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불면증 치료에 치매예방까지? 디지털 주치의 '행동인터넷'

2021. 8. 19. 09:30

코로나19 상황 속에서 바이러스의 확산을 막고 감염통계를 파악해 대응책을 마련하기 위해, 행동인터넷(Internet of Behaviors, IoB) 기반 데이터들이 매우 중요하게 다뤄지고 있습니다. 국내에서는 개인의 이동정보 데이터를 기반으로 확진자의 동선을 공개해 접촉자를 선별했는데요. 이렇게 코로나19의 급격한 확산을 막을 수 있었던 것은 IoB 덕분이라고 할 수 있습니다.


중국의 센스타임(Sense Time)은 적외선 체온 측정 기술과 안면인식 기술을 결합하여 방역 현장에 뛰어들었습니다. 마스크를 쓰지 않은 사람을 0.3초 이내에 파악하는데, 그 정확도는 99%에 가깝습니다. 출근하는 직원들이 검역 요원과의 접촉을 최소화하면서 체온 검사를 받을 뿐 아니라, 공공장소에서 마스크 쓰지 않은 사람을 식별해 공안 등 담당자에게 통보하는 기술까지 개발한 것입니다.

 

센스타임의 안면인식 기술 (출처 : 블룸버그)

 

안면인식 기기뿐만 아니라 IoB 기술이 적용된 웨어러블 기기도 코로나19의 확산을 막는 데 도움이 되고 있는데요. 샌디에이고 캘리포니아대학 연구팀에 따르면, 코로나19 감염자들이 증상을 자각하기 전 발열 현상을 보일 때 웨어러블 기기를 통한 지속적인 체온 측정으로 이를 포착할 수 있다고 합니다.


코로나19 확산 방지에 웨어러블 기기를 적극적으로 활용하고 있는 곳은 핀란드의 ‘오우라(Oura)’입니다. 오우라가 판매 중인 스마트 반지 ‘오우라 링’은 체온 측정 기술이 탑재되어 코로나19 조기 경보시스템으로 활용이 가능한데요. 오우라 링뿐만 아니라 이와 비슷한 웨어러블 기기를 활용한 데이터 수집으로 감염을 미리 파악하고 예방할 수 있습니다.

 

스마트 반지 ‘오우라 링’ (출처 : 오우라)

 

웨어러블 기기 이외에도 IoB 기술로 코로나19를 방지하는 자가진단 기기가 있습니다. 바로 수젠텍(Sugentech)이 선보인 가정용 스마트 진단 기기 ‘슈얼리 스마트’인데요. 슈얼리 스마트는 소변으로 호르몬을 측정하고 블루투스를 통해 스마트폰 앱으로 진단 결과를 전송합니다. 이 검사 결과를 관계 기관이나 병원에 실시간으로 전송할 수 있어 방역에도 기여할 수 있을 것으로 기대되는 제품이죠. 수젠텍은 이미 우리나라를 비롯해 미국, 유럽 등 주요 국가에 코로나19 진단 제품을 유통하고 있는데요. 이 제품군들에 ‘슈얼리 스마트’를 접목한다면 국가별 코로나19 홈 테스트를 통해 방역 활동을 효과적으로 지원할 수 있을 것으로 전망합니다.

 

가정용 스마트 진단 기기 ‘슈얼리 스마트’ (출처 : 수젠텍)

5,000만 명의 회원을 보유한 주목받는 건강관리 기업 눔(Noom)은 심리 상태와 기술을 활용해 체중 감량을 희망하는 유저들의 생활 속 행동을 변화시키는 앱 ‘눔’을 만들었습니다. 체중 감량을 하는 사람들이 가장 힘들어하는 것은 요요 현상인데요. 눔은 요요 현상을 방지하기 위해 소비자의 심리를 다독이고, 건강 습관을 유저 스타일에 맞게 제공하며 생활 패턴 자체를 바꿔줍니다. 생활 습관을 바꾸면서 감량을 하기 때문에 다이어트 기간이 끝나도 요요가 올 가능성이 낮아집니다.


