
제  목
 가정용 기기 제어시스템 및 제어 방법
출원번호
1020000027768
출원인
(주)LG텔레콤
내  용
  다수의 가정용 기기와, 외부로부터 입력된 제어신호에 따라 가정용 기기를 제어하는 고정단말기, 무선통신망을 통해 제어신호를 송신하는 이동단말기, 그리고 무선통신망을 통하여 이동단말기의 제어를 받아 고정단말기로 제어신호를 유선통신망을 통해 송신하는 유무선 포털사이트를 포함하여 구성되는, 이동단말기의 인터넷 접속 및 데이터 통신을 통해 유선 및 무선으로 홈 네트워크로 연결된 다수의 가정용 기기를 제어할 수 있는 가정용 기기 제어시스템 및 가정용 기기 제어 방법을 설명

2
한국
특허
(등록)
제  목
 애플리케이션 관리 시스템 및 방법
출원번호
1020030000058
출원인
삼성전자
내  용
  제어기기인 애플리케이션 서버에 여러 홈네트워크 미들웨어를 통합지원할 수 있는 프레임워크를 탑재하고, 이 프레임워크에 인터넷 액세스 서비스와 여러 종류의 디바이스를 액세스하기 위한 미들웨어 서비스를 번들로 제공함으로써, 홈네트워크 환경에서 하드웨어, 네트워크 프로토콜, 운영 체제에 관계없이 애플리케이션의 설치 및 관리를 수행하고, 홈네트워크 환경에서 피제어기기를 위한 애플리케이션을 계속적으로 업데이트함으로써 피제어기기의 기능을 동적으로 확장시킬 수 있는 방법 제공

산자부 최종 기획 보고서.hwp

9.83MB

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