인공지능이 우리 곁에서 점점 발전해가고 있는 것 중 대표적인 것은 바로 의료분야다. 최근 정부는 ‘인공지능 맞춤형 의수’, ‘가상현실 기반 뇌신경 재활기기’ 등 인공지능·로봇을 활용한 신 의료기기 기술개발을 적극 추진하고 있는 상황이다.

특허청에 따르면 인공지능이 융합된 의료기술 ‘AI 닥터’ 관련 특허출원은 1994년부터 2017년까지 총 585건이 출원됐고, 최근 5년간 출원이 급격히 증가*한 것으로 조사됐다.

AI 닥터 출원은 질환 진단(474건)과 건강관리(47건)에 90% 가량 집중되고 있으며, 그 외 치료(22건), 수술(13건), 보안(15건) 분야에 접목되는 등 인공지능의 활용분야가 다양화되는 추세를 보이고 있다.

출원인별(누적출원 기준)로는, 삼성전자(91건)가 가장 많은 출원을 신청했고, 이어 한국전자통신연구원(20건), 한국과학기술원(16건) 순으로 내국인 출원이 대부분(439건, 75%)을 차지했다. 외국인 출원은 지멘스(12건), 퀄컴(10건), 구글, 마이크로소프트, 하트플로우(이상 각각 4건) 순으로 조사됐다.

최근 들어 AI 닥터 관련 특허출원의 급증은 인공지능과 정밀의료 분야에 대한 정부의 적극적인 투자와 인공지능 기반 플랫폼의 발전과 보급이 맞물린 결과로 해석된다. 

인공지능이 융합된 의료기술의 국내외 현황을 살펴보면 미국 IBM의 AI 닥터 ‘왓슨’은 외국의 암센터뿐만 아니라 국내 암센터에도 도입돼 폐암, 전립선암 등 암 진료를 지원하고 있다. 중국 AI 닥터 ‘샤오이’는 지난해에 의사 자격시험에 합격해 올해 종합 건강검진 서비스를 제공하고 있다. 

국내 기업들은 외국 기업에 비해 후발주자지만 AI 연구센터를 설립하는 등 AI 닥터에 많은 투자를 하고 있고, 국내 벤처기업에서 폐결절과 뇌경색 의심 영역을 표시하는 AI 영상진단기기에 대해 식약처 허가를 받는 등 AI 닥터에 대한 열기는 달아오르고 있다. 

특허청 관계자는 “인공지능과 의료기술의 접목으로 과거에는 생각지도 못했던 형태의 서비스가 제공되고 있으며, 앞으로도 인공지능으로 인해 의료 패러다임의 변화가 가속될 것으로 전망된다”며 “우리 기업들도 인공지능 기반의 의료 시장 선점과 기술 경쟁력 확보를 위해 우선심사를 활용한 조속한 지재권 확보에 관심을 가져야 한다”고 강조했다.

특히 지난 7월 산업통상자원부, 과학기술정부통신부, 보건복지부, 식품의약품안전처는 인공지능 바이오 로봇 의료기술 개발사업 킥오프 워크숍을 개최한 바 있다. 이 사업은 ‘바이오경제 혁신전략 2025’ 등 정부의 바이오-메디컬 육성정책에 맞춰 인공지능·바이오·로봇기술을 의료기기에 접목해 신개념 의료기기를 개발하는 범부처 협력 연구개발 사업이다. 

정부기관 등에 따르면 해당 연구개발 사업에 원천기술→제품화→임상 및 인허가 등 의료기기 개발 전주기를 과기정통부·산업부·복지부·식약처가 함께 한 번에 지원하게 되며, 입체(3D) 프린팅 활용 맞춤형 인공지능 의수, 가상현실 기반 뇌신경 재활 의료기기 등 총 9개 과제에 5년간 420억 원을 지원한다. 

