2.1 스마트 병원의 정의

스마트 병원은 디지털 병원의 개념을 포함하는 확장된 개념으로 다양한 학자, 기관마다 다양하게 정의되고 있다 ⁽⁶⁾. 한국보건산업진흥원에서는 ‘ICT기술을 활용해 의료 소비자 중심 서비스를 제공하는 모든 주체가 참여해 생산성과 의료서비스의 정확성을 높이는 통합 시스템‘으로 스마트 병원을 정의하였으며⁽⁸⁾, Mckinsey & company (2019)에서는 ’혁신적인 기술을 광범위하게 사용하여 다른 생태계와 디지털로 연결하여 환자 중심의 서비스 품질과 경험을 향상시키면서 의료비용은 감소시키는 병원‘으로 정의하였다 ⁽⁹⁾. 또한 Yu et al.(2012)의 연구에서는 스마트병원을 ’디지털 병원을 포괄‘하는 개념으로 정의하였다 ⁽¹⁰⁾. 스마트 병원은 이 밖의 여러 선행연구에서도 각각 다르게 정의되었다 (표 1) ^(8,11).

스마트 병원의 핵심 키워드를 대상, 적용기술, 최종목표에 대해 요약해보면, 스마트 병원의 주 사용자(대상)는 환자, 병원 관계자(의료진, 근로자), 적용기술은 ICT, IoT 기술, 최종 목표는 치료 품질 향상, 병원 효율화, 의료비 절감 등으로 나타났다. 대부분의 정의는 ICT, IoT 기술을 포함하고 있었으며, 스마트 병원 주 사용자가 환자인지 아니면 병원 관계자(의료진, 직원)인지에 따라 특징적인 키워드 차이를 보였다. 환자가 대상일 경우 진단, 안전, 치료, 비용절감 등이, 병원일 경우 병원 효율화, 자동화 프로세스, 자산관리 최적화 등이 공통적인 키워드인 것으로 나타났다.

위 내용을 종합해보면, “스마트 병원은 ICT기술을 활용하여 병원 인프라 및 자산 관리 프로세스 최적화를 수행하고, 환자의 진료 품질 향상, 의료서비스 비용 절감, 안전 등 의료서비스를 제공하는 병원”으로 요약할 수 있다.

2.2 스마트 병원과 디지털 병원의 차이점

스마트 병원에 앞서 디지털 병원이란 개념이 제안된 바 있다 ⁽¹⁷⁾. 디지털병원은 2000년대 초반 한국에서 등장한 개념으로, 차트, 필름, 전표, 종이, 펜 등 아날로그 방식을 사용하던 병원에서 디지털 방식(4 lesses : filmless; chartless; slipless; paperless)으로 전환된 병원을 의미한다 ⁽¹⁸⁾. 한국보건산업진흥원 보고서에 따르면 ⁽⁷⁾, 디지털 병원은 병원 운영 측면에서의 디지털화에 중점을 두고 있는 것과 달리, 스마트 병원은 디지털 병원에서 구축된 인프라를 활용하여 환자 의료경험 및 진료 품질, 편의성 향상과 같은 환자 중심 의료서비스 개선에 중점을 두고 있는 것으로 나타났다(표 2). 즉, 스마트 병원은 디지털 병원과 비교하여 인프라나 병원 구성 요소상 차이는 없으나, 디지털 병원에서 구축한 병원 자산 관리 최적화, 업무 자동화 프로세스, ICT 기술들을 기반으로 환자 중심 의료서비스 제공을 목표로 한다는 차별성을 가진다.

3.1 스마트 병원 핵심 기술

국내 스마트 병원 핵심 기술로는 1) RTLS (real-time location system) ⁽¹⁹⁾, 2) IoT (Internet of things) 기기 ⁽²⁰⁾, 3) AI (artificial intelligence) ⁽²¹⁾가 주로 활용되고 있는 것으로 나타났다. 또한, 병원 운영의 효율성을 높이기 위해 환자 흐름을 개선하거나, 인프라 및 자산 관리를 효율적으로 관리하기 위해 통합 모니터링 시스템을 구축하는 것으로 나타났다 ⁽⁷⁾.

