대구경북과학기술원(DGIST·총장 이건우)이 생체-환경 상호작용을 완벽히 예측하는 '휴먼디지털트윈(Human Digital Twin)'을 구축해 바이오 헬스 패러다임 전환 모색에 나섰다.

DGIST가 최근 미래전략분야발굴위원회를 통해 선정한 3대 미래전략분야 가운데 하나인 휴먼디지털트윈은 DGIST가 이미 보유하고 있는 탁월한 연구인력과 인프라를 기반으로 그 어떤 분야보다 실현 가능성이 높다고 판단된다.

최한경 DGIST 휴먼디지털트윈전략추진단장(왼쪽 중간)과 연구진들이 연구수행 전략을 논의하고 있다.

휴먼디지털트윈은 생체 정보를 디지털화하고, 이를 바탕으로 생체 현상을 미리 예측할 수 있는 핵심 기술이다. 최근 인공지능(AI)과 대규모 데이터 획득 기술의 발전으로 기술의 상용화 가능성도 높아졌다.

특히 개인 맞춤형 휴먼디지털트윈이 완성되면 상태 진단과 예측의 정확도가 높아져 치료 결과의 불확실성을 줄일 수 있게 된다. 게다가 임상 시험에 필요한 시간과 인원, 비용을 대폭 절감할 수 있다. 아울러 신약과 의료기기 개발 과정에서 디자인부터 효과 예측까지 종단(End To End)간 실시간 의사결정을 지원, 관련 분야 연구개발(R&D) 속도를 높일 수 있다.

DGIST 휴먼디지털트윈 전략추진단 연구진이 뇌신호 장치 활용을 통한 연구방안에 대해 논의하고 있다.

관련 분야 글로벌 연구성과도 속속 나오고 있다. 아직 실현되진 않았지만 헬스케어 분야 맞춤형 정밀 의료를 위한 다양한 수준의 디지털 트윈 개발 논의가 한창이다. AI 기술의 등장으로 단백질 서열로부터 구조를 예측하는 성능도 빠르게 성장하고 있다.

하지만 기술적 장벽도 여전히 존재한다. 여러 장기의 정보를 통합해 생체 변화와 치료 반응을 예측하는 것은 현재 기술로는 쉽지가 않다. 대규모 데이터를 모아야 하고 다양한 정보를 다룰 수 있는 AI기술이 요구되기 때문이다. 아울러 디지털 트윈 연구가 활발하지만 현재까지는 단일 장기를 대상으로 한 개발에 머물러 한계 역시 분명하다.

DGIST 휴먼디지털트윈 전략추진단(이하 추진단)은 앞으로 생명체의 데이터 생성 연구, 데이터 획득 기술, 데이터 처리 기술 분야 연구자들이 협심해 최상의 시나리오와 최적의 데이터 확보 및 처리 기술을 동시에 개발할 계획이다.

특히 모든 문제를 해결하기 보다 노화나 특정 질환과 같은 보다 유용한 문제를 우선적으로 풀어가는 연구부터 시작하기로 했다. 추진단은 AI분야 최첨단 기술인 멀티모달 데이터에 대한 퓨전 및 파운데이션 모델을 적극 활용해 다양한 장기의 총제적 반응을 예측하도록 연구한다.

DGIST 캠퍼스 전경

휴먼디지털트윈분야에서 데이터 확보는 반드시 극복해야 할 문제다. 추진단은 전략연구를 통해 현재 존재하는 데이터를 수집하는 방식이 아닌 여러 연구자들이 AI 모델 구축에 필수인 데이터를 우선적으로 확보하는 방식을 통해 모델 구축을 가속화할 계획이다. 국가기관과 지역 병원 등과 협력해 유용한 데이터를 통합하는 것도 함께 추진한다.

추진단은 휴먼디지털트윈이 구축되면 신약·의료기기 개발 기간 단축은 물론, 건강검진 수준에서 획득한 데이터로부터 잠재적 질환 예측이 가능해 노화질환 예측이나 맞춤형 치료법 설계에 유용한 도구가 될 것으로 기대하고 있다.

최한경 DGIST 휴먼디지털트윈 전략추진단장은 “DGIST가 개발한 휴먼디지털트윈 기술이 글로벌 표준이 되도록 노력하겠다. 이는 세계인의 바이오헬스 데이터가 통합되는 기틀이 될 것으로 기대한다”면서 “특히 생체 모든 데이터를 디지털화하고 예측하는 연구 목표 달성과 더불어 핵심 마일스톤의 달성을 통해 웨어러블 디바이스, 조기진단, 최적 치료법 도출 등 국가 성장 동력을 발굴할 것”이라고 말했다.

한편, 추진단은 앞으로 휴먼디지털트윈 구축에 필요한 데이터베이스 분야 협력을 위해 국립보건연구원 등 국가기관 및 서울대학교병원, 경북대학교병원 등 대학병원과 협력 관계를 구축할 계획이다. 아울러 휴먼디지털트윈 기술의 사업화를 위해 국내 대기업 및 해외 기업의 한국지사, 관련 중소 기업 및 스타트업을 대상으로 협력 관계를 강화하기로 했다. 관련분야 인재 양성에도 적극 나선다. 관련 분야 대학원에서 휴먼디지털트윈 연구에 열의를 가진 대학원생 및 박사후 연구원을 양성해 연구를 촉진한다. 다양한 분야 인재들이 휴먼디지털트윈 구축에 필요한 지식을 공유할 수 있도록 융복합 과목을 개설할 방침이다.

대구=정재훈 기자 jhoon@etnews.com

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