인체-컴퓨터 연계 프로젝트 착착… 울산, 전국 최초로 ‘1만명 게놈 프로젝트’ 추진

▎미래 학자들은 AI가 인간지능을 넘어설 시기를 2045년으로 보고 있다.

경영컨설턴트 겸 베스트셀러 저자인 피터 드러커는 한때 “미래를 예측하려 하는 것은 밤중에 전조등도 없이 뒤쪽 유리창 밖을 내다보며 시골길을 달리는 것과 같다”라고 말했다. 이러한 예측의 불확실성에도 불구하고, 전문가들이 한결같이 꼽는 미래 유망 분야는 ‘맞춤형 실시간 의료 서비스’다.

구글의 할 바리안(Hal Varian) 수석 이코노미스트는 미래 인류의 삶에서 의료 서비스의 제공과 그 비용이 중대한 영향을 미칠 것이라고 강조한다. “향후 인류 이야기에서 큰 줄기는 지속적으로 건강을 모니터링하는 것이다. 병원 밖에서 원격진료로 고객의 건강 상태를 모니터링하는 것이 훨씬 더 저렴하고 편리할 것이다. 실제로 ‘가정 보안 시스템’에는 건강에 대한 모니터링 서비스가 당연히 포함될 것이다.”

광대역 용량이 증가함에 따라 로봇 및 원격 수술이 일반화될 수 있다고 믿는다. 의료 서비스가 더 나아진 연결성(connectivity)과 속도에 심대한 영향을 받을 수 있다는 점에 동의한다. “약물은 부작용 없이 개인 질병의 분자 프로파일에 가장 적합하도록 정확히 개발될 것이다. 현재의 질병은 더 이상 증상을 모호하게 분류하는 그룹의 의미가 아니라 정확한 분자 경로를 탐색하도록 새로운 이름으로 명명될 것이다.”

구글의 인공지능 이야기를 잠시 해보자. 구글은 당뇨병을 앓는 수백만 명이 실명으로 이어지는 아픔을 막는 데 도움을 줄 수 있는 프로젝트를 진행했다. 구글 연구진은 당뇨병 관련 눈 이상 징후를 대략적으로 감지할 수 있는 영상인식 알고리즘을 개발했는데, 이 소프트웨어는 환자의 망막 사진을 조사해 당뇨망막병증의 초기 단계를 나타내는 작은 동맥류를 발견하는 것이다.

구글, AI로 당뇨망막병증 치료 도전

당뇨망막병증은 치료하지 않을 경우 실명을 일으키는 질환이다. 실명을 예방하려면 사람들이 검진을 받을 수 있도록 해야 하는데, 절반은 발견되기 전에 시력 감퇴를 겪는다. 구글이 이런 분야에 사명을 걸고 일한다면 세상은 좀 더 밝아지지 않을까? 누군가는 이 기술이 의사에게는 일자리 감소를 의미할 수 있다고 할지 모르겠다. 그러나 구글의 알고리즘이 기술 부족으로 수행되지 않는 작업을 선별하는 동시에 의사에게 더 중요한 업무를 맡길 수 있다고 말하는 편이 오히려 사실에 가깝다고 할 수 있겠다.

구글의 AI는 망막 사진만 봐도 성별을 알 수 있다고 한다. 안과 전문의는 이를 추측만 할 수 있을 뿐, 옳고 그름을 따질 확률은 50:50이라는 견해가 상당하다. 남성 눈과 여성 눈의 해부학적 차이와 생리학적 차이점을 더 잘 이해하면 눈병에 대한 더 나은 이해로 이어질 테고, 결국 약물 발견에 도움이 될 것이라는 희망을 가질 수 있다고 하니 구글이 접하는 세상과 그들이 추구하는 가치에 더 매료된다.

아직은 AI가 어떤 성과를 낼지 전혀 밝혀지지 않고 있다. 피드백이 전적으로 긍정적이지만은 않다는 말이다. 개발도상국 환자들은 즉각적인 테스트 결과를 좋아하지만 인터넷은 느려서 환자가 불평을 늘어놓기 일쑤다. 이런저런 과정을 보며 더 나은 세상을 만들어가기 위한 구글 헬스 연구팀의 그간 노력에 관심이 가는 것은 당연해 보인다.

