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ETRI, 방사능 걱정 없이 뇌종양 찾는 기술 개발국내 연구진이 암이나 특정 질병을 찾아내는데 활용되는 의료영상기법 중 하나인 양전자 단층 촬영(PET)을 대체하는 최신기술을 개발해 인체적용 가능성을 더욱 높였다. 향후 국민의 건강 증진과 더불어 의료영상 시장에서의 경쟁력 강화에도 큰 도움이 될 전망이다. 한국전자통신연구원(ETRI)은 산화철 나노입자를 이용한 의료영상(MPI) 기술을 이용, 125mm급 세계 최대 시야각(FOV)을 가지는 영상장비 개발에 성공했다고 1일 밝혔다. 양전자 단층 촬영(PET)은 방사능 의약품을 환자가 섭취하거나 주사한 뒤, 핵의학 영상기기로 의약품의 반응 정도를 촬영해 암이나 종양과 같은 병변을 찾아내는 영상진단 기술이다. 영상진단 장비 중 가장 흔하게 활용되는 컴퓨터 단층촬영(CT)이나 자기공명영상(MRI)은 인체의 구조적인 이상을 진단한다. 하지만 PET의 가장 큰 문제점은 방사성 의약품을 환자가 섭취해야만 한다는 점이다. 극미량이지만 방사성 물질이 인체 내부에 들어오게 되므로 내부피폭이 이뤄지며, 이에 따라 검사 횟수나 환자의 몸 상태에 따라 제약이 많다. 이번에 ETRI가 개발한 기술은 인체에 무해한 산화철 나노입자를 활용하여 PET를 대체할 수 있다. 산화철 나노입자는 인체에 무해할 뿐만 아니라 연속적으로도 사용할 수 있어 만성 질환의 추적, 조기 진단에 효과적일 것으로 기대된다. 이에 앞서 연구진은 2019년 40mm 수준의 MPI 장비 개발에 이어, 올해는 125mm 수준의 FOV를 갖는 장비 개발에 성공했다. 혼합전자기장 분석 기술(FMMD) 및 영구 자석 배열을 이용한 자기장 방식의 MPI 기술로 세계 최대 크기의 FOV를 확보하여, 향후 인체 적용에 한 발짝 더 다가섰다. MPI 기술을 개발하기 위해서 2000년대 초부터 세계적인 의료영상 장비 업체 및 의료기술선진국 등에서 원천기술 확보를 위해 치열한 경쟁을 벌이고 있다. 하지만 실제 성공한 곳은 네 곳에 불과하고, 직경도 40mm 이하의 수준이다. 특히 연구진은 자기장 발생 장치를 비롯한 중앙 제어시스템과 제어 SW 등 장비에 필요한 원천기술 대부분을 독자 개발했다. 또한 직경은 기존 장비의 세 배인 125mm 수준으로 실험용 생쥐뿐만 아니라 토끼 같은 소동물을 활용한 생체 적용이 가능한 크기다. 연구를 주도한 정재찬 ETRI 필드로보틱스연구실 박사는 “본 기술의 의미는 기존 장비의 FOV 한계를 극복하여 인체에 적용할 수 있는 수준까지 가능성을 보여주었다는 데 있다”며 “앞으로 기술을 더 고도화하고 실제 상용화까지 진행하여 의료 부담을 줄이고 국민이 건강한 삶을 영위할 수 있도록 기여하겠다”고 말했다. 공동연구를 수행한 유홍일 을지대 의과대학 해부학-신경과학교실 교수는 “인체에 무해한 산화철 나노입자를 이용한다는 점에서 환자의 부담을 경감할 수 있다”며 “다양한 질환의 병변 부위를 확인할 수 있다는 점에서 기존 영상장비와 차별화되는 원천기술이라 판단된다”고 말했다. 연구진은 향후 추가연구를 통해 인간의 뇌 질환에 산화철 나노입자 기반 MPI 기술을 적용할 수 있도록 장비의 FOV를 더욱 확장시킬 계획이다.
