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클라우드와 인공지능이 현대의학을 바꾼다

강일용

[IT동아 강일용 기자] 외부의 인식과 달리 최신 IT 기술을 도입하는데 상당히 소극적인 산업 분야가 있다. 바로 의료 산업(Medical industry)의 얘기다. 의료 산업에 이용되는 장비 상당 수가 윈도XP 미만의 운영체제와 10년도 더 된 기술로 돌아가고 있다. 환자의 생명과 직결된 문제인 만큼 안정성이 검증된 기술이 아니면 이용하지 않겠다는 고집일 수도 있겠다.

하지만 이렇게 보수적인 의료 산업에도 변화의 바람이 불고있다. 의료용 인공지능이 등장했기 때문이다. IBM 왓슨, 구글 딥마인드 헬스(알파고의 그 딥마인드가 맞다) 등 내로라 하는 IT 기업이 클라우드 컴퓨팅(이하 클라우드)과 인공지능을 활용해 의료 산업에 변화를 일으키려 하고 있다.

병원 자체적으로도 변화를 위해 노력을 하고 있다. 미국, 중국의 병원은 자체 서버에서 의료 기기와 환자의 진료 데이터를 관리하던 기존 방식을 버리고 클라우드를 도입해 데이터 처리 방식과 속도를 더욱 효율적으로 바꾸고 있다.

이러한 변화의 바람을 국내 병원들도 맞이하고 있다. 서울아산병원, 신촌세브란스병원 등 국내에서 손꼽히는 병원들이 글로벌 클라우드 사업자들과 협약을 맺고 의료 산업에 첨단 IT 기술을 접목하기 위해 연구를 진행하고 있다. 가천대길병원, 부산대학교병원 등 중견병원 역시 진료에 인공지능을 도입해 보다 뛰어난 품질의 진료를 환자들에게 제공하려 하고 있다.

변화를 피할 수 없다면 먼저 변함으로써 앞서 나가야 한다. 지난 1월 서울아산병원은 원내에 15명의 빅데이터 전문가로 구성된 헬스 이노베이션 빅데이터센터를 설립했다. 최신 IT 기술과 기존 의료 사업을 융합해 환자들에게 보다 나은 진료를 제공하고, 현대 의학의 수준을 한 단계 더 끌어올리기 위함이다. 김영학 서울아산병원 헬스 이노베이션 빅데이터센터 소장과 심우현 헬스 이노베이션 빅데이터센터 조교수를 만나 클라우드, 인공지능 등 IT 기술과 의료 산업이 어떻게 융합되고 있는지 들어봤다.

김영학 서울아산병원 헬스 이노베이션 빅데이터센터 소장<김영학 서울아산병원 헬스 이노베이션 빅데이터센터 소장>

병원이 클라우드를 도입한 이유? 외부 전문가와 협업

많은 환자들의 가장 큰 궁금증은 병원이 왜 클라우드를 비롯한 최신 IT 기술을 도입하냐는 것일터. 이에 대해 김영학 소장의 답변을 들어보자.

"병원이 환자를 진료하거나, 특정 병에 대해 연구를 하면 많은 환자 진료 정보 데이터가 쌓인다. 이 진료 데이터를 활용해 환자에게 처방을 내리고, 병을 치료할 수 있는 방법을 연구하는 것이 병원의 존재 이유 중 하나다. 이렇게 쌓인 정보는 정말 방대하다. 정리가 하나도 되어 있지 않은 '빅데이터' 그 자체라고 할 수 있다. 이 안에서 데이터 간의 유의미한 상관 관계를 찾아내야 환자의 병세를 특정하고, 최적의 치료법을 찾아낼 수 있다. "

"과거에는 이렇게 쌓인 데이터를 내부의 의사 인력만 가지고 분석했다. 병원 내에서 데이터 저장과 분석이 이뤄졌기 때문에 데이터 유출에 대한 불안함이 없었다."

"하지만 세상이 변했다. 이제 내부 의사 인력만으로 환자들의 진료 데이터를 분석하는 것은 낡은 의료 기법이다. 외부의 전문가와 함께 진료 데이터를 분석해야 더욱 빠르고 정확하게 치료법을 찾을 수 있다. 때문에 외부 인력을 병원 내부로 초청해 함께 연구를 진행하기 시작했다."