이제 모바일 헬스(Mobile Health, mHealth)는 의사가 의료 행위를 하고 환자가 자신의 건강과 질병을 관리하는 방식을 바꿀 기술로 예고되고 있다. 와이어리스 헬스(Wireless Health) 또는 텔레헬스(Tele-health)라고도 하는 모바일 헬스는 전체 의료 생태계에 걸쳐 있는 광범위한 애플리케이션을 포함한다. 모바일 기기로 환자 EMR(Electronic Medical Record)에 접속하는 의사, 블랙베리 앱을 통해 포도당 수치를 추적하는 당뇨병 환자, 또는 이식 환자에게 약물 주의 경고를 보내는 병원일 수 있다.

모바일 헬스 솔루션은 건강한 사람들도 이용할 수 있다. 모바일을 통해 산아제한에 도움을 받거나 임신을 추적하는 여성들이 늘고 있다. 환자들이 모바일 플랫폼의 도움을 받아 자신의 건강을 추적하면서 빅데이터 형성에 기여하고 있다. 모바일 헬스는 맞춤형 의학의 문을 활짝 열고 더 많은 사람들로 하여금 자신의 건강에 참여하게 할 수 있는 잠재력을 갖고 있기에, 관련 바이오 앱의 성장성은 무궁무진하다.

그러나 그 변화 가능성에도 불구하고 대중 수용 단계에 진입하기까지는 아직 갈 길이 멀다. 의료 공간에서 시간을 절약하고, 더 나은 기록을 유지하고, 환자 자신의 건강을 통제하는 기술이 필요하다는 것에는 의심의 여지가 없다. 모바일 기술은 잠재적으로 이러한 요구를 충족시킬 수 있지만, 대체로 대중은 아직 모바일 의료 기술을 사용하지 않는다.

그토록 충족되지 못한 욕구가 많아 보이는 공간에서 이해가 부진한 것처럼 보이는 이유는 무엇일까? 우선 모바일 의료 회사들이 시장을 구축하고 있지만, 의료 공간은 규제와 법적 제약의 지뢰밭이 될 수 있다. 이러한 제한은 의료 초보자들에게 부담일 수 있다. 심지어 무적의 정보·기술 강자인 구글도 개인 의료 기록을 폐기하기로 결정했다. 기술 격차도 존재한다. 인구의 상당 부분이 여전히 스마트 모바일 기술에 접근하지 못하고 있다. 접근할 수 있는 사람들은 그들 자신의 건강을 통제하기 위해 동기부여를 받아야 한다.

이는 누가 모바일 헬스 혁명의 가장 큰 장애물을 대표하느냐 하는 문제가 된다. 새로운 기술 도입을 방해하는 자는 관행에 젖은 의사들인가? 모바일 헬스를 새로운 재정적 책임으로 보는 정부 관리자나 보험회사인가? 아니면 환자 스스로 항상 그래왔던 방식으로 자신의 건강을 관리하는 방식에 익숙해서 새로운 것에 대해 거부감을 느끼기 때문인가?

오늘날 모바일 헬스 기술은 여전히 사용자에게 상당한 부담을 주고 있는데, 대부분의 사람들은 여전히 그것을 떠맡으려 하지 않는다. 인지된 유익성 또는 사용자 경험의 즐거움이 목표 대상인 대중의 부담을 넘어설 때, 모바일 헬스는 의료 혁신에 필요한 임계치를 넘어 대중화 단계에 이를 수 있다. 아직까지 비용이 편익보다 큰 느낌이지만 임계치가 머지않았고, 관련 바이오헬스 산업의 성장이 예상된다.

아마존, 이커머스·클라우드 다음은 ‘헬스케어’

2018년 8월 아마존은 애플에 이어 ‘몸값 1조 달러’에 바짝 다가섰다. 그 배경에는 아마존이 처방 의약품 배송 서비스까지 사업을 확장한다는 소식이 작용했다. 아마존의 헬스케어 사업은 2016년 미국 보스턴에 있는 한 지역 병원에 AI 플랫폼 ‘알렉사’ 서비스를 공급하는 것에서 시작했다. 아마존은 2017년 의약품 유통 자격을 취득하고, 2018년 7월 온라인 약국 스타트업 필팩(PillPack)을 인수한다고 발표했다. 2006년 설립된 필팩은 오프라인 약국의 시스템과 달리 환자가 약을 구입하기 위해 직접 약국을 방문할 필요가 없는 시스템으로 눈길을 끌었다. 환자가 처방받은 의약품을 매달 환자의 집으로 배송해주는 것이다.

