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


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



[ 요 약 ]


아이폰 X이 기대만큼의 성과를 내지 못하고 있다는 지적에도 불구하고 2017 4분기에 아이폰은 역대 최대 매출을 올렸으며애플워치 역시 4분기에만 약 800만 대를 출하하며 시중의 모든 웨어러블 기기 가운데 역대 최대 분기 판매량을 기록하였음아이폰과 애플 워치가 성장을 지속한 이유 중 하나로 건강 및 의료관리 기능이 꼽히고 있는데특히 애플 워치의 데이터를 신경망으로 분석해 심장질환과 당뇨병을 진단해 내려는 시도에 높은 관심이 모이고 있음



[ 본 문 ]


ž 20174분기에 애플은 아이폰 판매대수가 전년 동기 대비 감소했음에도 불구하고 역대 최고의 분기 매출 실적을 기록하였음


Ø 최근 공개된 애플의 4분기 결산 발표에 따르면 아이폰의 판매대수는 7,731 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 X가 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 882 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


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

제품

2018 1Q

2017 1Q

전년 대비 성장률

판매대수

매출액

판매대수

매출액

판매대수

매출액

아이폰

77,316

61,576

78,290

54,378

-1%

13%

아이패드

13,170

5,862

13,081

5,533

1%

6%

5,112

6,895

5,374

7,244

-5%

-5%

서비스

 

8,471

 

7,172

 

18%

기타 제품2)

 

5,489

 

4,024

 

36%

합계

 

88,293

 

78,351

 

13%

1) 애플은 9월말 회계연도 기업으로 10~12월 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 2017 9월에 3세대 애플 워치인 시리즈(Series) 3을 출시했는데, 애플이 애플 워치만의 판매량을 별도로 발표하지 않아 정확한 것은 아니지만, 시장조사기관 캐널리스(Canalys에 따르면 20174분기 애플 워치 출하대수는 800만 대로 추정됨


<자료> Apple


[그림 1] 3세대 애플 워치 Series 3


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


<자료> Statista


[그림 2] 스위스의 시계 출하량을 넘어선 애플워치 출하량


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


Ø 애플의 건강의료 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, 헬스킷Health 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 의료건강관리 기능 강화와 관련해 애플은 아이폰의 차기 OSiOS 11.3에서 이용자가 의료기관으로부터 자신의 정보를 쉽게 접근할 수 있는 구조를 도입하였음


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


<자료> Apple


[그림 3] iOS 11.3에 추가된 Health Records 기능


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) 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 케어킷의 개념에 가까운 것으로 보임


ž 건강의료 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


<자료> Apple

[그림 4] 카디오그램의 심박 모니터링


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 Prediction을 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


<자료> Andrew M. Dai et al.


[그림 5] 준지도 순서 학습


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


<자료> Cardiogram


[그림 6생리 상태에 따라 다른 심박 데이터


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) study라는 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 , 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

※ 아래 글은 정보통신기술진흥센터(IITP)가 발간하는 주간기술동향 1804호(2017. 7. 12 발행)에 기고한 원고입니다.


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

웨어러블 기기의 건강 관리 정밀도를 높여주는 인공지능 기술.pdf



[ 요 약 ]


 1분기 전세계 웨어러블 시장에서 애플은 부동의 1위였던 핏빗을 3위로 끌어 내리고 처음으로 2위에 올라섰으며, 2분기 이후에는 1위를 유지가 예상되고 있음애플워치는 건강관리에 특화된 앱을 강점으로 내세우고 있는데특히 심박수 분석을 통해 심장 상태를 모니터 하는 카디오그램 앱이 큰 호응을 얻고 있음카디오그램은 현단계 센서 기술의 한계에서 기인한 데이터 부정확성을 인공지능 기술을 이용하여 보완함으로써 보다 정밀한 건강관리를 원하는 시장 수요를 공략하고 있음


[ 본 문 ]


ž IDC에 따르면 전세계 1분기 웨어러블 기기 시장에서, 샤오미와 애플이 이 분야를 개척해 온 핏빗(Fitbit)을 제치고 나란히 1위와 2위를 차지하였음


