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4차 산업혁명의 일환으로 의료 분야에 정보통신기술(ICT)을 접목하는 시도가 지속적으로 증가하고 있으며, 질환의 예방ㆍ진단ㆍ치료에 ICT 신기술을 융합되면서 미래 의료 기술의 이노베이션이 예측되고 있다.

본 보고서에서는 의료 분야의 5대 ICT 신기술(인공지능(AI), 블록체인, VRㆍARㆍMR, 로봇, 3D프린팅)의 기술개발과 시장동향 및 주요 사례를 통한 사업화 동향 등을 중심으로 조사, 분석하였다.

우선, ‘의료 AI’이다. 의료 분야에서는 그저 질환에 대해서만도, 발병 리스크 평가ㆍ질병 진단ㆍ치료법 선택ㆍ예후 평가 등 많은 것을 평가ㆍ판단해야 하는데, 개인의 상황이 다르기 때문에 매우 복잡하여, 그 판단을 내리기가 아주 어렵다. 이에 집적된 대량의 환자 데이터를 바탕으로 판단 기준을 구축하고, 각 사람에게 최적의 치료법을 제시하는 시도들이 잇따르고 있다. ‘왓슨’이나 ‘딥러닝’ 등 선진적인 AI 기술은 고도화된 의료를 다루는 전문의가 부족한 국가에서 이미 다각도로 이용되고 있다. 또한, 노동력의 고령화 등으로 인해 의사 부족이 심각해지면, 의료용 AI는 필수적인 기술이 될 것으로 보이며, 높아지는 의료비용을 억제ㆍ절감하는 데에도 기여할 것으로 기대된다.

다음은 ‘블록체인’이다. ‘블록체인’은 데이터를 인터넷상에 분산시켜 기록, 관리함으로써 위변조가 거의 불가능하다는 장점으로, 가상화폐, 핀테크, 금융 보안 등의 금융분야를 중심으로 활용되어 왔다. 의료분야에서는 비효율성과 휴먼 에러, 관료주의, 높은 관리비용 등의 문제를 해결할 수 있을 것으로 기대되고 있다. 하지만, 의료업계에서 본격적인 블록체인의 활용은 다소 시간이 필요할 것으로 예측된다. 환자의 프라이버시 관련 규제에 따라, 관계자가 관련되어 있지만 개인을 특정할 수 있는 정보에 접근하거나 제3자에게 액세스시키기는 것이 쉽지 않은 것이 현실이다.

셋째로, VRㆍARㆍMR의 적용 분야는 교육, 진료, 재활 치료 정도로 나눌 수 있다. 교육 및 훈련 부분에서의 기술 활용은 가장 대표적으로 3차원 영상을 통해 해부학 교육 효율성 증대에 크게 기여할 수 있으며 수술 시뮬레이션을 통한 반복적인 훈련을 통해 수술 위험 요소를 크게 낮출 수 있다는 장점이 있다.

이어, 진료실이나 수술실에서 VRㆍARㆍMR을 도입하는 시도도 다수가 진행되고 있다. 2D 진단 이미지를 몸짓으로 자유롭게 움직일 수 있는 3D 모델로 볼 수 있게 하고, 수술 전에는 수술 계획의 수립 및 컨퍼런스, 수술 중에는 실시간 의사 소통, 수술 후에는 시술의 공유하는 등 다양한 현장에서 정확하고 효율적인 커뮤니케이션을 할 수 있게 된다.

재활 및 치료 목적으로의 이용은 이미 20여년 전부터 연구 개발이 이루어지고 있으며, VRㆍARㆍMR의 확산과 함께 최근 급속히 실증 및 실용화가 진행되고 있다.

넷째, 의료 분야의 로봇 도입은 ▲인간은 할 수 없는 고도의 수술이 가능하며, ▲업무의 효율 향상 및 신체적 부담 감소, ▲휴먼 에러를 방지하는 등의 장점이 있는 반면에, ▲도입 비용이 높으며, ▲대부분의 수술에서는 숙련된 외과의사의 실력에 미치지 못한다는 단점도 안고 여전히 안고 있다. 의료용 로봇을 도입하지 않는 이유 중 60%를 차지하는 것이 가격이다. 의료용 로봇의 보급률이 낮은 상태에서는 가격이 높아지는 것이 어쩔 수 없는 일이며, 금전적인 여유가 없는 의료기관이나 간호 시설에서는 도입하기 어려운 실정이다. 이처럼 의료용 로봇이 널리 보급되기까지 많은 문제와 과제들이 존재하기는 하지만, 상품화되어 시장에 출시되는 제품은 꾸준히 증가하고 있으며, 실용화를 위해 조금씩 발전하고 있음에는 틀림없다.

