2025년 AI가 바꾸는 의료산업의 모습은?

투이컨설팅 디지털연구소

최근 의료 분야는 AI 기술의 급속한 발전에 따라 큰 변화를 겪고 있습니다. AI는 환자와의 상호작용, 임상진단 지원, 원격 의료, 건강 교육, 건강 조언, 건강 증진 등 이미 광범위하게 의료산업에 적용되고 있는데요. 맥킨지&컴퍼니가 2020년 발표한 “Transforming healthcare with AI: The impact on the workforce and organizations” 보고서에서는 의료분야에 AI를 적용할 수 있는 방안을 제시하였습니다.

1단계: 의료 행정 업무 자동화

의료 행정 AI는 의료진의 업무 중 최대 70%를 차지하는 일상적인 행정 업무(진료 예약 시스템 운영, 처방전 처리, 의료 기록 관리 등)를 자동화하여 의료진들의 업무 효율성을 향상시킬 수 있습니다. 미국 스탠퍼드 대학병원에서는 생성형 AI를 활용한 음성인식 시스템을 도입하여 의사가 환자와 상담하는 동안 실시간으로 의무 기록을 작성할 수 있도록 지원합니다. 이를 통해 의료진들은 문서 작업에 소요되는 시간이 크게 줄어들고 환자 치료에 더 많은 시간을 투자할 수 있게 됐습니다. 이러한 시스템은 의료진의 번아웃과 피로감을 줄이고 연구와 환자 치료에 더 많은 시간을 할애할 수 있도록 합니다.

2단계: 원격의료 서비스 지원

의료 AI는 병원 외부에서도 고품질의 의료 서비스를 제공할 수 있도록 지원할 수 있습니다. 또한 만성 질환자나 급성 질환자의 조기 발견 및 치료를 위해 AI 기반 원격 환자 모니터링(RPM:Remote Patient Monitoring) 솔루션을 활용할 수 있습니다. 웨어러블 기기, 센서, 환자의 자가 정보 공유 등을 통해 데이터를 수집하고 AI로 분석하여 질병의 조기 발견이 가능합니다.

3단계: AI 진단 기술 보조

AI 진단 도구는 의료진의 의사결정을 보완하고, 환자에게 더 정확하고 신속한 치료 방향을 제시할 수 있는데요. 환자의 진료 기록 데이터를 기반으로 X-레이, MRI 스캔 등을 분석하여 질병의 징후를 식별하고 피부암, 유방암 등 특정 암종의 이미지를 분석하여 의료진이 놓칠 수 있는 초기 증상까지 감지할 수 있습니다.

에이전트 병원의 출현

생성 AI 기술이 발전하면서 이제 가상의 AI 병원도 선보였습니다. 중국 칭화대 연구진은 '에이전트 병원(Agent Hospital)'을 만들고 이를 통해 AI 의사가 가상 환자를 치료하는 환경을 구축했다고 발표했는데요. 가상의 ‌‌‌‌AI 병원에는 14명의 AI 의사 와 4명의 AI 간호사가 근무하고 있으며 자율적인 상호작용이 가능한 대규모 언어 모델(LLM)인 GPT-4 터보 기반으로 구동됩니다.

연구진들은 급성 비인두염, 급성 비염, 기관지 천식 등 8가지 유형의 질병정보를 대규모 언어 모델에 입력한 후 각기 다른 중증도와 증상을 가진 10,000명의 가상 환자에 대한 전자건강기록을 생성했습니다. 가상 의사는 1만명의 가상 환자를 진찰한 뒤 질병에 따라 환자를 검사, 진단 및 치료하는 데 각각 88%, 95.6%, 77.6%의 성공률을 기록했습니다. 칭화대측은 2025년 상반기 중 에이전트 병원을 실제 대중에게 개방할 예정이라고 밝혔습니다.

또한 2024년 11월 스탠포드대 연구원들이 arXiv(아카이브)에 발표한 논문 “Generative Agent Simulations of 1,000 People”에서는 대규모 언어 모델을 사용하여 실제 개인의 태도와 행동을 시뮬레이션하는 생성 에이전트 아키텍처를 제시해 화제를 모았습니다. 이번 연구에서는 총 1,052명이 참여하여 각자 2시간 동안 어린 시절의 추억부터 취업이나 이민에 대한 견해까지 다양한 주제에 대해 인공지능과 대화한 후에 인터뷰이의 생각이나 행동을 학습한 AI 에이전트가 실제 그 사람과 얼마나 유사한지를 조사한 결과 85%에 달하는 높은 유사성을 보였다고 합니다. 이렇게 인간의 실제 성격이나 행동을 그대로 재현하는 AI 에이전트의 출현은 정신건강의학 등 다양한 의료분야에서 폭넓게 응용될 것으로 기대됩니다.

출처: Generative Agent Simulations of 1,000 People

AI 병원으로 진화하는 메이요 클리닉

또한 전 세계 최고의 병원으로 꼽히는 미국의 메이요 클리닉은 이제 인류의 의료 문제를 해결하기 위해 의료의 AI 기반의 디지털 혁신에 대한 투자를 가속화하고 있습니다. 이를 위해 메이요 클리닉은 디지털 건강센터(CDH:Congenital Diaphragmatic Hernia)를 설립하고 데이터 분석, 머신러닝, AI를 활용하여 환자의 건강을 개선하고 있습니다.

메이요 클리닉은 AI 알고리즘을 사용하여 질병이 나타나기 전에 예측할 수 있는 심전도 패턴을 찾거나, 영상 검사에서 중요한 부위를 파악하고 있습니다. 또한 AI 기술을 임상 진료에 도입하여 심장 질환이 있거나 심장 질환의 위험에 처한 사람들에게 도움을 제공하기 위해 노력하고 있습니다. 예를 들어 뇌졸중으로 응급실에 내원한 환자가 CT 스캔을 받을 때 CT 데이터를 분석하도록 훈련된 인공지능이 영상 이미지를 검사하여 진단 시간을 단축하고 뇌 손상을 제한하는 데 도움을 줍니다. 또한 700만 건 이상의 심전도 데이터베이스를 기반으로 환자의 심부전 가능성을 예측하고 심전도 검사에 AI를 적용하여 심장 리듬의 이상여부를 감지하는데 사용하고 있습니다.

출처: 메이요 클리닉 홈페이지

‌‌앞에서 살펴본 것처럼 AI는 임상 및 의료 행정 분야를 혁신하여 의료 서비스 제공 방식을 개선하고 환자 경험을 향상시킬 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다. AI 기반 의료 시스템은 임상과 의료행정 업무를 자동화하고 간소화하여 의료진의 시간을 절약하고, 오류를 줄이고, 효율성을 높일 수 있고, 환자에게 개인화된 정보와 치료 권장 사항을 제공하여 환자 경험을 향상시킬 수 있습니다.

그러나 AI를 임상 및 의료 행정에 본격적으로 도입하기 전에 데이터 프라이버시, 윤리적 고려 사항, 법/규제, 의료 인력 교육과 같은 과제를 우선 해결하는 것이 중요합니다. 이러한 이슈들이 사회적으로 합의가 되면 향후 AI 기술이 더 발전함에 따라 의료 서비스의 질은 더욱 높아질 것이며, 환자에게 더 나은 치료 환경과 경험을 제공할 것입니다.