아마존은 또한 필팩의 인수로 개인 의료 정보에 접근할 수 있게 됐는데, 의료 정보를 활용할 경우 더 완벽한 고객별 맞춤 마케팅이 가능해진다. 2019년에는 미국 시애틀 본사 직원과 그 가족을 위한 건강관리 앱 ‘아마존 케어(Amazon Care)’를 출시했다. 영상 채팅이나 문자 같은 온라인 진료 서비스를 제공하고 처방전을 집으로 보내주는 포괄적 의료 서비스다. 같은 해 디지털 헬스케어 스타트업인 ‘헬스 내비게이터(Health Navigator)’를 인수하며 원격의료 서비스도 강화했다. 2020년에는 새로운 웨어러블 기기 ‘아마존 헤일로(Amazon Halo)’를 선보였다. 헤일로는 체지방, 수면 질, 심박 수 등 건강 수치는 물론 기분 상태와 활동량까지 24시간 측정한다.

아마존은 AI 기술을 이용해 체지방과 감정 상태를 추적하는 기술을 포함하면서 다른 기업의 웨어러블 기기와 차별화를 추구한다. 관건은 정확성이다. 아마존 측은 다년간 심혈을 기울여 개발한 AI 기반 알고리즘 덕분에 헤일로 밴드의 각종 측정 결과가 매우 정확하다고 주장한다.

환자가 의료 서비스에 쉽게 접근하는 것이 헬스케어 분야의 핵심이다. ‘1차 진료 서비스 시장’에 접근하는 문제에 있어 얼마나 제대로 된 기술을 제공하느냐가 중요하다. 진료 서비스의 디지털 접점인 ‘디지털 프론트 도어(Digital Front Door)’ 확대를 위해서 현재 많은 기술 기업이 경쟁하고 있다.

예전에 의료기기 업체가 중심을 이루던 헬스케어 시장은 이제 구글, 애플, MS, 아마존 같은 정보기술 기업이 건강관리 서비스 앱으로 각축전을 벌이고 있다. 보험사들은 고령화와 저출산에 따른 시장의 한계를 극복하기 위해 핀테크의 한 영역으로 데이터 분석, 인공지능(AI), 사물인터넷(IoT) 등의 기술을 활용한 보험 서비스 ‘인슈어테크(Insurtech)’를 통해 디지털 헬스케어 시장의 문을 두드리고 있다.

스마트밴드와 스마트워치는 한때 값비싼 ‘만보기’라는 평가를 받았지만 최근에는 다르다. 심전도와 혈중 산소 포화도 등 전문 의료기기가 있어야 측정 가능한 생체 정보까지 수집해 건강 의료 모니터링에 직접 활용할 수 있다. 웨어러블 기기를 통해 실시간으로 사용자의 건강 정보를 수집하고 구독 모델로 상세한 데이터를 누적하면 질병 예측, 보험 상품 개발, 건강 관련 상품 제안 등의 맞춤형 서비스를 제공할 수 있다.

이커머스와 클라우드 사업으로 ‘두 축’을 이룬 아마존은 궁극적으로 헬스케어 생태계를 만들어 ‘세 축’의 포트폴리오를 갖추려 하고 있다. 아마존의 헬스케어 경쟁력은 기존 사업과의 시너지에서 나온다. 이미 갖춰놓은 물류 인프라, 데이터 클라우드, AI 스피커 알렉사에 일반 소비자의 의료 정보를 얹으면 생태계 구축을 이룰 수 있다는 것이 아마존의 구상이다. 기존 쇼핑·동영상 콘텐트에 적용되던 아마존 프라임 서비스에 헬스케어를 포함시켜 종합적인 구독 서비스를 진행할 가능성이 높다.

문득 여러 산업에서 발전하고 있는 아마존이 조 바이던 시대에도 발전할지 궁금해진다. 아마존 CEO 제프 베조스는 자신을 멍청이(Bozo)라 부른 트럼프 대통령과 사이가 안 좋았는데, 자신의 인스타그램에서 조 바이든에게 당선 축하 메시지를 남겼다. “통합과, 공감, 품격이 지나간 시대의 특징이 아님을 뜻한다. 미국인이 기록적인 수의 투표로 우리의 민주주의가 강하다는 것을 다시 증명했다.” 그의 말을 상기하며 아마존이 전자상거래를 넘어 바이오헬스에서 많은 성장을 하기를 기대해 본다.

