의료 인공지능 개발 향한 연대 세브란스 병원의 도전

[IT동아 강일용 기자] 기업의 기존 사업과 IT 기술의 융합은 이젠 피할 수 없는 흐름이다. 의료 사업, 즉 병원도 예외가될 수 없다. 많은 병원이 의료 서비스와 IT 기술의 융합을 통한 디지털 트랜스포메이션(기업 경영의 디지털화)을 꿈꾸고 있다.

국내 병원은 어떤 형태로 디지털 트랜스포메이션을 꾀하고 있을까. 국내에서 손꼽히는 대형 병원인 연대 세브란스 병원의 사례를 통해 인공지능 시대에 맞춰 병원이 나아가야 할 방향을 알아보자.

지난 3월, 연세의료원 세브란스 병원은 한국마이크로소프트, 디에스이트레이드, 아임클라우드, 센서웨이, 베이스코리아IC, 핑거앤, 셀바스AI, 마젤원, 제이어스, 디엔에이링크 등 국내외 IT기업 10개사와 '한국형 디지털 헬스케어 공동연구 협약'을 맺었다. 이 협약의 궁극적인 목표는 한국인의 건강 상황에 맞는 의료 인공지능을 개발하는 것이다.

의료 인공지능은 인공지능의 다양한 활용 사례 가운데 가장 주목받는 분야다. 인공지능이 CT 촬영 데이터를 분석해 암을 찾아내거나, 환자가 처한 환경과 병을 분석해 최적의 치료법을 찾아줄 수 있을 것으로 기대받고 있다. 해외에선 이미 IBM, 구글 딥마인드 등 내로라하는 IT 기업이 의료 인공지능 개발 및 상용화를 위해 발 빠르게 움직이고 있다.

세브란스 병원이 국내외 IT기업과 맺은 협약은 이러한 의료 인공지능을 외국의 IT 기업에 의존하지 않고, 한국 환경과 환자에 맞게 직접 개발하겠다는 뜻을 담고 있다.

디지털 트랜스포메이션: 병원도 예외일 수 없다

세브란스 병원은 설립된지 100년이 넘은 유서 깊은 병원이다. 하지만 병원의 향후 100년을 책임질 새로운 먹거리를 찾기 위해 많은 고민을 하고 있다. 때문에 의료 서비스와 IT 기술을 융합한 의료 서비스와 의료 인공지능을 개발하기 위해 '헬스-IT 산업화 지원센터'를 원내에 설립하고 외부에서 IT 전문가를 초빙했다.

이상은 특임교수도 이렇게 초빙된 외부 IT전문가 가운데 한 명이다. 이 교수는 전자공학과 IT분야의 전문가다. 서울대 전자공학과를 졸업하고, 호서대 벤처산업과에서 박사 학위를 받았다. LG전자, SK인포섹 등 국내 기업뿐만 아니라 래셔널소프트웨어, HP, 한국마이크로소프트 등 해외 기업에서 개발자와 경영가로서 경력을 쌓았다. 중간에 벤처기업에 참여하기도 했고, 소프트웨어산업진흥원(현 정보통신산업진흥원)에서 단장을 역임하기도 했다. 현재는 세브란스 병원이 추진하고 있는 의료 서비스와 IT 기술의 융합을 돕기 위해 연세의료원에 특임교수로 재직하고 있다.

"세브란스 병원과 헬스-IT 산업화 지원센터의 목표는 세브란스 병원이 가지고 있는 의료 기술 경쟁력과 IT 기술을 접목해 IT 기술 경쟁력을 확보하려는 것에 있습니다. 산업간의 융합은 피할 수 없는 흐름입니다. 병원도 IT 기술을 활용해 혁신을 진행하지 않으면 경쟁력에 문제가 생길 수 있습니다."

