일본에서는 수년 전부터 주택설비와 가전 등을 인터넷에 연결해 AI스피커와 스마트폰 등으로 제어하는 ‘스마트하우스’ 개발이 활발하다. 기존의 스마트하우스는 쾌적성과 편리성 향상에 주안점을 두었다면, 앞으로의 스마트하우스는 건강유지에 중요한 역할을 할 수 있는지 여부가 중요해지고 있다. 그리고 IoT와 비접촉 측정기술 등의 발전으로 점차 현실화되고 있다.

집이 스스로 열사병을 예방

일본에서는 건강유지 수요에 눈을 돌린 건설사와 설비시공사가 잇달아 등장하고 있다. 코로나19 확대로 재택 시간이 늘어나면서 건강에 대한 의식이 더 높아졌기 때문이다. 기존 스마트하우스의 기반을 활용하면서 질병 예방과 컨디션 불량 등을 조기 발견하려는 대응이 늘고 있다.

LIXIL은 스마트하우스 대상 서비스에서 자동으로 열사병을 예방하는 시스템을 제공하고 있다. 실내의 습도와 온도를 모니터링해 창문을 자동으로 개방한다. 그럼에도 열사병 위험성이 개선되지 않으면 창문을 닫은 후 에어컨을 가동시키는 구조이다. 일기예보 데이터도 제어 판단에 이용하면서 창문의 개폐와 에어컨 운전을 조정하고 있다.

<LIXIL의 열사병을 예방 시스템>

[자료: LIXIL, 닛케이XTech]

LIXIL은 수면환경을 정돈하는 시스템에서는 건강 데이터를 활용한다. 개발 중인 이 시스템은 수면 중인 거주자의 상태를 모니터링하여 방의 온도와 습도, 이산화탄소 농도, 조명 등을 자동으로 제어해 수면을 방해하는 요인을 줄인다. 또한 기상하고 싶은 시간에 맞춰 커튼 등을 자동으로 열어 몸을 각성시켜 좋은 수면 사이클 구축을 지원한다. 수면 중의 상태를 파악하는 센서를 개발하는 기업과 협업하고 있다.

건강 수명을 연장해주는 주택

후쿠오카시의 건설사 ‘후요디벨로프먼트’는 2022년 8월부터 ‘건강수명* 연장주택’을 판매하고 있다. 쾌적한 온습도를 제어하는 기능을 갖춰 바이탈데이터를 토대로 거주자의 건강유지를 지원하고 건강한 식사와 운동습관을 촉진하는 기능을 조합해 제공하는 것이다.

    주*: 건강상의 문제로 일상생활이 제한되지 않고 생활할 수 있는 기간

<‘건강수명 연장주택’의 이미지>

[자료: 후요디벨로프먼트]

후요디벨로프먼트는 회사가 속한 후요그룹 전체의 식견을 활용했다. 이 회사는 10년 이상 전부터 건강수명 연장주택의 토대가 되는 구상을 가지고 있었으며 그 일환으로 그룹 내에서 건강관리 시스템을 개발했다. 그룹 내 병원과 간병시설에서 선행적으로 이 시스템을 이용해왔다. 그 후 국토교통성 사업에서 건강관리 시스템을 주택에 도입하기 위한 조정과 실증실험 등을 거쳐 이번 발매에 이르렀다고 한다.

주택용 건강관리 시스템에서 핵심이 되는 것이 ‘바이탈스코어링AI’이다. 바이탈스코어링AI에서는 주민이 측정한 체온과 혈압, 맥박, 혈중 산소포화도(SpO2) 데이터를 통계학적으로 분석하여 개인별 바이탈이상치를 검출한다. 이상치를 포함한 측정치는 각각 스코어화되며 이를 토대로 건강 리스크를 빨강·노랑·초록의 3단계로 표시한다. 빨강과 노랑의 경우, 앱을 통해 거주자에게 경고를 보내는 동시에 멀리 떨어진 가족과 의사에게 알릴 수도 있다.