"하지만 협력의 빈도가 늘어나고, 연구에 관여된 외부인이 늘어나면서 외부 인력을 병원 내부로 불러서 함께 연구하는 것은 현실적으로 불가능하게 변했다. 그 많은 인력을 수용할 장소도 없고, 연구 인력이 오가면서 낭비되는 시간도 많기 때문이다."

"우리(서울아산병원)는 선택의 기로에 서 있다. 협력을 중단할 수는 없다. 연구를 위한 데이터 전용망을 외부와 연결하는 것은 비용적인 측면에서 매우 비효율적이다. 환자의 진료 데이터가 들어있는 병원 서버를 외부에 둘 수도 없다. 법이 그것을 금지하고 있기 때문이다."

"때문에 우리가 선택한 것이 클라우드에 '병원정보시스템(EMR)'을 구축하는 것이었다. 클라우드에 EMR을 구축함으로써 내부와 외부의 연구 인력들이 동일한 속도와 방식으로 데이터에 접근해서 함께 연구를 진행할 수 있게 되었다. 용량이 제한되어 있는 내부 서버 대신 클라우드에 데이터를 저장함으로써 방대한 데이터를 안정적으로 보관할 수 있게 되었고, 협력 연구를 할 때마다 외부 인력을 병원으로 불러들이지 않아도 되도록 변함으로써 편의성도 증대되었다."

클라우드는 기존에 불가능했던 새로운 협업 방식을 이끌어냈다. 서울아산병원은 클라우드로 전환된 EMR을 활용해 외부 기업, 연구소, 대학교, 공공기관 등과 협업을 진행하고 있다. 과거에는 내부 의사들과 외부 연구원들 간의 커뮤니케이션이 쉬운 일이 아니었으나, 클라우드를 통해 빠르게 소통하고 실험 데이터를 공유할 수 있게 되었다. 비식별화된 의료정보와 동물실험 등에서 수집한 실험 정보를 혼합해 더욱 나은 치료법을 찾을 수 있게 되었다.

"2년 전부터 EMR을 클라우드 상에 구축할까 내부적으로 고민하기 시작했다. 시스템 전환 속도에 탄력을 받은 것은 1년 정도 되었다. 1년 전부터 의료 빅데이터가 사회적 이슈로 대두되었고, 서울아산병원이 여기에 대응하면서 클라우드 전환이 급격히 이루어졌다."

환자의 개인 정보는 클라우드에 올리지 않는다

환자의 진료 정보는 그야말로 개인정보 덩어리다. 환자의 건강상태, 생활습관, 병명, 치료방법, 예후 등 단 하나만 누출되어도 개인에게 치명적인 피해를 줄 수 있을 정보로 가득차있다. 이러한 진료 정보를 클라우드 상에 보관하고 외부와 공유하는 것이 과연 안전한 일일까? 김 소장은 이에 대해 걱정할 필요가 없다고 설명했다. 특정인임을 식별할 수 있는 정보를 모두 제거한 비식별화된 의료정보만 클라우드에 보관하고 있기 때문이다.

"개인정보가 포함된 데이터는 클라우드에 올릴 생각이 전혀 없다. 법률적으론 진료기록 정도는 클라우드에 올려서 활용할 수 있으나, 아무리 사소한 데이터라도 환자의 진료정보를 클라우드에 올려서 활용하는 것은 위험한 일이다. 때문에 의료 데이터를 혼합하고 개인정보를 제거한 비식별화된 의료정보만 클라우드에 보관해서 연구에 활용하고 있다."

김영학 서울아산병원 헬스 이노베이션 빅데이터센터 소장과 심우현 헬스 이노베이션 빅데이터센터 조교수<김영학 서울아산병원 헬스 이노베이션 빅데이터센터 소장(가운데)과 심우현 헬스 이노베이션 빅데이터센터 조교수(우)>

클라우드를 활용한 세 가지 새로운 의료 서비스

단순히 의료정보만 외부와 공유할 것이었다면 굳이 클라우드를 도입할 필요가 없다. 저렴한 외부 호스팅 업체를 찾은 후 이를 활용한 EMR을 구축하면 되기 때문이다. 서울아산병원과 김 소장은 좀 더 먼 미래를 보고 클라우드를 선택했다. 최근 클라우드의 핵심 서비스라고 여겨지는 인공지능을 의료 서비스와 접목하기 위해서다.