하지만 눔이 처음부터 이러한 서비스를 제공한 것은 아닙니다. 초기 눔의 서비스는 칼로리 카운팅에 주력했는데요. 칼로리도 중요하지만, 총괄적인 건강관리가 필요하다는 판단하에 점차 서비스를 확장해왔습니다. 현재 눔은 식습관 관리, 식단 관리, 다이어트 정서 관리 이외에도 체중 감량과 연관이 깊은 고혈압과 당뇨 해결 서비스도 제공하고 있습니다.

 

눔 사용자 통계 (출처 : 눔)

 

그렇다면 눔은 어떻게 사용자의 행동을 바꾸는 것일까요? 바로 AI 기술과 인간의 감정을 더한 서비스가 핵심입니다. 건강 관리는 24시간 철저한 모니터링이 필요하기 때문에 인간보다는 컴퓨터가 하는 것이 적절합니다. 하지만 인간이 제공하는 감정적인 서포트는 AI가 수행할 수 없는 수준이죠. 그렇기 때문에 AI를 활용하면서 휴먼코드를 함께 가미한 것이 눔의 성공 요인이 될 수 있었습니다. 눔은 AI를 코치의 보조 역할로 활용하는데요. 반복되고 일상적인 대화는 AI가, 정서적 교감은 코치가 담당하는 식으로 진행합니다. AI는 고객들의 질문에 우선순위를 분류해 답장 순서를 정하고, 식단 기록을 올리지 않는 회원을 파악합니다.


서비스와 정서적 교류를 나눈 사용자는 지속적해서 눔을 이용하게 되는데요. 많은 헬스케어 서비스가 일회성의 프로그램만을 제공하는 것과는 다른 점입니다. 눔이 지속 가능한 건강 습관을 만들 수 있는 이유가 여기에 있죠. 코로나19로 인해 안타깝게도 많은 사망자가 발생하게 됐는데요. 기저 질환이 발병한 것이 사망률의 주된 원인이었습니다. 코로나19 발생 이후, 눔의 사용자 수는 가파르게 증가했습니다. 생활 습관이 사망률에 영향을 미쳤다는 것, 그리고 사회적 거리두기로 인해 홈 트레이닝 트렌드가 가속화된 것도 눔의 사용자 수 증가에 영향을 준 것으로 볼 수 있습니다.

불면증을 겪는 사람들이 늘면서 이들을 겨냥한 슬립테크(Sleep Tech)가 뜨고 있습니다. 한 연구자료에 의하면 미국인 중 약 5,000만~7,000만 명이 불면증을 앓고 있는 것으로 나타났는데요. 상당수가 효과적인 치료를 받지 못하고 있는 것으로 확인됐습니다. 미국 질병통제예방센터(CDC)에서는 충분한 수면 시간을 7시간으로 정의하고 있습니다. 충분한 수면을 취하지 못하면 비만과 당뇨병을 포함해 각종 질병의 위험이 증가하게 되죠. 또한 수면부족은 우울증과 ADHD, 불안장애를 포함한 정신질환의 원인이 되기도 합니다.

 

슬립테크 시장 규모 (출처 : 데이터 브리지 마켓 리서치)

 

수면에 도움이 되는 제품에 대한 소비자들의 수요가 늘면서 대기업은 물론 스타트업들도 슬립테크 산업에 대거 뛰어들고 있는 추세입니다. 그 중에서도 북미는 전체 수면 보조 시장의 49.3%를 차지하는 세계에서 가장 큰 슬립테크 시장인데요.


슬립테크의 선두주자인 필립스(Philips)는 전 세계 모든 수면 문제의 80% 이상을 해결한다는 목표를 세웠습니다. 이를 바탕으로 차세대 딥 슬립 머리 밴드, 코골이 완화를 위한 솔루션, 수면 습관 재교육 프로그램 등 다양한 수면 보조 툴을 공개했습니다.


소비자 신경 기술 및 명상 회사인 인터랙슨(Interaxon)도 머리밴드를 이용해 소비자의 수면을 돕고 있습니다. 인터랙슨이 개발한 뮤즈 S는 사용자의 심리상태에 반응하는 음성 안내와 바이오 피드백 사운드 스케이프를 혼합해 취침 시간 맞춤 사운드 트랙을 생성하고 들려줍니다.