Ø 올해 1분기 전세계 웨어러블 기기 출하대수는 2,470만대로 전년도 같은 기간의 2,090만 대에 비해 17.9% 증가한 것으로 조사됨


Ø 샤오미는 전년 대비 3.3% 감소한360만 대를 출하했으나 시장점유율 14.7% 1위를 차지했으며, 애플워치를 내세운 애플은 1년 만에 64.1% 성장하며 시장 점유율 14.6% 2위에 올라섰음


Ø 눈에 띄는 것은 핏빗의 실적인데, 핏빗은 2016 4분기까지도 1위를 유지했으나 올 1분기에는 전년 동기 대비 37.7% 감소함 300만대 출하에 그치며 3위로 추락하였는데, 이런 여파 때문인지 핏빗은 최근 대규모 정리 해고를 통한 비즈니스 재구축에 나서고 있음


Ø 2분기 이후에는 핏빗의 하락세가 더욱 두드러질 전망이고, 샤오미 역시 1분기에 1위를 차지하기는 했지만 출하대수는 감소한 상태에서 핏빗의 급전직하에 따른 어부지리 성격이 강하기 때문에 2분기 이후에는 애플이 당분간 시장점유율 1위를 유지할 것으로 예상됨


ž 핏빗의 하락세와 애플의 강세를 가른 원인으로는 데이터와 기능과 정확도가 거론되고 있는데, 고정밀과 고기능을 요구하는 시장의 요구에 핏빗은 부합하지 못하고 있다는 평가


Ø IDC 1분기 실적 결과에 대해 사용자의 취향이 단순한 피트니스 밴드에서 시계 및 기타 기능이 탑재된 제품으로 옮겨가고 있다고 분석하고 있음


Ø 다른 업계 전문가들은 소비자들의 요구가 단순히 기능 추가에 있는 것은 아니며, 웨어러블을 구매하는 가장 큰 이유가 건강 관리를 위해서인데, 핏빗의 경우 센서의 기능과 정확도가 생각만큼 도움이 되지 않는다는 평을 받고 있는 것 같다는 분석을 내놓고 있음


Ø 단순히 걸음 수나 맥박 수를 체크하는 수준을 넘어서 점차 고정밀고정확의 데이터에 기반한 건강 관리 수요가 점차 높아지고 있는데, 애플은 이러한 소비자의 수요를 정확히 캐치하고 현재 기술의 단점을 보완하려는 노력을 해나가고 있다는 평


Ø 샤오미는 센서 기술의 정확도보다는 149 위엔( 2 4천원)이라는 가격 경쟁력과 최대 20일 간 유지되는 배터리를 앞세워 어필하고 있는데, 이는 애플의 전략과 차별화되는 점이며 핏빗에게는 다운스트림 세그먼트에서 강력한 압박 요인으로 작용하고 있음


[1] 2017 1분기 전세계 웨어러블 기기 시장 상위 5대 업체 점유율(단위: 백만 대)

제품 구분

2017 1Q

2016 4Q

2016 1Q

직전 분기

대비

전년 동기

대비

대수

점유율

대수

점유율

대수

점유율

샤오미

3.6

14.7%

5.2

15.2%

3.8

17.9%

-30.8%

-3.3%

애플

3.6

14.6%

4.6

13.6%

2.2

10.5%

-21.7%

64.1%

핏빗

3.0

12.3%

6.5

19.2%

4.9

23.2%

-53.8%

-37.7%

삼성전자

1.4

5.5%

1.9

5.6%

0.7

3.4%

-26.3%

90.8%

가민

1.1

4.6%

2.1

6.2%

1.1

5.4%

-47.6%

1.6%

기타

11.9

48.2%

13.6

40.1%

8.3

39.5%

-12.5%

43.9%

전체

24.7

100.0%

33.9

100.0%

20.9

100.0%

-27.1%

17.9%

<자료> IDC, IITP 재정리


ž 애플워치가 건강 관리 웨어러블로 자리를 잡아가고 있는 데에는, 현단계 센서 기능의 한계를 다른 기술, 특히 인공지능(AI)으로 보완하려는 전략이 기여하고 있음


