병원내 무인로봇을 이용한 헬스케어의 변화
2021-11-09
org.kosen.entty.User@5232be64
이선화(lshko)
병원내 무인로봇을 이용한 헬스케어의 변화
이선화, lsunhwa@gmail.com
트루키메도우대학교
Key words
Hospital, AI, Robot, Health
병원, 인공지능, 로봇, 건강, 헬쓰
- 개요
지난 수십년간 병원의 수 많은 환자 자료는 의료보험 정보와 함께 디지털화 되면서 인원을 절감하게 되었고 또한 정보의 분석을 통해 병원 운영에 많은 도움을 주게 되었다. 그러나 육체적 노동이 많은 부분에 대해서는 아직 개선할 점이 많은 것으로 보여진다. 많은 환자를 관리하는 병원의 경우 24시간 운영을 해야 하고 단순한 운영이 아니라 보살핌 (케어)의 활동이 병행되므로 특정한 작업의 정해진 시간이 없고 같은 활동 역시 상황에 따라 동시 다발적이면서 지속적으로 발생한다는 특징이 있다. 예를 들면 환자의 상태에 따라 배식 시간이 달라지므로 24시간 환자를 위한 식사가 준비되어야 하며 결과적으로 24시간 식사 시간이라 할 수 있으며 야간에도 식사의 배달을 담당할 수 있는 인원이 충원되어져 있어야 한다. 이에 따라 이러한 병원에서 이루어지는 단순 반복 작업에 로봇을 이용하는 방안이 제시되고 있으며 이를 통한 헬스케어의 변화가 기대되기에 이에 따른 동향을 살펴보고자 한다.
2. 헬스케어 분야에서 무인 로봇 기술의 동향
병원 내에서 사용되는 무인 로봇은 단순히 공상과학 영화에서나 나오던 것이 아니라 이제는 우리의 일상으로 많이 들어서고 있다. 병원내에서 사람이 하던 일을 단순히 도와주는 기계로서의 역할 뿐 아니라, 이를 대체하거나 나아가 더 나은 서비스를 제공하는 서비스 제공자의 역할도 하고 있다. 이런 현상이 가능한 이유는 인공지능을 이용하여 반복적인 상황을 분석하여 인지 능력을 통해 패턴을 인지하고 지속적인 학습해 나가고 사람과 달리 피로의 축적이 없으므로 장시간의 업무에 있어서도 동일한 질의 서비스를 제공할 수가 있기 때문이다.
그림 1. 자동화가 미칠 산업 섹터별 영향. (출처:멕킨지사. McKinsey & Company)
최근 미국 멕킨지사는 산업 전분야에서 일어나고 있는 자동화에 대한 새로운 트렌드에 대하여 발표를 하였다. 이에 따르면 같은 자동화라 할지라도 산업분야에 따라서 다양하게 나타나는데, 자동화가 미치는 영향은 교육 분야의 경우 26퍼센트, 제조업의 경우 60퍼센트에 이를 것으로 예측하고 있다. 그러나 헬스케어의 경우에 따라서는 업무에 따라 상이하게 내다봤다. 수납이나 체크인등 행정업무등 비교적 상황이 동일하고 반복적으로 발생하며 전문 지식을 요하지 않는 경우 43퍼센트까지도 영향을 받을 것으로 예상하였다.
그러나 의료진의 의료행위와 환자와의 상호 작용을 통한 보살핌등의 활동등에 대해서는 자동화 보다는 기존의 인간의 활동이 주가 될 것으로 보고있다. 즉 병원 업무의 특성으로 인한 개인적이고 의료진의 경험에 따라 의사 결정이 요구되는 상황에서는 로봇보다는 인간의 의사 결정 능력이 좀더 적합한 것으로 나타났다. 하지만 물건의 운반이나 단순 소독등의 특별한 의사 결정 능력이 요구되지 않는 범위에서는 오히려 로봇이나 인공지능을 사용할 경우 효과적인 작업을 수행할 수 있을 것으로 보여진다. 이에 따라 현재 국내외에서 사용되는 로봇의 활용도를 살펴보고 향후 연구 방향에서 투영하여 살펴보고자 한다.
1) 감염 위험의 감소
미국의 질병관리센터 (The Centers for Disease Control and Prevention)의 통계에 의하면 25명 중 1명의 비율로 병원내에서 병원성균에 감염되고 있으며 이중 다시 9명 중 1명의 비율로 사망하는 것으로 나타났다. 캐나다의 경우도 매년 200,000 명이 병원에서 감염되며 이중 8,000명이 사망하는 것으로 보고되었다. 특히 이와 같은 문제는 코로나 사태를 겪으면서 특히 대두되었는데 미국의 제넥스사에서 개발한 제넥스로봇( The Xenex Robot)은 UV를 이용하여 수술실을 비롯한 병원에 시설과 공간을 사람의 도움없이 로봇 스스로 살균처리하고 있다.
