첨단 의료산업 현장에서 로봇의 가치가 점차 확대되고 있다. 단순히 공장 내 작업자의 생산성 향상을 위해 적용되는 것에 그치지 않고, 의료진이 보다 효율적으로 치료나 수술을 할 수 있도록 환경을 제공하는가하면, 환자의 재활이나 병원 내 안내 등에도 적용이 늘어나면서 전반적인 의료 생태계의 체질 개선에 일조하고 있는 것이다. 본지는 현 의료로봇 산업을 짚어보며, 국내 주요 수술로봇 기업 등을 소개한다.
다빈치 수술 로봇 / 사진. 인튜이티브 서지컬
인구 고령화에 따라 의료 및 바이오 산업의 시장 규모가 지속 확장되고 있는 가운데, 최근 로봇기술의 발달로 의료 현장에 투입할 수 있는 로봇 장비 시장도 함께 성장하고 있다. 현재 의료 로봇 산업은 진단, 외과수술, 재활, 행정업무, 재고 관리 및 조달, 의약품 분류 및 포장, 운반 등 병원 내 전반에 걸쳐 활용될 수 있도록 발전되고 있으며, 이러한 시장에 국내외 관련 기업들은 의료진들과 협업해 각 병원에 적용할 수 있는 가능성을 지속 검토하고 있다.
글로벌 리서치 그룹인 Research and Markets에 따르면 의료 로봇 시장은 연 평균 성장률(CAGR) 25.6%에 따라 2030년까지 722억 달러에 이를 것으로 예측된다. 의료진의 의도를 반영한 마스터-슬레이브(Master-Slave) 방식부터 협동로봇이 수술을 보조하는 역할, 그리고 최근에는 인공지능과 빅데이터에 의한 강화학습으로 병변 부분을 학습하고 내비게이션이 자동으로 신체 내부에 진입하는 방안까지 발전되고 있으며, 여기에 더해 모션 센서, 로봇 카테터 제어 시스템(CCS), 3D 이미징, 데이터 분석, 수술용 현미경 카메라에 이르기는 시스템 파트까지 발전이 거듭되고 있는 것을 보면 전 세계 의료 로봇 시장 성장은 지속 확대가 이뤄질 것으로 예상되고 있다.
우리나라의 경우, 정부 R&D 지원에 힘입어 복강경, 뇌수술, 정형외과 등의 수술로봇과 수술 혹은 시술 이후 재활에 도움을 주는 웨어러블 로봇 그리고 병원 내 물품을 특정 구역으로 이동시키거나 환자를 안내하는 서비스로봇의 개발 확대가 이뤄지고 있다. 우리나라는 이전부터 뛰어난 의료진의 기술과 재활 서비스를 바탕으로 의료강국이라는 타이틀을 유지하고 있지만 수술의 정밀도를 높이고, 환자에 대한 데이터를 확보 및 관리하며, 노동 가치를 저해하는 불필요한 혼선을 최소화하는 과정이 로봇으로 이뤄진다면, 의료 현장 내 생산성 개선과 동시에 의사와 환자 간 안전성과 신뢰도를 더욱 높일 수 있을 것으로 기대를 모은다.
한편, 지난 3월 14일(목)부터 17일(일)까지 서울 코엑스에서 개최된 제39회 국제의료기기병원설비 전시회(이하 KIMES 2024)에서는 의료 현장에서 활용되는 다양한 로봇설비 제조·공급 기업이 참여해 자사의 핵심 장비 등을 소개했다. 전시회 측은 국내·외 1,350여 개 제조사가 참여함에 따라 코엑스 전시장 전관에 더해 외부 홀의 별도 공간까지 운영되면서 약 7만 명 이상의 관람객과 2조 4천억 원 규모 내수와 수출상담 등의 성과를 거뒀다고 자축했다. 이 자리에는 복강경 보조수술 로봇 솔루션 기업, 재활로봇 기업, 심혈관시술로봇 기업 등이 참가해 우리나라의 의료로봇 시장에서의 발전 정도를 소개하며 참관객들의 관심을 받았다.