‘실험 쥐’ 필요 없는 뇌과학 시대 성큼

▎아마존은 2018년 7월 온라인 약국 스타트업 필팩(PillPack)을 인수했다. 필팩은 환자가 처방받은 의약품을 매달 환자의 집으로 배송해주는 서비스로, 아마존은 필팩의 인수로 개인 의료 정보에 접근할 수 있게 됐다.

뇌과학과 여러 학문의 융합은 결국 인간을 더 정확히 이해함으로써 사회에 도움을 주는 것이 목표이다. 뇌과학을 기초로 현대 사회의 여러 현안에 종합적으로 접근할 수 있다. TED의 한 강연을 보며 ‘뇌과학과 바이오헬스 산업’에 대해 생각해본다. ‘다음 세기에 우리가 배울 뇌에 관한 것(What we’ll learn about the brain in the next century)’이라는 제목으로 신경공학자인 샘 로드리게스(Sam Rodriques)가 한 이야기다.

많은 뇌신경 연구자들은 인간의 우울증에 대해 연구하고 있다. 그러나 실험 쥐 등의 동물실험으로 인간의 감정을 연구한다는 것은 당연히 한계가 있다. 그래서 다른 질병에 대한 연구 성과에 비해 인간 뇌에 생기는 질병의 연구는 지난 40년간 별다른 성과를 이루지 못했다. 대체 장비인 MRI가 있지만, 인간의 뇌신경 활동을 실제로 측정해낼 수 없다. 실제로 우리는 파킨슨병의 원인을 알고 싶어 하지만, 현재 기술로는 그 병을 일으키는 특정 뇌세포를 제대로 연구할 수 없다.

샘 로드리게스는 2100년 정도가 되면 뇌 연구에 대한 기술이 엄청나게 발전할 것으로 예상한다. 예를 들어 알츠하이머병에 대한 약물 치료법이 개발되고, 퇴행이 시작되기 전에 막을 수도 있다. 이 일을 가능하게 하는 기술은 먼저 머리카락같이 얇은 구멍을 뇌에 뚫어서 신경세포를 관찰하는 이른바 레이저 천공술이다. 이 기술은 안전하고 빠르며 흔적도 남기지 않을 것이다. 그리고 뇌 속을 관찰하기 위해 유연한 탐침이 개발되어 뇌혈관을 돌아다니며 조사를 할 수도 있다. 이러한 기술의 개발로 인간을 통한 연구가 가능해질 때에야 비로소 신경과학의 발전이 이루어질 것이다.

또한 뇌에 구멍을 통한 전기 장치를 달면 뇌를 바로 컴퓨터와 연결할 수도 있다. 생각만으로 이메일을 보낼 수 있고, 눈으로 사진을 찍을 수 있다면 어떨까? 기억하고 싶은 것을 바로 하드드라이브에 저장했다가 원할 때 다시 꺼내어 볼 수도 있다. 미친 사람과 비전을 가진 사람은 사실 종이 한 장차이다. 안전이 보장된다면 레이저 천공 시스템이 2043년쯤 허가를 받을 것이고, 그 수요도 폭발적으로 늘어날 것이다. 여태껏 쥐 실험을 통해 알아낼 수 없었던 엄청난 연구 결과가 나올 것이며, 심리학과도 연계되어 질병 치료가 가능해질 것이다. 가령 ADHD도 지금은 증상만으로 병을 구분할 수밖에 없지만, 신경세포의 양상에 따라 수십 종류로 세분화되어 치료법을 달리하게 될 것이다. 정신분열과 우울증의 경우도 마찬가지다.

그래도 범죄 피해자의 외상 후 스트레스 극복을 돕는 스마트폰 앱은 고마운 친구다. 심장 박동 같은 생체 신호를 스마트폰으로 감지해 외상 후 스트레스에 따른 신체 긴장도를 측정하고 상황별 치료 프로그램을 제공한다. 뇌의 신호 전달 순서가 중단되면 중요한 신경 연결이 상실되어 기억상실과 치매를 일으킬 수 있다. 이러한 장애를 치료하려면 네트워크의 다른 뉴런의 기능에 영향을 주지 않고 결함이 있는 뉴런을 식별하여 신호 전달 루틴을 복원해야 한다. 그래서 신경과학자들은 뇌의 컴퓨터 모델을 갖게 됨으로써 살아 있는 실험 대상자가 없어도 뇌의 기능과 이상을 시뮬레이션하고 치료법을 연구한다.