마지막으로는 ‘3D 프린팅’이다. 이미 3D 프린팅은 전세계적으로 주목을 받고 있다. 이러한 3D 프린팅 중 주목받는 키워드 중 하나는 ‘맞춤화(customization)’이다. 3D 프린터는 기존의 가공 기술로는 만들기 어려웠던 복잡한 입체 구조를 만들 수 있으며, 3D 데이터를 직접 출력하기 위해 설계를 바꾸기도 쉬워, 각 사용자의 요구에 맞춰 조형물을 맞춤화할 수 있다.

이와 같은 특징 때문에 3D 프린터는 단가가 높고 로트 수가 적으며, 맞춤화 및 주문제작에 대한 니즈가 큰 분야에 보다 적합하다. 그 중에서도 최근 특히 많이 활용되는 것이 의료 분야이다. 사람을 대상으로 하는 의료 분야에서는 환자 개인에 맞춤화된 치료가 목표 달성과 직결되기 때문에, 3D 프린터의 여명기에서부터 적극적으로 도입되어 왔다.

그 중 주목받는 분야가 인공조직 및 인공장기 제작을 위한 ‘3D 바이오 프린팅’이다. 3D 프린팅 기술을 활용해 각막, 간, 피부, 혈관 등을 생성해 인간에게 이식하는 시도는 기술 선진국은 물론이고 세계 각국에서 다각도로 일어나고 있다.

이에, IRS글로벌은 의료분야 ICT 관련 산업에 관심이 있는 기관ㆍ업체의 실무담당자들에게 연구개발, 사업전략 수립의 기초자료를 제공하기 위하여, 의료용 인공지능(AI), 블록체인, VRㆍARㆍMR, 로봇, 3D프린팅 기술개발과 시장동향 및 다양한 사례를 통한 사업화 현황 등을 중심으로 조사, 분석하였다.

모쪼록, 하시는 업무에 미력하나마 도움이 되기를 기대해본다.

