최첨단 병원엔 ‘준의료 로봇’이 필수
생각보다 다양한 파라메디컬 로봇…
의료기관 곳곳에 숨어라
최근 일어난 수술로봇 의료사고는 로봇과 의료업계에 ‘뜨거운 감자’로 떠올랐다. 때문에 그 원인이 무엇이든 수술로봇이 자리 잡기까지는 아직 시간이 더 필요하다는 분위기가 조성됐다. 정부의 전폭적인 지원 속에 떠오르는 산업이었던 의료로봇 업계는 갑작스런 결과에 당혹감을 감추지 못하는 모습이다. 하지만 의료로봇 업계는 금세 일어나 먼저 시장을 열 수 있는 준의료 로봇시장에 눈길을 돌리며 새로운 가능성을 점치기 시작했다. 의료로봇 업계가 전화위복(轉禍爲福)의 기회로 삼은 준의료 로봇에 대해 살펴보겠다.
로봇 산업의 떠오르는 기회, 전문서비스 로봇
건강을 중시하는 생활패턴 변화는 의료산업 시스템의 전반적인 모습도 바꿔놓기 시작했다. 고령화가 될수록 스스로 건강을 지키기 위해 수시로 병원을 찾아 관리하는 등 이제 치료하는 문화에서 예방하는 문화로 움직이고 있는 것이다. 이는 의료관련 사업의 활성화로 이어져 시나브로 경쟁체계가 구축됐고, 각 의료기관들은 좀 더 나은 서비스를 제공하기 위해 다양한 서비스 시스템 공급을 시도했다. 그 중 가장 큰 이슈화가 되는 것은 역시 의료로봇 시스템이었다. 의료기관마다 수술로봇을 도입하며 누구보다 앞서가고 있음을 알리려 노력했고, 하루가 멀다 하고 관련 뉴스들이 쏟아져 나오고 있다.
의료로봇, 독일, 미국, 일본의 3强 구도
의료용 로봇시장의 성장은 의료용 로봇기술 개발 산업의 성장과 밀접한 관계가 있는 것으로 알려져 있다. 의료용 로봇개발 하드웨어 분야에서는 일본의 경쟁력이 가장 높으며, 소프트웨어 분야에서는 미국이 앞서나가고 있다고 알려졌다. 독일은 모든 분야에서 동시에 상당한 연구 개발 능력을 보유하고 있다. 최근 삼성경제연구소 역시 의료로봇을 비롯한 전문서비스 로봇에 대한 관심이 증가하고 있다는 내용의 보고서를 발표해 눈길을 끌었다. 이 보고서는 제조 로봇 강국인 독일과 일본에게 주도권을 빼앗겼던 미국은 최근 전문서비스 로봇의 발달로 로봇 종주국으로서의 위상을 회복하고 있고, 일본 역시 후쿠시마 발전소 사고현장에 자국 로봇이 아닌 미국의 로봇을 투입한 것을 계기로 기존의 인간형 로봇 중심의 비실용적인 연구풍토에 대한 비판이 확산되고 있음을 이야기했다. 따라서 앞으로는 이들 세 나라가 의료용 로봇 시장의 핵심 주자로서의 자리를 더욱 확고히 할 것으로 예상되고 있다. 사람에 비해 정밀하고 안정되게 제어될 수 있고, 작업 반복성이 우수한 동시에 설계방법과 기구학적 메커니즘에 따라 복잡한 움직임이 가능한 ‘로봇’. 이 로봇에 의료업계의 이목이 집중되고 있다.
파라메디컬, 넓고 깊은 로봇시장
일반적으로 의료용 로봇의 범주는 매우 넓은 편인데, 의료용 로봇은 의료산업 전반에 이용되는 로봇을 통칭하는, 의약품이나 의료기기 생산용 로봇이나 병원에서 사용되는 서비스 로봇까지도 포함되지만 일반적으로 인식하고 있는 것은 부가가치가 높은 수술용 로봇이다. 하지만 앞서 언급한 로봇 대부분은 수술로봇이기에 큰 수술을 필요로 하지 않는 고객(환자)들에게는 의료기관을 찾게 하는 매력적 요소가 되지 못한다. 직접 눈으로 보고 체험하지 못하면 ‘나와는 상관없는 로봇’이라는 생각이 들게 마련이다.
그래서 의료기관은 또 다시 변화하기 시작했다. 사무자동화에 성공한 후 모든 의료서비스 제공에 있어 고객의 시간을 줄여주고, 좀 더 편리하게 접근할 수 있는 새로운 자동화시스템 접목에 관심을 보이고 있는 것이다. 이러한 부분은 수술로봇을 제외한 의료로봇 시스템, 즉 파라메디컬 로봇(Paramedical Robot)이 담당하고 있다. 일반적으로 ‘파라메디컬’은 의사에 대해 협력적인 입장에서 이루어지는 의학적 직업에 관계하는 간호·물리요법, 식이요법, 언어요법 등의 분야에 관한 직업 또는 직업인을 통칭하며, 파라메디컬 로봇은 수술 시뮬레이터, 재활 로봇 등으로 분류한다.
