헬스케어 분야 디지털 트윈이 뜨고 있다
헬스케어 분야 디지털 트윈이 뜨고 있다
  • 이지혜
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  • 승인 2022.12.02 09:56
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헬스케어 디지털 트윈 개념도 [사진=한국과학기술기획평가원]
헬스케어 디지털 트윈 개념도 [사진=한국과학기술기획평가원]

[헬스코리아뉴스 / 이지혜] 4차 산업혁명과 디지털 전환의 핵심 기술 중 하나로 디지털트윈 기술이 급부상 하면서 그 일환으로 헬스케어 디지털 트윈(Twin)에 대한 관심도 높아지고 있다. 향후 헬스케어 디지털 트윈의 활용가치와 발전가능성을 고려해 장기적 관점의 기술개발 전략과 체계적인 R&D 투자가 필요하다는 지적이 나온다. 

한국과학기술기획평가원(KISTEP)이 최근 발간한 ‘헬스케어 디지털 트윈’ 보고서에 따르면, 최근 10년간 헬스케어데이터가 약 15배 증가하고 딥러닝 기술을 통한 비정형 데이터 분석이 용이해지면서 헬스케어 디지털 트윈 적용 기반이 마련됐다.

해외 주요국에서는 헬스케어 디지털 트윈 요소기술 전문기업 주도로 개발한 헬스케어 디지털 트윈 플랫폼을 실제 임상현장에서 사용하는 사례가 증가하고 있다. 주요 장기 임상 시뮬레이션을 통한 의사결정 지원 서비스 위주로 개발됐으며 인체 전체, 인체 약물반응성 시험 등을 대상으로 적용 범위가 확장되고 있다. 

국내에서는 헬스케어 디지털 트윈 개념으로 식약처 인허가를 받은 플랫폼이나 서비스 형태는 없으나 일부 기업에서 정부R&D 과제를 통해 병원·연구기관과 협업해 헬스케어 디지털 트윈 관련 연구개발을 진행 중이다. 

디지털 트윈은 실제 사물의 물리적 특징을 동일하게 반영한 쌍둥이(Twin)를 3차원 모델로 구현하고, 현실과의 동기화 시뮬레이션을 통해 해당 사물에 대한 의사결정에 활용하는 기술을 말한다. 도시·산업 혁신, 안전 등 다양한 분야에 디지털 트윈 활용을 통해 의사결정에 필요한 시간과 비용을 절감하고 시·공간의 제약을 극복하거나 가상시험 적용을 통한 위험 회피, 예방적 대처가 가능하다. 

시장조사업체 마케츠앤마케츠(Markets and Markets)에 따르면, 2020년 기준 글로벌 디지털 트윈 시장은 27억 7000만 달러(한화 약 3조 6000억 원) 수준이다. 우리나라는 690억 원으로, 약 1.9% 수준이나 향후 연평균 70%의 고성장이 예상된다. 

이 가운데 글로벌 헬스케어 디지털 트윈 시장은 2019년 6억 달러(한화 약 7800억 원)에서 2025년 24억 달러(한화 약 3조 1200억 원)로 연평균 약 26.0%의 성장이 예상된다. 프로스트앤설리번(Frost & Sullivan)이 분석한 자료다. 가장 큰 시장은 미국으로 2019년 기준 3억 4000만 달러(한화 약 4426억 원)에 달했다. 미국 시장은 연평균 25.8% 성장률을 보이며, 오는 2025년 13억 5000만 달러에 이를 것으로 전망되고 있다.

헬스케어 디지털 트윈은 헬스케어 분야에 디지털 트윈을 적용한 것으로 의료 전단계(예방, 진단, 치료, 관리 등)에 디지털 트윈 적용을 통해 응용 서비스를 제공하는 것을 의미한다. 헬스케어 융합 디지털 기술이 제공하는 단순 의료 행위 보조가 아닌 실시간 가상 시뮬레이션을 통한 모니터링 및 예방, 맞춤형 치료, 전주기 관리 등 다양한 의료서비스 제공이 가능하다. 

하지만 헬스케어 디지털 트윈은 높은 기술 난이도와 법적・윤리적 이슈 등으로 인해 아직 초기 단계 수준이다. 인체 특유의 복잡성과 다양성으로 인해 타 산업분야 대비 높은 기술적 수준을 요구하며 궁극적인 목적에 부합한 인체모사모델인 개인별 인체 전체를 모델링하는 것은 여전히 한계가 존재한다. 

