보라빛 소를 만나기 위한 도약

※ 아래 글은 정보통신기술진흥센터(IITP)가 발간하는 주간기술동향 1837호(2018. 3. 14. 발행)에 기고한 원고입니다.

▶ IITP에서 PDF 포맷으로 퍼블리싱한 파일을 첨부합니다. 가독성이 좋으니 참고하시기 바랍니다.

분기 최대 실적 낸 아이폰과 애플 워치, 성장 키워드는 ‘헬스’.pdf

[ 요 약 ]

[ 본 문 ]

ž 2017년 4분기에 애플은 아이폰 판매대수가 전년 동기 대비 감소했음에도 불구하고 역대 최고의 분기 매출 실적을 기록하였음

Ø 최근 공개된 애플의 4분기 결산 발표에 따르면 아이폰의 판매대수는 7,731만 6,000 대였는데, 이는 전년 동기 대비 1.2% 감소한 것으로 연말 홀리데이 시즌이 포함된 4분기에 아이폰의 판매 실적이 전년 동기 대비 감소한 것은 이번이 처음임

Ø 이런 결과는 아이폰의 성장이 둔화되고 있다는 우려가 나오는 가운데, 또한 새로 출시된 10주년 기념 모델 ‘아이폰 X’가 당초 기대했던 만큼의 수요 창출이 어렵다는 전망이 제기되는 가운데 나타난 것이라 애플로서는 우려할 만한 상황이라 볼 수 있음

Ø 그러나 아이폰의 시장 동향에 정통한 전문가들은 상황을 낙관하고 있는데, 그 근거는 4분기 애플의 매출액이 882억 9,300만 달러로 분기 매출로는 사상 최대치를 기록했기 때문

Ø IDC에 따르면 애플의 매출 실적 호조를 견인한 것은 9월과 11월에 출시된 아이폰 8과 아이폰 8 플러스, 아이폰 X인데, 아이폰 X의 판매대수가 예상했던 것만큼 높지 않았던 것은 사실이나 아이폰 X은 역할은 그 자체 보다 다른 라인업과의 관계에 있음

Ø 아이폰 X의 가격은 999 달러부터 시작되는데, 이 최고가 모델의 등장으로 인해 아이폰의 평균 판매가격은 역대 최고치인 796 달러를 기록하게 됐으며, 다양한 가격대의 제품이 갖춰지며 신흥국과 선진국 시장 모두에서 폭넓은 고객층에 어필할 수 있게 되었다는 것임

[표 1] 애플 2018년 1분기¹⁾ 제품별 판매실적(단위: 천대, 백만 달러)

1) 애플은 9월말 회계연도 기업으로 10월~12월 기간이 회계연도의 1분기가 됨

2) 기타 제품에는 애플 TV, 애플 워치, 비츠(Beats) 제품, 아이팟 터치, 애플 브랜드 및 써드파티의 액세서리가 포함

<자료> Apple

ž 애플의 4분기 판매 실적에서 또 하나 주목할 것은 애플 워치의 약진인데, 3세대 애플 워치는 시중에 나와 있는 모든 웨어러블 기기 중 가장 높은 매출 성장세를 보이고 있음

Ø 애플은 2017년 9월에 3세대 애플 워치인 ‘시리즈(Series) 3’을 출시했는데, 애플이 애플 워치만의 판매량을 별도로 발표하지 않아 정확한 것은 아니지만, 시장조사기관 캐널리스(Canalys에 따르면 2017년 4분기 애플 워치 출하대수는 800만 대로 추정됨

Ø 캐널리스의 추정이 맞다면 이 분기 출하대수는 애플 워치 사상 역대 최고치이며, 애플뿐 아니라 모든 웨어러블 기기 메이커의 분기 출하대수를 통틀어서도 역대 최대치임

Ø 또한 4분기 스위스의 시계 출하대수인 680만 대를 넘어서는 것이기도 한데, 애플 워치의 분기 판매량이 스위스의 시계 판매량을 넘어선 것도 이번이 처음임

Ø 시리즈 3 모델의 2017년 연간 출하대수는 약 900만 대로 애플이 2017년에 출하한 모든 애플 워치 중 거의 절반을 차지하였는데, 시리즈 3은 애플 워치 중 처음으로 휴대전화 통신 기능이 내장된 셀룰러 지원 모델을 제공한 것이 특징

Ø 캐널리스에 따르면 셀룰러 지원 모델이 전체 애플 워치 출하대수에서 차지한 비율은 13% 수준이지만 그 성장 속도는 현재 시중에 나와 있는 모든 셀룰러 지원 웨어러블 기기 중에서 가장 빠르다고 함