그림 2. 병원내 UV-C 살균 로봇 (출처: 메디칼퓨터리스트. medicalfuturist.com)
특히 이러한 자외선을 이용하여 살균과 소독을 실시하는 로봇의 경우, 세포손상을 불러오는 미생물들을 타켓으로 삼음으로써 병원 감염 (Hospital Acquired Infections, HAIs)을 최소한 하는데 사용되고 있다. 연구에 의하면 UV-C를 사용할 경우, 30초안에 표면에 존재하는 코로나 바이러스 99.7퍼센트 가까이 감소하였으며 25분을 사용할 경우, 99.9퍼센트를 가까이 감소하는 것으로 나타났다.
2) 병원 행정인력 비용의 감소
행정인력의 불친절과 비효률성은 많은 병원에서 오랫동안 지적되어온 고질적인 부분이다. 이는 단순히 특정 병원 업무의 문제라기 보다는 많은 사람들을 상대하고 반복적인 일을 하는 스트레스가 많이 발생하는 직군에서 많이 나타나는 현상이기도 하다. 이에 벨기에에서는 페퍼(Pepper) 라는 사람의 형상을 모방한 키 1.2미터늬 사회적 로봇(Social Robot)를 통해 해결하고자 한다. 현재 페퍼는 20개 언어를 인지하여 통역사 없이 다국적 다민족 환자 및 환자 보호자들을 응대할 수 있으며 병원의 체크인 과정에서 사용되고 있으나 나아가서는 환자들의 운동 시간이나 아이들의 수술에 대한 불안감을 해소하는데 사용하는 데도 가능할 것으로 보고 있다. 또한 체크인 과정까지 도와주면서 단순한 응대에서 실질적인 업무을 하고 이로써 인원 감축의 효과도 줄 수 있을 것으로 보여진다.
3) 수술의 성공률 향상
외국의 경우, 특히 미국에서는 로봇을 이용한 수술이 많이 진행되고 있다. 사실상 수술실에는 로봇과 환자만 있고, 의사는 옆에 연결된 환자의 상태를 로봇이 보내주는 영상을 통해 이를 보면서 어떠한 식으로 수술을 진행할지 로봇에게 명령을 내리고 수술 과정을 진행시킨다. 인튜이티브 서지컬(Intuitive Surgical) 에서 출시한 다빈치수술시스템 (the da Vinci Surgical System)은 가장 대표적인 수술 로봇 중의 하나라 할 수 있다. 수술 과정 동안 로봇은 100% 의사의 통제하에 있으며 고도의 집중력과 정밀도를 요구하는 수술을 수행하게 된다. 의사가 가지고 있고 경험과 로봇이 가지고 있는 손떨림이 없는 등의 안정성과 정밀성이 합쳐서 성공적인 수술을 수행하게 된다. 특히 장시간의 수술에 있어서는 의료진의 누적되는 피로로 인한 만약의 위험성을 줄 일 수 있기에 많은 부분에서 보편화 되어 가고 있는 추세이다.
4) 효율적인 원격진료 추구
병원의 접근성이 떨어지는 지역이나 수술이나 치료 후 바로 집으로 퇴원을 한 경우, 지속적인 의료진의 보살핌이 필요하다. 그러나 담당 병원으로의 내원이 불가하거나 의료진의 방문이 용이치 않을 경우에는 화상 및 원격 의료 로봇을 이용하여 환자에 대한 지속적인 관찰과 관리가 가능하게 된다. 특히 텔레메디컬 로봇 (Telemedical Robot)이라 하여 환자와 의사는 물론 환자가 있는 지역의 담당 의료진과 타지역의 의료진을 연결시켜 환자가 거주하는 지역내에서 불가한 의료 서비스를 지역 의료진을 통하여 제공하고 있다. 특히 병원내 의료 기구의 사용없이 처방전 만으로 가능한 진료인 경우, 환자의 이동에 따른 수고를 덜어 주므로 경제적인 측면과 효율적인 시간 사용이 가능하도록 도와 줄 것으로 보인다.