세계 의료기기 시장은 꾸준히 성장(연평균 5%)하는 분야로, 기존 제조업 대비 높은 부가가치와 고급 일자리 창출 등의 경제적 파급효과가 높은 산업으로 그동안 정부의 투자가 확대돼 왔으나, 각 부처의 투자가 개별적으로 진행돼 기술개발, 인허가 등 단계별 연계가 미흡하고 혁신적 제품의 상용화 등 성과창출이 제한적이라는 지적이 있어왔다.

이에 관계부처는 기초원천-응용연구-임상 등 인허가 전 단계에 걸쳐 신기술 개발과 시장 조기진입을 공동으로 지원해 성과를 극대화 하고자 본 사업을 추진하게 됐다. 

인공지능 의수 개발 연구팀은 3D 프린팅과 인공지능 알고리즘을 이용해 맞춤형 의수를 개발한다. 

산업부가 발표한 인공지능 의수개발 연구 설명자료에 따르면 인공지능 의수 개발은 팔꿈치 이하 결손 환자를 대상으로 뼈에 직접 이식하는 임플란트 시스템과 절단 부위별 다기능·다관절 의수 및 외피를 개발한다. 

3D 프린팅을 이용해 절단부위에 적합한 맞춤형 의수를 제작하고 인공지능을 활용해 환자의 생체신호를 분석하여 다양한 의수 동작을 구현 하는 것이 연구의 주요 목표다. 

산업부는 생체 삽입형 임플란트 기술을 적용한 의수 개발을 통해 기존 소켓방식 의수의 단점을 극복할 것이라고 기대하고 있다. 기존의 소켓형 의수는 피부가 소켓과 접촉해 지지대 역할을 하기 때문에 땀, 피부괴사 문제가 있었는데, 본 연구팀은 의수를 환자의 뼈에 직접 삽입해 이러한 문제를 해결할 예정이다. 

산업부 관계자는 “인공지능 기반 손동작 모사가 가능한 의수개발을 통해 글로벌 재활치료 시장에서의 선도적 역할을 할 것”이라며 “개개인의 다양한 절단 부위 또는 상태에 맞게 최적화된 맞춤형 의수를 제공하여 절단 장애인의 사회참여를 유도하고 삶의 질을 높이는데 기여할 것”이라고 말했다.

뇌신경재활 의료기기 개발 연구팀은 가상현실과 실시간 뇌활성도 모니터링 기술을 이용한 재활 의료기기를 개발한다. 

뇌신경재활 의료기기 연구 설명자료에 따르면 가상현실 및 증강현실 기술을 이용한 사물과의 상호작용을 통해 재활할 수 있는 시스템을 스마트폰 기반으로 개발하고, 뇌 활성도의 실시간 모니터링과 뇌 전기 자극 기술을 결합하여 재활 훈련 중 개인화 뇌자극이 가능한 의료기기를 개발한다.

뇌졸중에 따른 운동장해의 회복을 위해서는 지속적인 재활훈련이 필수적이나, 현재의 뇌신경 재활은 치료사 도움 필요해 충분한 치료시간 확보가 어렵고 콘텐츠가 제한적인 점 등의 문제점이 있었다. 

이에 증강현실·가상현실(AR·VR)을 활용한 콘텐츠를 통해 환자의 참여도 향상과 시간과 장소에 구애 받지 않는 재활 의료기기 구현과 뇌활성도 점검(모니터링)을 진행함으로써 재활효과의 극대화가 기대된다고 산업부는 전했다. 산업부는 또 의료비용 감소도 기대하고 있다.

이밖에도 척추 수술용 증강현실 치료시스템, 현장진단 가능 인공지능(AI) 내시경 등 실제 의료현장에 필요한 기술개발도 함께 진행된다. 정부는 혁신기술 기반의 신 의료기기가 시장에 신속히 진입해 국민들이 혜택을 받을 수 있도록 연구개발(R&D) 지원과 더불어 인허가 지원, 가이드라인 마련 등을 제공할 예정이다.