Paramedical_1 수술 시뮬레이터
수술로봇 이외에 의사의 수술에 관한 숙련도를 높이기 위한 의료용 시뮬레이터가 활발하게 연구되고 있다. 특히 근래에 들어 컴퓨터 프로세서의 성능이 좋아지면서 MRI나 CT 영상 등을 활용한 의료용 수술 시뮬레이터 개발이 가속화되고 있는 중이다. 의사 수술에 관한 숙련도를 높이기 위하여 가상의 그래픽 환자 모델과 햅틱 장치 등을 이용하여 수술을 연습할 수 있게 하는 의료용 시뮬레이터가 활발하게 연구되고 있으며, 컴퓨터 그래픽 기술과 햅틱 장치의 개발단계에 따라 수술 시뮬레이터는 순수 그래픽, 힘 반향 시뮬레이터, 네트워크 기반 수술 시뮬레이터의 단계로 발전되고 있다.
미국 Georgia Tech의 안구 수술시뮬레이터, 미국 Boston Dynamics社의 개복수술 시뮬레이터, Mitsubishi Electric Research Lab의 무릎관절 내시경 시뮬레이터 등이 대표적이다. 미쓰비시의 무릎관절 내시경 시뮬레이터는 MRI를 볼륨 렌더링 했으며, SensAble社의 PHANToM을 사용하여 힘 반향을 구현했다. 최근 수술에서의 정밀한 수술을 확보하기 위해서 국내외적으로 항법 컴퓨터 단충 촬영정보 및 카메라 영상정보를 이용하여 상호 정합기술을 사용한 시스템이 활발히 연구개발 중이다. U.C 버클리에서는 VESTA 시스템 개발로 상호 작용적인 힘 반양 모의 수술용 훈련 시스템을 개발하였다.
Paramedical_2 재활로봇
삶의 질 향상과 고령화를 대비한 복리증진 관점에서 향후 시장이 성장하는 분야이며 로봇기술을 이용하여 장애인과 고령자의 운동을 보조하는 로봇들이 개발되고 있다. 또 다른 한 편으로는 의수, 의족을 로봇기술을 이용해 인간의 의도대로 손쉽게 움직이는 기술이 개발 및 상용화되고 있다. 이러한 재활로봇(Rehabilitation Robot)은 노인과 장애인의 재활치료와 일상생활을 도와 주는 로봇 시스템으로 특히 장애인의 독립적인 활동을 보장하고 삶의 질을 높이기 위해 유럽 등의 선진국을 중심으로 재활 로봇이 연구되어 왔다.
재활 로봇은 단순한 신체를 지지해 주는 역할을 벗어나 중증 환자나 노인의 신체 움직임을 향상시키고 빠른 시일 내에 회복하도록 주요 기능을 수행하고 장애인의 장애를 극복하여 독립적인 생활을 가능하게 할 수 있는 특정 기능의 로봇을 의미한다. 삶의 질 향상과 고령화를 대비하는 복리증진 관점에서 향후 시장이 성장하는 분야로서 로봇기술을 이용하여 장애인의 독립적인 활동과 운동을 보조하는 로봇들이 개발되고 있다.
Exact dynamics에서 개발된 MANUS와 이탈리아에서 개발된 MOVAID가 대표적인 재활 로봇 시스템이다. 또 미국에서는 MIT를 중심으로 HAL, 로봇 신경 재활(Robot-Aided Neuro-Rehabilitation) 등의 시스템이 연구되어 왔다.
KAIST에서 연구되고 있는 휠체어 로봇 시스템이 대중적으로 알려져 있으며, 인간의 팔이나 다리의 움직임을 감지하여 구동기가 장착된 로봇 팔이나 다리에 신호를 보내 움직임을 보조하는 보행보조로봇과 힘을 증폭시키거나 근력을 키우는데 사용되는 보행 재활 로봇 개발이 한창이다. KAIST의 휠체어 로봇 시스템과 보행 보조 로봇 등이 연구되고 있으며, 특히 MANUS는 상체를 사용할 수 없는 장애인을 개발된 휠체어에 로봇이 부착된 시스템으로 손으로 조이스틱을 조종하여 동작하며, 손이 불편한 경우 턱으로 조이스틱 형태의 조종기를 사용하고 있다.
Paramedical_3 헬스케어 로봇 및 마이크로 로봇
헬스케어 로봇
헬스케어 로봇은 능동적이면서 효율적인 건강관리 및 질병 예방을 가능케 하며 후유증을 최소화 하는 안전한 의료 절차를 제공하는 로봇이다. 국내의 경우 지능형 로봇 전문기업인 유진로봇과 헬스케어 전문기업 에버케어도 지난해 헬스케어로봇 개발 사업협력을 체결하여 유진로봇이 개발한 지능형 로봇 ‘아이로비’에 에버케어의 헬스케어 서비스기능이 탑재된 헬스케어 로봇을 상용화하여 국내의 의료기관 및 홈 네트워크와 연동한 빌트인 시장에 진출한 후 해외 시장 진출을 검토할 계획에 있다고 밝힌 바 있다.