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KTL, 제2회 인공지능 기반 영상의료기기 산업발전 포럼 개최▲KTL 박정원 부원장이 개회사를 하고 있는 모습 / 사진 제공: KTL 국내 유일 공공 종합시험인증기관인 한국산업기술시험원(원장 김세종, 이하 KTL)은 산업통상자원부가 주최하는「제2회 인공지능(AI) 기반 영상의료기기 산업육성 포럼」을 개최했다고 10월 28일(금) 밝혔다. 본 행사는 대구광역시(이하 대구시), 한국산업기술평가관리원(이하 KEIT), 대구테크노파크(이하 대구TP), 대한영상정보학회(이하 KSIIM), 대한유방검진의학회(이하 KSFBS)와 공동으로 주관했다. 이번 포럼은「최신 AI 영상진단 동향 및 개발 사례 공유」라는 주제로, 영상의학 분야에서 주목받고 있는 AI기반 영상의료기기의 국내·외 동향과 기술 트렌드 등을 공유하기 위해 마련되었다. 구체적으로, 이번 포럼에 참여한 AI기반 영상의료기기 전문가들은 ▲표준 의료 영상정보 데이터셋 구축 방안 ▲AI기반 영상의료기기 동향 ▲의료 인공지능 활용 사례 ▲AI기반 영상의료기기 개발 사례 공유 등을 통해 AI기반 영상의료기기의 필요성과 중요성에 대해 논의하였다. 영상진단 분야는 대표적인 AI 활용 분야로, 세계 AI 영상의료기기 시장은 ‵18년 4.4억불(USD)에서 연평균 33.4% 성장하여 ‵29년에는 96.9억불(USD)에 이를 것으로 전망(자료: BIS Research)되는 미래유망산업이다. 국내 중소기업은 AI 알고리즘 개발이 가능한 전문 기술인력 수급과 AI 학습용 의료정보 획득에 어려움을 겪고 있어 시장진입이 쉽지 않았다. 이에, KTL과 대구TP는 산업통상자원부 지원을 바탕으로 ‵20년부터 기업과 연구자들이 AI 학습용 의료정보를 쉽게 활용할 수 있도록 표준 의료 영상정보 데이터셋을 제공하고 있다. 이를 통해 개발한 AI기술에 대한 유효성 평가 플랫폼 구축 사업을 추진하고 있다. 박정원 KTL 부원장은 ‶4차 산업혁명 기술 발전과 코로나19 장기화에 따라 국내 의료산업이 급격한 변화를 겪고 있다″며, ‶이러한 시대적 전환기에 KTL의 전문 역량과 노하우를 활용하여 의료영상기기 산업의 발전과 관련 국내 기업의 수출 경쟁력을 제고할 수 있도록 최선의 노력을 다하겠다″고 밝혔다. 한편, 동 포럼에 앞서「제2회 의료 빅데이터 활용 인공지능(AI) 영상진단 개발 해커톤」시상식을 개최하였다. 해커톤은 의료 영상데이터에 접근성이 낮아 인공지능 개발 기회가 없었던 기업과 대학원생 등이 영상데이터를 활용하여 직접 영상진단 솔루션을 개발해 볼 수 있는 대회이다. 이를 통해 향후 의료영상 데이터를 활용한 인공지능 기술개발의 저변이 확대될 것으로 기대된다. 더불어, KTL은 지난 6월 대구광역시 內 KTL 의료인공지능분원을 확장 이전하여 의료기기 제조기업을 대상으로 ▲기술개발 ▲기업지원 ▲창업지원에 앞장서고 있다.