Ø 2015년부터 외신에는 종종 애플워치 덕분에 목숨을 부지할 수 있었다는 소식들이 보도되고 있는데, 주로 몸의 상태가 좋지 않아 애플워치로 심장박동수를 확인해 봤고, 정상 수치 보다 높게 나와 병원에 방문했더니 의사가 늦었으면 큰일 날 뻔 했다고 말했다는 스토리임


Ø 미국에서만 연간 70만 명, 전세계적으로 연간 1,700만 명 이상이 심혈관 질환으로 사망할 만큼 심혈관 질환은 주요 사망 원인 중 하나지만, 여느 병과 마찬가지로 조기 발견하여 치료가 되면 생명을 구하고 중대 질환으로 번질 가능성을 낮출 수 있음


Ø 심장박동수 측정 기능은 애플워치에만 있는 것이 아니므로 다른 웨어러블 기기들도 긴급 상황에서는 도움이 되며, 심장박동수 측정 센서가 오작동하는 경우도 있지만 수치가 비정상적으로 높거나 기분이 좋지 않을 때는 일단 병원에 내원하는 것이 좋다고 의사들은 권고함


Ø 그러나 앞서 핏빗의 침체 원인에서 언급한 것처럼, 현재 웨어러블 기기들에 창작된 센서의 기능에는 한계가 있어 심박수 측정의 정확도는 불안정한 편이며, 따라서 건강한 사람들이라면 부정확한 수치나 오작동에 실망을 느껴 관심을 거두게 되는 경우도 적지 않음


Ø 애플워치 역시 심박수 센서 수치가 부정확한 문제를 동일하게 겪고 있기는 하지만, 애플은 정확도 보정을 위해 애플워치에서 수집한 심박수 수치를 인공지능(AI)으로 해석하여 심장의 상태를 감지하는 연구를 진행하고 있음


Ø 애플은 이를 바탕으로 병원에서 심전도 검사(ECG, Electrocardiogram)를 받지 않아도 애플워치에서 24시간 내내 심장의 상태를 모니터링 할 수 있다는 점을 마케팅 포인트로 어필하고 있음


ž 애플워치에 심장 상태 모니터링 기술을 제공하고 있는 기업은 헬스케어 스타트업인 카디오그램(Cardiogram)이며, 동명의 앱은 애플의 헬스키트(HealthKit)와 연동되어 있음


Ø 심박동 곡선을 뜻하는 카디오그램은 앱은 애플워치의 센서를 통해 측정한 신체 데이터를 분석하여 심장의 움직임을 파악하는데, 주로 운동 후에 심박수가 어떻게 반응하는지를 살핌


<자료> MobiHealthNews


[그림 1] 카디오그램 앱을 이용한 행동 효과 분석


Ø 또한 평상시의 심장 박동수를 모니터하고 스트레스 상황이나 식사 후에 신체가 어떻게 반응하는 지도 살피는데, 이런 방법을 통해 심장 질환을 감지해 내는 연구를 진행하고 있음


Ø 애플은 자사 혹은 써드파티들의 건강 관리 앱 개발의 기초가 되는 헬스키트(HealthKit)를 구축하고 있는데, 애플워치에서 측정된 신체 데이터는 이용자의 동의 하에 헬스키트에 축적됨


Ø 카디오그램 앱은 iOS용 건강관리 앱으로 개발되었기 때문에 헬스키트를 통하여 이용자의 신체 정보에 접근할 수 있고 데이터를 분석하여 건강에 관한 지식을 얻게 되는데, 이를 토대로 애플워치 이용자의 심박수, 서있는 시간, 칼로리 양, 운동시간, 걸음 수를 시각화하여 표시해 줌


Ø 카디오그램은 증거 기반 행위(Evidence-Based Behavior)라는 방법론을 사용하여 심장의 움직임을 파악하는 기술을 개발하고 있는데, 이는 일상생활에서의 행동이나 운동이 생체에 미치는 영향을 검증한 후 이용자에게 제시함으로써 행위를 강화해 주는 데 목적이 있음


