인구 고령화로 인해 아픈 상태로 오래 사는 건강문제를 극복하기 위한 노력들이 이어지고 있다. 이 가운데 웨어러블 의료기기는 최근 날로 확산되고 있다. 이 의료기기는 신체에 착용해 사용자의 건강상태를 모니터링하는 장치다. △스마트워치 △스마트링 △스마트렌즈 등 다양한 기기들이 개발되고 있다. 이러한 장치들은 다양한 센서를 이용해 심박수 혈압 수면패턴 신체활동 등 환자의 주요 생체 데이터를 수집 및 분석해 이상 징후를 감지하고 사용자와 의료진에게 실시간으로 데이터를 제공한다. 건강상태를 예방적 차원에서 효율적으로 관리할 수 있는 기반을 마련한다. 웨어러블 의료기기 종류에는 △심전도 혈압 혈당 산모태아 모니터링 기기 △활동 및 피트니스 트래커 △스마트워치 △스마트 의류 및 액티브웨어 △웨어러블 로보틱스 △스마트 주얼리△스마트 붕대 △생체 센서가 내장된 피부 패치 △수분 및 땀 센서 △스마트 콘택트렌즈 및 안경 등이 있다. 관련해서 글로벌 웨어러블 의료기기 현황을 살펴보고 국내 산업 활성화를 위한 길을 찾아본다.

고령인구의 급증으로 고혈압 당뇨병 등 만성질환을 관리할 필요성이 높아지고 이를 관리하는 기술과 도구들이 날로 성장하고 있다. 특히 웨어러블의료기기 발전은 개인 맞춤 건강관리를 위해 매우 중요하다.

26일 홍윤철 서울대의대 교수는 “최근 높아진 웨어러블의료기기 모니터링 기술 등을 개인 맞춤형 진료와 결합하면 중증화 예방을 통해 만성질환관리 효율성을 극대화 할 수 있다”고 말했다.

한국보건산업진흥원이 18일 발행한 '글로벌산업동향 534호'에 따르면 웨어러블 의료기기 시장 규모는 2023년 글로벌 웨어러블 의료기기 시장 규모는 251억4000만달러(33조5574억원)로 평가된다. 2024년부터 2032년까지 연평균 성장률(CAGR)은20.28%로 2029년 약 761억1000만달러(101조5930억원)에 이를 것으로 예상한다.(스타티스타)

◆웨어러블의료기기, 고령인구 예방적 관리 효율 극대화 = 시장 성장 요인에는 우선 24시간 모니터링이 필요한 수요가 늘어난 데 있다. 스트레이트리서치와 포춘비즈니스인사이트 등에 따르면 만성질환인 고혈압과 당뇨병 등은 지속적인 생리상태 모니터링을 필요로 하며 이는 웨어러블 의료기기 수요를 증가시킨다. 특히 비전염성 질환의 증가와 이로 인한 높은 사망률은 웨어러블 의료기기의 필요성을 더욱 높이고 있다.

전 세계적으로 기대 수명이 증가함에 따라 고령 인구의 비율이 높아지고 있다. 웨어러블 의료기기의 원격 모니터링 기능은 이러한 부담을 경감시키고 의료 자원의 효율적 사용과 비용 절감에 기여한다.

피트니스 트렌드는 건강한 생활 습관에 대한 인식이 높아지면서 웨어러블 의료기기의 수요가 증가하고 있다. 특히 실시간으로 △걸음 수 △심박수 △수면 패턴 등 피트니스 지표를 추적할 수 있는 기능은 사용자들에게 큰 인기를 끌고 있다.

맞춤형 웨어러블 의료기기와 무선 인터넷기반 시스템의 개발로 보다 유연하고 정확한 진단이 가정에서의 편리한 의료서비스 제공을 가능하게 한다. 웨어러블 의료기기는 환자와 의료 제공자 간의 거리를 줄이고 관련 비용을 절감할 수 있어 고령인구의 의료접근성을 크게 향상시킨다. 외딴 지역에 거주하는 고령자들에게 웨어러블 의료기기의 원격 모니터링과 재활 기능은 필수적이며 수요도 증가하고 있다.