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디지털 의료산업 비즈니스 모델 개발에 박차를 가한다산업통상자원부(장관 이창양, 이하 산업부)는 의료산업의 디지털전환을 가속화하기 위해, 한국산업기술시험원(이하 KTL) 등과 함께 제2회 「의료 빅데이터 활용 인공지능(AI) 영상진단 개발 해커톤」대회를 개최한다고 밝혔다. 해커톤은 한정된 기간 내에 기획자, 개발자, 디자이너 등 참여자가 팀을 구성해 쉼 없이 아이디어를 도출하고, 이를 토대로 앱, 웹 서비스 또는 비즈니스 모델을 완성하는 대회이다. 코로나19 확산이 지속됨에 따라 경제·사회 전반이 빠르게 디지털화 되고 있으며, 의료산업 또한 4차 산업혁명 기술과의 융복합으로 디지털 전환에 박차를 가하고 있다. 특히, 의료영상 분야는 인공지능이 우선 판독하고 의료진이 이를 보완·검증하는 인공지능 협력형 영상판독을 통해, 보다 정확한 진단을 할 수 있어 인공지능 기술이 활발하게 도입되는 분야 중 하나이다. 이에 산업부는 ‘20년부터 인공지능 기반 영상분석 기술을 탑재한 의료기기를 개발하는 R&D 사업(이하 동 사업)을 추진 중이며, 이를 통해 동 사업의 주관기관인 KTL은 21개 질병·12만장의 의료영상 데이터셋을 구축했다. 작년부터 시작해 이번에 2회를 맞는 해커톤은, 지난해 20개 참여팀과 함께 다병원 데이터를 활용하여 인공지능을 개발하고, 외부 기관 데이터 평가를 통해 의료영상 인공지능 저변 확대에 기여한 바 있다. 특히, 평소 의료데이터 접근이 어려운 벤처기업·대학원생 등을 대상으로 방대한 분량의 데이터셋을 제공함으로써 높은 수준의 소프트웨어 개발 경험을 제공하고, 이를 통해 초기 단계인 AI기반 영상진단 시장에서 유망기업을 선제적으로 발굴할 수 있을 것으로 기대된다. KTL은 이번 해커톤 대회에서도 공동 주관기관인 대구테크노파크, 대한의학영상정보학회, 대한유방검진학회와 함께 고품질의 의료영상 데이터셋을 참가자들에게 개방하고, 개방 데이터 활용 교육을 통해 국내 인공지능 영상진단 솔루션 개발 활성화에 기여할 예정이라고 밝혔다. 이번 해커톤 대회 참가자 모집은 9월 5일(월)부터 약 2주간(~9.16.) 진행되며, KTL와 대구TP 누리집을 통해 의료영상 인공지능 영상분석 솔루션 개발에 관심 있는 기업과 개인 누구나 신청할 수 있다. KTL은 서류심사를 통해 선발된 20개 팀을 대상으로 KTL이 보유한 의료영상의 종류와 질병에 대한 정답지 등 영상분석 솔루션 개발에 필요한 플랫폼 활용 교육을 실시할 예정이며, 더 빨리·더 정확하게 질병부위를 표시하거나, 병변의심영상으로 분류하는 등 우수한 영상분석 솔루션을 개발한 7개 팀에게는 산업부 장관상 등을 시상하고, 부상으로 카카오클라우드에서 사용 가능한 총 1천만원 상당의 상품권이 수여될 예정이다. 산업부는 이번 해커톤을 통해 의료영상 데이터를 활용한 인공지능 기술개발의 저변이 확대될 수 있도록 노력하고, 국내 기업이 인공지능 영상진단 분야를 선도할 수 있도록 인공지능 기술을 탑재한 영상진단 의료기기 개발을 지속적으로 지원해나갈 계획이다.