에이슬립(Asleep)은 수면을 측정하고 분석해 개인맞춤형 수면 코칭을 제공하는 국내 슬립테크 기업입니다. 에이슬립은 카이스트 머신 러닝 및 네트워크 전문가와 서울대 수면 질환 전문의의 합작품인데요. 에이슬립은 사물인터넷(IoT) 기술을 활용해 비접촉식으로 수면을 모니터링 하고 수면 중 움직임과 호흡수를 측정합니다. 그리고 AI를 기반으로 수면의 질을 측정, 동반질환을 검사하고 맞춤형 수면을 분석하죠. 또한 수면에 영향을 주는 개인환경정보를 바탕으로 주야간 수면 관리를 통한 수면 개선 프로그램을 운영합니다. 


기존의 수면 개선 솔루션들은 수면 측정 기기를 착용해야만 했는데요. 기기를 착용함으로써 오히려 수면에 방해가 됐고, 기기의 배터리 충전을 신경 써야만 했습니다. 또한, 개인에게 맞춤형으로 제공되지 않고 획일화된 솔루션들은 고객 각각의 수면 패턴과 맞지 않아 효과적이지 않았죠. 수면 문제를 극심하게 겪는 사람 중에는 교대 근무자나 야간 근무자가 많은데, 그들을 위한 낮 동안의 수면 솔루션이 매우 부족했습니다.


하지만 에이슬립은 RF Sensing 기반 비접촉식 수면 모니터링을 통해 불편함을 해소했습니다. 이렇게 추출된 수면 데이터는 AI를 통해 깊이 있게 분석되는데요. 이를 기반으로 고객 맞춤형 올데이(all-day) 수면 솔루션 제공이 가능해졌습니다.


에이슬립은 우선 ‘질 좋은 수면’에 대한 수요가 높은 교대/야간 근무자 및 수험생, 성장기 자녀를 둔 학부모를 핵심 고객으로 설정하는데요. 그들의 피드백을 적극 반영하며 꾸준히 서비스를 고도화할 예정입니다. 이후 침구 회사 등 연관된 기업들과 협업을 하거나 병원과의 협업, 의료기기까지 뻗어 나갈 전망입니다.

 

맞춤형 인공지능 수면비서 에이슬립 (출처 : 에이슬립)

약물 대신 게임, 앱, VR(가상현실)로 만성질환을 치료하는 ‘디지털 치료’ 세상이 열렸습니다. 디지털 치료제는 알약이나 주사제 대신 앱(응용프로그램), 게임, VR 같은 소프트웨어를 기반으로 하는 치료법인데요. 특히 코로나19 사태로 대면 진료가 어려워지면서 디지털 치료제 개발은 가속화될 전망입니다. 2017년 9월 미국 식품의약국(FDA)이 디지털 치료제를 처음으로 허가한 이후, 디지털 의료 기업들의 관련 연구 및 개발이 활발히 진행되고 있습니다.

최초의 허가 받은 디지털 치료제는 디지털 의료 기업 페어세러퓨틱스(Pear Therapeutics)의 중독 치료용 앱 ‘리셋(reSET)’인데요. 치료법은 간단합니다. 알코올이나 약물중독 환자에게 의사가 앱을 처방하면 환자는 앱을 내려받아 약물 사용 여부 등을 입력하고 앱을 통해 충동을 조절하는 법 등을 익히는 것이죠. 임상시험을 통해 알아본 결과, 리셋을 사용한 환자군에서 금욕을 유지한 비율은 40.3%로, 앱을 사용하지 않은 환자의 비율(17.6%)보다 높게 나타났습니다.


페어세러퓨틱스는 마약성 진통제인 오피오이드 중독을 치료하는 앱 ‘리셋오(reset-O)’와 불면증 치료 앱 ‘솜리스트(Somryst)’도 개발해 FDA의 허가를 받았습니다.

