BT·IT·NT 결합…고부가 의료기기 창출

[산업일보]
세계적인 인구고령화 추세에 따라 치매, 중풍, 파킨슨병 등 노인성 질환에 대한 치료수요가 빠르게 증가하고 있다. 또한, 소득증대 및 생활패턴의 변화로 삶의 질적인 향상이 미래사회의 화두로 등장하면서 건강증진·유지를 위한 의료분야의 진출이 확대되고 있다. 세계보건기구(WHO)는 2020년 경 고혈압, 당뇨, 관절염 등 만성질환이 전세계 질병의 70%를 차지할 것이라는 전망을 내놓기도 했다. 이러한 상황 속에서 의료기기는 의료산업의 중심에 자리 잡았다. -편집자 주-

의료기기는 과학기술 발전에 힘입어 생명공학(BT), 정보통신기술(IT), 나노기술(NT)이 융합된 고부가가치 산업으로 진화하고 있으며, 이를 기반으로 신상품이 출현하는 등 의료기기 산업의 영역이 점차 확대되고 있다. 결과적으로 이러한 산업환경의 변화가 의료기기 시장규모의 확대로 나타나고 있으며, 세계 의료기기산업은 최근 연평균 10% 이상의 고성장을 지속하고 있다.

세계 시장규모 올해 2천억달러 돌파

의료기기산업 전문 리서치 기관인 에스피컴(Espicom)은 이러한 산업환경 변화 등을 고려해 세계 의료기기 시장규모가 2008년에는 2천억달러를 넘어서고, 2011년 2천461억달러로 증가할 것으로 전망했다.

미국의 경우 GDP의 14% 정도가 헬스케어(Healthcare) 비용으로 차지할 정도이며, 고령화 사회에 따른 질병 관리 및 삶의 질 향상 추구에 따라 건강관리에 대한 관심이 증폭되고 있다. 이에 미국은 대규모 의료기기 시장을 기반으로 세계 의료기기 시장을 선도하고 있으며, 핵심 의료기기 개발 기술을 보유하는 등 높은 국제 경쟁력을 갖고 있다.

2006년 기준 주요 국가의 의료기기 시장규모를 살펴보면, 미국이 831억달러 규모로 세계시장에서 차지하는 비중이 45.4%로 가장 큰 시장규모를 갖고 있으며, 뒤이어 일본 194억달러(10.6%), 독일 117억달러(6.4%), 영국 76억달러(4.2%) 등의 순으로 나타나고 있다.

에스피컴의 주요국 의료기기 시장규모 전망을 보면, 미국이 2007~2011년 기간 동안 연평균 5.1%의 성장률을 나타내며 2010년 시장규모가 1천억달러를 넘어설 것으로 전망하고 있다.

또한, 미국의 대표적인 산업 조사기관인 ‘프로스트 설리번(Frost Sullivan)’의 조사에 따르면, 2004년 미국 의료기기 산업은 1만2천개 이상의 의료기기 관련 회사들이 활동하고 있고, 연간 의료기기 산업 총 생산량은 500억달러 규모에 이르고 있으며, 매년 60억달러 규모의 성장률을 기록하고 있다.

실제로 미국은 50여개 이상의 대형 의료기기 제조사들이 전체시장의 60% 이상을 점유하고 있으며, 존슨 앤 존슨(Johnson & Johnson), GE(General Electric), 메드트로닉(Medtronic), 백스터 인터내셔널(Baxter International), 보스턴 사이언티픽(Boston Scientific) 등이 의료기기 산업의 대표적 기업으로 활동 중이다.

세계 의료기기 매출액(2005년 기준) 상위 15개 기업에는 존슨 앤 존슨(1위), GE(2위), 메드트로닉(3위), 백스터 인터내셔날(4위) 등 미국기업이 11개社로 구성돼 있어, 미국 의료기기 기업의 세계 의료기기 시장에 대한 영향력이 매우 높은 것을 알 수 있다. 특히, 의료기기 매출액 상위 1~4위를 모두 미국 기업이 차지하고 있는데, 백스터 인터내셔널을 제외한 3개 기업의 지난 2004년 대비 매출액이 모두 10% 이상의 고성장을 기록하면서 이들 미국 기업의 세계 의료기기 시장규모 대비 매출액 비중도 34.5%(2005년 기준)로 상당하다.