건강 리스크를 경고해야 하기 때문에 건강관리 시스템은 정확성을 요구한다. 이미 도입 중인 간병시설에서 건강관리 시스템의 정확도를 조사한 결과, 건강 리스크가 빨간색으로 표시된 노인의 95%는 실제로 입원과 복약이 필요했다. 후요디벨로프먼트 측은 “향후 건강유지를 위한 주택개발이 붐이 될 것으로 생각되나 ‘무늬만 건강주택’을 만들어서는 안 된다. 건강지표를 이용해 과학적 근거를 제시하는 것이 중요하다”고 데이터의 중요성을 강조한다.

생활에 불편함을 느끼지 않도록 비접촉 기술을 활용

세키스이하우스는 비접촉 센서를 활용하여 건강상태 이변의 조기발견을 목표로 한다. 세키스이하우스는 평소처럼 생활하면서 건강을 유지할 수 있도록 비접촉 센서의 이용을 고집했다. 급성질환이 발병할 가능성이 있는 이상을 비접촉으로 감지하는 시스템을 개발하고 있다.

시스템에서는 거실과 침실에 설치한 비접촉 센서를 사용해 심박 수와 호흡 수를 추정하며, 이상을 감지한 경우에는 회사의 긴급통보센터에 통지한다. 상담원이 거주자를 불러 안부를 확인하고 필요한 경우에는 구급대의 출동을 요청한다. 구급대 도착 시에는 현관문을 원격으로 열어준다. 이 회사는 이러한 일련의 시스템을 ‘재택 시 급성질환 조기대응 네트워크(HED-Net: In-Home Early Detection Network)’라고 명명했다.

<HED-Net의 흐름>

[자료: 세키스이하우스]

심박 수와 호흡 수 관련 데이터 수집에는 전파를 사용한 레이더 센서를 응용한다. 레이더 센서는 자동차 등에 탑재돼 장애물을 감지하는데 이용되고 있다. 파장이 수mm 정도인 밀리미터파를 조사(照射)한 뒤, 반사된 결과를 분석해 심박 수와 호흡 수를 추정하며, 개발한 알고리즘이 이상을 감지한다고 한다.

단독주택을 신축하는 고객의 협력으로, 2020년 12월부터 비접촉 센서를 사용한 심박 수와 호흡 수 분석 기술을 검증해 왔으며 센서의 위치와 거주자의 행동 조합에 따라서는 예상대로 감지하지 못하는 경우도 있었다고 한다. 세키스이하우스 측은 이러한 결과들을 노하우로 축적해 개량에 활용하고자 하고 있다.

다양한 장소에 다양한 기술을 활용

건강 스마트하우스에서는 건강 데이터 측정 센서 등을 일상생활에서 사용하는 다양한 기기와 장소에 통합한다. NTT데이터와 NTT데이터SBC는 밀리미터파 레이더로 호흡 수와 심박 수를 취득하는 ‘스마트 미러’를 개발했다. 사용자가 거울 앞에 서면 카메라가 얼굴을 인식하고 자동으로 센싱을 시작. 시간은 30초 정도로, 밀리미터파 레이더를 이용해 호흡 수와 심박 수를 취득할 수 있다고 한다. 거울에는 온도 센서도 내장돼 체온을 잴 수도 있다.

NTT 데이터는 이 스마트 미러를 사용해 취득한 건강 데이터를 토대로 기능성 표시 식품을 제안하는 실증실험을 아지노모토와 공동으로 실시. 이 실증실험은 주택 내에서의 활용을 가정한 것은 아니나, 스마트 미러를 집 안에 설치해 고령자 케어 등에도 활용할 가능성이 있다.