 

디지털 치료제 리셋(reSET) (출처 : Pear Therapeutics)

아킬리인터랙티브랩(Akili Interactive Labs)의 ADHD(주의력 결핍 과잉 행동 장애) 치료제도 FDA의승인을 받았습니다. 놀랍게도, 이 치료제는 약물이 아닌 ‘인데버알엑스(EndeavorRx)’라는 게임입니다.

 
이 게임은 8~12세 사이의 ADHD 어린이에게 약물 대신 처방 가능하며, 아이패드나 아이폰에서 다운받을 수 있습니다. 이 게임은 인지 기능에 핵심적인 역할을 하는 것으로 알려진 뇌의 전두엽 피질을 활성화해 주의력을 향상시킬 수 있습니다.

 

디지털 ADHD 치료제 게임 ‘인데버알엑스’ (출처 : 아킬리인터랙티브랩)

룩시드랩스(Looxid Labs)는 VR 헤드셋을 활용한 시선 추적과 뇌파 수집을 통해 사람의 인지와 감정 상태를 분석하고 장/노년층 인지 장애 예방을 돕는 벤처기업입니다. 헬스케어에 VR 기반의 메타버스 환경을 접목해 환자가 스스로 홈 케어를 할 수 있도록 돕는데요. 메타버스 환경을 통해 모바일이나 PC보다 효과적으로 시간과 장소에 구애받지 않고 맞춤형 케어를 할 수 있습니다. 룩시드랩스의 대표 서비스는 AI 기반 인지 건강 관리 데이터 플랫폼 ‘루시(LUCY)입니다. 


루시는 50대 이상 장/노년층이 활기찬 삶을 영위하고, 젊고 건강한 뇌를 유지하도록 평가와 인지 기능 향상을 돕습니다. 뛰어난 몰입감, 현장감이 특징인 VR 기술을 활용해 시간이나 장소에 구애받지 않고 개인 맞춤형 인지 평가와 훈련 게임을 즐기도록 지원하죠.

 

룩시드랩스가 구축한 VR 기반 메타버스 (출처 : 룩시드랩스)

 

고객이 루시를 이용하는 동안, VR 헤드셋에 내장된 시선 추적 카메라와 자체 개발한 VR용 뇌파 센서에서 사용자의 생체 데이터를 실시간으로 수집하고 분석하는데요. 이런 데이터를 바탕으로 부족한 인지 정보를 개선하기 위한 VR 훈련을 고객에게 제공합니다. 생체 데이터를 수집하고 분석할 땐 룩시드랩스가 자체 개발한 AI 알고리즘과 분석모델을 활용합니다.

 

EBI 웨어러블 헤드셋과 인공지능(AI)을 활용한 사용자 인지 밎 감정 분석 (출처 : 룩시드랩스)

 

룩시드랩스는 지난해 SK텔레콤, 부산대병원과 함께 부산지역 600가구를 대상으로 인지 기능 측정과 훈련을 돕는 VR 기반 노인 돌봄 서비스를 제공했습니다. 한 마디로 VR을 활용한 치매 예방 서비스였는데요. 나이가 들면서 생기는 뇌파의 변화, 동공 크기 변화, 시선 처리 속도 저하 등을 데이터베이스로 확보해 정상 수치 대비 인지기능이 떨어지는 사람을 판별하고 병원으로 안내했습니다. 현재 공공기관과 기업이 룩시드랩스의 주된 고객이지만 향후 개인 서비스로도 영역을 확대할 방침입니다. 

영국의 디지털 의료 기업인 힐럼(Healum)은 장기적인 질환을 가진 사람들을 대상으로 전문가가 행동 변화에 개입하여, 그들이 생활 방식을 개선하고 자신의 상태를 스스로 관리하도록 지원하는 IoB 기반 솔루션을 제공합니다.

 

AI 기반 디지털 솔루션 힐럼의 모바일 애플리케이션 (출처 : 힐럼)

 

힐럼은 맞춤형 치료, 교육 및 모니터링 계획이 가능한 환자용 애플리케이션을 제공하는데요. 더불어 의료 전문가팀이 치료 계획을 관리하고 모니터링하기 위한 소프트웨어도 제공합니다. 의료 전문가는 행동과학 및 인공지능을 활용해 많은 환자에게 적은 비용으로 맞춤형 의료 지원을 제공할 수 있게 되는 것이죠.