원천기술 특허등록… 관련소송 빈번

의료기기산업의 경쟁력은 일반적으로 연구개발을 통해 얼마나 기술적으로 우수한 제품을 만드느냐가 가장 중요한 요소로 인식되고 있다. 미국의 대형 의료기기 제조업체들의 경우, 연구개발비 투자를 위한 자금 마련이 수월하고, ‘규모의 경제(Economies of Scale)’를 통한 생산비 절감이 가능해 대량 생산체제 및 자체 유통망을 이용해 시장의 절반 이상을 점유하고 있다. 한편, 중소 의료기기 업체들은 전략적인 시장분할과 기술 특화를 바탕으로 한 틈새시장 공략을 통해 시장 점유율 상승을 도모하고 있는 실정이다.

미국의 의료기기 상품은 높은 수준의 기술력을 필요로 하는 ‘기술집약적 상품’과 저가의 대량생산 체제 구축이 가능한 ‘기술 방임적 상품’으로 구분된다. ‘기술집약적 상품’은 제품의 대량생산 체제 구축보다는 기술혁신에 주력하고 있으며, 높은 연구개발비 투자가 이뤄진다는 특성을 갖고 있다. ‘기술 방임적 상품’의 경우, 연구개발비 투자를 통한 기술혁신보다는 저가의 대량생산 체제 구축을 우선시하고 있으며, 라텍스 장갑(latex gloves), 의료용 테이프, 거즈 스폰지(gauze sponge) 등과 같이 대량생산 및 유통 체계 구축이 용이한 제품이 주를 이루고 있다.

대부분의 미국 의료기기 기업들은 고급 인적자원을 바탕으로 하는 ‘노동집약적’ 구조를 유지하고 있으며, 이러한 구조가 보다 치밀한 기업일수록 한 가지 분야에 특화된 제품을 생산하는 경우가 일반적이다. ‘노동집약적’ 기술혁신을 주도하는 미국의 중소 의료기기 업체들은 의료기기 생산에 필요한 원천기술을 확보하고자 특허 등록에 대한 업무를 중요시 하고 있으며, 이 결과 특허 소송이 빈번하게 일어나고 있는 추세다.

미국은 첨단의료기기 개발 및 관리를 위한 전문인력을 양성하고 있으며, CE(Clinical Engineer)와 BMET(Biomedical Equipment Technician)로 구분해 운영하고 있다. 미국의 CE는 공학의 원리를 의료기기나 의료시스템에 효과적이고 안전하게 적용시킬 수 있도록 경험과 교육을 받은 전문가들을 의미하며, 이들은 의사, 간호사 및 다른 의료기사에게 공학적인 정보를 제공해 환자들에게 간접적인 서비스를 제공한다. 미국 CE는 약 3천여명, BMET는 수만명에 달하며, 이들 모두 실무현장에 종사한다.

플로리다주, 의료산업 거점 30만명 고용

미국의 플로리다주는 미국의 생명공학·건강·의료산업의 중심지로서 의료기기, 의약품, 의료연구소, 특수건강서비스, 각 종 실험연구소 등 관련 산업 분야에 약 2천200개 이상의 기업이 포진하고 있으며, 이들 기업이 고용하고 있는 종업원수만도 30만명이 넘는다.

플로리다 중부 올랜도시를 중심으로 남서·북동으로 가르는 지점을 ‘하이테크 산업 띠’라고 부르는데, 이 지역에 특히 많은 관련 기업들이 소재하고 있다.

플로리다주의 의료기기, 의료용품 및 관련 제품 수출은 연간 약 25억달러에 달하며, 이는 플로리다주 상품 수출의 8%를 차지하고 있다. 이와 같은 기업환경은 플로리다주의 경제정책에 많은 영향을 받고 있다. 플로리다주에서는 ‘Bio Florida’라는 기관을 만들어 플로리다주 내의 생명공학·건강·의료부문 기업들을 지원·육성 기능을 담당하고 있다. 플로리다대학의 경우, 미 동남부에서 가장 큰 의료관련 연구시설을 갖추고 있으며, 마이애미대학의 메디칼센터는 미국 내에서 5번째로 많은 후원을 받고 있다.

미국의 의료영상기기는 기술 집약적 제품이라는 특성상 연구개발이 다른 제품보다 중요시되고 있어 빠른 속도로 신기술이 개발되며 이에 따른 교체 수요도 꾸준히 지속되고 있다.

CT는 멀티슬라이스로 촬영할 수 있는 제품이 출시되고 있으며, MRI는 기존 저자기장 기기에서 스캔 속도가 빠르고 영상의 질이 우수한 고자기장 기기로 교체가 급격히 진행되고 있다. 또한, 엑스레이 촬영 기기에서는 엑스레이 필름이 필요없는 디지털화가 진행되고 있다.

