헬스케어산업에서의 3D프린팅 의 접목

◆ 헬스케어 산업 빅뱅 ① / 달라지는 헬스케어 패러다임 ◆

지난 1월 미국 소비자가전쇼(CES)에서는 `스카우트(Scout)`라는 모바일 헬스케어 기기가 화제였다. 미국 벤처기업 스캐나두가 개발한 이 기기를 이마에 10초 정도 대고 있으면 체온, 심박수, 혈압, 혈중산소농도 등 15가지 항목에 대한 생체신호가 측정되고 관련 데이터는 블루투스를 통해 스마트폰으로 전송된다.

1960년대 공상과학(SF) 영화인 스타트렉에는 휴대용 의료진단 기기인 `트라이코더`를 통해 환자 병명과 치료법을 알아내는 장면이 나온다. 스카우트의 등장은 영화 속 공상이 현실로 다가오고 있음을 의미한다.

`웨어러블 기기` `줄기세포` `유전체 맞춤의학` 등 헬스케어 산업 생태계를 바꾸는 혁신적인 기술이 등장하고 관련 시장도 급증하고 있다. 정보통신기술(ICT)과 생명공학기술(BT) 간 융합으로 생긴 웨어러블 기기는 진단 후 치료와 같은 기존 소모적인 의료시스템을 예방ㆍ맞춤형으로 변화시키는 데 기여할 것으로 기대되고 있다. 몸에 부착하거나 의복에 부착한 웨어러블 기기를 통해 심박수나 혈압 등 생체신호를 체크함으로써 일상생활 속에서 자동으로 데이터를 생성한다. 정기택 한국보건산업진흥원장은 "고령화 사회로 진입하면서 비용 문제가 불거지던 기존 헬스케어 산업이 다양한 모바일 기기와 융합함으로써 예방ㆍ맞춤형으로 전환되고 있다"며 "이는 헬스케어 산업에 새로운 성장동력이 될 수 있다"고 말했다.

지난해부터 본격 등장한 웨어러블 기기 열풍은 IT기업에 헬스케어 시장 진입을 재촉하며 관련 산업이 폭발적으로 성장하는 데 일조하고 있다. 시장조사 기관 주니퍼리서치에 따르면 `헬스` 기능이 접목된 웨어러블 디바이스 시장은 지난해 13억달러에서 2016년 60억달러, 2020년께 200억달러로 급성장할 전망이다.

IT업계에서는 스마트 기기가 전문 의료 기기로 변신할 것으로 예상하고 있다. 지난 1월 구글은 구글글라스 뒤를 잇는 스마트 콘택트렌즈 시제품을 공개했다. 이 제품은 눈물 성분으로 포도당 수치를 판독해 당뇨 환자가 간편하게 혈당을 측정할 수 있도록 돕는다. 애플 역시 생체신호 측정과 원격진료가 가능한 `아이워치(iWatch)`를 선보일 예정이다.

웨어러블 기기 발달로 시작된 헬스케어 시장이 `스마트 스킨`과 연계되면 폭발적인 성장을 이룰 것으로 전망된다. 기초과학연구원(IBS) 나노입자연구단의 김대형 서울대 화학생물공학부 교수 연구진은 마치 `니코틴 패치`처럼 파킨슨병 환자 피부에 붙이면 필요할 때마다 약물을 전달할 수 있는 전자피부를 개발했다. 이 전자피부에는 근육 감지 센서와 열을 발생시키는 센서, 약물이 들어 있는 지름 40~50㎚(나노미터ㆍ1㎚는 10억분의 1ｍ) 입자가 함께 들어 있다.

파킨슨병 환자 근육이 비정상적으로 움직일 때 센서가 이를 감지하면 40도 정도 열이 발생한다. 이 열에 나노입자가 녹으면서 안에 있던 약물이 피부로 스며든다.

존 로저스 미국 일리노이공대 재료공학과 교수와 김정훈 한양대 에너지공학과 연구원 공동 연구진은 지난 3월 상용화가 가능한 스마트 스킨을 개발해 학계 이목을 집중시켰다. 김정훈 연구원은 "생체신호를 측정하기 위해 복잡한 선을 신체에 붙이지 않아도 심박수, 체온 등을 측정해 무선으로 전달할 수 있다"고 설명했다.

유전자ㆍ줄기세포 기술 발달은 환자맞춤형 치료를 앞당긴다. 인간 지놈 프로젝트 성공으로 30억개에 달하는 인간 유전자 염기서열 해독이 끝난 지 10여 년 만에 단 수십 분 만에 개개인 유전자를 해독할 수 있는 시대가 됐다. 올해 초 영국 바이오기업인 옥스퍼드 나노포어 테크놀로지는 USB처럼 컴퓨터에 연결할 수 있는 DNA 분석 기기를 선보였다.

개인 DNA를 분석하고 나면 원하지 않는 염기를 잘라낼 수도 있게 됐다. 유전자 가위 기술이 발달한 덕분이다. 만약 암을 일으키는 유전자 서열을 안다면, 암이 발병하기 전에 미리 잘라낼 수 있다. 실제로 2010년 김진수 서울대 화학부 교수팀은 유전자 가위 기술을 이용해 에이즈 바이러스와 결합하는 단백질인 `CCR5` 유전자를 제거하는 데 성공한 바 있다.

환자 세포로 줄기세포를 만들면 면역 반응이 없는 신체 조직을 만들 수 있다. 아직 심장이나 간 같은 완벽한 기능을 갖고 있는 장기를 만들지는 못했지만 최근 환자 맞춤형 배아줄기세포 복제에 성공한 연구가 잇따라 발표되면서 기대감이 높아지고 있다.

산업용 제품에만 사용되던 3D 프린터도 최근 인공장기, 조직 등을 만드는 데 활용되면서 헬스케어 산업에 적극 활용되고 있다. 이미 3D 프린터로 혈관, 근육과 같이 모양이 단순한 기관을 만드는 것은 가능해졌다. 이제 인공심장, 폐, 간과 같이 골격을 갖고 있는 복잡한 형상의 장기만 남았다. 이미 미국 웨이크포레스트그룹 재생의학연구소는 3D 프린터를 활용한 인공심장을 만들어 실험실 환경에서 작동하는 것까지 성공한 상태다. 3D 프린터가 헬스케어 산업에서 활용되면 맞춤형 장기 시대가 성큼 다가오게 된다.

유회준 KAIST 전기ㆍ전자공학부 교수는 "ICT와 빅데이터, 모바일, 클라우딩 컴퓨터 기술을 비롯해 줄기세포ㆍ유전자 기술이 헬스케어 산업과 결합되면 관련 시장 패러다임이 변하게 된다"며 "이미 일상생활 곳곳에서 변화가 시작되고 있다"고 말했다. 그는 이어 "미국 일본 중국 등이 이미 헬스케어 시장의 변화를 감지하고 규제를 정비하면서 뛰고 있는 만큼 우리나라도 하루빨리 준비해야 한다"고 강조했다.