 

“인체모사 모델 가시화 위한 기술 고도화 필요”

환자의 인체 일부 시뮬레이션 예시(심장, 뇌혈관) [사진=Medtronic, Sim&Cure 홈페이지]
환자의 인체 일부 시뮬레이션 예시(심장, 뇌혈관) [사진=Medtronic, Sim&Cure 홈페이지]

향후 헬스케어 디지털 트윈의 활용가치와 발전가능성을 고려해 디지털 트윈 기술을 인체에 적용하기 위해 임상을 고려한 기술 고도화 및 장기적 관점의 기술개발 전략이 요구된다. 

헬스케어 디지털 트윈 구현의 궁극적인 목적은 실시간 3D 가상 시뮬레이션을 통한 모니터링 및 예방, 맞춤형 치료, 전주기 관리 등 다양한 의료서비스 제공이기에 정확하게 인체모사 모델을 생산·분석·가시화하기 위한 기존 기술 고도화가 필요하다. 

우리나라는 ICT 강국으로 디지털 트윈 적용을 위한 기본적인 기술역량을 보유하고 있으나 해외대비 의료기기 관련 기술역량 부족 등 헬스케어 디지털 트윈 기술개발 및 의료현장 적용을 위한 역량이 절대적으로 부족한 상황이다. 

국산 의료기기 비중은 종합병원 18.9%, 상급종합병원 11.3%에 그쳐 의료기기 국산화가 미진하다. 그만큼 디지털 트윈으로의 접목이 어려운 환경인 셈이다. 

KISTEP 생명기초사업센터 강유진 연구원은 “적용 대상 및 임상의사결정지원, 전주기 관리 등 목적에 따라 지속적인 데이터 수집 빈도와 양 등 측정 지표에 대한 근거, 필요한 임상 지표 등이 상이하다”며 “헬스케어 디지털 트윈의 실시간 및 양방향성 공유·연계 기반 특성상 타 분야 대비 현장 적용에 상당한 시간과 노력이 필요하기에 인체 임상을 고려한 장기적 관점의 기술개발 전략이 필요하다”고 말했다. 

 

“국가 차원의 체계적 R&D 투자 필요”

환자의 전신 시뮬레이션 예시 [사진=Q Bio 홈페이지]
환자의 전신 시뮬레이션 예시 [사진=Q Bio 홈페이지]

국내 헬스케어 분야에서의 디지털 트윈 활용에 대한 국가 R&D 투자규모는 타 분야 대비 작고, 연구개발 범위와 내용의 다양성이 부족하므로 체계적인 R&D 투자가 필요하다. 헬스케어 디지털 트윈 R&D는 주로 개인기초연구사업을 통해 수행됐으며 최근 범부처 전주기의료기기연구개발사업(다부처)을 통해 일부 지원되는 수준이다. 

최근 5년간(2017~2021년) 이 분야에 대한 정부 R&D 투자는 총 441억 원으로, 2020년 기점으로 급증했으나 절대적인 투자 규모가 크지 않고 특정 활용목적에 집중되어 향후 지속적인 노력이 필요할 것으로 보인다. 

정부 R&D는 60.4%가 개발연구단계에 투자됐다. 연구수행 주체는 대학이 53.9%로 가장 많은 비중 차지했다. 연구의 활용목적은 수술 시뮬레이션 및 보조가 44.2%로 가장 많았고 모델의 모사범위는 57.2%로 인체 일부에 집중됐다. 

2020년 신규과제를 지원한 범부처전주기의료기기개발사업(85억 원, 19.3%)은 2020년을 기점으로 헬스케어 디지털 트윈에 대한 정부 R&D 투자 규모 급증에 가장 주요한 요인으로 분석됐다. 5년간 수행된 개인기초연구사업(103억 원, 23.4%)은 다음으로 큰 비중을 차지했다. 

KISTEP 생명기초사업센터 김주원 센터장은 “우리나라의 경우 헬스케어 디지털 트윈 기술개발과 임상현장 적용을 동시에 고려해 병원 주체를 포함한 민관협력 R&D를 수행하고 있다”며 “헬스케어 디지털 트윈의 핵심요소기술을 확보하고 의료현장에서 해당 솔루션의 임상시험-인허가까지 연계 가능한 병원·기업·대학 등이 동시 참여하는 산학연 협력 연구가 효과적”이라고 설명했다. 


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