정보통신산업진흥원(NIPA), 인공지능(AI) 전문 미디어 'The AI', 디지틀조선일보가 함께하는 'AWC 2021 in Seoul : DIGITAL HEALTH(이하 AWC 2021)'가 5월 12일 서울 누리꿈스퀘어에서 개최된다.

'AWC'는 포스트 코로나 시대의 AI를 대표하는 글로벌 지식 공유 플랫폼으로 매년 시대를 꿰뚫는 핵심적인 콘텐츠와 저명한 글로벌 전문가들의 초청 강연으로 주목받고 있다. 올해는 한국·네덜란드·덴마크·독일·미국·영국·이스라엘·프랑스·사우디아라비아 등 세계 9개국 30명의 연사가 참여할 예정이다.

이번 'AWC 2021'은 'AI for Health : 팬데노믹스, 생존을 위한 뉴노멀과 글로벌 협력'이라는 대주제를 바탕으로 제약(Biopharma), 의료기기(Medical Divice), 의료기관(Medical institution) 등 총 3개의 세션으로 구성되어 있다. 다양한 세션을 통해 국내외 의료 산업 현황과 서비스 등을 자세히 살펴볼 수 있다.

세계 각국의 연사들은 세션별 기조연설, 전문가 대담, 패널 토의 등에 배치되어 각국 디지털 헬스 산업의 발전과 성과를 활발히 공유할 예정이다.

AI 의료기기 기업들과 함께하는 전문가 토론의 좌장은 김철홍 포스텍 교수가 맡았다. 해당 분야에서 활약하고 있는 저명한 기업의 CEO들과 함께 세계 AI의료기기 시장과 방향성에 대해 심도 있는 토론을 나눌 예정이다.

김철홍 교수는 미국 워싱턴 대학교 세인트루이스교대학원에서 의학공학 박사를 마치고, 뉴욕주립대학교 버펄로캠퍼스의 조교수를 거쳐 현재 포스텍 교수로 재직 중이다.

김 교수는 공학인으로서 AI 의료기기에 대한 연구도 많이 진행하고 있다. 2018년에는 ‘국제 의학 및 생물공학 연합’산하 저널인 ‘메디컬‧바이올로지컬엔지니어링‧컴퓨팅(Medical & Biological Engineering & Computing(MBEC)’이 수여하는 ‘나이팅게일 상’의 수상자로 선정됐다. 최근에는 전 세계 광전자 공학 분야에서 가장 권위 있다고 알려진 '국제광전자공학회(SPIE)의 석학회원으로 선정되며, AI 의료기기 분야 발전을 선도하는 학자로 주목 받고 있다.

디지털 의료기기 연구 현장에서 활발한 활동을 이어가고 있는 김철홍 교수와 디지털 헬스케어에 관한 이야기를 나눠봤다.

Q. 안녕하세요 교수님. 자기소개 간단하게 부탁 드립니다.

A: 워싱턴 대학교에서 박사 및 연구원을 마치고, 뉴욕주립대 조교수로 재직 후 2013년부터 포스텍 전자전기공학과·IT융합공학과·기계공학과에 재직하고 있는 교수로, ‘차세대 IT융합 광음향 의료영상 개발 및 응용 및 상용화’를 주제로 연구를 수행하고 있는 공학인입니다.

Q. 올해 교수님께서 전 세계 광전자 공학 분야에서 가장 권위 있다고 알려진 국제광전자공학회 석학회원에 선정되시기도 했습니다. 소감을 말씀해주신다면?

A: 국제광전자공학회(SPIE)는 1955년에 설립된 전세계 광전자 공학 분야의 가장 권위 있는 학회로, 공학·광전자·포토닉스·광 응용 등 다양한 분야에서 현재까지 183개국 25만여 명의 누적 회원이 활동하는 학회입니다.

포스텍 부임 후 훌륭한 연구원들과 함께 ‘광학 및 초음파를 이용한 차세대 IT융합 의료영상 기술’에 대한 연구를 수행할 수 있었습니다. 학교·학과의 전폭적인 지원으로 수행된 연구를 기반으로 석학회원에 선정되어 기쁩니다.

Q. 학회의 석학회원으로서 구체적으로 어떤 활동을 시작하셨는지 궁금합니다.

A: 석학회원으로 선정된 후 국제적인 인지도가 높아져 다양한 학회에서 강연 및 세미나 요청을 받습니다. 요즘 대부분의 학회가 온라인으로 개최되어 쉽게 요청을 수락할 수 있습니다.

Q. 최근 교수님의 연구팀에서 초음파 검사 한 번만으로 안질환, 종양은 물론 몸 속 환경을 들여다볼 수 있는 ‘4중 융합 영상 시스템’이 개발됐는데요, 해당 시스템이 만들어진 배경이 궁금합니다.

A: 현재 의료용 영상 시스템은 MRI, CT, X-ray, 초음파, 광학 등 필요 목적에 따라 다양하게 존재합니다. 그렇지만 비용, 검사 시간 및 방사선 노출로 인한 안전성에 대한 문제로 초음파, 광학 영상 시스템을 우선적으로 사용합니다.

광학 영상에는 가시광선에서부터 눈에 보이지 않는 적외선 영역까지의 다양한 레이저를 사용합니다. 다양한 광학 영상 시스템이 있지만, 그 중 현재 병원에서도 많이 사용하는 ‘광간섭 영상’과 ‘형광 영상’이 ‘4중 융합 영상 시스템’에서 포함하는 영상 기술입니다.