RTLS는 무선통신, RFID (radio frequency identification), GPS (global positioning system), BLE (Bluetooth low energy) 등 다양한 기술을 활용하여 개발된 실시간 위치 추적 기술이다 ⁽¹⁹⁾. RTLS는 병원 내 환자 위치를 실시간으로 추적하기 위해 주로 도입되었으며 대표적으로, 스마트 감염관리 및 스마트 특수병동 분야에서 환자의 위치추적을 위해 활용하고 있는 것으로 나타났다 ⁽²⁰⁾. 스마트 병원에서 사용하는 IoT 기기는 사물 식별, 네트워크 구축, 생체신호계측을 위한 센서 부착 등 센서와 통신기능이 내장된 다양한 사물을 병원 내 인터넷에 연결하는 기술로 실시간 모니터링이 요구되는 다양한 병원내 상황에 적용이 검토되고 있다 ⁽²¹⁾. 또한 AI는 질병 진단 및 예측을 위한 주요 기술로 활용되며, 임상 의사결정을 도울 수 있는 미래 의료 핵심 기술로 지목되고 있다 ⁽²²⁾.

3.2 국내 스마트 병원 도입 사례

대한민국 보건복지부에서는 스마트 병원 선도모델 개발 사업을 통해 2020년부터 2025년까지 매년 3 분야의 스마트병원 선도모델 개발을 지원하고 있다 (표 3). 스마트 병원 분야로는 원격중환자실, 병원 내 자원관리, 병원 내 환자안전, 스마트 특수병동, 지능형 워크플로우(workflow), 스마트 수술실, 스마트 입원환경, 환자·보호자 교육, 스마트 투약 안전 환경 조성, 의료진 교육 및 훈련, 스마트 병원환경 관리를 제시하였다. 스마트 병원 선도모델 개발 사업을 통해 구축된 도입사례는 다음과 같다.

원격중환자실: 분당서울대학교병원에서는 중환자실 입원환자의 생체정보를 토대로 최대 8곳의 서로 다른 병원 중환자실을 동시에 모니터링이 가능한 원격 협진시스템을 구축하였다. 중환자 전문의는 개인 PC 및 모바일의 웹 카메라 등을 통해 환자의 상태 및 데이터를 확인할 수 있으며 주치의에게 자문결과를 제공하고 신속하고 정확한 환자의 진료가 가능하도록 하였다 (그림 1).

스마트 감염관리: 용인세브란스병원에서는 병원 내 Covid-19확진자의 위치를 추적하기 위해 RTLS 기반 스마트 감염관리 플랫폼을 구축하였다. PADES-G 기반 (pain, anxiety, depression, eating, sleep, general condition) 자가증상보고 결과를 활용하여 기존의 고전적인 COVID-19 접촉자 추적 방식과 RTLS 적용 시 민감도를 분석한 결과, RTLS를 적용하였을 때 60%의 민감도를 보였으며 기존 방식(46.8%)보다 더 높은 민감도를 확보한 것으로 보고하였다 ⁽²⁴⁾ (그림 2). 국민건강보험 일산병원에서는, 체온계, 혈압계, 스마트 링(맥박) 등 IoT기기를 이용한 환자 상태 모니터링 시스템을 구축하였다.

병원 내 자원관리: 계명대학교 동산의료원에서는 스마트 자산관리 시스템, 인공지능 물류배송 시스템, 생체인증 허가 시스템, RTLS 모니터링 시스템, 공인인증 대체 시스템과 같은 다양한 스마트 병원 인프라를 구축하고 실증하였다.

병원 내 환자안전: 강원대학교병원에서는 병원 내 환자 안전 시스템을 구축하기 위해, IoT기기 중 CCTV를 사용하여 낙상 및 욕창 위험환자를 모니터링하고 위험 알람을 의료진에게 웨어러블 워치 및 스마트폰 앱으로 제공하는 시스템을 구축하였다. 알람 항목으로는, 경보 알람, 사고알람, 욕창경보를 제공한다 (그림 3).