마이크로 로봇
마이크로 로봇은 마이크로 기술이 발전함에 따라 이를 의료로봇에 접목한 로봇으로 일부 마이크로 로봇 제품은 이미 시장을 형성하고 있다. 캡슐내시경 로봇은 대표적인 마이크로 로봇의 하나로 기존의 내시경 시술이 주는 불편함을 해소하기 위한 방안으로 피시술자가 알약 크기의 캡슐 내시경을 삼켰을 때 카메라가 소화기관을 촬영하는 방식에 자체적인 능동 이동 기능을 더한 획기적인 의료기기로 평가 받고 있다. 캡슐내시경이 로봇관점에서 의미를 갖는 이유는 아직까지는 인체의 연동운동으로 움직이지만 이를 자체적인 능동 이동기능을 갖출 경우 획기적인 의료기기 및 로봇기술의 발전으로 간주될 수 있기 때문이다. 향후 시장 확대 및 주도를 기대할 수 있다.
이외에도 만성 혈관질환 치료의 새로운 대안으로 환자 몸 밖에서 마이크로 로봇의 이동을 제어하고 유선 전력 공급방식을 사용해 시술의 정확도를 높이는 혈관치료로봇도 개발 중에 있는 것으로 알려져 있다. 마이크로 로봇을 개발하여 실제 혈관치료에 적용하고자 하는 시도는 이미 국내에서 시작됐다. 내시경으로 하는 소화기관 시술과 함께 혈관은 심도자(Catheter)로 하는 방식이 이미 일반화되었다. 그러나 일부 혈관 질환의 경우, 예를 들어 만성완전협착(CTO: Chronic Total Occlusion)의 경우, 심도자 시술의 실패율이 높아 새로운 대안이 요구되고 있으며 마이크로 로봇을 이용하여 해결하고자 했다. 외부에서 마이크로 로봇의 이동을 제어하고 유선 전력 공급방식을 사용하여 구체성을 확보하고자 하였다.
Paramedical_4 모바일 기술 및 원격진료로봇
어떻게 보면 의료로봇 시장에서 가장 큰 부분은 이송로봇이 있을 수 있다. 병원 전체적으로 보면 보조인건비가 60%를 차지하는데, 이들 대부분은 자료/물품 이송, 운반이 대부분이기에 이를 로봇으로 대체하면 큰 시장을 확보할 수 있을 것이다. 이를 위해 로봇이 환자에게 안전하고 정확하게 접근하도록 의료현장의 동선을 깨끗하게 정리해줘야 한다. 이러한 로봇 의료 환경이 갖춰지면 의료기관에서도 홍보 면에서 큰 호응을 얻을 수 있다. 이 같은 로봇으로 한국에서는 (주)NT 메디가 에스봇(Sbot)을, 포항지능로봇연구소가 간호보조로봇 등을 발표했고, 일본의 후지중공업과 쓰무라는 공동연구를 통해 신형 연결식 반송로봇 시스템을 개발해 상용화했다.
또한 이 같은 모바일 기술과 네트워크가 융합되어 원격진료 로봇으로 선보인 사례도 있다. 미국에서는 RP-7이라는 원격진료로봇을 출시해 새로운 의료로봇 분야를 개척했던 것이다. 무엇보다도 컴퓨터 모니터와 로봇의 차이점을 확인시킨 좋은 예가 되었다고 볼 수 있다. 일반 2차원적인 고정된 PC 모니터 대신 이동로봇이 움직이며 머리부위에 부착된 PC 화면에 자유도를 부가하여 사람 머리처럼 움직여서 화면에 나오는 의료진과 환자 간에 대화 및 간단한 진료를 함으로써 유비쿼터스 진료개념을 구체화했다. 하지만 원격서술로봇은 단순한 로봇기술보다도 원거리 통신에서의 치명적인 시간지연 문제를 해결하지 않고선 실제로 사용하기에는 무리가 있다는 것이 전반적인 의견이다.
의료로봇, 수술 외의 시장으로 눈 돌리면 더 빠르게 성장할 것
의료로봇 산업의 또 다른 특징 중의 하나는 인증, 규제 등 의료산업정책에 좌우된다는 점이다. 이로 인해 임상시험 규정정비 및 인허가 기준정비 그리고 의료보험과의 관계 등이 의료로봇산업 진흥을 위한 관점에서 검토되어야 하며 의료로봇 국산화와 함께 진행되어야만 한다. 결론적으로 의료로봇과 같은 프리미엄로봇 개발을 통한 고부가가치화와 차별화를 시도해야 하며 취약한 국산화 의료기기 산업을 도약시킬 수 있는 좋은 방안이다. 그리고 세계로봇시장을 우리가 주도할 수 있는 핵심 분야 중의 하나로 성장할 수 있다는 것이다. 2020년이 되면 로봇산업의 중심이 개인서비스 로봇으로 이동할 것으로 예상되기 때문에 이에 대비하여 전문서비스 로봇에서 산업기반을 구축하고 주도권을 확보할 필요가 있다. 따라서 우선 수술로봇 외의 시장까지 폭넓게 봐야 의료로봇 시장이 더 빠르게 성장할 것임을 기억해야 한다.