"의료 서비스와 클라우드 컴퓨팅, 빅데이터 분석, 인공지능 등 IT 기술을 결합하면 기존에는 상상할 수 없었던 새로운 형태의 의료 서비스를 제공할 수 있습니다. 이를 통해 질병 예측, 치료효과 및 재활효과 상승, 환자중심 서비스, 재난상황시 응급환자 대처, 지역간 의료 서비스 격차 해결, 노령화 사회 대비 등 병원에게 주어진 많은 문제의 해법을 찾을 수 있게 될 것입니다."

한국 환자에게 맞는 의료 인공지능 개발이 목표

세브란스 병원의 목표는 의료 데이터, 사물인터넷, 클라우드, 인공지능 등 4가지 기술을 결합해 의료 인공지능을 만드는 것이다. 의료 데이터는 세브란스 병원이 보유하고 있지만, 나머지 3가지 기술은 가지고 있지 않다. 때문에 3가지 기술을 확보하기 위해 한국마이크로소프트, 셀바스AI 등 국내외 사물인터넷, 클라우드, 인공지능 업체와 손을 잡았다.

"의료 인공지능은 의사들이 질병을 사전에 예측하고 더욱 정확한 맞춤 처방과 치료를 진행할 수 있도록 돕는 조수입니다. 의료 인공지능이 환자의 데이터를 분석하면, 의사들이 이를 바탕으로 정확한 판단을 내리는 것입니다. 때문에 의료 인공지능이 상용화되면 의사들은 더욱 정확한 처방을 내릴 수 있게 되고, 환자들은 개인에게 맞춤화된 치료를 받을 수 있게 될 것입니다."

"즉, 의료용 인공지능은 결국 '정밀 의료'를 제공하기 위한 방법론 가운데 하나라는 것이지요. 정밀 의료란 환자 개인에게 맞는 맞춤 처방을 의미합니다. 같은 병이라도 환자 별로 대처법이 다릅니다. 같은 약을 처방해도 병이 낫는 사람이 있고, 낫지 않는 사람이 있습니다. 환자 별로 유전 정보, 생활 환경, 습관 등이 천차만별이기 때문이지요."

"때문에 환자의 여러 개인적 요소를 분석하고 이를 기존 의료 정보와 대조해서 환자에게 맞는 최적의 치료법을 찾아야 합니다. 의료 인공지능은 이렇게 개인에게 맞는 최적의 치료법을 찾는데 많은 도움이 될 것입니다."

"정밀 의료를 실현하기 위해 환자 개인의 의료 데이터가 필요합니다. 이 데이터를 수집하기 위해 사물인터넷 기기가, 보관하기 위해 클라우드가, 분석하기 위해 인공지능이 필요합니다."

"의료 인공지능 개발에서 가장 중요한 의료 데이터는 세브란스 병원이 가지고 있습니다. 하지만 다른 부분은 부족하죠. 반면 외부 IT 업체들은 사물인터넷, 클라우드, 인공지능 기술을 보유하고 있지만, 의료 데이터를 확보하고 연구할 수 없었습니다. 때문에 서로가 각자가 잘하는 것을 모아서 의료 인공지능 개발을 위한 공동 연구를 진행하기로 결정한 것입니다."

의료 데이터 해석은 병원이, 데이터 보관과 인공지능 관리는 클라우드로

즉, 한국형 디지털 헬스케어 공동연구 협약은 병원과 IT 업체가 자신이 가장 잘하는 기술을 한군데 모아서 컨소시엄을 구성한 것이라고 볼 수 있다. 그렇다면 의료 인공지능 개발을 위해 각각의 업체는 구체적으로 어떤 역할을 담당하고 있는 것일까.

"세브란스 병원은 어떤 분야를 연구할지 정하고, 환자의 의료 데이터를 비식별화된 데이터(특정 개인임을 알아볼 수 없는 데이터)로 변환해서 제공하는 역할을 합니다. 단순히 데이터를 분석하는 것은 아무런 의미가 없습니다. 분석한 데이터가 임상적으로 어떤 의미가 있는지 해석할 수 있어야 합니다. 이러한 임상 데이터 해석을 세브란스 병원 내의 의사와 연구진이 진행하고 있습니다."