Ø 예를 들어 2주 동안 조깅을 했다면 이것이 심장 박동에 어떻게 영향을 미치는지를 분석하여 만일 심박수가 7% 낮아졌다면 이 행위는 건강에 효과가 있다고 판정하는 것이며, 건강 관리에 도움이 된다는 증거를 이용자에게 정확히 보여줌으로써 조깅을 계속 하도록 유도하는 것임


Ø 조깅 외에 자전거, 명상, 요가, 수면 시간 등이 인체에 미치는 영향을 분석하는 프로그램도 갖추고 있으며, 스마트폰을 끊는 것이 건강에 긍정적으로 작용하는지를 검증하는 메뉴도 있음


ž 카디오그램은 현재 UCSF 대학과 공동으로 애플워치로 얻은 데이터를 AI로 분석해 심장 이상 여부를 감지하는 연구를 진행하고 있는데, 정확도는 97% 정도라고 함


Ø 카디오그램이 UCSF(캘리포니아 대학 샌프란시스코)와 진행 중인 공동 작업의 명칭은 m리듬 연구(mRhythm Study)인데, 6,185명을 대상으로 애플워치에서 수집한 심박 데이터를 분석하여 부정맥의 일종인 심방세동(Atrial Fibrillation)을 감지하는 것임


Ø 심방세동은 심장 근육층에서 일어나는 빠르고 조화롭지 않은 불규칙한 수축 현상인데, 정상적인 심박수는 분당 60~100회이지만 심방세동 환자의 분당 심박수는 최소 400회 이상이 되며, 현상이 지속되면 심부전증으로 이어질 수 있다고 함


Ø 임상 시험 결과 심방세동 판정 정확도는 매우 높은데, 연구팀은 97%의 확률로 심방세동을 감지 할 수 있었다고 보고하고 있음


Ø 애플워치에서 수집한 신호로부터 심방 세동을 감지하는 알고리즘에는 인공지능(AI)이 사용되고 있는데, 이 알고리즘은 나선층(Convolutional Layer)장단기 기억층(Long Short Term Memory networks Layer)을 조합한 4계층 구조로 되어 있음


<자료> Cardiogram

[그림 2] 카디오그램의 4계층 알고리즘


Ø 알고리즘에 심박수를 입력하면 시간 단계마다 스코어를 출력하는데, 이 스코어가 곧 심방세동이 발생하는 확률이며, 따라서 애플워치를 차고 있는 사람은 시간대 별로 언제 심방세동이 일어났는지를 즉각 파악할 수 있음


Ø 이것이 사실이라면 병원에서 ECG 검사를 하지 않아도 시판 중인 웨어러블 기기에 AI를 결합하여 심장 질환을 파악할 수 있다는 뜻이므로, 현재 이 연구결과에 큰 관심이 쏠리고 있음


ž m리듬 연구의 과제는 알고리즘의 정확도를 높이기 위한 대량의 기계학습 데이터를 확보하는 것인데, 이를 위해 연구팀은 모바일 ECG 검사 기기로 데이터를 축적하고 있음


Ø m리듬 연구에서 알고리즘을 학습시키기 위해서는 애플워치에서 수집한 심박신호 데이터와 ECG에서 측정한 심전도 데이터를 각각 대량으로 확보해야 하며, 이를 토대로 환자에게서 심방세동이 발생했을 때 양 데이터 신호 사이의 관계성을 형성하는 것이 관건이 됨


Ø 그러나 심전도 데이터는 병원에서 심장질환 환자의 ECG 검사를 통해 얻는 것이 대부분이며 그 수는 한정될 수밖에 없는 한계가 있고, 따라서 m리듬 연구에서는 모바일 ECG 측정 장치의 하나인 카르디아 모바일(Kardia Mobile)을 이용하였음