ž 애플 비즈니스의 관건은 아이폰과 애플 워치의 판매 실적을 계속 이어 나갈 동력을 확보하는 것인데, 애플이 오래 전부터 공을 들여온 것은 건강∙의료관리 기능의 강화임

Ø 애플의 건강∙의료 기능 강화 전략은 이미 스티브 잡스 시절에 구상된 것으로 오래 전부터 생물의학 전문가로 구성된 비밀 팀을 운영 중인 것으로 알려지고 있는데, 이 팀의 목적은 생체에 손상을 주지 않는 비침습의 방식으로 혈당을 측정하는 센서의 개발이라고 함

Ø 작년에 팀 쿡 CEO는 개발 중인 혈당 측정 장비를 자신의 팔에 장착해 직접 테스트하고 있다는 보도가 나오기도 했는데, 보도에 따르면 이 장비는 애플 워치와 함께 작동하는 포도당 지속 측정기의 프로토타입이었음

Ø 팀 쿡은 스코틀랜드의 글래스고 대학에서 명예박사 학위를 받을 당시 행한 강연에서도 이 장비에 대해 언급한 바 있는데, 자세한 내용은 밝히지 않았지만 애플 워치의 시계 밴드에 측정 기능을 넣을 방안을 고려 중이라 말한 바 있음

Ø 이 외에도 아이폰과 애플 워치를 건강·의료정보 관리의 핵심 단말기로 만들기 위해 의료 분야 연구에 주력하고 있다는 징후는 많은데, 가령 아이폰에는 피트니스 장비 및 건강관리 앱에서 데이터를 모으고 공유하기 위한 소프트웨어 기반인 ‘HealthKit(헬스킷)’이 있음

Ø 아이폰은 현재 건강관리 앱인 ‘Health(국내에서 명칭은 건강)’를 제공하고 있는데, ‘헬스킷’을 ‘Health 앱’ 조합하면, 이용자가 자신의 데이터를 아이폰 또는 애플 워치에서 확인하거나 의사로부터 통지를 받을 수 있게 할 수 있음

Ø 헬스킷과 함께 애플이 개발한 건강·의료 관련 소프트웨어 기반은 2가지가 더 있는데, 하나는 의학·의료 연구용 앱인 ‘ResearchKit(리서치킷)’으로 이를 이용하면 아이폰 이용자의 활동과 증상, 건강 상태를 측정·조사할 수 있는 앱을 개발할 수 있음

Ø 또 하나는 ‘CareKit(케어킷)’으로 개인의 건강·증상·치료 데이터를 다루는 앱을 개발할 수 있는 플랫폼이며, 건강관리 계획을 기록하고, 증상과 투약 치료를 관리할 수 있음

ž 아이폰의 의료∙건강관리 기능 강화와 관련해 애플은 아이폰의 차기 OS인 ‘iOS 11.3’에서 이용자가 의료기관으로부터 자신의 정보를 쉽게 접근할 수 있는 구조를 도입하였음

Ø 애플은 2018년 1월 공개한 iOS 11.3 베타에서 이미 제공 중이던 ‘Health앱’을 업그레이드하며 새롭게 ‘Health Records(건강 기록)'라는 섹션을 추가하였음

Ø 이용자는 Health Records를 이용해 병원 등의 의료기관으로부터 자신의 데이터를 수집하고 관리하게 있게 되었는데, 데이터 항목은 건강 상태, 치료, 검사 결과, 복약, 바이탈 사인, 알레르기, 예방 접종 등 다방면에 걸쳐 있음

Ø 이 새로운 기능은 당분간 미국의 아이폰 이용자에게만 제공되는데, 애플은 존스 홉킨스 메디신(Johns Hopkins Medicine, 메릴랜드주 볼티모어)과 시더스 사이나이(Cedars-Sinai, 캘리포니아주 로스앤젤레스) 등 10여 개 의료기관과 제휴하고 있으며, 이들 병원을 이용하는 환자는 즉시 새로운 기능을 사용할 수 있음

Ø 지금까지 환자들은 각 의료기관에 저장된 자신의 데이터를 보기 위해 각각의 웹사이트에 로그인하여 조회하고 일일이 손으로 취합해야 했는데, 이런 불편함을 해소하기 위해 애플은 의료기관과 연계해 환자에게 보다 간편한 방법을 제공할 것을 기획했다고 함

Ø 이번에 개발된 ‘Health Records’ 기능은 전자의료 기록을 전송하기 위한 표준인 FHIR(Fast Healthcare Interoperability Resources)를 준수하고 있음

Ø 애플이 세부 사항을 공개하고 있지 않지만, iOS 11.3에서 도입되는 ‘Health Records’ 기능은 ‘케어킷’의 개념에 가까운 것으로 보임