"한국마이크로소프트는 데이터를 보관하고 분석할 수 있는 클라우드 서비스를 제공합니다. 마이크로소프트의 클라우드 서비스인 '애저'와 애저에서 제공하는 머신러닝(기계학습) 기술을 활용해 의료 데이터를 보관하고 분석하고 있습니다."

"환자 개개인의 의료 데이터를 수집하는 것은 사물인터넷 업체의 역할입니다. 센서웨이, 베이스코리아IC 등이 이러한 역할을 담당합니다."

"수집된 영상, 신호 데이터 분석은 딥러닝(인공신경망) 기술을 보유한 업체가 담당합니다. 아임클라우드, 셀바스AI 등이 이 작업을 진행하고 있습니다. 의료 데이터 분석은 통계학 기반의 머신러닝 업체인 디에스이트레이드 등이 담당합니다."

"세브란스 병원과 업체는 따로 움직이는 것이 아닙니다. 특정 과제를 정하고 함께 움직입니다. 특정 과제를 달성하기 위해 세브란스 병원에서 임상의와 조교수를 투입하면, 업체에서도 이를 돕기 위한 IT 개발자와 인력을 파견하고 있습니다. 의료 서비스와 IT 기술의 융합을 위한 수 많은 과제를 정하고, 이 과제를 해결하기 위해 병원과 기업이 협력하고 있는 것이지요."

한국 환자는 한국 인공지능이 잘 안다

IBM 왓슨, 구글 딥마인드 헬스 등 여러 IT 기업이 의료 인공지능 개발에 많은 인력과 비용을 투입하고 있다. 하지만 이 교수는 해외의 IT 기업이 개발한 의료 인공지능을 국내 환경에 바로 적용하는 것은 어렵다고 밝혔다. 치료할 대상이 다르기 때문이다. 왓슨의 경우 미국에서, 딥마인드 헬스의 경우 영국에서 개발을 진행하고 있는데, 미국 및 영국 환자와 한국 환자는 생활 환경, 유전 정보 등이 달라 해외 의료 인공지능 서비스가 내린 처방이 한국 환자에게 맞지 않는 경우가 발생할 수 있다는 설명이다. 때문에 한국 환자의 의료 데이터를 활용한 인공지능 서비스가 필요하다고 강조했다.

"IBM 왓슨의 경우 현재 암에 대한 진단과 치료 예측만 제공합니다. 하지만 암만 병인 것은 아닙니다. 다양한 질병이 존재합니다. 심장 질환, 당뇨병, 고혈압 등 암 못지 않게 치료하기 어려운 만성 질환이 존재합니다. 이를 IBM 왓슨으로 다 해결하는 것은 어렵습니다. 때문에 병원이 여러 질환을 진단하고 치료 방법을 찾아주는 인공지능 서비스를 직접 개발해야 합니다."

"병원이 직접 인공지능 서비스를 개발해야 하는 이유는 하나가 더 있습니다. 바로 해외의 환자와 한국 환자의 특징이 상당히 다르다는 것입니다. 왓슨의 경우 주로 미국에서 데이터를 수집하고 임상 실험을 진행했습니다. 즉, 치료법에 미국 환자의 특징이 많이 반영되었습니다. 미국 환자의 특징은 한국 환자의 특징과 많이 다릅니다. 같은 약도 미국 환자에게는 듣는데, 한국 환자에게 잘 듣지 않는 경우가 많습니다. 같은 병이라도 원인, 질환이 다른 경우가 비일비재합니다. 식생활이나 주변 환경도 다르지요. 때문에 한국 환자의 데이터를 수집하고 이에 대한 연구가 진행되어야 합니다. 이러한 연구는 결국 국내 병원밖에 할 수 없습니다."