Ⅰ. 의료용 AI 핵심기술 개발동향과 향후 전망

1. 인공지능(AI) 기술 개발 및 시장 동향과 전망

  1-1. AI로 인한 변화

  1-2. 2020 AI 트렌드

    1) 제시된 목표를 위해 스스로 행동

    2) 인간의 지성과 조합

    3) 분산 학습의 진보

  1-3. AI 주도 시스템(AI-Driven System) 트렌드

    1) 스킬 및 데이터 품질의 장벽의 완화

    2) AI 주도 시스템이 등장함에 따른 설계의 복잡화

    3) 저소비전력, 저비용 기기에 대한 AI 도입

    4) 강화학습이 산업용도로 이동

    5) 데이터 품질을 시뮬레이션을 통해 극복

  1-4. 국내외 인공지능(AI) 시장 동향과 전망

    1) AI 기술의 급성장

    2) 국내외 시장 규모와 전망

      (1) 글로벌 시장

      (2) 국내 시장

  1-5. 글로벌 ‘엣지 AI 칩’ 개발동향과 시장전망

    1) 자율주행차용 시장 확대

    2) 다양한 제안의 출현

    3) 시장규모 전망

    4) 향후 전망

  1-6. AI 스피커 개발동향과 시장전망

    1) Voice AI로 진화

    2) 글로벌 시장규모와 전망

    3) AI 음성인식 생태계 확대

    4) 중국의 부상

    5) 국내 시장 동향

2. 의료용 인공지능(AI) 시장 동향과 적용사례 및 사업화 분석

  2-1. 의료용 AI 기술과 시장동향

    1) 개요

      (1) 의료 AI

       (2) 등장 배경

      (3) 원리 및 기술 분류

      (4) AI 활용의 장ㆍ단점

    2) AI를 활용할 수 있는 의료 영역

      (1) 영상 진단에서의 AI 활용

      (2) 질병 진단에서의 AI 활용

      (3) 모든 의료 문제에서 AI 활용

      (4) 기술의 개인ㆍ지역 격차 해소

    3) 의료 AI의 문제점 및 과제

      (1) AI의 타당성 검증이 부족

      (2) 의료 AI 법 정비

      (3) 의료 관계자의 AI에 관한 지식 부족

      (4) AI 적용 이후 의사에게 요구되는 점

    4) 국내ㆍ외 시장 현황

      (1) 시장 규모 전망

      (2) 해외 제품 개발 동향

      (3) 국내 제품 개발 동향

      (4) 국내 AI 기반 의료기기 허가ㆍ인증ㆍ신고 현황

  2-2. 주요국별 의료 분야 AI 관련 연구개발 및 정책 추진 동향

    1) 미국

      (1) 국가 AI 정책 및 연구개발 동향

      (2) 의료 분야 R&D 및 활용 계획

    2) 독일

      (1) 국가 AI 정책 및 연구개발 동향

      (2) 의료 분야 R&D 및 활용 계획

    3) 프랑스

      (1) 국가 AI 정책 및 연구개발 동향

      (2) 의료 분야 R&D 및 활용 계획

    4) 영국

      (1) 국가 AI 정책 및 연구개발 동향

      (2) 의료 분야 R&D 및 활용 계획

    5) 중국

      (1) AI에 관한 최근 동향

      (2) 2030 AI 로드맵

      (3) 지방 정부의 정책 촉진

      (4) 의료 분야 R&D 및 활용 계획

    6) 한국

      (1) 세계를 선도하는 AI 생태계 구축

      (2) AI를 가장 잘 활용하는 나라

      (3) 사람 중심의 AI를 실현하는 나라

  2-3. 왓슨(Watson)ㆍ뉴럴 네트워크 개발 동향과 과제

    1) 왓슨(Watson)