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ETRI, 독일 IFA서 차세대 핵심기술 공개▲사진제공 : ETRI 국내 연구진이 독일 베를린에서 열리는 세계 최대 가전 전시회인 국제가전박람회(IFA)에 참가, 인공지능(AI) 및 통신, 미디어 연구성과를 공개한다. 한국전자통신연구원(ETRI)은 오는 2일부터 5일간 개최되는 IFA 전시회에 최근 개발한 연구성과를 전시, 글로벌 기술마케팅에 나선다고 밝혔다. 이번 전시회에 연구진은 ▲스마트글라스 ▲AI 얼굴인식 ▲테라헤르츠(THz) 실내 네트워크 ▲수질관리 통합 플랫폼 ▲마이크로 LED 동시 전사·접합 기술 등 5개 기술을 전시회를 통해 선보인다. 연구원이 소개하는 첫 번째 기술은 스마트글라스 기술이다. 본 기술은 안경형 스마트 폰 기술로 사물인터넷(IoT) 디바이스를 보기만 해도 자동으로 연결되는 편리성을 구현한 것이 가장 큰 특징이다. 증강현실(AR) 인터페이스 기반으로 전화 및 실시간 소통이 가능하면서도 프라이버시가 철저히 보장되어 차세대 스마트 폰 시장에서 새로운 물결을 만들어낼 것으로 기대되는 기술이다. 두 번째 기술은 AI 얼굴인식 기술이다. 인공지능을 통해 얼굴이 포함된 사진이나 동영상을 입력하면 특정 영상에서 해당 인물이 출연하는 구간을 검색하는 기술이다. 본 기술은 지능형 미디어 정보 검색 서비스, 유해 영상 차단 서비스 등 안전하고 깨끗한 미디어 환경 구축에 효과적일 것으로 전망된다. 항공·철도·공공기관 등 출입자 인증 및 식별에도 활용 가능하며 의료, 금융 등 다양한 산업 분야로 확장이 쉬워 주목받는 기술이다. 다음은 THz 실내 네트워크 기술이다. 광대역 주파수 활용이 가능한 THz 무선 신호를 기반으로 10미터 이하의 실내 근거리 구간에서 초당 0.1테라바이트(TB)급 무선 전송속도를 제공한다. 제4차 혁명시대에 들어서면서 더 많은 양의 데이터를 더 빠른 속도로 전송함은 늘 빠지지 않는 화두다. 본 기술을 활용하면 더 빠르고 정밀한 보안 검색, 바이오 및 의료영상 처리, 메타버스 구현 등이 가능해 차세대 미디어 시대에 꼭 필요한 기술로 자리잡을 전망이다. 아울러, 올해의 ETRI 대표성과로 선정된 마이크로 LED 동시 전사·접합 기술도 해외에 첫선을 뵌다. 세계 최초로 단 한 번의 공정으로 전사와 접합 공정을 수행하는 기술이다. 기존 대비 장비 투자비 1/10 절감, 생산성 10배 향상, 불량화소 수리 비용 및 공정시간 1/100 절감, 전사 접합 소재 비용 1/100 절감의 효과를 얻을 수 있다. 기존의 해외 원천기술로는 구현할 수 없는, 미니 LED로 구현된 4K 해상도 급의 디스플레이도 전시된다. 차세대 디스플레이로 마이크로 LED가 각광받는 만큼 세계적인 주목이 기대된다. TV, 사이니지 등 대형 디스플레이뿐만 아니라 스마트폰, 노트북, 태블릿, 스마트워치, AR·VR 등 중·소형·마이크로 디스플레이에도 적용 가능한 것이 장점이다. 수질관리 통합 플랫폼 기술도 선뵌다. 본 기술은 호수나 천변 등 생태환경 관리가 필요한 지역의 수질 및 대기질을 측정·분석하여 환경을 관리하는 플랫폼 기술이다. 7종의 수질 센서 및 8종의 대기질 센서를 통해 데이터 수집·관제·분석을 거쳐 지역별 오염도를 알리고 수질상태를 예측하여 정화장치를 가동한다. 향후, 기상이나 다른 공공데이터를 연동해 더 많은 생활정보를 제공할 계획이다. ETRI 김명준 원장은“전시회 참가를 통해 연구원에서 연구 개발한 ICT 융합 연구성과를 해외에 널리 알려 글로벌 기술사업화 및 마케팅 역량 강화에 힘쓰겠다”고 말했다.