아주대학교병원에서 구축한 AI기반 욕창 단계 자동 분류 및 체위 판별 시스템은 간호사가 모바일 앱을 통해 환자의 상태를 촬영하고 모니터링이 가능하며, 이후, AI를 통해 영상정보를 분석하여 욕창단계를 3단계로 분류한다. 이후, 1-2단계에 해당되는 경우, 유사 피부질환과 구분이 어려울 수 있기 때문에 자동으로 협진의뢰 기능이 활성화 되도록 시스템을 개발하였다. AI기반 체위 판별 모델은 데이터 증강기법을 통해 훈련 데이터를 생성하고, 환자의 체위를 판별하는 모델을 개발하였다 (그림 4).

스마트 특수병동: 스마트 특수병동 사례에서는 용인정신병원에서 정신과 병동 내 RTLS시스템을 적용하여, 입원환자 대상 스마트 순찰 모니터링 시스템을 구축하였다. 이를 통해, 취약시간 대 환자의 위치 및 상태를 실시간으로 모니터링 및 응급상황 발생 시 의료진에게 알람을 제공할 수 있다 (그림 5).

국립암센터에서는 항암치료 과정을 자동화해 암환자의 전주기 스마트 특수병동 시스템을 구축하였다. 환자의 생체신호 이상 징후, 투약진행 경과 등 실시간 모니터링이 가능한 스마트 항암제 투여 모니터링 시스템 구축, 비대면 회진을 통한 의사-환자간 의사소통 창구 마련을 위한 스마트 무균병동 모니터링 시스템 구축, 태블릿을 이용한 자가 보고 기반 통증 모니터링이 가능한 스마트 항암 일반병동 모니터링 시스템을 구축하였다.

지능형 워크플로우: 한림대학교병원에서 구축한 스마트 응급실에서는 RTLS를 이용하여 응급실 내 환자의 위치 및 이동확인이 가능하도록 시스템을 구축하였다.

스마트 수술실: 충남대학교병원에서는 커넥티드 헬스케어 구현을 목표로, 병원 내 통합관제시스템, 개별수술실 모니터링시스템, 환자·보호자 정보 공유 시스템, 위생재료 제고관리, 지역연계 지원시스템 구축연구를 수행하였다.

스마트 입원환경: 한림대학교병원에서는 무선 웨어러블 의료기기를 사용하여 환자의 심전도, 심박수, 호흡수, 체온을 수집하고 클라우드 모니터링 서버에 저장하고 30분 간격마다 EMR (Electronic medical record)과 연동하여 자동으로 전송하는 시스템을 개발하였다.

환자 보호자 교육: 세브란스병원은 산모·보호자-의료진 간 원활한 소통을 위해 산모 맞춤형 돌봄 플랫폼을 구축하였다. 임신 전주기 맞춤형 교육이 가능한 온라인 교육 시스템을 도입하고, 퇴원 후에도 맞춤형 모바일 교육이 가능한 산후관리 시스템을 개발하였다.

스마트 투약안전환경 조성: 부천세종병원에서는 투약안전 환경 조성을 위해 중소병원형 모바일 앱 기반의 스마트 투약안전 시스템 개발을 시작하였다. 투약관리 공동데이터시스템을 구축하여 약품 식별, 처방 및 조제, 투약상황 모니터링 등 기술을 구축한 뒤, 이를 통해, 투약 전주기 과정을 관리할 수 있는 시스템 구축을 목표로 연구를 수행하고 있다.

의료진 교육 및 훈련: 고려대학교 구로병원에서는 임상현장에서의 정확하고 안전한 수술을 위해 메타버스 기반 모의 수술 및 교육 플랫폼 개발연구를 수행하였다. 이를 통해, MRI, CT 영상으로 메타버스 환경에서 실제 환자 수술과 동일하게 모의 수술 및 토론 수업이 가능한 환경 구축을 목표로 연구를 수행하였다.