<자료> Cardiogram


[그림 3] 휴대형 ECG 기기 카르디아 모바일


Ø 카르디아 모바일은 스마트폰과 연동해 작동하는 심전도 측정 장치로 두 개의 전극에 피험자가 손가락을 대고 있으면 심전도 측정이 가능


Ø 측정 시간은 30초 정도 걸리며 결과는 스마트폰에 표시되는데, m리듬 연구에서는 카르디아 모바일을 이용해 6,338건의 데이터를 수집하고 이를 알고리즘을 학습시키기 위한 자료로 사용


Ø 카르디아 모바일은 재미난 기기 정도로 보일 수도 있지만 FDA(미 식품의약국)의 승인을 받은 최초의 모바일 ECG 기기로, 가격이 99달러여서 누구나 쉽게 구매해 심전도를 측정할 수 있기 때문에 병원은 물론 일반 미국 가정에 보급이 시작되고 있음


ž 웨어러블 시장이 여전히 불투명하다는 의견도 많지만, 높아지는 건강관리 수요에 대한 대응 여부가 향후 변곡점이 될 것으로 보이며, 여기에는 AI가 중요한 역할이 할 것으로 예상


Ø 현재 웨어러블 기기 카테고리의 대표 품목은 핏빗으로 대변되는 피트니스 밴드와 애플워치로 대변되는 스마트워치라 할 수 있음


Ø 핏빗의 출하대수 급감에서 알 수 있듯이, 피트니스 밴드형 제품들은 센서 기능의 불완전성 등의 요인 때문에 소비자들로부터 존재감이 약해져 가고 있으며 점차 스마트워치의 한 기능으로 수렴되어 가는 추세임


Ø 반면 스마트워치 제품들은 성장세를 보이고 있지만 여전히 활용성 부족 문제를 겪고 있는데, 소비자들은 시계와 스마트폰 이상이기를 원하지만 실제로는 시계로 쓰기도 힘들고 스마트폰을 대체하지도 못하는 애매한 가치 포지셔닝에 있다는 지적이 많음


Ø 따라서 피트니스 밴드 수요자들이 스마트워치로 옮겨가고 있지만, 기능면에서 차별화된 가치 제공을 하지 못하거나, 가격 측면의 확실한 메리트가 없다면 자칫 피트니스 밴드와 스마트워치 시장 모두 성장이 지체될 수 있다는 우려도 나오고 있음


Ø 이런 면에서 스마트워치를 이용해 소비자들의 높아진 건강관리 수요에 대응하려는 시도는 기존 피트니스 밴드 이용자들을 견인하고 스마트워치만의 차별화된 가치를 요구하는 소비자들을 끌어들이기 위한 효과적인 전략이 될 것으로 보임



Ø 애플에 이어 구글 역시 웨어러블을 이용해 심장 상태를 모니터 하는 연구를 진행 중인데, 알파벳 산하 디지털 헬스케어 사업을 담당하고 있는 베릴리(Verily)1만 명의 생체 데이터를 분석하여 건강한 상태를 파악하기 위한 프로젝트를 전개하고 있음


Ø 베릴리의 베이스라인 프로젝트(Baseline Project)는 건강한 인체 상태가 무엇인지 그 기준을 정의하고, 여기에서 벗어날 경우 이용자에게 경고 메시지를 보내는데, 베릴리는 이를 위해 올해 4월 시계형 바이오 센서인 스터디 워치(Study Watch)를 발표한 바 있음



<자료> Verily

[그림 4] 구글 산하 베릴리의 스터디 워치


Ø 베이스라인 프로젝트의 정확한 연구 메커니즘은 공개되지 않았으나, 현재 센서의 기능에는 한계가 있으므로 스터디 워치를 통해 수집한 데이터와 다른 의료 데이터를 종합하여 분석하는 작업에 애플과 마찬가지로 AI 기술을 적용해 보완할 것을 예상해 볼 수 있음


Ø 헬스케어 수요가 전형적인 선진국형, 고소득층의 수요임을 감안할 때, 스마트워치의 센서 기능과 AI의 결합으로 비용 대비 효과적인 건강 관리 도구를 제공할 수 있다면 웨어러블 시장의 폭발적 성장이 현실화될 수 있을 것으로 기대됨