       (1) 왓슨의 개념

      (2) 활용이 확대되는 의료용 왓슨

      (3) 왓슨의 원리적 한계

      (4) 미국에서의 평가

      (5) 왓슨에서 볼 수 있는 편향

      (6) 왓슨의 장점

    2) 뉴럴 네트워크

      (1) 뉴럴 네트워크 이용

      (2) 지도학습의 프로세스

      (3) 실용화의 과제

      (4) 개인정보 누출에 대한 우려

      (5) 의료용 AI의 폭주에 대한 우려

    3) 정리

  2-4. 의료 분야의 AI 도입 사례 및 사업화 분석

    1) AI에 의한 진단 지원

      (1) 컴퓨터비전

      (2) 망막 안저 영상 분석

    2) 병원 업무의 효율화

      (1) KODOC

       (2) Khoby

       (3) Voice ENR

       (4) 데이터 분석 AI

     3) 수술 및 훈련용 로봇의 지능화

    4) 제약 분야에서의 AI

       (1) AlphaFold

       (2) AtomNet

     5) 고령자의 이상 감지

      (1) Sole Cooperativa

       (2) NUGU

   2-5. 인공지능(AI) 기반 국내 의료기기

Ⅱ. 의료용 블록체인 핵심기술 개발동향과 향후 전망

1. 블록체인 기술 개발 및 시장 동향과 전망

  1-1. 블록체인의 개요

    1) 개념 및 특징

      (1) 개념 및 정의

      (2) 특징

      (3) 데이터베이스와의 차이

      (4) 가상화폐와의 관계

    2) 종류

      (1) 퍼블릭 블록체인

      (2) 프라이빗 블록체인

      (3) 컨소시엄 블록체인

    3) 핵심 구조

      (1) P2P(Peer to Peer) 방식

      (2) 해시함수에 의한 암호화

      (3) 탈중앙화 시스템

      (4) 중앙집권형과 탈중앙화 시스템의 차이

  1-2. 블록체인 기술의 시장 동향과 전망

    1) 글로벌 시장 동향과 전망

      (1) 글로벌 시장규모 전망

      (2) 국가별 투자 규모

      (3) 산업 분야별 전망

    2) 국내 시장 동향과 전망

      (1) 국내 시장규모 전망

      (2) 산업 분야별 동향

  1-3. 블록체인 기술의 영향력과 활용 가능성

    1) 특성과 영향력 분석

      (1) 일반적인 이용 형태

      (2) 거시적 영향

      (4) 미시적 영향

    2) 주요 산업 분야별 영향력 분석

      (1) 국경을 초월한 가치유통의 촉진

      (2) 분단화된 서비스 연계

      (3) 조직의 해체와 개인화의 가속

      (4) 머신에 의한 자율적인 경제활동

      (5) 추적가능성과 투명성의 비약적 향상

    3) 활용 가능성 분석

      (1) 위변조 불가능

      (2) 블록체인을 활용할 수 있는 서비스

2. 의료용 블록체인 기술 개발과 적용사례 및 사업화 분석

  2-1. 의료 분야에서의 블록체인 활용

    1) 의료산업에서의 블록체인 기술

      (1) 의료 블록체인 기술

      (2) 의료 블록체인 특성

      (3) 블록체인 활용

      (4) 블록체인 도입을 위한 움직임

    2) 의료산업 분야별 블록체인 활용 전망

      (1) 의료 분야로의 적용 아이디어

      (2) 의약품 서플라이체인

      (3) 청구처리ㆍ지불ㆍ사전인증

      (4) 건강정보 교환ㆍ연구 데이터

    3) 블록체인 도입 방향 및 향후 과제

      (1) 실용화를 위해 시간이 필요한 분야

      (2) 진행중인 프로젝트

      (3) 블록체인 활용 과제

  2-2. 주요 업체별 블록체인 기술 도입 및 사업화 현황

    1) Aetna

     2) FedEx

     3) Clinicoin

     4) United Healthcare

     5) Nebula Genomics

     6) Patientory

     7) Guardtime

     8) Medicalchain

     9) SimplyVital Health

     10) Gem Health

     11) Timicoin

     12) Walmart

       (1) 웨어러블 디바이스에 의한 블록체인 시스템 특허 취득

      (2) 생체인증 효율화

      (3) 생명과 직결된 수단에 블록체인 기술 활용

    13) United Health

     14) Digital garage

     15) 명지병원

    16) Lancor Scientific

     17) Doc.com

     18) Xblocksystems(舊, CERTON)

     19) MEDIBLOC

     20) MedRec

     21) mygenomebox

     22) The MediLedger Project

     23) EncrypGen

     24) Clinicoin

     25) MyPCR

Ⅲ. 의료용 VRㆍAR·MR 핵심기술 개발동향과 향후 전망

1. 가상현실(VR)ㆍ증강현실(VR) 기술 개발 및 시장 동향과 전망

  1-1. VRㆍARㆍMR 개요

    1) 기술의 정의 및 범위

      (1) VRㆍAR

       (2) 혼합현실(MR)