스마트 병원환경 관리: 강동 경희대병원에서는 로봇을 활용한 의료폐기물 수거, RFID 기반 원내 병동 별 배출량 등 스마트 병원환경 관리 통합 플랫폼 구축연구를 수행하였다. 또한, 의료기기의 실시간 위치를 확인하고, 기기별 가동률‧사용빈도 측정 자동화를 통해 병원 내 의료기기 사용현황을 통합관리가 가능한 기술을 개발하고 있다.

5.1 스마트 병원 도입 시 고려사항

정책 및 제도적 측면: 높은 수요와 기술성숙도에도 불구하고 정책 및 제도적 한계는 스마트 병원 도입을 가로막는 주요 원인으로 지적되고 있다. 예를 들어, COVID-19로 인해 비대면 의료에 대한 기대와 수요가 급격히 증가하였음에도 환자-의사간 원격의료 행위는 여전히 의료법 내에서 명확히 정의되어 있지 않은 상태이다 ⁽²⁸⁾. 의료법 제34조는 원격의료와 연관된 규정으로 ‘의료인은 제 33조에도 불구하고 컴퓨터, 화상통신 등 정보통신기술을 활용해 먼 곳에 있는 의료인에게 의료지식이나 기술을 지원하는 원격의료를 할 수 있다’고 규정하고 있다. 제 34조는 원격의료라는 제목으로 시작하고 있지만, 의사가 원격으로 환자를 진료하는 규정이 아닌 의사가 원격지에 있는 다른 의사에게 원격자문을 요청하는 것에 대한 규정에 해당된다. 뿐만 아니라, 의료법 시행규칙 제 29조 (원격의료의 시설 및 장비)에서는 ‘제 34조에 따라 원격의료를 행하거나 받으려는 자는 원격진료실, 데이터 및 화상을 전송·수신할 수 있는 장비가 있어야 한다’고 규정하였다. 위 규정에 따르면, 현행 의료법 상 병원 외 환자가 머물고 있는 자택 등에서 원격의료를 받는 행위 자체가 의료법 위반에 해당되어 실질적인 원격 진료가 불가능해 진다. 종합해보면, 현행 의료법에서는 의사에 국한된 원격자문 형태만을 원격의료로 인정하고 있으며, 스마트 병원에서 요구하는 환자 대상 비대면 의료 즉 원격진료를 어디까지 허용할 것인지에 대해서는 여전히 사회적 논의와 합의가 필요하다.

기술적 측면: 스마트 병원에서는 사용되는 다양한 웨어러블 디바이스는 생체정보를 실시간으로 모니터링하고 데이터베이스에 수집하는 데 큰 도움을 주지만, 동시에 여러 기술적 한계점을 가진다. Alsalman et al. (2022)의 연구에 따르면, 웨어러블 디바이스의 배터리 용량은 극히 제한적이기 때문에 데이터 수집 및 전송과 관련된 처리 요구 사항이 높은 경우 교체 또는 충전 주기가 짧아질 수 있다고 보고하였다 ⁽²⁹⁾. 이러한 문제는 특히 생체정보를 실시간으로 전송하기 위해 웨어러블 디바이스가 WiFi나 BLE와 같은 통신을 사용할 경우 도드라지며 사용성에 큰 제약으로 작용할 수 있다.

Boulos et al. (2012)의 연구에 따르면, RTLS는 스마트 병원 구축 시 많이 활용되고 있는 기술로 병원 내 의료기기를 찾거나, 직원 위치를 빠르고 효율적으로 찾을 수 있는 장점이 있으며 병원의 환자 처리량이 향상될 수 있다고 보고하였다 ⁽³⁰⁾. 하지만, 현재 RTLS의 대부분을 차지하는 BT나 WiFi 기반 시스템은, 병원 안에서 발생되는 무선 간섭으로 인해 위치 해상도 및 위치 측정 정확도가 감소할 수 있는 것으로 보고되고 있다 ⁽³¹⁾.