힐럼이 실제로 환자와 주치의에게 어떤 영향을 미치는지 당뇨병 완화를 위한 다이어트 사례를 통해 알아보겠습니다. 힐럼은 당뇨병 환자가 다이어트를 위한 목표와 도전, 습관을 세우는 단계에서부터 디지털 환경을 통해 의료 전문가가 개입할 수 있도록 지원합니다.


주치의는 힐럼을 통한 지속적인 지원을 통해 환자의 행동 변화를 유도해 환자가 체중 감량을 유지하도록 합니다. 당뇨병에 대한 힐럼의 비전은 의료 전문가가 제공하는 디지털 행동 중재를 통해 제2형 당뇨병을 완화할 수 있도록 지원하는 플랫폼을 제공하는 것인데요. 이러한 디지털 치료제들은 기존 신약보다 개발 시간이 짧고 개발 비용이 적게 든다는 장점이 있습니다. 그리고 수술로 해결되지 않는 오랜 시간의 재활 치료나 습관 교정이 필요한 만성질환에 적합합니다.

자가격리 및 거리두기와 같이 사회적으로 고립된 폐쇄적 상황에서는 활동이 제한되기 때문에 우울증이 발생할 수 있는데요. 그렇기 때문에 신체적·정신적 건강증진이 더욱 중요해집니다. 이를 위한 다양한 솔루션을 제시하며 주목받은 대표적인 국내 기업이 정신건강 헬스케어 전문 옴니씨앤에스(Omnicns)인데요.


옴니씨앤에스는 보다 많은 사람이 자신의 스트레스를 파악해 스스로 멘탈케어를 할 수 있도록 돕기 위한 다양한 제품과 서비스를 제공합니다. 대표 제품은 ‘옴니핏 마인드케어’와 ‘옴니핏 브레인’인데요. 옴니핏 마인드케어는 전문기관에서 활용하는 기기로 뇌파와 맥파를 측정해 더욱 객관적으로 환자의 상태를 진단하는 제품입니다. 


옴니핏 브레인은 개인이 손쉽게 휴대할 수 있는 헤드셋 형태의 스마트 웨어러블 기기입니다. 뇌파 측정 센서를 통해 사용자의 두뇌 상태를 1분 안에 보여주죠. 이 기기는 나의 두뇌 상태를 직접 확인하고, 스스로 더 좋은 상태로 이끄는 ‘뉴로 피드백’을 가능하게 하는데요. 뉴로 피드백이란, 사용자가 자신의 뇌파를 보고, 자기 조절 능력을 기르는 것을 말합니다. 뉴로 피드백은 이미 대학병원에서 집중력 게임, 치유 음악을 접목해 ADHD 치료 등을 위해 활발히 사용되고 있는 치료 방법입니다.


그렇다면 과연 이 기기는 실제로 효과가 있었을까요? 옴니씨앤에스에 의하면 이 기기가 증상을 발견하고 뇌파를 조절해 집중력을 높여주며 스트레스를 완화했다고 합니다. 또한 심리적 부담, 주관적 분석, 낮은 접근성, 일회성 등 멘탈 헬스케어의 문제점을 극복하며 치유 훈련을 할 수 있는 방향을 제시했다고 하는데요. 이를 통해 실제로 유의미한 효과가 발생했다고 전했습니다.


더불어 옴니씨앤에스는 최근 ‘옴니핏 시니어케어’도 출시했는데요. 이 서비스는 뇌파 바이오마커 기반의 치매 조기예측 기술을 적용한 생체 계측을 통해 인체 기능 노화도를 정량적으로 평가·분석할 수 있습니다. 이를 통해 뇌 노화를 평가하고, 노화 속도를 추적해 치매를 조기에 예측할 수 있죠.


