광의료기기는 이미 치료부문에서는

많은 장비들이 개발되어 시장을

형성하고 있으며 진단분야에 있어서도

그 발전 가능성이 매우 높다고 할 수 있다

4차 산업혁명의 키워드인 융합이

광의료기기 산업에도 적용이 될 것으로

예상이 되며 인공지능과 축적된

광영상 데이터베이스를 활용한

피부질환 진단 및 안과 수술 정확도

향상 등의 발전이 예상된다

지난 3월 1일 광융합기술 개발 및 기반조성 지원에 관한 법률(광융합산업진흥법)이 국회 본회의를 통과했다.

자동차, 에너지, 로봇, 빅데이터, 인공지능 등 다양한 분야와 광기술이 융합되는 기술의 개발과 그러한 기반 조성 지원에 대한 내용으로써 광주의 주력 산업 중 하나인 광산업을 다음 단계로 발전시킬 수 있는 여건이 형성이 되었다고 볼 수 있다. 광의료기기 산업은 이름 그대로 광기술과 의료기기 산업의 융합 산업을 뜻하며 광주 내 많은 광 관련 기업체에서 많은 관심으로 가지고 차세대 먹거리 중 하나로써 기술 개발에 전념하고 있다.

본 컬럼에서는 광의료기기 산업에 대해 간략하게 소개를 하고 광의료기기 산업의 전망을 예측하고자 한다.

빛이 없는 세상을 상상할 수 있을까? 태양으로부터 오는 빛은 우리 지구의 에너지원이 된다. 빛으로 식물이 자라고 그 식물을 동물이 섭취하여 에너지를 공급받는다.

옛 인류는 이러한 빛이 질환을 낫게 하는 곳에도 사용될 수 있음을 발견했다.

대표적인 예가 기원 전부터 사용되었던 황달에 걸린 아기를 태양광을 비춤으로써 낫게 하는 것이다. 이러한 치료법은 현재까지 이어져 유아 황달 치료를 위해 특정 파장을 조사하는 광원이 내장된 인큐베이터를 사용하고 있다.

그 외에 대표적으로 치료에 사용되는 빛은 레이저로써 많은 의료분야에 적용되고 있지만 특히 피부미용을 위한 많은 레이저 장비가 개발 되고 있다. 시력교정 수술 또한 펨토초 레이저 기술을 이용하여 훨씬 정밀하게 할 수 있으며 수술에 있어서도 레이저를 사용함으로써 적은 출혈로 조직을 절개 하고 감염의 위험도를 낮출 수 있다.

이처럼 높은 출력의 레이저 광원뿐만 아니라 낮은 출력의 광원도 치료 분야에 적용이 되고 있는데 저출력 광원의 경우 파장에 따라 인체 조직에 미치는 영향이 다양하며 상처치유증진, 미백, 콜라겐 생성 등에 효과를 보이고 있어 피부미용에도 많은 적용이 되고 있다.

대표적으로 최근 LG전자에서 나온 LED 마스크나 광주 지역의 광의료기업 중 하나인 링크옵틱스에서 개발한 벨라룩스와 같은 제품을 들 수 있다. 이처럼 레이저와 같은 광원을 이용한 치료는 많은 분야에 걸쳐 개발되고 적용이 되고 있는 반면 진단 분야에 있어서는 기술개발 노력에 비해 아직은 임상에 적용되고 있는 것이 적은 편이다.

하지만 2016년 BCC Research 발표에 따르면 광의료기기의 시장이 진단분야가 치료분야보다도 성장속도가 높을 것으로 예측을 하고 있어 광의료진단기기의 개발 및 상용화에도 많은 관심이 필요함을 알 수 있다.

아픈 환자가 병원에 가면 우선 아픈 원인을 찾아낸다. 그리고 원인이 파악되면 치료를 시행한다. 백문이 불여일견이라는 속담처럼 환자가 아픈 원인을 보여 줄 수 있으면 당연히 치료가 쉬워 진다.