"병원이 클라우드 기술을 활용하는 것은 이제 막 시작되었다. 서울아산병원은 클라우드를 활용한 세 가지 의료 서비스를 개발하고 있다. 컴퓨터 비전을 활용한 종양 발견, 빅데이터 분석을 활용한 심혈관 질환 데이터 구조화, 인공지능 분석을 활용한 질병 사전 예측이 그것이다."

"먼저 클라우드가 제공하는 기술 가운데 머신러닝(기계학습)을 활용해 의료 영상과 사진을 분석하는 서비스를 만들고 있다. 의사와 함께 인공지능이 환자의 의료 데이터를 분석하는 것이다."

"폐암은 조기에 발견해 치료를 진행하는 것이 매우 중요하다. 흉부 CT 촬영을 진행하면, 이 데이터를 바탕으로 폐암을 찾을 수 있다. 그런데 CT 장수가 너무 많아서 의사가 이를 일일이 확인하는 것은 쉬운 일이 아니다. 그래서 우리는 의료 빅데이터 분석 컨테스트를 개최하고, 클라우드가 제공하는 컴퓨터 비전 기술을 활용해 CT 촬영 데이터를 분석한 후 종양이 어디에 있는지, 악성종양(암)인지 양성종양인지 분석해주는 인공지능 프로그램을 개발하고 있다."

"클라우드와 인공지능은 종양을 찾는데만 이용되는 것이 아니다. 5년 전부터 국내 기술진들이 화자의 심혈관 질환을 미리 찾아낼 수 있는 프로그램을 만들고 있다. 50만 명분에 이르는 환자의 데이터가 프로그램을 만드는데 이용되고 있다. 이러한 대규모 진료 빅데이터를 분석해서 구조화하는 프로젝트는 클라우드가 아니었으면 엄두도 내지 못했을 것이다."

"궁극적으로 서울아산병원은 의사의 기록과 환자의 진료 정보를 다각도로 검토해서 환자에게 어떤 이상이 발생할지 사전에 예측할 수 있는 인공지능을 클라우드에 구축할 것이다. 이는 사후 치료에서 한 단계 더 나아간 의료 서비스다. 조기에 병을 예측하고 치료하는 것이 궁극적인 목표다. 프로젝트가 완성되면 서울아산병원에서 건강검진을 받은 환자들은 향후 자신에게 어떤 문제가 발생할지 지속적으로 관리받을 수 있게 될 것이다."

인공지능이 의료 산업에 많은 변화를 가져올 것

의료 산업은 인공지능의 등장으로 가장 큰 변화를 맞이할 것으로 예상되는 분야다. 이미 IBM 왓슨, 구글 딥마인드 헬스 등 의료용 인공지능이 IBM과 구글의 클라우드 서비스 위에서 실행되고 있다. IBM과 딥마인드는 기업의 차세대 먹거리로 의료 산업과 인공지능으로 결정하고 의료 서비스 시장에 진출하기 위해 기민하게 움직이고 있다. 이러한 외국산 인공지능의 등장을 김 소장은 어떤 관점에서 지켜보고 있을까?

"개인적인 생각으로 '왓슨 포 온콜로지(컴퓨터 비전을 활용해 암과 종양을 찾는 인공지능)'는 현재 진료 현장에서 큰 도움이 되지 않는다고 생각한다. 그 수준 또한 국내 병원의 기술력으로도 충분히 구현할 수 있다. 하지만 '왓슨 포 지노믹스(빅데이터 분석을 활용해 암과 종양의 유전자 변이를 추적해서 최적의 처방을 찾는 인공지능)'에는 관심이 크다. 새로운 약이 계속 개발되고 있는데, 이를 환자의 진료 정보와 대조하는 것은 매우 힘든 일이다. 왓슨 포 지노믹스가 이러한 국내 병원들의 고민을 해결할 수 있을 것으로 기대하고 있다."

국내와 해외 클라우드 서비스 가운데 최적의 서비스를 찾아야

서울아산병원은 아직 클라우드 도입을 최종 결정한 것은 아니다. 지난 1월 개최한 의료 빅데이터 분석 컨테스트는 마이크로소프트(MS)의 클라우드 '애저'를 활용해 진행했으나, 병원 전체에 애저를 도입하지는 않았다. 클라우드 도입의 최종 결정을 두고 김 소장은 많은 고민을 하고 있다. 클라우드 도입은 확정했으나, 어떤 사업자의 서비스를 쓸지 결정하지 않았기 때문이다.