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ETRI, 의료 3D 프린팅 및 3D 스캐닝 국제표준화 선도▲의료 3D 프린팅 및 3D 스캐닝 국제표준 개발에 앞장서고 있는 ETRI 전종흥 책임연구원(사진 좌측)과 이병남 전문위원 / 사진 제공 : ETRI 국내 연구진이 환자별 맞춤형 의료기기를 만드는데 필수적인 의료 3D 프린팅과 3D 스캐닝 국제표준 개발에 앞장서고 있다. 본 표준이 개발되면 국민건강 증진은 물론 관련 의료장비 산업 활성화를 비롯해 디지털 트윈 및 메타버스 확산에도 큰 도움이 될 전망이다. 한국전자통신연구원(ETRI)은 「의료영상 기반 의료 3D 프린팅 모델링」에 관해 신규 제안한 국제표준 개발 과제 3건이 승인되었으며 3D 스캐닝 표준 개발을 위한 작업반도 신설하였다고 밝혔다. 2019년 개발에 착수한 관련 국제표준 2건은 최종 제정을 앞두고 있다. 범부처전주기의료기기연구개발 사업의 결과다. 이로써 우리나라의 의료 3D 프린팅 및 3D 스캐닝 분야 국제표준 리더십을 한층 강화하였으며, 건설, 제조, 국방, 항공, 문화예술, 역공학 등으로의 확장 기반을 마련함으로써 글로벌 디지털 강국 도약의 발판을 마련했다는 평가다. 이번에 신규 채택된 3건의 표준화 항목은 ▲표준 CT 영상을 기반으로 의료 3D 프린팅 보형물 제작 과정에서의 정밀도/정확도 평가를 위한 표준 평가 프로세스 ▲인체조직 분할 단계와 3D 모델링 단계에서의 정밀도/정확도 오차 평가 방법 ▲데이터셋을 만드는 표준 운영 절차서에 관한 내용이다. 의료 3D 프린팅은 환자의 의료영상 정보를 이용하여 수술용 의료기기와 인체삽입형 의료기기, 사전 시뮬레이션 도구 등을 환자 맞춤형으로 제작하는 기술이다. 임플란트 및 환자의 얼굴 골격에 맞는 보형물을 제작하는 데 쓰인다. 지금까지는 환자 상태에 맞는 의료 장비를 마련하기 위해서 수작업을 통해 프린팅 모델을 만들어야 했다. 영상 속 조직 부위를 명확히 구분해내는 작업이 쉽지 않기 때문이다. 제작 시간도 오래 걸려 급한 상황에서 제약이 많았고 표준안이 없어 타 의료진의 데이터를 활용하기도 어려웠다. 연구진은 본 표준이 완성되면 의료 3D 프린팅 모델링 소프트웨어에 대해 표준화된 절차와 방법으로 정밀도/정확도를 평가할 수 있게 되어 국내외 의료 3D 프린팅 소프트웨어 인허가에 많은 도움이 될 것으로 예상했다. 설계 시간도 24시간에서 3시간 내외로 단축 가능하다. 종합적인 품질관리도 용이하다. 무엇보다 상용화가 되면 개인 건강 데이터를 기반으로 가상 시뮬레이션을 통해 치료효과를 예측하고 최적의 약물을 처방하는 등 새로운 의료 패러다임을 구축하는 데 도움이 될 전망이다. 이번 표준화 작업에는 미국 FDA, RSNA, DICOM 등의 전문가들도 참여할 예정이기에 의료 및 관련 산업계에 큰 파급력을 끼칠 것으로 예상된다. 연구진은 2019년부터 수술용 3D 프린팅 모델링 및 인공지능 기반의 자동화에 관한 표준을 개발 중이며, 올해 말 2건의 표준 제정을 앞두고 있다. 이번에 새로 제안한 3건은 추가적인 정밀도/정확도 핵심 평가체계와 방법을 담고 있다. ETRI는 전종홍 지능정보표준연구실 책임연구원과 이병남 오픈소스센터 전문위원을 중심으로 연세대 심규원 교수와 김휘영 교수, 서울여대 홍헬렌 교수, 코어라인소프트 장세명 이사 등과 협력하며 본 성과를 낼 수 있었다고 밝혔다. 특히, 공동 연구팀은 표준 개발과 검증을 위해 두개골, 안와, 하악골 영역 700개 이상의 CT 의료영상 학습/실험용 데이터셋을 개발하고 인공지능 기반의 분할과 3D 모델링 성능평가 실험 결과를 7편 이상의 국제 학회 논문으로 발표했다. 