미국의 의료영상기기 시장은 지난 1995년~2000년 사이 연평균 6.7%, 지난 2000년~2005년 사이 연평균 7.5% 성장하는 등 호조세를 보이고 있다. 시장점유율을 살펴보면, 엑스선촬영장치(X-ray), 컴퓨터단층촬영장치(X-ray CT), 자기공명영상촬영장치(MRI), 초음파영상진단기(Ultrasound) 등의 순으로, 미래 시장에서 크게 성장할 것으로 예측되고 있다. 이 시장은 노령 인구 증가, 의료비 지출 증가, 의료 영상장비 기술 발달 등 다양한 요인으로 인해 지속적으로 성장하고 있으며, 2010년에는 시장규모가 161억달러에 달할 것으로 전문가들은 전망하고 있다.

미국 의료영상 시장은 자국산 및 수입산이 치열하게 경쟁하고 있는 가운데 특히 수입 시장은 독일, 네덜란드, 일본 등 의료기기 강국이 전체 시장의 63% 이상을 차지하며 과점 구조를 이루고 있다. 미국 의료영상기기 시장의 대표적 기업으로는 GE를 비롯해 지멘스, 필립스, 코닥 등 4개사를 들 수 있으며, 이들이 미국 의료영상 시장의 48%를 점유하고 있다.

인체이식 MRI기기·머슬봇·인공심장 개발

이밖에 미국은 치과 치료를 필요로 하는 50세 이상 연령대가 점차 늘어나고 있어 치과용 의료기기에 대한 수요가 매년 3.7%씩 증가해 2011년에는 28억달러로 성장할 것으로 전망하고 있다. 다양해진 치과 치료방법도 수요 증가에 보탬이 되고 있는데, 특히 Hand Instruments나 Hand Pieces로 사용하는 기기 등 자주 교체돼야 하는 기구에 대한 수요가 늘고 있는 추세다.

이에 전문가들은 레이저기기, 구강 내 카메라(Intra-Oral Camera), 디지털 방사선 촬영기기, CAD·CAM 시스템 등 첨단기술을 필요로 하는 장비의 성장이 두드러질 것이라고 분석했다.

GE社는 최근 휴대용 인공호흡기 업체인 버사메드(VersaMed)社를 인수해 중환자 호흡 케어 분야에 역량을 확장, 소형이며 휴대가 용이해 병원에서 급성 환자를 치료하거나 응급환자를 이송하면서 사용하기에 이상적인 인공호흡기를 선보였다. 이 인공호흡기는 미국의 많은 정부 및 의료 기관들의 응급대비 계획의 핵심요소로서 선택받고 있다.

GE는 또한, 언제 어디서나 진단 및 치료 등의 의학서비스를 가능케 하는 유비쿼터스 헬스케어를 실현시키기 위해 병원의료정보시스템·응급케어·홈헬스케어를 위한 휴대용 의료영상 및 진단기기 포트폴리오를 확장하고 있다.

메드트로닉은 지난해 11월 카이폰社 인수로 제품군을 증가시키고 척추사업부를 신설해 사업 성장에 주력하고 있다. 메드트로닉의 척추 치료법은 척추측만증, 경추나 요추의 퇴행성 디시크 질환으로 고생하는 환자들에, 카이폰은 척추 압박 골절이나 척추 협착증 등으로 고생하는 환자들에 초점을 맞춰왔다. 이에 메드트로닉은 최신 유합술, 역동적 고정술, 인공 디스크 치환, 축추극돌기간 감압술, 척추 디스크 질환 진단, 네비게이션, 최소 침습 테크닉 등 다양한 분야에서 제품 생산을 노리고 있다.

50마이크로미터 규모 움직이는 나노로봇

메드트로닉은 이밖에 심장관련 의료기기를 개발해 주목을 받고 있다. 이번 개발한 의료기기는 인체에 삽입된 채 MRI 촬영·스캔하는 것으로, 미국 캔자스의 Saint Luke's Hospital에서 처음 사용됐다. 메드트로닉에 따르면, 이번 신제품 ‘엔리듬 MRI 슈어스캔’은 기존 불가능했던 MRI에도 안전하게 사용이 가능하다.
최근 UCLA대학 카를로 몬테마뇨 교수팀은 사람 머리카락의 절반 두께인 50마이크로미터 규모의 움직이는 나노 로봇을 개발했다. 생쥐의 심장근육을 로봇엔진으로 삼아 근육과 로봇을 결합한 ‘머슬봇(musclebot)’이 바로 그것이다.

대학측은 인간 세포 크기인 나노 로봇을 만들고, 여기에 약물을 실어 환자의 몸에 투여한다면 비슷한 크기의 ‘암세포’와 싸울 수 있다는 발상에서 연구가 시작됐다고 밝혔다. 이번 개발을 성공시킨 연구팀은 이어 연료(포도당)가 담겨있는 배양접시에 생쥐의 심장근육세포를 넣어 확인한 결과, 연료만 계속 공급되면 자발적으로 끊임없이 움직일 수 있다는 사실도 확인했다.