"현재 최종적으로 어떤 사업자의 클라우드 서비스를 도입할지 고민 중이다. 기술적 완성도나 활용성 면에선 MS, IBM 등 외국계 회사의 서비스가 좋다. 환자의 개인 정보는 병원 내부에 저장하고 필요할 때만 컴퓨팅 파워를 빌려쓰는 하이브리드 클라우드 시스템도 잘 갖춰져 있는 점도 마음에 든다. 하지만 외국의 클라우드 서비스는 사용량이 늘어날 수록 이용 비용이 급격하게 늘어나는 이슈가 있다. 지금이야 연구용으로만 클라우드를 이용할 계획이지만, 향후 의료 서비스 전반에 클라우드를 도입할 때를 대비해 확장성도 고려해야 한다."

"만약 향후 병원의 의료 서비스 전반에 클라우드를 도입한다고 가정하면, 여러 편의성 때문에 국내 회사의 클라우드를 이용하는 것도 나쁘지 않겠다고 고민하고 있다. 올해 안으로 어떤 사업자의 서비스를 이용할지 최종 결정한 후 프로젝트를 추진할 것이다."

의료 빅데이터 분석 컨테스트

클라우드는 피할 수 없는 흐름, 하지만 데이터는 우리가 관리해야

김 소장은 의료 산업이 클라우드를 비롯한 IT 기술과 접목되는 것은 피할 수 없는 흐름이라고 강조했다. 미국 등 다른 국가의 의료 산업은 이미 클라우드를 도입해 의사와 환자 모두에게 최적의 서비스를 제공하고 있다. 하지만 김 소장은 클라우드 도입과 함께 클라우드 활용에 대한 법률적인 보완도 함께 이루어져야 한다고 설명했다. 클라우드와 인공지능 서비스의 대부분이 외국산인 현실에서 국내 정보의 누출을 막을 제도적 장치가 필요하기 때문이다.

"클라우드와 의료 산업이 만나면 어떻게 변할지 미국의 사례를 살펴보면 알 수 있다. 미국의 경우 대부분의 병원이 기존 시스템을 버리고 클라우드 환경으로 전환했다. 전체 개원의의 60~70%가 클라우드를 활용한 의료 서비스를 제공하고 있다. 많은 의료용 데이터 저장 및 분석 도구가 클라우드를 기반으로 제공되고 있는데, 매우 의사 친화적인 것으로 안다. 의사를 위한 디지털화가 거의 완료되어 가고 있는 것이다."

"국내 의료 산업에도 하루빨리 클라우드가 도입되어야 한다. 전국 수 만곳의 병원과 약국에 클라우드가 필요하다. 보안, 데이터 관리면에서 기존 시스템보다 훨씬 안전하고 편리하기 때문이다."

(기자주: 클라우드를 도입함으로써 병원이 얻을 수 있는 가장 큰 장점이 '랜섬웨어(파일을 암호화해 몸값을 요구하는 악성코드)' 등 악성코드로부터 의료 데이터를 안전하게 보호할 수 있다는 것이다. 5월 12일 이후 유럽을 강타한 워너크라이(Wanna Cry) 랜섬웨어로 인해 영국의 국민 건강 서비스(NHS) 산하 40여개 병원 등 많은 유럽과 아시아 병원의 업무가 마비되는 사태가 벌어졌다. 이는 근본적으로 병원이 IT 시스템 투자를 소홀히하고, 여전히 윈도XP 등 보안상 결함이 있는 운영체제로 의료 장비를 운용하고 있기 때문이다. 병원 시스템에 클라우드를 적용하면 3~4중 백업 시스템과 강력한 방화벽 덕분에 랜섬웨어 등 일반적인 보안 위협이 데이터를 망치는 것을 방지할 수 있다. 또한 권한 없는 사람이 병원 PC에 접근해 환자의 의료 데이터를 빼돌리는 문제도 봉쇄할 수 있다.)