     2) VRㆍAR 기술과 네트워크, 플랫폼

      (1) 네트워크

      (2) 플랫폼

  1-2. ARㆍVR 기술 개발 및 시장 동향

    1) 글로벌 시장 동향과 전망

      (1) 글로벌 시장

      (2) 하드웨어 시장점유율

      (3) 산업 생태계

      (4) 국내 시장

    2) 국내외 주요 업체별 기술 동향

      (1) 페이스북

      (2) 애플

      (3) 구글

      (4) 마이크로 소프트

      (5) 매직 리프

      (6) 레노버

      (7) 아마존

      (8) HaptX

       (9) Sony

       (10) HTC

       (11) SK텔레콤

      (12) KT

       (13) LG유플러스

      (14) LG전자

      (15) 삼성전자

      (16) 한국가상현실

    3) 주요국별 ARㆍVR 관련 정책 동향

      (1) 해외 정책 동향

      (2) 국내 정책 동향

2. 의료용 VRㆍARㆍMR 시장 전망과 적용사례 및 사업화 분석

  2-1. 시장규모 전망

    1) 의료 분야 VR 시장규모 전망

    2) VR 디바이스 시장규모 전망

    3) VR 소프트웨어 시장규모 전망

  2-2. VRㆍARㆍMR이 활용되는 의료 분야

    1) 교육

    2) 재활 치료

    3) 진료ㆍ치료

  2-3. 의료 분과별 VRㆍARㆍMR 적용 사례 분석

    1) 의학교육

      (1) 인체 해부

      (2) 수술 교육

    2) 외과

      (1) 척추 수술

      (2) 체내 종양 절제 수술

      (3) AR골종양수술

    3) 형성외과

      (1) 수술 부위의 형상 평가

      (2) 간이 내비게이션

      (3) 원격 지도

    4) 안과

      (1) 시력장애 개선

      (2) 안과 검사

    5) 이비인후과

      (1) 어지럼증 재활장비

    6) 정신과

      (1) PTSD 치료

      (2) 알코올중독 치료

    7) 재활의학

      (1) 신경재생촉진

      (2) 뇌졸중 재활

Ⅳ. 의료용 로봇 핵심기술 개발동향과 향후 전망

1. 지능형 로봇 기술 개발 및 시장 동향과 전망

  1-1. 글로벌 로봇산업 현황

    1) 로봇시장의 트렌드 변화

      (1) 스마트화 

       (2) 서비스화 

       (3) 플랫폼화 

     2) 서비스로봇 시장 동향과 전망

      (1) 시장 규모

      (2) 주요업체 동향

    3) 산업용 로봇 시장 동향과 전망

      (1) 시장규모 전망

      (2) 주요국별 시장 동향

      (3) 산업별 시장 동향

    4) 로봇 부품 및 S/W 시장규모

      (1) 시장 규모

      (2) 주요 참여업체 동향

    5) 2020년 핵심 로봇 제품 및 서비스 유형 분석

  1-2. 국내 로봇산업 현황

    1) 사업체 현황

    2) 생산 현황

    3) 출하 현황

    4) 설비 투자 현황

    5) 연구개발 현황

    6) 인력(취업) 현황

    7) 로봇 단품 및 부품 수입/수출현황

  1-3. 로봇 분야의 AI 시장 동향과 전망

    1) AI 로봇 분야의 개요

    2) AI 로봇 시장 규모 전망

      (1) 로봇 및 AI 로봇 시장 전망

      (2) RPA(Robotic Process Automation) 시장 동향과 전망

    3) 로봇과 AI로 인한 미래 변화

      (1) 인간 고용

      (2) 싱귤래리티(Singularity)

       (3) 인간과의 비즈니스

  1-4. AI소셜(커뮤니케이션) 로봇 개발동향과 시장전망

    1) 개념

    2) 국내외 시장 규모 및 전망

    3) 주요 업체별ㆍ제품별 개발동향

2. 의료용 로봇 기술 개발과 적용사례 및 사업화 분석

  2-1. 의료용 로봇 기술과 시장동향

    1) 개요

      (1) 정의 및 등장배경

      (2) 의료용 로봇의 분류

      (3) 의료용 로봇의 장단점 및 문제점

    2) 국내외 의료용 로봇 개발 동향과 시장 전망

      (1) 글로벌 시장 규모 전망

      (2) 제품 개발 동향

      (3) 수술ㆍ재활 로봇 기반 의료기기 허가 현황

    3) 중국 의료용 로봇 시장 동향과 전망

      (1) 시장 규모

      (2) 부문별 비중

      (3) 서플라이체인

      (4) 기업 현황

      (5) 도입 및 기술 현황

  2-2. 세부 분야별 시장 동향과 전망

    1) 수술(지원) 로봇 시장

    2) 마이크로 로봇

    3) 간호 로봇

    4) 수술용 네비게이션

      (1) 국내 기술 현황

      (2) 해외 기술 현황

  2-3. 의료용 로봇 개발과 활용 사례 및 사업화 분석

    1) 다빈치(da Vinci)

       (1) 개복 수술과 복강경 수술

      (2) 복강경 수술의 난이도를 낮춤

      (3) 비뇨기과에서의 실적 다수

      (4) 다빈치Xi의 구성

    2) 사이버나이프(Cyberknife)

     3) 마코 리오(Mako Rio)

     4) 마레건 로보틱 시스템(Magellan Robotic System)

     5) 베르시우스(Versius)

     6) 휴고(Hugo)