각 영상 기술들은 장점과 단점이 뚜렷하게 존재합니다. 초음파 영상의 경우 침투 깊이가 깊어서 인체 내부의 깊은 조직까지 구조적인 관점에서 관찰할 수 있지만 기능적 영상 분석은 어렵고, 영상의 해상도 또한 비교적으로 좋지 않습니다.

반면 광학 영상의 경우 기능적 영상 분석과 해상도는 상당히 좋지만, 침투 깊이가 낮아서 초음파에 비해 깊은 곳까지 관찰할 수 없습니다. 이 장단점을 상호보완하기 위해 세계적으로 많은 연구가 진행되었으나, 현재의 초음파 트랜스듀서(또는 프로브)는 불투명하여 초음파와 광학 영상을 융합하는 데에 여전히 한계점이 많았습니다.

여기서 저희는 초음파 트랜스듀서를 투명하게 개발해 레이저가 투과 가능하다면 초음파와 광학 영상 시스템을 통합할 수 있지 않을까 하는 아이디어로 투명 초음파 트랜스듀서 개발에 대한 연구를 시작했고, 다양한 광학 영상 시스템을 모두 하나로 통합하게 되었습니다. 또한, 초음파 트랜스듀서를 필수적으로 사용하는 광음향 영상도 ‘4중 융합 영상 시스템’ 내의 하나의 영상 기술로 구현했습니다.

Q. ‘4중 융합 영상 시스템’이 향후 의료 현장에서 할 수 있는 역할은 무엇인가요?

A: 초음파와 광학 영상 검사가 이뤄지는 곳에는 모두 사용할 수 있습니다. 초음파로 인체 내부의 구조를 조사해 조직의 상태를 파악하는 동시에 광학 영상을 획득해 미세 구조 및 기능적 분석을 할 수 있기 때문에 질병 진단 정확도 향상, 비용 절감, 시간 단축을 할 수 있습니다.

다만 현재 시스템에서는 영상 스케일이 현미경과 같은 마이크로 단위로 맞춰 개발됐기 때문에 비교적 좁은 영역에서 미세 조직과 혈관을 관찰하는 데에 초점이 맞춰져 있습니다. 투명 초음파 트랜스듀서를 병원에서 사용하는 임상용 초음파 트랜스듀서로 개발한 후 영상 가능 영역을 넓힌다면 향후에는 사람에게 사용할 수 있을 것으로 기대합니다. 피부과, 안과, 암 센터 등 다양한 분과의 병변 진단에 활용될 수 있을 것입니다.

Q. 앞으로 디지털헬스 의료기기 산업이 세상을 어떤 방향으로 바꿀 것이라고 생각하시나요?

A: 양질의 헬스케어 서비스에 대한 접근성이 높아지고, 기존 의료서비스가 훨씬 더 효율적으로 진행될 것으로 예상합니다. 병원의 서비스부터 진단, 치료 과정 등 일련의 행위들이 좀더 효과적으로 수행될 수 있는 것이죠. 보통 ‘스마트 병원’이라고 부릅니다. 디지털 헬스케어는 ‘스마트 병원’의 중심에 있다고 해도 과언이 아닙니다.

Q. 의료기기를 연구하고 개발하는 것에 있어 정부의 규제나 국내 환경 때문에 제약을 받은 경험이 있는지 궁금합니다. 있다면 교수님의 경험을 듣고 싶습니다.

A: 새로운 의료기기가 개발되었을 때 인허가를 받는 프로세스가 힘듭니다. 전통적인 의료기기 분야가 규제 산업이라 인허가가 힘든데요. 새로운 의료기기일 경우 더 힘듭니다. 현재 신 의료기기 평가의 대부분은 의사 조직에서 시행됩니다. 새로운 의료기기 평가에 대한 전문가 인력을 늘려 관련 기술들이 제대로 평가 받아야 할 것입니다.

Q. 디지털 헬스케어 의료기기 산업이 글로벌 경쟁력을 갖추고, 성장하기 위해서 앞으로 나아가야 할 방향성이나 개선되어야 할 점이 있다면 무엇일까요?

A: 관련 의료진이 새롭게 다가오는 디스털 헬스케어 의료기기에 대해 적극적 수용과 관심이 필요합니다. 팬데믹으로 인해 언택트, 디지털 시대는 예상보다 훨씬 더 빨리 다가왔습니다. 관련 기술들을 적극적으로 받아들여 의료 산업의 선구자가 되어야 한다고 생각됩니다.
 
Q. 향후 연구팀의 비전과 목표, 계획이 궁금합니다.

A: 향후 10년 간, 학자이자 연구자로서 두 가지 목표가 있습니다. 임상시험 및 사업화 성공입니다. 현재 초기 임상시험의 결과는 매우 고무적입니다. 이로 인해, 장비 한 대가 스탠포드 대학교 영상의학과에서 임상시험을 준비 중입니다. 이런 다양한 임상 시험에서 좋은 연구 결과를 얻는 것이 매우 중요합니다. 그리고 창업한 회사를 통해 이를 최대한 빨리 상용화하는 것입니다.

Q. 마지막으로 하고 싶은 말씀이 있다면 부탁드립니다.

A: 세계 금융위기 이후 헬스케어 투자가 늘어나는 등 바이오·헬스 산업은 전통적으로 위기에 강했습니다. 아울러 현재의 팬데믹은 헬스와 바로 연관된 사건이라 어느 시점보다도 헬스케어에 대한 관심사가 늘었습니다. 이 시점에서 디지털 헬스케어라는 새로운 의료 산업에 과감히 투자하고, 많은 스타트업을 지원하여 국가의 신 성장 동력 아이템으로 확고히 자리매김했으면 좋겠습니다.