KIMES 2024가 서울 코엑스에서 개최됐다. / 사진. 여기에
의료로봇 시장 동향
1) 서비스로봇
서비스로봇은 적재적소에 요구되는 노동력을 경감시키는 데에 효과적이다. 환자의 배식이나 다수의 의약품을 특정 구역에 단일 이송시키는 배송로봇부터 의료 서비스를 받고자 하는 이들에게 원하는 정보(접수처, 순번, 특정 과 위치)를 제공하는 안내로봇, 철저한 내외부 환경 관리를 위한 방역 로봇, 입원 중인 환자에게 비상 상황이 발생할 경우, 의료진이 이를 인지하는 데에 활용되는 비대면 다학제 로봇 그리고 반려로봇(홈케어 로봇)까지 다양하게 활용되는데, 이는 의료진이 환자에 집중할 수 있는 시간을 확보하고, 환자도 의료진에게 요청하는 빈도를 줄일 수 있다는 점에서 만족도가 높아지고 있다. 이와 관련해 지난 2022년도부터 한림대학교병원은 ‘AI·5G 기반 대규모 로봇 융합모델 실증사업’을 진행해 야간과 주말의 인력 공백을 최소화하고 전문성이 필요하지 않은 반복적인 업무를 로봇으로 대체 운영 중에 있다. 동 병원 관계자는 지난 6월 개최된 2023 하이펙스에서 “서비스 로봇에 대한 약사와 간호사, 환자들의 만족도에 대한 설문조사를 한 결과, 로봇 도입의 긍정적인 의견이 매우 높게 나타났다”고 전한 만큼 향후 추가적인 도입이 이뤄질 것으로 전망되고 있다.
한림대학교성심병원에 투입된 의료서비스로봇(사진. 한림대의료원)
2) 웨어러블 로봇
다음으로 웨어러블 로봇은 부분적으로 또는 완전히 마비돼 거동이 불편한 환자가 상지 또는 하지의 움직임을 회복할 수 있도록 도움을 주는 로봇이다. 이 로봇은 센서, 모터, 액추에이터, 전원 및 제어 시스템으로 구성된 장비로 신경 가소성을 활용해 기본적인 움직임을 회복시키고 후천성 뇌 손상(ABI) 또는 척수 손상(SCI)과 같은 부상에서 회복 속도를 높일 수 있도록 전반적인 개선을 촉구한다. 또한 의료진이 동행하는 부분적 어시스트에서 벗어나 환자가 특정 구역으로 스스로를 자율적으로 이동하는 과정을 지원함으로써 독립성을 보장하고, 미사용 근육의 부분적 복원에 따른 정신적 스트레스 완화와 신체에 활력을 불어넣을 수 있다는 장점을 제공한다. 웨어러블 로봇에는 다양한 기술이 요구되는데, 대표적으로는 사용자의 의도를 실시간으로 파악해 동작을 동기화하도록 도움을 주는 기술, 적절한 힘 제어를 통해 신체에 정교한 움직임을 가할 수 있도록 구동력을 제공하는 능력, 그리고, 외부 환경이나 신체적인 특성에 맞게 보폭을 조정하고 패턴을 자동으로 개선하는 능력 등이다. 이러한 필요성에 공감하고 보다 로봇의 본질 접근에 집중하고 있는 엔젤로보틱스는 하지 마비 장애인이나 거동이 불편한 노약자 등을 대상으로 스스로 보행할 수 있도록 일상생활에 도움을 주는 장비를 개발 보급하며 의료 산업 복지 전반의 보편적 가치에 집중하고 있다. 이들은 엉덩이, 무릎 등 부분 관절부터 시작해 전반적인 근육의 재건, 관절 운동의 회복, 근골결계 보호 등에 사용되는 로봇 자동화 시스템 기구 등을 세부적으로 분류 개발함으로써 부분 혹은 전신 마비 환자들의 삶의 질 향상에 기여하는 데에 일조한다. 기업은 KIMES 2024에도 참가해 관련 로봇 장비 등을 소개하기도 했다. 한편, 동사는 청약증거금은 약 8조 9,600억 원, 54만 명의 청약자를 모집하는 등 뭉칫돈 빨아들였으며, 지난 3월 26일(화) 코스닥 상장을 이룩했다.
엔젤렉스 M20(사진. 엔젤로보틱스)
3) 수술로봇
수술로봇은 사람보다 더 뛰어난 정확도로 최소 침습 수술 절차를 수행할 수 있어 환자 외상, 통증 및 회복 시간을 줄일 수 있다는 점으로 높은 인기를 얻고 있다. ResearchAndMarkets에 따르면, 복강경수술, 관절수술, 신경외과수술, 뇌수술 그리고 내시경 등 다양한 세션으로 개발이 이뤄지고 있는 해당 로봇 시장은 2024년부터 2028년까지 연평균 20.88%의 성장률을 기록하며 2028년 463억 7천만 달러에 이를 것으로 예상된다.
글로벌 수술 로봇 시장의 성장은 인구 고령화, 가처분 소득 증가, 건강에 대한 글로벌 지출 가속화, 로봇 보조 수술의 이점, 만성 질환 증가, 확대되는 정부 정책 및 지원, 진단 기술의 발전과 같은 요인에 의해 뒷받침되고 있는 상황이다.