LIXIL은 AI를 활용해 대변의 형상과 크기를 자동으로 판정하는 화장실을 개발하고 있다. 고령자 시설 입주자 전용이다. 개발한 화장실에는 변기 뒤에 카메라와 LED를 설치해 취득한 사진에서 배변 상태를 판정한다. 이용자가 변기에 앉으면 어두움을 감지하고 LED가 자동으로 점등. 대변을 카메라로 촬영하며, 그 사진에서 ‘딱딱한 대변’, ‘액상의 대변’ 등 7가지 분류로 판정한다. 이 분류는 국제적으로 이용되고 있는 대변의 형상을 나타내는 지표 ‘브리스톨 스케일’에 맞춰 설정했으며 전문가의 감수를 받았다. 직원의 협력으로 약 3000장의 사진 데이터를 수집해 대변 상태를 판정하는 시스템을 구축했다.

LIXIL에서 개발한 화장실은 우선 고령자 시설에서의 건강관리에 이용 가능한지를 실증실험에서 검토하고 있으며, AI로 배변 상태를 판정해 기록하는 기능과 화장실 이용을 IoT로 감지하는 시스템을 조합하여 대응할 수 있는지 여부를 검증하고 있다.

<LIXIL의 인공지능(AI) 화장실>

[자료: IT media]

시사점

20~60대 이상 소비자를 대상으로 국토교통성이 실시한 ‘IoT기술 등을 활용한 차세대 주택’(2017)에 관한 앙케이트에 따르면, 주택의 기능으로 ‘건강 관리’에 대한 관심이 가장 높은 것으로 나타났다. 일반 소비자도 건강 관련 서비스를 갖춘 주택을 기대하고 있는 것이다. 배설물 자동분석을 통한 질병의 조기 발견 외에도 건강상의 과제에 맞는 식단 레시피 제공, 쾌적한 환경으로 수면과 기상 지원, 체중과 혈압 등 바이탈데이터 자동 측정 등에 대해서 ‘이용하고 싶다’는 응답이 다수 나타났다.

스마트하우스 동향에 정통한 I상사의 T매니저와의 인터뷰에 따르면, “센서와 데이터 분석 등의 요소기술을 개발하는 기업과 주택 관련 기업의 연계는 점점 늘어날 것으로 보인다. 센서를 다루는 기업과 주택건설 관련 기업이 손을 잡으면 건강유지를 위한 솔루션을 개발하기 쉬워지기 때문이다."고 설명했다.

집 안에서 효율적으로 건강 데이터를 수집하기 위해서는 비접촉으로 측정하는 기술 개발이 중요해진다. 일상생활 속에서 실내 설비 및 기기와 접촉하는 인체 부위는 제한되기 때문이다. 한편, 집에서는 행동내용과 동선을 예상할 수 있으므로 생활에 녹아 들어 데이터를 취득할 수 있도록 센서 설치 장소를 설정하기 쉽다.

수집한 건강 데이터를 활용하려면 데이터를 분석하는 알고리즘의 개발 또한 중요하다. 기존의 의료기기가 아닌 센서를 사용해 얻어지는 건강 데이터는 어디까지나 추정치가 된다. 그 추정치를 어떻게 산출하는지, 그리고 그 추정치를 이용하여 의사법 등에 저촉되지 않는 범위에서 건강 유지에 활용하는 방법을 검토할 필요가 있다. 기술을 개발하는 기업뿐만 아니라, 의료 전문가 혹은 데이터를 활용하고 싶은 기업 등이 공동으로 데이터 활용과 도입에 대해 논의해야 할 것이다.

코로나19 사태로 건강과 재택 시간에 대한 우선도가 높아진 지금, 건강 스마트하우스는 사회적으로 관심이 높은 분야이다. 일반 소비자에게 보급되기까지는 아직 시간이 걸리겠지만, 초고령화 사회인 일본에서 고령자 시설에서의 실증실험 및 선행도입 등을 통해 사회에 정착하려는 움직임을 보이고 있다. 다양한 요소기술을 도입할 수 있는 분야인 만큼 우리 기업도 타사제품과 차별화를 둘 수 있는 요소기술에 초점을 맞춰 일본 시장의 문을 두드려보는 것이 좋을 것이다.

자료: ITmedia, 닛케이신문, 닛케이XTech, LIXIL, 세키스이하우스, 후요디벨로프먼트 등 각 사 홈페이지 및 KOTRA 도쿄 IT지원센터 자료 종합