◆실시간 모니터링 기술, 약물관리까지 = 최신 관련 연구 흐름을 보면 ‘비침습적 모니터링 및 실시간 데이터 수집’이 가능해졌다. 전극을 피부에 부착하거나 옷에 내장된 형태로 실시간 데이터를 수집하는 기술을 통해 비침습적 모니터링을 할 수 있다. 이 시스템은 중요한 생리적 신호(심박수, 혈압 등)를 비침습적으로 측정하고 이를 의료진에게 원격으로 전달함으로써 실시간으로 환자의 건강상태를 평가하고 피드백을 제공할 수 있다.

‘새로운 소재와 기술 적용’도 늘고 있다. 최근 웨어러블 의료기기에서 중요한 발전은 재료의 유연성 생체 적합성 신축성 등으로 △폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN) △에코플렉스(Ecoflex) △폴리디메틸실록산(PDMS) 등과 같은 생체에 적합한 재료들이 활용돼 기존의 딱딱한 전자부품보다 편안함을 증가시켜 장시간 착용 시에도 사용자에게 불편함을 주지 않는다. 최근에는 얇고 신축성 있는 소재 및 기술들이 인체의 거의 모든 해부학적 부위에서 생리적 신호를 감지할 수 있도록 하는 가능성이 높아졌다.

약물 전달 시스템과 통합되고 있다. 생체신호 감지와 치료를 결합하여 비침습적이며 자가 투여가 가능한 약물 전달플랫폼을 제공하는 접근법이 주목받고 있다. 이러한 약물 전달시스템과 웨어러블 의료기기의 통합은 생체 신호를 모니터링하여 필요에 따라 적절한 양의 약물을 전달할 수 있다.

‘데이터 통신 기술의 융합’도 주목할만하다. 웨어러블 의료기기는 △근거리 무선 통신 △블루투스 △무선 신체 네트워크와 같은 통신 요소와 결합해 실시간으로 데이터를 시각화하고 전송할 수 있어 의료진은 생체신호를 원격으로 모니터링하고 분석할 수 있게 된다.

타투형 전자기기도 등장했다. 타투형 모니터링은 전자장치를 피부에 밀착해 신체의 생리적 신호를 지속적으로 감지하고 모니터링할 수 있도록 하는 방식으로 이루어진다. E-타투(E-Tattoo) 또는 표피 전자기기라고 불리며 신체에 부착하는 형태로 사용되어 △체온 △심박수 △근육 수축 △뇌파 등 다양한 생체 신호를 감지한다.

스마트 텍스타일의 활용도 활발하다. 전자섬유(E-Textiles)기반 웨어러블 의료기기는 옷에 센서를 내장해 사용자가 일상복처럼 입고 다니며 신체의 생체 역학적, 생화학 및 체온 등 생리적 상태를 장기적이고 실시간으로 모니터링할 수 있다.

생체 유체기반 웨어러블 의료기기가 개발됐다. 땀 눈물 소변과 같은 생체 유체에서 특정 화학적 성분을 측정하는 웨어러블 의료기기가 개발됐다. 예를 들어 땀의 성분을 분석해 전해질 포도당 젖산 등을 모니터링하거나 혈당 수치를 감지하는 콘택트렌즈 형태의 웨어러블 의료기기가 등장하여 당뇨병 환자의 자택 관리를 돕고 있다.

◆스마트워치나 반지 같은 기기 소형화 = 최신 제품화 사례를 보면 노보사운드의 초음파 혈압 모니터가 있다. 스코틀랜드 기업 노보사운드는 세계 최초의 초음파 기반 혈압 모니터를 개발했다. 이 기술은 스마트워치나 반지 같은 웨어러블 의료기기에 혈압모니터링 기능을 제공하도록 소형화됐다. 혈압 모니터링 외에도 수분 상태 추적과 근육건강 모니터링 그리고 동작 제어 등 다양한 건강관리 기능에 응용될 수 있다.