단순히 수술로봇은 환자가 내원하는 데에 그치지 않고 일상적이고 반복적인 신체 작업을 도와 의료 인력이 부족한 지역에서 중요한 연구나 치료를 수행할 수 있도록 해주기에 향후 의료법 개정에 따라 원격 진료 부문도 해소가 가능할 것으로 기대를 모은다.
이외에도 이 로봇은 효율적이고 정확한 의료 서비스를 제공함으로써 많은 국가에서 문제가 제기되고 있는 숙련된 복강경 외과 의사의 부족을 해결할 수 있다. 이외에도 경험 많은 외과 의사에 대한 의존도를 낮춰 미숙련 의료진들도 특정 장비의 교육을 거친다면, 불필요한 오류를 줄이고 생산성을 향상시킴으로써 의료 시설에 대한 비용 절감으로까지 이어질 수 있다.
지역별 글로벌 수술 로봇 시장은 북미, 유럽, 아시아 태평양 및 기타 지역으로 분류되는데 아시아 시장의 경우, 새로운 기술의 통합, 수익원 및 수술 유형의 다양화와 같은 요인이 시장 성장을 촉진시키고 있다. 국내에서는 현재 복강경 수술로봇부터, 뇌수술 로봇, 심혈관중재시술로봇, 인공관절수술로봇, 척추수술로봇 등 다양한 관련 의료로봇의 상용화가 이뤄지고 있으며, 주요 기업은 아래와 같다.
2. 국내 수술로봇 관련 기업
1) 고영테크놀러지
고영테크놀러지는 2022년 설립돼 독보적인 3차원 측정 기반의 검사 솔루션을 기반으로 스마트 팩토리 솔루션을 제시하고 있는 기업이다. 이 기업은 검사 측정 분야와 함께 의료 장비 분야 기술을 축적하며 2011년부터 의료로봇을 개발했고 2020년 내비게이션 기반 정위수술 가이드 로봇인 카이메로(KYMERO)를 출시하며 의료 시장에 이름을 알렸다. 본 장비는 환자의 의료 영상을 기반으로 의사에게 표적 위치와 자세를 안내하며, 뛰어난 안정성과 강성을 통해 우수한 방향 정밀도를 보장해 수술 계획에 따라 정확하게 경로를 안내한다. 또한 수술 전반에 걸친 지속적인 실시간 추적과 시각화를 통해 시스템은 심부 뇌 자극(DBS), SEEG, 생검 (Biopsy) 및 션트(Shunt)와 같은 신경외과적 수술 시 환자의 안전을 지원한다. 카이메로는 간소화된 워크플로를 통해 자동 정합, 정위 포지셔닝 및 수술 경로 가이드를 제공하고 다수의 경로 가이드가 필요한 수술의 소요 시간을 단축시키는 데에 일조한다.
2). 미래컴퍼니
미래컴퍼니는 최소침습 복강경 수술로봇 레보아이(Revo-i)을 상용화한 기업이다. 레보아이는 현재 현재 갑상선외과, 비뇨의학과, 산부인과, 이비인후과 등 다양한 분야에 적용돼 2023년 11월 기준 약 1,000례 정도의 성과를 달성하며, 국내 복강경 수술 기술력을 검증받았다. 고해상도 3차원(3D) 입체 영상을 활용해 가시성을 확보내 환자 내부로 진입이 가능토록 제작된 본 로봇은 다관절 기구를 활용해 의사가 보다 유연한 움직임을 가져갈 수 있도록 지원하는 만큼, 수술 과정에서의 오차를 최소화하고, 단시간 내 결과를 도출시켜 피로감을 줄이는 데에 일조한다.
미래컴퍼니 수술로봇 레보아이(사진. 미래컴퍼니)
3) 엘엔로보틱스
인공지능, 빅 데이터, 로봇 공학 및 생명 공학과 같은 첨단 기술과 임상 전문가의 의견을 수렴한 최첨단 의료 로봇을 개발하는 데 중점을 두고 있는 엘엔로보틱스는 서울아산병원의 로봇 연구팀으로 출발해 2019년 설립된 기업으로, 심혈관중재시술로봇인 에이비아(AVIAR)를 개발한 스타트업이다. 약 7년간 서울아산병원 내 소속돼 임상현장에서 의료진들이 보다 편안한 환경에서 작업할 수 있도록 의료로봇을 기획하고, 다양한 기능의 피드백을 수렴하며, 내실을 쌓아왔다. 이에 2019년에는 PCI(경피적 관상동맥 중재술) 보조로봇 에이비아 1.0 버전 시제품으로 탐색 과정까지의 임상시험에 성공했다. 이후에는 3년간 기능 향상 및 보완을 거쳐 식품의약품안전처 품목승인을 획득해 지난 해 10월 서울아산병원에서 환자 시술에 첫 성공사례를 거두기도 했다.