     7) 레보아이(Revo-i)

     8) IST-Guide System

     9) 티솔루션원(T Solution 1)

     10) 로코맷(Lokomat)

     11) 로베어(Robear)

     12) 난(Nan), 니(Nee), 님(Nim)

     13) 파로(PARO)

     14) 페퍼(Pepper)

     15) AI Robot

   2-4. 수술ㆍ재활로봇 기반 국내 의료기기

Ⅴ. 의료용 3D프린팅 핵심기술 개발동향과 향후 전망

1. 3D프린팅 기술 개발 및 시장 동향과 전망

  1-1. 3D (바이오) 프린팅 개요

    1) 개념과 이해

      (1) 3D 프린팅

      (2) 3D 바이오 프린팅

    2) 3D 프린터의 주요 구조

    3) 3D 프린터의 기본 원리

    4) 3D 바이오 프린터 기술 유형

      (1) 잉크젯(Inkjet) 방식

      (2) 미세압출 바이오 프린팅 방식

      (3) 레이저 보조(Laser assisted) 바이오 프린팅 방식

      (4) 용융압출조형 바이오 프린팅 방식

    5) 3D 바이오 프린팅의 프로세스

      (1) 인공지지체 기반 3D 바이오 프린팅 기술

      (2) 3D 세포 프린팅 기술

  1-2. 3D 프린팅 시장 동향과 전망

    1) 글로벌 3D 프린팅 시장 동향과 전망

      (1) 시장 규모 전망

      (2) 국가별 시장점유율

      (3) 부문별 시장

      (4) 산업 활용분야 및 용도별 시장

      (5) 기업 동향

      (6) 향후 기술 전망

    2) 국내 시장 동향과 전망

      (1) 시장 규모 전망

      (1) 부문별 시장

      (3) 산업 활용분야 및 용도별 시장

      (4) 기업 현황

      (5) 기술 수준

2. 의료용 3D프린팅 기술 개발과 적용사례 및 사업화 분석

  2-1. 의료용 3D 프린팅 시장 전망과 정책 동향

    1) 국내외 의료용 3D 프린팅 시장 규모 전망

    2) 주요국별 의료용 3D 프린팅 정책 추진 동향

      (1) 미국

      (2) 캐나다

      (3) 유럽

      (4) 일본

      (5) 중국

    3) 국내 3D 프린팅 의료기기 허가ㆍ인증ㆍ신고 현황

      (1) 기구ㆍ기계 분야

      (2) 의료용품 분야

      (3) 치과 재료 분야

    4) 국내 의료용 3D 프린팅 추진 정책

      (1) 수요창출을 통한 시장성장 지원

      (2) 기술 경쟁력 강화

  2-2. 의료용 3D프린팅 기술개발 동향

    1) 체외에서 사용하는 디바이스 조형(非생체 적합성, 생체 적합성 재료)

       (1) 고정밀 장기 모형

      (2) 맞춤 의수족

    2) 체내 삽입형 디바이스의 조형(생체 적합성, 생체 흡수성 재료)

       (1) 생체 적합 재료로 만든 디바이스

      (2) 생체 흡수성 재료로 만든 디바이스

    3) 생체조직 조형(생체 흡수성 재료, 생세포)

     4) 실용화

  2-3. 의료용 3D 프린팅 개발과 활용 사례 및 사업화 분석

    1) 페이스 쉴드 & 인공호흡기

      (1) Stratasys

       (2) HP

       (3) Protolabs

       (4) Formlabs

       (5) Ford

       (6) Volkswagen

       (7) 3D COVID

       (8) Isinnova

       (9) SmileDirectClub

       (10) 코로나 관련 기타 사례

    2) 치과

      (1) Formlabs

       (2) 오스템임플란트

    3) 암 관련

      (1) University of Giron

       (2) 서울아산병원

    4) 임플란트

      (1) Industrial Research Center of Quebec

       (2) Kunming Medical University

     5) 인공 장기

      (1) 각막

      (2) 인공간

      (3) 인공 근육

      (4) 장기유사체

  2-4. 3D프린팅 기반 국내 의료기기

    1) 기구ㆍ기계 분야

    2) 의료용품 분야

    3) 치과 재료 분야