이외에도 ETRI는 3D 스캐닝 표준 개발을 위한 작업반(AHG-3)을 신설하고 16일 첫 회의를 개최했다. 작업반은 향후 3D 스캐닝과 3D 프린팅을 연계한 국제표준 이슈를 발굴하며 기술보고서 개발 및 국제표준화 로드맵 수립에 나선다. ETRI 김형준 지능화융합연구소장은“우리나라 주도로 환자 맞춤형 의료를 위해 필수적인 의료 3D 프린팅을 5건 이상 개발하며, 3D 스캐닝 그룹을 신설하고 디지털 트윈과 메타버스로까지 이어질 수 있는 핵심 국제표준을 선도하는 것은 매우 큰 의미가 있다”라고 말했다. 국제표준 워킹그룹(WG12) 의장 ETRI 이병남 박사는“의료 3D 프린팅과 3D 스캐닝 국제표준 개발을 JTC 1/WG 12를 중심으로 플랫폼 기술표준 국제경쟁력을 가속화시키기 위해 다른 관련 국제표준화 기구와의 협력도 더욱 강화시켜 나가겠다”고 말했다. 식품의약품안전처 의료기기연구과 박창원 과장은“의료 3D 프린팅 소프트웨어 정밀도/정확도 평가체계는 환자 맞춤형 의료기기 개발에 꼭 필요한 국제 규격으로 이를 한국 주도로 추진하게 된 것은 대단히 중요한 성과”라고 말했다. ETRI는 이번 성과를 기반으로 의료 3D 프린팅과 3D 스캐닝 관련 산학연의 추가 의견들을 수렴하며 다양한 산업 분야를 포괄할 수 있도록 국제표준을 확장시켜 나갈 예정이라고 설명했다. ETRI는 2015년부터 3D 프린팅과 스캐닝 국제표준화를 선도할 수 있는 위원회 신설을 추진해 2018년 8월 워킹그룹(WG) 12를 신설하고 국내·외 전문가들과 협력하며 의료분야 국제표준화를 선도하고 있다.
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국가기술표준원, 「표준물질 개발·보급」 잰걸음정부가 반도체, 이차전지, 바이오 등 국가전략기술 분야의 핵심 소재·장비 개발에 필요한 표준물질 생산과 보급에 박차를 가한다고 밝혔다. 표준물질이란 개발된 소재의 성분·특성 등을 평가·확인하거나, 장비 개발·교정 등에 사용되는 기준물질을 말한다. 산업통상자원부 국가기술표준원(원장 이상훈, 이하 국표원)은 6월 16일 주요 전략분야 학과·학회 교수들과 간담회를 갖고 대학 실험실에서 표준물질을 활용할 수 있는 방안을 논의했다고 밝혔다. 더불어 표준물질 생산기관 및 활용기업 대상으로 기술세미나를 개최하고「국제연구·실험 및 첨단분석장비전(KOREA LAB 2022)」에 참가하여 주요 표준물질을 전시하고 비즈니스 상담을 진행했다. 국표원은 국가 주력분야의 경쟁력 강화를 위해 ‘20년부터「표준물질 개발⸱보급사업」을 착수하여 작년 190개의 표준물질 개발을 완료하였고 현재 다수의 개발 과제를 진행하고 있다. 개발된 표준물질은 국내 대·중·소기업, 국가연구기관, 발전소, 학교 등 200여 곳*에 보급되었고 표준물질의 판매도 조금씩 증가하고 있다. 이번 간담회에선 ‘상용표준물질 개발·보급사업’의 추진 현황을 공유하고 대학 실험실에서의 활용사례와 협력 방안에 대하여 논의했다. 대구가톨릭대 홍철표 교수는 의료영상기기 표준물질 개발사례를 부산대 이희수 교수는 미래핵심 표준물질 선정 사례를 발표하고, 참석자들은 표준물질을 활용한 연구, 실습교육, 산학협력 등의 의견을 제시했다. 국표원은 산학연 전문가들과 지속적인 논의를 통해 표준물질개발 및 상용화 확대 방안을 마련하여 오는 10월에 발표할 계획이라고 밝혔다. 국표원 이상훈 원장은 “표준물질은 소재·부품·장비의 품질과 성능측정의 필수 요소이자 미래 핵심산업 경쟁력의 초석”이라 강조하고, “표준물질 개발은 물론, 국산 표준물질이 학계와 업계에서 널리 활용될수 있도록 국내외 유통과 사업화 지원을 강화해 나갈 계획임”을 밝혔다.