3) 이롭
2018년 약 30명의 외과의사 컨소시엄을 바탕으로 설립된 의료기기 제조벤처기업 이롭은 시장 수요를 반영한 수술기기의 안전성과 효율성을 극대화하고, 의료진과 환자의 만족도를 높이는 것을 철학으로 두고 있다. 이롭은 최근 두산로보틱스의 협동로봇에 기반한 복강경수술보조로봇 이롭틱스(eroptix)를 통해 담석증을 앓던 50세 남성 환자를 대상으로 성공적인 결과를 도출했다. 이롭틱스는 전동카트에 협동로봇과 엔드 이펙터가 탑재돼 있는 장비로 복강경 수술 작업을 보조해 의료진을 1~2명가량을 대체할 수 있는 솔루션이다. 이롭에서 자체 개발한 원격 중심의 고급제어 알고리즘을 활용한 동작 제어 시스템이 장착돼 정교하고 안전한 작업을 수행할 수 있으며, 6축 힘 토크 센서는 높은 정밀도와 유연한 움직임을 보장한다. 전통카트는 필요 수술에 따라 협동로봇의 높낮이를 조절할 수 있으며, 로봇 이동시 시스템 전도를 방지할 수 있는 휠이 장착돼 이동성과 소음 방지를 보장한다. 로봇을 움직이는 조이스틱은 원터치 방향 전환 시스템으로 사용자 위치에 따라 손쉬운 전환이 가능하다.
이롭틱스 / 사진. 여기에
4) 큐렉소
큐렉소는 수술로봇 브랜드 ‘큐비스(CUVIS)’를 바탕으로 인공관절수술로봇 큐비스 조인트(CUVIS-Joint), 척추수술로봇 큐비스 스파인(CUVIS-Spine) 그리고 재활로봇 모닝워크(Morning Walk) 등을 론칭한 의료로봇 전문기업이다.
큐비스-조인트는 인공관절 수술 시 완전자동 방식으로 뼈를 정밀하게 절삭해 인공관절을 정확하게 삽입할 수 있도록 개발된 로봇으로, 수술 사전 계획과 수술 중 의사를 보조하는 역할도 수행할 수 있는 다목적 기능을 갖추고 있다. 3D 입체 영상을 통해 적합한 인공관절의 크기, 삽입 위치, 절삭 범위 등 신체 특징에 적합한 수술 계획을 수립하고, 시뮬레이션을 진행 가능하다. 수술 직후에도 일련의 과정이 시행 계획대로 진행됐는지 여부도 확인이 가능하다.
큐비스 조인트 / 사진. 여기에
큐비스 스파인은 척추 나사못 삽입을 위해 고정밀의 로봇 암, 수술도구, 위치추적 센서 등에 기반한 내비게이션 기능을 갖춰 정확하고 안전하면서 빠르게 작업을 수행하는 데에 가이드해주는 로봇이다. 환자 움직임을 실시간으로 모니터링하고 시스템을 감시해 수술계획이 순조로히 이뤄질 수 있도록 보조하며, 원스텝 수술도구가 갖춰져 있어 복잡한 과정을 보다 유연하고 편리하게 구축할 수 있도록 한다. 2·3D 영상 정합을 통해 수술에 사용하며, 광학식 위치추적 시스템으로 나사못의 위치를 추적하고 수술 도구에 가해지는 힘의 방향과 크기를 확인해 나사못의 미끄러짐을 예측하고 위험을 한다.
보행재활로봇 모닝워크는 다양한 연령층에 적합한 재활훈련을 제공하는 로봇으로 웨어러블로봇인 엑소스켈레톤이 아닌 발판기반형 보행운동부 기반 앤드 이펙터 타입으로 개발됐다. 내부에 장착된 센서는 발목, 엉덩이, 무릎 등 환자의 움직임에서 나타나는 데이터 값을 확보하고, 이를 산출해 신체 균형감각을 적절히 유지할 수 있도록 안내한다. KIMES 2024에 참가했던 큐렉소 관계자는 “재활로봇이 실제 환자가 움직이는 범위를 데이터를 실시간으로 파악해 움직임를 진단하고 향후 추가적인 커리큘럼을 통해 치료를 활성화할 수 있도록 돕는다”라고 언급했다.