개별 융합 의료 서비스에서 인공지능 서비스로

세브란스 병원과 IT 업체가 진행하고 있는 이번 연구는 아직 인공지능 서비스라고 부를 만큼 완성된 것은 아니다. 의료 서비스와 IT 기술의 융합을 위한 개별 과제를 정하고, 이를 하나씩 달성해나가고 있는 상태다. 하지만 이렇게 융합이 차근차근 진행되면 결국 인공지능 서비스라고 부를 수 있을 만큼 고도화된 서비스가 완성될 것이라는 게 이 교수의 설명이다.

"세브란스 병원이 진행하고 있는 의료와 IT 융합 프로젝트는 두 가지 단계로 나눌 수 있습니다. 1단계는 개별 질환을 진단하고 치료할 수 있는 서비스를 만들어서 상용화하는 것입니다. 현재 이 것은 차근차근 완수되고 있습니다. 이를 통해 특정 질환을 진단하고 치료할 수 있는 인공지능 서비스를 만들고 있습니다. 이렇게 1단계를 완료하고 2단계로 더 많은 기업과 함께 다양한 질환을 진단하고 치료할 수 있는 범용 의료 인공지능 서비스 개발에 나설 것입니다."

"세브란스 병원은 1단계 프로젝트를 속속 선보이고 있습니다. 예를 들어 셀바스AI와 함께 진행한인공지능 기반의 질병 예측 서비스인 ‘셀비체크업’을 환자들에게 제공하기 시작했습니다. 셀비체크업은 환자의 건강검진기록을 입력하면 폐암, 간암 등 6대 암과 심뇌혈관질환, 당뇨병, 치매 등 주요 성인병이 3년 이내에 발병할지 예측해주는 서비스입니다."

"또한 대규모 안전사고가 벌어졌을 때 환자들을 효과적으로 분류해서 병원에 빠르게 이송하고, 1차 응급 처방을 내릴 수 있는 시스템을 개발하고 있습니다. 이렇게 몇 가지 과제가 임상 테스트 결과 의미 있는 수준이라고 판단될 정도로 완성되어가고 있습니다."

"의료 인공지능을 개발하려면 많은 데이터, 인력, 자본이 필요합니다. 특정 질환을 특정 방법으로 예측하는 서비스를 개발하는 것은 그리 오래 걸리지 않습니다. 하지만 이러한 특정 질환만을 위한 서비스를 모든 질환 진단 및 치료에 활용할 수 있는 시스템으로 만드는 것은 어렵습니다. 예를 들어 수면치료만을 위한 인공지능 서비스를 개발하는 것은 1~2년이면 충분하겠지만, 이를 모든 정신과에 활용할 수 있을 정도로 고도화하려면 많은 시간이 필요할 것입니다."

"현재 세브란스 병원의 연구도 특정 질환 및 사태에 대응할 수 있는 인공지능 서비스를 개발하는데 초점이 맞춰져 있습니다. 하지만 이렇게 특정 질환을 위한 인공지능 서비스가 쌓이면 결국 훌륭한 범용 의료 인공지능 서비스가 완성될 것입니다. 인공지능의 핵심은 데이터입니다. 세브란스의 의료 인공지능 서비스 역시 더 많은 의료 데이터를 학습하고 분석함으로써 점점 더 좋아지고 발전할 것입니다. 마찬가지로 IBM 왓슨도 몇 년 후에는 한국 환자의 데이터를 학습함으로써 더욱 똑똑해지고 한국 환경에 맞게 변할 것이라고 생각합니다."

"현재 국내 의료 인공지능 개발은 개인정보보호법 등 여러 의료 관련 법의 규제를 받고 있습니다. 때문에 의료 데이터를 인공지능에게 학습시키려면 비식별화 데이터임에도 불구하고 먼저 관련 심사를 일일이 받아야 하는 등 연구 진행에 어려움이 많습니다. 국내 의료용 인공지능 산업 발전을 위해 정부가 강력한 규제를 조금 재검토해볼 필요가 있다고 생각합니다."

'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)