ž 건강∙의료 정보 강화 전략과 관련해 아이폰보다 관심을 모으고 있는 것은 애플 워치인데, 애플 워치를 인공지능과 결합해 의료기기로 활용하려는 시도가 활발히 전개되고 있음

Ø 애플 워치는 심장 박동이나 보행 수를 측정할 수 있고 매일의 운동량을 알려줄 수 있기 때문에 건강 관리용 웨어러블로도 인기가 높음

Ø 현재 이 애플 워치의 데이터를 인공지능(AI)으로 분석하여 질병을 감지하는 연구가 진행되고 있는데, 이를 통해 심장 질환이나 당뇨병의 징후를 정확하게 포착하게 된다면 가전 기기 등급의 웨어러블을 AI와 결합을 통해 의료기기로 바꿔놓는 셈이 됨

Ø 이 연구는 모바일 헬스 데이터 스타트업인 ‘카디오그램(Cardiogram)’과 캘리포니아 대학 샌프란시스코 캠퍼스(UCSF)가 공동으로 진행하고 있음

Ø 카디오그램은 애플 워치에서 측정한 신체 데이터를 분석해 건강 관리용 앱을 제공하고 있으며, UCSF는 스마트폰 등을 이용해 심장병을 예견하고 질병 발병을 예방하는 연구인 ‘Health eHeart Study' 프로젝트를 전개하고 있음

Ø 카디오그램과 UCSF는 애플 워치에서 측정한 데이터를 AI로 분석해 부정맥을 감지 할 수 있음을 공동으로 증명한 바 있는데, 동일한 수법으로, 당뇨병, 고혈압, 불면증 등의 질환도 감지할 수 있다고 공개해 관심을 모으고 있음

ž 카디오그램은 건강 관련 데이터 분석 신경망인 ‘딥하트(DeepHeart)’를 개발했는데, 이 신경망은 심방 세동은 97% 정확도, 당뇨는 85% 정확도로 판정해 냈다고 함

Ø 애플 워치에 탐재된 센서로 측정한 심장 박동이나 보행 수 등의 데이터를 딥하트 신경망에 입력하면 딥하트는 부정맥의 일종인 심방 세동(Atrial Fibrillation)을 감지하는데, 임상 실험결과 97% 정확도로 심방 세동을 감지하였음

Ø 카디오그램은 부정맥에 이어 딥하트를 이용해 당뇨병이나 고혈압 등을 감지하는 연구를 진행했으며, 그 연구 결과는 논문 ‘DeepHeart: Semi-Supervised Sequence Learning for Cardiovascular Risk Prediction’을 통해 공개되었음

DeepHeart Semi-Supervised Sequence Learning for Cardiovascular Risk Prediction.pdf

Ø 논문에 따르면 이 연구에는 14,011명의 피험자로부터 모은 2억 건의 애플 워치 데이터가 사용되었으며, 동시에 UCSF의 협력을 얻어 이 피험자들을 대상으로 대학 병원에서 검사한 의료 데이터를 수집해 활용하였음

Ø 카디오그램은 애플 워치에서 측정한 데이터와 의료 데이터를 사용해 딥하트 알고리즘을 교육시켰는데, 그 결과 딥하트가 85%의 정확도로 당뇨병을 판정하였음

Ø 또한 불면증은 83% 정확도로, 고혈압은 81%의 정확도로 판정 할 수 있었는데, 기존에도 기계학습을 통해 심박수와 이들 질병 사이의 관계를 밝히려는 연구가 진행되고 있었지만 딥하트는 기존 연구에 비해 정확도가 크게 향상되었다고 함

ž 의료 분야는 AI와 궁합이 좋은 것으로 평가되나 의료의 특성상 알고리즘 교육에 사용할 데이터가 극히 적은 것이 문제였는데, 딥하트는 새로운 방식으로 이 문제를 개선하였음

Ø 의료 분야에서 AI의 도입은 선도적으로 빠르게 이루어지고 있으며 의료는 AI의 스윗 스폿(sweet spot)이라는 평가도 받고 있지만, 의료 분야는 데이터 보호가 철저해 알고리즘 교육에 사용할 데이터가 매우 적다는 고유의 문제점을 안고 있음

Ø 딥하트 연구에서도 카디오그램은 1만여 명의 피험자가 UCSF 병원에 문진 형태로 제공한 데이터를 이용했는데, 즉 딥하트 연구에는 1만 건이라는 적은 데이터로 질병을 감지해 내야 하는 어려운 미션이 부여되었음

Ø 구글 인셉션(Google Inception) 등 이미지 인식 알고리즘을 개발할 때 보통 100만 건 이상의 교육 자료를 확보하는 것과 비교해 보면, 의료 분야에서 얼마 안 되는 데이터로 알고리즘을 효과적으로 교육하는 기법이 요구됨을 알 수 있음