따라서, 웬만한 병원에는 엑스레이, CT, MRI, 초음파기기와 같은 의료영상장비가 구축이 되어 있지만 아직 광의료진단기기는 찾아보기가 쉽지 않다. 하지만, 빛을 이용한 진단은 고대부터 활용되어 왔다. 환자의 눈, 안면피부, 혀, 목 안 등을 육안으로 살피는 것 자체가 각 부위로부터 반사되어 우리 눈에 들어오는 빛을 이용한 검사라고 볼 수 있다.

그 외에 예전부터 사용되고 있는 대표적인 광의료진단기기로는 현미경을 들 수 있는데 현미경은 염색을 한 조직을 확대해서 볼 수 있게 해 줌으로써 병리학적으로 최종 진단을 내릴 수 있게 해 준다.

피부확대경 (dermoscope)은 피부조직을 10~20배 확대해서 볼 수 있게 해 줌으로써, 피부 질환 진단에 큰 도움을 주고 있다. 이러한 기존의 광의료진단기기 이외에도 많은 새로운 기술들이 개발되고 있으며, 대표적으로는 조직의 단면을 마이크론 단위로 보여줄 수 있는 광결맞음 단층영상장비 (Optical Coherence Tomography, OCT)를 예로 들 수 있다. OCT 장비는 안과분야에 매우 유용한 장비로서 현재 상용화 되어 판매가 되고 있으며, 각막 및 망막의 단면을 영상으로 보여줌으로써 안과질환들을 좀 더 빠르고 정확하게 진단하는 데 도움을 주고 있다.

이 외에도 인체 조직의 혈류속도를 보여주는 레이저 스펙클 영상기기, 유방암의 전이 여부를 판단하는데 도움을 주는 형광영상기기, 조직 내 혈류량 및 산소포화도를 측정함으로써 암 진단, 치료효과 관찰, 뇌 기능 연구 등에 활발하게 사용되고 있는 확산광 분광 및 영상기기, 생체의 생화학적 정보를 제공함으로써 질환 판별에 도움을 주는 라만분광기기, 빛을 보내고 생체 내에서 발생되는 초음파를 측정함으로써 생체 내 혈관구조를 3차원으로 자세히 보여주는 광음향영상기기 등이 광의료진단기기로서 현재 개발이 진행되고 있는 분야이다.

광주과학기술원 의생명공학과 바이오포토닉스 연구실에서는 광 기술을 임상에 적용하기 위한 중개연구를 중점적으로 하고 있다. 인체 조직 내 혈류량, 혈류속도, 산소포화도 등을 비침습적으로 측정하기 위한 기기를 개발하고, 이를 이용하여 유방암 항암치료 효과 조기 예측, 남성 및 여성 성기능 장애 진단, 피부진단기기 개발, 알츠하이머 병 중증도 모니터링, 마취심도 측정, 뇌 기능연결성 관찰, 초음파 뇌 자극을 통한 알츠하이머 질환 치료와 같은 연구를 수행 중에 있다. 이처럼 빛을 이용한 임상에의 적용은 생각보다 훨씬 많은 분야에서 이루어지고 있음을 알 수 있다.

이상에서 본 것과 같이 광의료기기는 이미 치료부문에서는 많은 장비들이 개발되어 시장을 형성하고 있으며 진단분야에 있어서도 그 발전 가능성이 매우 높다고 할 수 있다. 4차 산업혁명의 키워드인 융합이 광의료기기 산업에도 적용이 될 것으로 예상이 되며 인공지능과 축적된 광영상 데이터베이스를 활용한 피부질환 진단 및 안과 수술 정확도 향상 등의 발전이 예상된다. 광융합산업진흥법의 국회 통과와 함께 광주에서의 광산업이 도약적으로 성장할 수 있는 밑거름에 광의료기기산업이 일조할 것으로 생각되며 이를 위한 지자체와 산학연의 많은 관심과 노력을 바라마지 않는다.

김재관 광주과기원 교수