스마트 병원에서 사용되고 있는 다양한 IoT 기기들은, 병원 내 네트워크망에 연결되어 있으며 민감한 의료정보들을 주고받기 때문에 보안이 매우 중요하다. Gioulekas et al. (2022)의 연구에 따르면, 2018년 유럽 전체 사이버 공격의 약 27%가 헬스케어 분야에서 발생했으며 병원에서 발생되는 사이버 보안문제는 직원들의 보안인식 수준이 낮은 것과 관련이 있다고 보고하였다 ⁽³²⁾.

제품도입 전략 수립 측면: 스마트 병원에는 부서, 장소마다 매우 많은 웨어러블 디바이스, 의료기기, 장비들이 존재한다. 스마트 병원 내 사용될 제품을 도입할 경우, 같은 기술을 가지고 있더라도 제조사가 매우 다양하기 때문에 제조사 별로 어떤 기능적 차이가 존재하는지, 병원 내 연동이 가능한지, 비용적 측면 등을 고려해야한다. 이러한 과정에서는 제한된 병원의 인력, 예산 등을 활용하여 병원 내 도입을 검토하게 되는데 이러한 일련의 과정을 위해 많은 시간이 소요되고 있는 것으로 나타났다 ⁽⁷⁾.

5.2 발전 방안

스마트 병원이 성공적으로 도입되기 위한 발전 방안으로는, 먼저 관련 정책 및 제도 개선이 필요하다. 특히, 스마트 병원에 필요한 IoT, AI 등 기술을 개발하는 ICT기업과 의료계 간의 입장 차이를 좁히고 합의 도출을 위해 정부주도의 다양한 교류의 장을 마련해야 한다. 새로운 기술 도입에 대한 의료분야의 우려를 해소하기 위해 ICT 기술과 의료 분야의 전문가들 사이의 지속적인 협력을 강화해야 한다. 다양한 워크숍, 세미나, 교육ss 프로그램을 통해 두 분야의 전문가들이 지속적으로 소통하고 협력할 수 있는 기회를 제공해야 한다.

스마트 병원 내 사용될 기술들에 대한 임상적 유효성 검증이 필수적이지만, 대부분 ICT기업들은 임상 데이터 확보에 어려움을 겪고 있다. 따라서, 최근 미국 FDA와 식품의약품안전처에서는 컴퓨터 모델링 및 시뮬레이션 (computer modeling & simulation) 기술을 활용하여 환자 데이터를 대체하고 의료기기 평가도구를 개발하고 있다. 위 기술을 활용한다면, 스마트 병원에 적용될 다양한 ICT기술들의 임상적 유효성을 객관적으로 확보할 수 있으며 의료계에서도 적극적으로 도입을 검토할 수 있을 것으로 기대된다. 또한, 보안위협을 최소화하기 위해 직원, 특히 비 ICT 직원 (의사, 간호사 등)을 대상으로 사이버 보안 및 기술 교육을 제공해야 하며, 이를 통해 사이버 위험을 이해하고 대응할 수 있도록 해야 한다. 그리고, 다양한 ICT 기술 및 의료기기 도입 시 제한된 병원의 인프라를 고려한 전력 수립이 필요하다. 이를 위해서는, 스마트 병원 내 도입하고자 하는 ICT기술 및 기기의 비용 대비 효과를 평가해야 하며 장기적인 투자 수익을 고려해서 결정을 내려야 한다.

마지막으로, 스마트 병원의 모든 기술과 서비스는 결국 환자를 위한 것으로, 환자 중심의 의료서비스를 제공하기 위해 환자의 필요와 편의를 최우선으로 고려하여 기술 및 서비스를 도입해야 한다. 이를 위해, 환자를 대상으로 지속적인 설문조사, 피드백 수집 등을 통해 소통하고 서비스 개선을 통해 환자의 만족도를 높여야 한다.