Ø 딥하트 개발에서는 ‘Semi-supervised Sequence Learning(준지도 순서 학습)’이라는 기술을 사용했는데, 이는 네트워크를 ‘Sequence Autoencoder(시퀀스 오토인코더)’로 미리 교육하는 기법임

Ø [그림 5]에서 시퀀스 오토인코더는 ‘Recurrent Network(회귀망, 시간에 의존하는 처리)’로 구성되는 네트워크에서 입력 시퀀스(왼쪽 절반)를 읽어 들여 그 결과를 벡터량으로 매개변수에 저장함

Ø 그 다음 학습된 매개변수에서 네트워크는 입력 시퀀스를 재현(오른쪽 절반)하는데, 구체적으로 말의 늘어선 모양(W, X, Y, Z, eos)을 시퀀스 오토인코더에 입력하면 네트워크가 그 순서를 학습하고 그에 따라 말의 순서를 출력하게 됨

Ø 이런 방식을 통해 교육 과정을 간소화하여 적은 의료 데이터로도 딥하트를 교육 할 수 있었으며, 1​​만 건에 불과한 의료 데이터로 딥하트의 판정 정확도를 높일 수 있었음

ž 카디오그램은 애플 워치 측정 데이터를 이용해 여러 질병을 감지 할 수 있음을 증명한 데 이어, 다음 단계로 질병을 감지한 이용자에게 치료법의 제시를 계획하고 있음

Ø 심장은 신경 세포를 통해 많은 장기와 연결되어 있기 때문에, 오래 전부터 심장 박동이 당뇨병이나 고혈압, 불면증과 어떤 관계가 있는지 의학적 관점의 연구가 진행되어 왔음

Ø 심장 리듬의 불규칙성을 나타내는 지표인 HRV(Heart Rate Variability)은 질병과 상관관계가 있을 것으로 추정되고 있음

Ø 가령 사람은 차분히 있을 때는 심장 박동 수가 일정하지 않아 HRV이 높게 나타나는 반면, 스트레스를 받으면 심장 박동 수가 증가하고 심장이 규칙적으로 박동하여 HRV가 낮아지는 것을 알 수 있음

Ø 이 때문에 HRV와 질병 사이의 관계에 대한 연구가 진행되어 왔으며, HRV와 당뇨병의 관계는 ‘Diabetes, glucose, insulin, and heart rate variability: the Atherosclerosis Risk in Communities(ARIC) study’라는 제목의 논문으로 발표된 바 있음

Ø 이 논문은 HRV의 감소와 초기 당뇨병 사이에 관계가 있다고 결론을 내리고 있는데, 카디오그램은 이 연구 성과를 기반으로 딥하트 신경망을 개발한 것임

Ø 딥하트는 애플 워치에서 측정한 데이터를 사용하여 부정맥, 당뇨병, 고혈압, 불면증을 감지 할 수 있음을 증명했는데 향후에는 이를 감지한 이용자들에게 의료기관에서 입증된 해결책을 제시한 것을 계획하고 있음

Ø 즉, 카디오그램의 앱이 병원의 의사를 대신해 환자를 진단하고 대처 요법을 알려주는 것을 구상하고 있는 것임

ž 애플 워치가 모든 웨어러블 기기 중 역대 최고의 분기별 매출을 기록한 가운데, AI와 결합을 통해 의료 기기로 역할이 강화된다면, 애플 워치의 판매 증가는 당분간 이어질 전망

Ø 애플 워치가 인기를 구가하고 있는 웨어러블이긴 하지만 역대 최고를 기록한 판매대수 수준이 여전히 당초 기대치를 밑돈다는 지적도 있는데, 주요 이유 중 하나로 센서의 정확도가 높지 않아 애플 워치의 건강관리 기능이 제한적이라는 점이 거론되고 있음

Ø 그러나 애플 워치에 AI를 결합하면 높은 정확도로 질병을 정밀하게 감지 할 수 있는 의료기기로 변신시킬 수 있음이 입증됨에 따라 상황이 변화될 전기가 마련되었음

Ø 손목에 차고 다니는 애플 워치를 통해 어느 날 갑자기 당뇨 진단을 받는 것은 당황스러운 경험일 수도 있으나, 조기에 질병의 징후를 발견하고 질병을 극복할 수 있는 의료기관의 검증된 치료 방법이 제시될 수 있다면 건강 모니터링의 패러다임이 변할 가능성이 있음

Ø 애플 워치의 기능과 역할에 대해서는 여전히 갑론을박이 많지만, 애플 워치의 역할이 크게 바뀌어 의료 기기로서 새 출발을 할 것 같은 흐름이 강하게 감지되고 있음