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| ▲한국산업기술진흥원 '헬스케어 로봇 현재와 미래' 웨비나 캡처. |
[소셜밸류=이호영 기자] "코로나 팬데믹으로 재활 센터를 닫으면서 관리가 필요한 환자 수도 늘었다. 재활은 장기간 지속돼야 하고 환자는 지속적으로 늘 것이기 때문에 홈 재활 로봇이 필요하다. 이외 퍼스널 케어 로봇, 보조 기능 집약 로봇 등도 재활 로봇 개발 방향성이 될 수 있다."
김영미 박사(MCI 응용과학대 메카트로닉스 교수)는 15일 한국산업기술진흥원 '헬스케어 로봇 현재와 미래' 웨비나에서 이같이 피력했다.
이날 김 박사는 상용화된 제품이 비교적 많은 수술·재활·(노인)보조 로봇 세 영역을 중심으로 현재까지 개발된 기술이나 상품 등을 살펴보며 헬스케어 로봇 현재를 짚어보고 미래를 조망했다.
수술 로봇의 진화, 발전 방향성은 크게 자동화, 기능성, 조작 방법, 침습(절개) 최소화 4가지다.
김 박사는 "수술 로봇 경우 1999년 상용화한 다빈치 시스템이 가장 유명하다. 이를 만든 기업 인튜이티브 서지컬은 지난 20년간 시장을 독점하다시피 해오다 특허 기간도 끝나가면서 다른 메디컬 기업도 뛰어들며 비슷한 제품도 많이 나오고 있는 상황"이라고 전했다.
다빈치는 초창기 버전과 S 버전 차이는 바로 로봇 팔을 장착한 환자 카트 부분이다. 의사 마스터 콘솔은 크게 변한 부분이 없다. 팔이 2개였다가 3개로 변경됐고 XI 부분에서 업그레이드 됐다. 수술 부위 절개 수도 하나로 최소화하고 수술 도구 경직성을 개선, 유연하게 움직이도록 한 것이다. 도구 직경은 약 2.5cm로 24cm 깊이까지 들어가서 자유자재로 수술할 수 있게 됐다.
글로벌 다빈치 시스템 도입은 2015년까지 아시아는 약 400개 수준으로 일본이 절반 가량이었다. 당시 미국은 이미 많이 도입했고 유럽도 약 500개 정도 설치됐다. 2019년경엔 아시아는 거의 2배인 800개가 됐다. 이런 도입 추세는 지속될 것으로 예상되고 있다.
다빈치 시스템은 유지비가 많이 들어 새 제품을 구입하는 경우가 많은데 이전 제품을 리서치 키트로 사용하도록 추가적인 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어 등을 오픈 소스로 제공한다.
무엇보다 수술 로봇 자동화에서는 수술 로봇이 스스로 판단에 따라 수술하는 것이 최종 목표다. 법적인 절차 등으로 항상 의사가 최종 결정을 하기 때문에 실현되지는 않고 있지만 연구 방향성은 이렇다. 이런 자동화에서는 수술 로봇이 러닝을 통해 지능을 확보하는 과정이 있다.
이외 환자는 절개 부위가 줄어들수록 회복이 빠른 이점이 있다. 이를 위한 침습 최소화 연구 방향성에 따라 기존 도구들 직경은 통상 5mm나 8mm 정도다. 다반치 시스템 싱글 포트 카메라 직경은 약 2.5cm 정도다.
이를 위해 이제 다른 방법도 모색하고 있다. 바로 마이크로 로봇 등이다. 나노 로봇이 몸 속에서 자유자재로 움직이도록 하는 연구도 진행하고 있다. 이런 맥락에서 정형외과에서도 절단을 최소화하기 위해 톱이나 드릴 대신에 레이저 라이트를 사용, 절단 부위를 최소화하고 있다.
재활 로봇에도 인공지능(AI) 기술을 도입하고 있다. 지루함을 덜기 위해 가상 환경도 접목한다.
현재 수술 로봇은 메디컬 서비스 로봇 중 비중이 2017년 기준 거의 3분의 2 가량이다. 여전히 해마다 약 18%(17.9%)씩 성장세다. 이외 장애인·노인 보조 로봇도 큰 성장이 예상되고 있다.
재활 로봇에서 김 박사가 연구 중인 부분은 뇌졸중 환자를 위한 재활 로봇이다. 뇌졸중이 시작하자마자 초기엔 거의 환자들이 병원에 누워만 있고 재활을 시작하지 않는 경우가 많은데 이 때 로봇을 환자가 있는 병실 침대에 부착, 다리를 움직이도록 할 수 있다. 뇌졸중 직후 초반 움직여주면 회복이 빠르다고 해 주목받고 있다.
하지 재활은 필요한 두세명 재활 치료사를 로봇 한 대가 대신할 수 있다. 호코마 엑소 스켈레톤 타입의 로봇을 사용하면 혼자서는 걸을 수 없는 환자도 하지 재활을 손쉽게 할 수 있다. 상지 재활은 자체 회전을 통해 손가락 하나하나를 펴고 닫는 기능 등을 돕는 로봇까지 대부분 크고 무거운 시스템이 필요하다.
상지 재활 경우 김 박사는 환자가 필요로 할 때 로봇이 활성화하도록 알고리즘을 개발 중이다. 또 지루하지 않게 가상 환경과 연결, 클라이밍 환경에서 사물을 잡고 팔 내릴 때 현실과 같은 정도의 힘(저항)을 느끼도록 개발하고 있다. 자극에 대한 환자의 피드백, 평가에도 이런 시스템을 활용할 수 있다.
김영미 박사는 "재활 로봇이 어려운 점은 환자마다 손상 정도가 전부 다르기 때문에 환자마다 다르게 설계해야 하는 것"이라며 "또 대부분 장치가 크고 무겁고 비싸다는 것"이라고 했다. 이어 "재활 로봇 기업으로는 스위스 호코마가 선두"라며 "웨어러블한 리워크 로보틱스를 선보이고 있다"고 했다.
한편 한국은 65세 이상 비중이 30%로 노인 인구는 지속적인 증가가 예상된다. 김 박사는 노인 보조 로봇 개발 방향성에 대해서도 짚었다. 그는 "노인 보조 로봇 등은 가격이 너무 비싸도 안 될 것"이라며 "의료적으로 입증이 돼 어느 부분에서 좋다는 게 나오면 사용자가 선택이 더 쉬울 것"이라고 제안했다. 이어 "사용하기가 쉬워야 하고 너무 크거나 하면 거부감이 있어 사용을 안 할 것 같다"고 덧붙였다.
로봇 보조 기능은 모빌리티(동작)·페치 앤 캐리·조작 서포트, 퍼스널 케어, 집안 일, 사회적 보조, 감정 서포트('파로' 등 펫 로봇) 등 대략 10가지다. 김영미 박사는 "옷 입고 샤워, 목욕하는 등 퍼스널 케어 부분이 가장 필요한 부분으로 나타나고 있다"며 "아직 로봇을 만들기엔 좀 복잡해 상용화한 로봇이 거의 없다. 앞으로 이런 부분 개발이 많이 나올 것으로 기대한다"고 했다.
일례로 변기가 레일을 따라 올라갔다, 내려갔다 하는 기능으로 펀딩을 두 번 정도 받아 곧 상업화가 예상되고 있다. 이외 김 박사는 집안 청소 로봇, 요리(하는) 로봇 등이 있는데 기능이 집약되면 좋을 것이라고도 했다.
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