전문가들은 이 같은 의료용 로봇은 외과영역에서 보편화되고 있으나, 내과영역에서는 아직 실용화되지 못하고 있다는 점을 감안하면, 이번 개발은 향후 의료용 로봇 개발에 큰 영향을 미칠 것으로 전망했다.

이밖에 메사추세츠주에 있는 아비오메드(Abiomed)社는 전기구동식으로 소형화돼 체내 이식이 가능한 완전치환형 인공심장 ‘아비오코(AbioCor)’를 개발했다. 완전치환형 인공심장은 심장을 제거하고, 그 위치에 기계심장을 넣는 방식이다. 아비오코는 무선 에너지 공급장치를 사용해 피부를 관통하는 구동라인을 배제함으로써 감염 문제를 최소화 했으며, 지난 2006년 미국식품의약국(FDA)에서 상용화 허가를 받았다. 아비오메드는 향후 한 해 약 4천개의 인공심장을 공급할 계획이다.
아울러, 미국의 옵토바이오닉스社와 존홉킨스대학 월머 눈 연구소는 인공 망막 개발에 주력하고 있다. 광수용체 구실을 하는 칩이 빛을 감지해 전기 신호로 바꾼 뒤 안경에 달린 스크린에 형상이 나타나도록 하는 방식이며, 외부 빛을 받아들이는 전극의 수를 늘려 선명도를 높이고 있다.

안정적 신규고용 창출·의료기기산업 발전

또한, 미국 버클리대학에서는 다리를 갖춘 로봇 시스템 ‘블릭스(BLEEX)’를 개발, 이를 이용하면 수㎞를 지치지 않고 걸으며 엄청난 무게를 운반할 수 있다. 원래는 산업 및 군사적 용도로 설계됐으나, 버전이 업그레이드되면서 사람들이 착용 가능하도록 했다. 현재 뇌졸중이나 다리골절로 장애를 지닌 사람들을 위한 장치를 만들고 있다.

의료기기 관련 첨단기술 보유를 바탕으로 세계 시장을 주도하고 있는 미국 의료기기산업은 연령층이 높은 인구의 증가에 힘입어 그 성장에 더욱 박차를 가하고 있다.

미 상무부 발표에 따르면 플로리다주의 의료기기 수입이 매년 지속적 증가세를 보이고 있는 것으로 나타났다. 2006년도 플로리다주의 의료기기 수입은 처음으로 7억달러를 초과했다. 이와 같이 플로리다주의 의료기기 수입시장이 확대되는 이유는 플로리다주로의 인구 유입이 지속적으로 증가하고 있고, 특히 연령층이 높은 인구가 절대적으로 증가 추세를 보이고 있어 의료시설이 계속 증설되고 있기 때문이다.

미 노동통계국(Bureau of Labor Statistics)의 발표에 따르면 미국 전체적으로 주택경기의 전반적인 침체에도 불구하고 플로리다주의 실업률은 신규고용 창출로 인해 상대적으로 양호한 것으로 나타났다. 이 발표에 따르면 플로리다주의 지난해 6월 실업률은 3.5%로 미국 전체 평균 4.5%에 비해 양호한 고용시장을 유지하고 있다. 전문가들은 이와 같은 안정적인 고용시장을 유지하고 있는 이유는 의료·레저·교육관련 산업이 주택 경기 부진을 상쇄하고 있다고 분석한다.

플로리다주 정부의 발표에 따르면 2006년 6월 이후 11만7천200명의 신규고용이 이뤄진 것으로 나타났다. 특히, 마이애미를 중심으로 각 종 의료시설이 확충되고 있어 의료기기 수입도 증가세를 보이고 있으며, 이와 함께 신규고용도 큰 폭으로 늘어나고 있다. 2006년 이후 의료·교육 분야는 가장 많은 3만8천600명의 신규 일자리를 창출해 4%의 증가율을 실현했다.

의료기기산업은 여러 사회현상과 맞물리면서 그 중요성이 부각되고 있다. 일반적으로 고령인구비율이 전체 인구의 7% 이상이면 ‘고령화 사회’라고 일컫는데 주요 국가들은 이미 고령화 사회로 접어들었으며, 세계적으로 2025년에는 초고령 사회로 이행될 것이라고 전문가들은 분석한다. 여기에 소득수준의 향상과 건강에 대한 관심, 전략형 고부가가치 산업이라는 점 등이 의료기기산업의 중요성을 확대하고 있다.