압박밴드(Cuff) 없이 초음파로 혈압을 측정하는 것이 특징이다. 이는 전통적인 혈압 측정 방식인 압박밴드 방식과 동일한 수준의 정확도를 제공하면서도 착용자의 편의성을 극대화한다.

링콘의 스마트 링이 있다. 2021년 설립된 의료기기 회사 링콘의 링콘 2세대 스마트 링(RingConn Gen 2 Smart Ring)은 세계 최초로 스마트 링에 통합된 수면 무호흡증 모니터링 기능을 제공하며 사용자가 일상적으로 수면상태를 모니터링할 수 있게 한다.

최소 두께 2mm 무게 2g으로 사용자 편안함을 극대화했다. 1회 충전으로 10~12일 동안 사용 가능하며 충전 케이스와 함께 사용 시 최대 150일 이상의 연속 사용이 가능하다. 수면 분석 운동지표 스트레스 모니터링과 심박수 및 혈중 산소 수준 추적, 여성을 위한 생리 주기 예측 등 다양한 건강 모니터링 기능을 제공한다.

◆개인정보 보호, 피부 손상 해결 과제 남아 = 웨어러블 의료기기 이용을 획기적으로 늘리려면 정보 유출과 불충분한 법적 제재를 해결해야 한다. 웨어러블 의료기기의 정보가 유출될 경우 특히 보험 신청이나 취업 등에 있어 민감한 정보로 간주되어 심각한 결과를 초래할 수 있다. 또한 법적 제재가 미흡해 정보 유출을 막는 데 한계가 있다. 정보 유출자들은 사용자 정보를 비식별화해 법적 처벌을 회피하려 하며 이러한 데이터는 보험사 마케팅 목적으로 사용자 동의 없이 상업적으로 활용될 수 있다.

부정확한 진단 가능성도 해결해야 한다. 소프트웨어 오류나 사용자 사용법의 미숙함으로 인해 진단 오류의 가능성이 존재한다. 2022년 미국심장학회(American College of Cardiology) 연례 회의에서는 스마트워치의 심박수 및 심전도 측정이 사용자 피부 색상에 따라 달라질 수 있다고 발표했다. 피부가 어두울수록 바이오신호의 정확도가 최대 40%까지 낮아지는 것으로 나타났다.

인체에 미칠 해로움도 없애야 한다. 웨어러블 의료기기는 사용자 신체에 밀착 사용돼 배터리 열 발생이나 폭발로 인해 사용자에게 부상을 입히는 사례가 많다. 2022년 핏빗(Fitbit)은 피부 화상을 입힌 이온(Ionic) 스마트워치를 리콜했다. 같은 해 애플 워치 시리즈 7(Apple Watch Series 7)도 과열로 인해 폭발 사고가 발생했다. 또한 웨어러블 의료기기 착용으로 인해 피부염 같은 피부 문제도 발생할 수 있다. 특히 사용자의 개인정보 보호를 위해 개발자는 장치에서 수집된 정보가 유출되지 않도록 충분한 책임을 져야 한다. 유럽연합(EU)의 일반 개인정보 보호법을 참고해 가명화된 데이터도 개인 정보로서 보호할 필요성이 제기된다. 개인 식별이 불가능하도록 일부 정보를 변환하거나 수정해 개인의 신원을 특정할 수 없게 만든 데이터 정확성 개선을 통한 신뢰 회복이 뒤따라야 한다.

또한 웨어러블 의료기기의 진단 오류를 방지하기 위해 소프트웨어의 정확성을 높여야 한다. 제품 개발 시 신체적 특성을 반영한 대규모 데이터를 반영해야 하며 정부는 이를 위해 국제 안전 기준을 충족하지 못하는 제품에 대한 규제를 강화해야 한다.

또한 기기 사용법에 익숙하지 않은 사용자들을 위한 교육을 강화해 사용 오류를 줄여야 한다. 이를 통해 사용자는 기기의 정확한 사용법을 숙지할 수 있으며 웨어러블 의료기기의 신뢰성이 높아질 것이다.

김규철 기자 gckim1026@naeil.com