미래 기술은 잠재적으로 인공지능이 탑재된 웨어러블 전자제품이나 생체공학 또는 스마트 기기에 통합될 수 있다. 그러나 이 기술이 상용화되기까지는 아직 해결해야 할 장애물이 많다. 우리는 인간의 뇌만큼 크고, 신경과학자들에게 유용할 정도로 복잡한 네트워크를 구축하기 위해 먼 길을 걸어가야 한다.

페이스북도 ‘뇌-컴퓨터’ 연계 산업 매진

페이스북은 2019년 9월 생각만으로 컴퓨터를 조종하는 브레인컴퓨팅 스타트업 CTRL-랩(CTRL-Labs)을 인수했다. 2015년 창업한 CTRL-랩은 신경세포(뉴런) 활동을 읽는 팔찌를 통해 생각만으로 컴퓨터를 조종할 수 있는 기술을 연구해왔다. CTRL-랩은 페이스북의 VR(가상현실) 스마트 안경을 개발부서인 리얼리티랩(Reality Lab)에 합류한다. 페이스북은 CTRL-랩 기술이 자사가 AR과 VR 경험의 개선을 도모하기 위해 활용하려던 혁신적 기술이라면서, 앞으로 이용자 경험을 근본적으로 개선할 수 있을 것이라고 밝혔다.

이에 따르면 팔찌가 신경세포 신호를 해독해 기기가 이해할 수 있는 디지털 신호로 변환할 것이다. 사람의 의도를 파악하기 때문에 아주 미세한 움직임이나 단순히 생각하는 것만으로도 사진을 공유할 수 있게 될 전망이다. 페이스북은 2017년부터 브레인컴퓨팅 기술을 개발해왔고, 2019년 7월에는 생각만으로 컴퓨터 화면에 글씨를 입력하는 ‘브레인 리딩 컴퓨텅’ 기술에 대한 연구 결과를 발표하기도 했다.

인간의 뇌와 컴퓨터가 연계되는 세상에서 사람 중심의 뇌과학, 사람 중심의 인공지능 연구가 한창이다. 페이스북은 미국 이용자들에게 건강 검진과 예방 접종 리마인더를 포함해서, 개인 맞춤형 헬스케어 알림을 제공하는 것을 골자로 하는 개인 질병 예방과 건강관리 지원 기능을 공개한 바 있다. 암 검진, 심장 검사와 독감 백신 등 치명적인 건강 상태에 이르는 것을 예방하기 위한 모든 조치에 대한 정보를 제공하는 데에 초점을 맞추었다. 온라인 약국과 EHR(electronic health records) 시장에 진입하고 있는 아마존, 애플워치를 통해 심박동을 측정할 수 있도록 하는 애플, 최근 핏빗 인수에 나서는 구글 등 경쟁사와 비교해 비교적 간단한 헬스케어 기능이다.

국내 최초로 게놈 정보를 활용해 신산업을 육성하는 울산의 ‘게놈서비스산업’이 규제자유특구로 지정됐다. 전국 최초로 ‘1만 명 게놈 프로젝트’를 추진 중인 울산시는 게놈 정보를 빅데이터로 축적해 분석하는 바이오데이터 팜을 구축해 질환맞춤형 진단마커와 감염병 대응을 위한 유전체 분석 및 신약개발 플랫폼 구축을 하고자 한다. 코로나19 사태로 감염병 대응에 대한 요구가 높아진 가운데, ‘게놈서비스 산업 규제자유특구지정’으로 울산에 국내 바이오산업 생태계가 조성되면 지역의 의료 발전을 넘어 국가 방역망 유지와 질병대응 체계에도 큰 도움이 될 것으로 보인다.

※ 필자는 국제경제 전문가로 현재 울산 경제부시장이다. 대한민국 OECD정책센터 조세본부장, 대외경제협력관, 국제금융심의관 등을 지냈다. 저서로 [한 권으로 읽는 디지털 혁명 4.0] [식탁 위의 경제학자들] [명작의 경제] [법정에 선 경제학자들] [나를 사랑하는 시간들] 등이 있다.