5) 검사 시료 및 약품 운반의 안전성 증가
병원내에서는 24시간 환자의 검사 시료나 약품의 운반이 요구된다. 특히 이는 환자 개개인의 정보가 담겨져 있으므로 분실 및 지연의 사고 없이 배달의 정확도가 필요하다. 이에 터그 (TUG)라는 이름의 로봇은 최대 453 킬로그램까지 환자의 약물, 검사 시료를 포함하여 기타 위험 물품까지 해당 부서와 환자에게 전달하고 있다. 이로 인하여 특히 야간 업무를 보는 담당자들에게 불필요한 야간 작업을 줄이고 환자를 보살피는 업무에 집중하여 의료의 질을 향상시키고 있다. 운반과 배달에 대한 안전성만 보장이 된다면 업무 자체는 큰 기술이나 지식을 요하지 않는 반복적인 내용으로 로봇의 사용이 사실상 적합하다 할 수 있다. 국내에서는 계명대 동산의료원에서 실제 로봇을 업무에 투여하여 항암제와 마약류의 운반에 사용하고 있으며 이를 통해 병원내 관리를 효율적으로 하고자 하고 있다.
6) 약물전달 시스템의 활용도 증가
보다 빠르게 보다 정확하게 투여된 약물이 필요 부위에 전달하도록하는 효과적인 약물전달 시스템의 필요성은 언제나 높이 요구 되었다. 기존에는 이러한 약물 전달 시스템에 주로 화학적인 작용을 이용하여 약물 전달 시간을 줄이는 것으로 효과성을 높이는 연구들이 주를 이루었다.
그림 3. 약물 전달용 마이크로봇 (출처: 맥스플랭크 연구소. Max Planck Institute)
그러나 맥스플랭크 연구소 (Max Planck Institute)의 연구진들은 마이크로 사이즈의 최소형 마이크로봇 (Microbot)을 인체에 투입한 후 이 마이크로봇이 혈류나 림프액을 따라 타켓 부위까지 이동 후 약물을 필요 부위에 직접 투여하여 약물 전달의 효과성을 높이고자 한다. 아직은 상업적으로 널리 이용되지 않고 연구 단계에 머물고 있으나 실질적으로 사용될 경우, 기존의 화학적 약물전달 시스템과 비교하여 과도한 화학물질을 사용하지 않으므로 환자에게도 이로 인한 부작용을 줄일 수 있을 것으로 보고 있다.
3. 결론
헬스 및 보건 분야는 다른 산업과 달리 환자 개개인에 대하여 특성화된 질 높은 서비스를 제공해야 하고, 고도의 의학적 지식과 경험, 상황에 따른 직각적인 판단 능력과 대처를 요구하며 환자 개개인과의 의사소통이 아주 중요한 요소를 차지한다. 이로 인하여 같은 환자라 할지라도 매일 다른 상황과 이에 따른 서비스가 요구된다. 이는 제한된 공간에서 반복적인 작업이 주를 이루는 제조업의 경우와 매우 다른 양상이다. 따라서 인공지능이나 로봇을 사용하기 매우 부적합한 상황이라고 생각할 수 있으나 24시간 환자의 요구가 있는 병원 업무에 맞추어 반복적으로 발생하는 업무들이 많음을 고려할 때, 병원 역시 인공지능과 로봇을 활용한 새로운 분야로 충분한 가치가 있다고 할 수 있을 것이다.
더우기 판데믹을 거치면서 사회 전반적으로 대면 접촉으로 인한 감염의 위험성에 대한 인식이 높아진 만큼 로봇을 병원에 의약품 및 물건의 운반, 식사 배달, 살균 및 소독, 환자의 체크인이나 병원비 지불 시스템등 단순 반복 작업에 사용할 수 있을 것이다. 나아가서는 의료진과 로봇 및 인공지능을 연결하여 의료진의 감독 아래 정밀한 수술에 로봇의 정밀성을 응용할 수도 있다는 점에서 사실상 새로운 로봇의 활용 분야는 무궁무진하며 이제 시작이라 할 수 있을 것이다.
References
- Carrus, B., Chowdhary, S., & Whiteman, R. (2021, February 26). Making healthcare more affordable through Scalable Automation. McKinsey & Company. Retrieved November 3, 2021.
- https://www.mckinsey.com/business-functions/operations/our-insights/making-healthcare-more-affordable-through-scalable-automation.
- Mesko, B., 8 Ways Medical Robots Can Enhance Healthcare - The Medical Futurist. https://medicalfuturist.com/8-exciting-medical-robot-facts.
- Khan, Zeashan Hameed et al. “Robotics Utilization for Healthcare Digitization in Global COVID-19 Management.” International journal of environmental research and public health vol. 17,11 3819. 28 May. 2020, doi:10.3390/ijerph17113819
- 보건복지부, “의료와 정보통신기술(ICT)의 융합, 스마트병원, 우리 곁에 반가운 변화가 시작됩니다! " 2021.07