"하지만 시스템을 한 번 클라우드로 전환하면 여기서 빠져나오는 것은 대단히 어렵다. 우리가 클라우드에 데이터를 저장하고 처리하다 보면 의도하지 않아도 국내 환자들의 진료 정보가 그쪽으로 빠질 수밖에 없다. 그래서 고민이 크다. 우리나라도 중국처럼 영리하게 움직여야 한다. 클라우드 기술의 혜택을 보되 의료 데이터 관리와 보관은 우리가 주도적으로 처리해야 한다. 국내 의료 데이터가 해외를 해외로 반출 할 수 없도록 제도적 장치를 마련해야 한다. 데이터는 4차산업혁명의 핵심 요소다. 우리의 생존을 위해 데이터 관리의 주도권은 우리가 쥐어야 한다."

병원에도 이제 컴퓨터 사이언스 전문가가 필요하다

김 소장은 헬스이노베이션 빅데이터센터의 소장이지만, 동시에 울산대학교 의과대학 심장내과 분야의 교수이기도 하다. 즉, 전통적인 의미에서 의료인에 속한다. 하지만 심우현 조교수는 다르다. 의학 박사가 아니라 컴퓨터 사이언스 박사다. 의사가 아니라 컴퓨터 사이언스를 전공한 엔지니어라는 뜻이다. 병원에 컴퓨터 사이언스를 전공한 박사가 있는 것만으로도 IT 기술과 의료 산업의 융합이 시작되었음을 실감할 수 있다. 심 조교수는 병원에 왜 컴퓨터 사이어스를 전공한 전문가가 필요한지 그 당위성에 대해 설명했다.

"나는 융합의학과 소속 조교수다. 병원도 이제 컴퓨터 사이언스 전공의 교수를 뽑는다. 의료 빅데이터 관련 회를 나간 적 있는데, 9명의 참가자 가운데 정작 의사는 1명밖에 없을 정도로 컴퓨터 관련 전문가들의 의료 산업 진출이 활발하다. 병원에도 의료 시스템에 클라우드를 도입하고, 새로운 의료 서비스를 개발하기 위해 컴퓨터 관련 전문가들이 필요하다."

"병원의 기존 시스템은 컴퓨터 자원을 매우 비효율적으로 관리하고 있었다. 연구를 진행하기 위해 각종 컴퓨터 장비를 사는 것까진 좋다. 하지만 관련 연구가 끝나면 해당 장비는 처분조차 어려운 잉여 자원이 되어버린다. 때문에 병원 연구 시스템을 현대화하기 위해 컴퓨터 자원을 한 군데 모아서 필요할 때 이용하다가 반납하는 프라이빗 클라우드 시스템을 고민했다. 하지만 관리의 편의성 때문에 퍼블릭 클라우드가 더 효율적이라고 생각했고, 도입을 결정했다."

"많은 사람들이 병원 내에 환자의 개인정보를 보관하면 안전하다고 생각한다. 하지만 돈을 집보다 은행에 보관하는 것이 더 안전하듯이, 데이터도 직접 보관하는 것보다 클라우드에 보관하는 것이 더 안전하다고 생각한다. 클라우드는 보안이 생명인 만큼 정보 유출을 막기 위한 안전장치가 2중 3중으로 되어있기 때문이다."

"4차산업혁명의 흐름에서 병원도 예외가 될 수 없다. 양질의 데이터를 쌓고 이를 분석하는데 집중해야 한다. 이렇게 데이터를 보관하고 분석하는데 클라우드가 최적의 기술이라고 생각한다."

'클라우드(Cloud)가 세상을 변화시킨다.' 이제는 4차 산업혁명, 나아가 디지털 트랜스포메이션 시대에서 핵심적인 역할을 하는 최첨단 정보기술(IT) 클라우드의 중요성에 대해 어느 누구도 부인하지 않습니다. 하지만 일선 비즈니스 현장으로 들어가면 '과연 많은 돈을 들여 클라우드를 써야 하는 것일까'하는 의문은 남아있습니다. 비즈니스인사이트와 IT동아는 클라우드가 미디어부터 제조업, 유통업, 금융업, 스타트업 등 실제 산업 현장에서 어떻게 적용되고 있고, 향후 어떻게 비즈니스 생태계를 변화시킬 것인지에 관해 비즈니스맨들에게 인사이트를 제공하고자 합니다. 오늘부터 클라우드가 바꾸는 비즈니스 환경, 다시 말해 Biz on Cloud라는 주제로 연재를 시작합니다.

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글 / IT동아 강일용(zero@itdonga.com)

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