옴니핏 시니어케어 서비스는 의료기기 2등급의 뇌파/맥파 측정기기로 5분간 생체신호를 측정하는데요. 측정된 데이터는 표준화된 품질 지표를 적용해 착용 불량이나 움직임으로 인한 데이터 오염을 방지해 신뢰성을 높였습니다. 품질 지표가 적용된 데이터는 전문 연구센터의 분석을 거쳐 뇌 기능 노화도를 통한 치매 예측뿐만 아니라 자율신경 노화도, 심질환·부정맥 위험도, 말초혈관 노화도 등 노인 신체 전반의 건강 상태까지 확인할 수 있습니다. 이제, 만병의 근원이라는 스트레스도 생체인터넷(IoB) 기술을 통해 관리할 수 있게 된 것입니다.

 

정신건강관리 디지털 헬스케어 솔루션 ‘옴니핏 마인드케어(좌)’와 ‘옴니핏 브레인(우)’ (출처 : 옴니씨앤에스)

애플은 애플워치와 앱을 통해 사람들이 일상생활에서 건강을 관리할 수 있도록 돕고 있습니다. 애플워치에서 제공하는 기능을 살펴보면, 활동량 측정뿐만 아니라 집에 도착하면 자동으로 손을 씻도록 안내하는 기능도 있는데요. 애플워치의 모션센서와 마이크, 기계학습을 통해 손을 씻는 움직임, 소리 등을 감지해 손 씻기 여부를 판단합니다. 또한 애플워치가 손 씻기 행동을 감지하면 20초 타이머가 자동으로 시작되고 손을 충분히 씻지 않으면 더 씻으라고 권장합니다.


OS를 업데이트하면서 수면 추적 기능도 추가됐는데요. 사용자의 올바른 바이오리듬을 위해 적정 수면량을 확보하고, 빠르게 수면에 이를 수 있도록 취침 습관을 만들어주는 기능입니다. 애플워치는 탑재된 가속도계로 수면 중 호흡을 미세 운동 신호로 감지해 사용자의 수면 여부와 수면 시간을 지능적으로 파악합니다. 사용자는 아침에 일어나 지난밤의 수면을 시각화한 정보를 통해 잠에서 깬 순간과 수면 시간 등을 확인할 수 있죠. 수집한 데이터는 애플워치가 자동으로 기록해 주간 수면 동향 등 차트로도 제공합니다.


애플에서는 워크아웃 애플리케이션을 제공하는데 댄스, 코어 트레이닝, 기능별 강도 트레이닝, 쿨다운 등 4개 유형을 추가했습니다. 댄스 감지는 기존에 출시됐던 다른 웨어러블 제품에서는 측정하기 어려웠던 기능이죠.


애플워치는 이제 댄스 활동 시 칼로리 소모량을 정확하게 측정할 수 있게 됐습니다. 이를 위해 심박 센서, 자이리스코프, 가속도계 등에서 수집한 데이터를 활용하는데요. 또한 워크아웃 애플리케이션의 이름이 ‘피트니스’로 바뀌었고, 활동 데이터를 이전보다 쉽게 파악할 수 있도록 새롭게 디자인한 점도 주목할 만합니다.

 

워크아웃 애플리케이션 '피트니스'와 '애플 워치' (출처 : 애플)


[출처]

[1] https://www.venturesquare.net/818089
[2] https://biz.chosun.com/it-science/bio-science/2021/06/14/7L46CVGDLNB5LODR2QEYCAO5F4/
[3] https://www.healum.com/
[4] https://www.med-technews.com/news/15-tech-firms-to-take-part-in-greater-manchester-future-of-h/
[5] https://www.asleep.ai/
[6] https://www.venturesquare.net/822709
[7] https://www.medigatenews.com/news/3687868588
[8] https://www.mk.co.kr/news/it/view/2021/05/431944/
[9] http://www.inews24.com/view/1273291
[10] https://zdnet.co.kr/view/?no=20201006155838
[11] http://www.inews24.com/view/1208836
[12] http://www.biotimes.co.kr/news/articleView.html?idxno=3707
[13] https://www.omnicns.com/
[14] https://scienceon.kisti.re.kr/srch/selectPORSrchReport.do?cn=TRKO201800039133
[15] http://www.bosa.co.kr/news/articleView.html?idxno=2130595


 
글 ㅣ LG CNS 정보기술연구소 기술전략팀

 

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