[사이언스칼럼] 생명과학 및 의료산업에 활용되는 전산유체역학 시뮬레이션

  • 오피니언
  • 사이언스칼럼

[사이언스칼럼] 생명과학 및 의료산업에 활용되는 전산유체역학 시뮬레이션

박상신 한국에너지기술연구원 계산과학연구실 책임연구원

  • 승인 2022-07-14 17:04
  • 신문게재 2022-07-15 18면
  • 임효인 기자임효인 기자
박상신
박상신 한국에너지기술연구원 계산과학연구실 책임연구원
현대사회는 4차 산업혁명 시대의 핵심기술인 사물인터넷 (IoT·Internet of Things), 클라우드 (Cloud), 그리고 빅데이터 (BigData) 등의 지속적이고 눈부신 발전으로 생명과학 및 의료산업에 새로운 융합기술과 다양한 공학기술이 접목된 패러다임 형성된다. 이를 위해 생명과학과 의료산업에 전산유체역학 기반 컴퓨터 모델링 및 시뮬레이션의 활용이 늘어나고 있다. 이러한 최첨단 융합·공학기술의 궁극적인 목표는 제품개발과 생산에 더 나은 의약품, 우수한 의료 기기 및 환자 치료의 예후를 크게 향상시키는 것이다. 최근 몇 년간 큰 변화는 생명과학과 의료산업 분야에 컴퓨터 시뮬레이션 기반 의료 기기 및 전문 의약품 개발과 더불어 가상의 프로토 타입 (Proto-type : 다양한 요소들이 상호작용에 의해 결합돼 실제처럼 작동하는 모델)이 미국 식품의약국 (FDA)에서 실험 테스트 및 임상 시험을 보완하고 규제 승인을 가속화할 수 있는 유용한 툴로 점차 인식되고 있다는 점이다. 이 때문에 생명과학 및 의료산업 전문 기업들은 앞다퉈 컴퓨터 모델링과 시뮬레이션을 임상 시험에 통합·구축하는 연구 개발에 많은 노력과 투자를 기울이고 있다.

예를 들어, 대동맥 손상 환자가 발생했을 경우 환자의 CT 및 MRI 검사 결과 정보로부터 3차원 형상 정보를 확보하고 이를 컴퓨터 모델링·시뮬레이션에 적용해 혈액이 대동맥 혈관 전체에 어떻게 흐르며 정상적으로 흐리지 못하는 부분을 찾아 신속히 환자 치료에 활용된다. 특히, 혈관 벽면 및 혈관 자체의 물리적 영향에 의한 특성을 고려하기 위해 유체역학·구조역학을 융합한 상호작용 컴퓨터 시뮬레이션이 가능하다. 이러한 컴퓨터 시뮬레이션 결과는 3차원 시각화 모델링 데이터로 도출돼 실제 혈관에 작용하는 혈류역학적 특성을 평가하여 혈관 내 혈류 흐름 및 혈류 속도·분포, 혈관 내벽의 벽면전단응력 그리고 특정 부위의 혈관 내 혈압 등을 예측할 수 있다. 이를 통해 실제 혈관 벽면의 변형이나 파열 정도를 예측해 선제적 치료가 가능하다. 또한 혈관, 위장관 및 담도 등 혈액이나 체액의 흐름이 악성 혹은 양성질환의 발생으로 순조롭지 못할 때 좁아지거나 막힌 부위에 삽입하여 그 흐름을 정상화시키는 데 사용되는 원통형의 의료용 기구인 스텐트 삽입술에 많이 활용되는 추세이다. 이는 실제 혈관 및 장기 내에 스텐트를 삽입하였을 때 전산유체역학 기반 컴퓨터 시뮬레이션을 수행하여 혈류 혹은 체액의 흐름 특성을 분석하여 스텐트의 최적 위치 선정뿐만 아니라 시술 후 혈류 및 체액의 흐름을 미리 파악하여 환자 특성에 따른 맞춤형 치료를 진행할 수 있다.

noname01
혈관 내 혈류 흐름 및 스텐트 형상 변화 예측 컴퓨터 시뮬레이터 적용 사례. 필자 제공
(출처- 김용배, 전산유체역학을 이용한 뇌동맥류의 혈류역학적 인자에 대한 분석 및 시뮬레이션 소프트웨어 개발, 이공학개인기초연구지원사업 최종(결과)보고서, 연세대 / 태성에스엔이 (TSNE), https://www.tsne.co.kr/pc/public/sub2/11-5-0.php)
이렇듯, 생명과학 및 의료산업은 인간의 기대수명 증가로 질병 예방, 진단, 치료 등 전산유체역학 기반 컴퓨터 시뮬레이션 적용에 대한 연구 개발이 활발히 진행되고 있다. 특히, 생명과학 및 의료산업은 의료장비 분야, 병원 내 다양한 질병 검사 장비 분야, 제약 및 바이오 분야, 임상 의학 분야로 구성되어 있고 최근 다양한 연구 개발에 최적의 솔루션 제공을 위해 산업 전반에 걸쳐 전산유체역학 기반 컴퓨터 시뮬레이션 적용이 확대되고 있다. 이를 통해 의료 시장 전반의 다양한 데이터를 빠르게 확인할 수 있으며, 생명과학 및 의료산업에서 요구되는 신제품 연구 개발의 기간 단축과 운영 방법 개선에 활용할 수 있다. 또한 환자 상태에 따른 맞춤형 치료를 제안함으로써 환자 치료에 불필요한 요소들을 최소화해 환자들의 치료 만족도를 높일 수 있다. 이러한 4차 산업혁명 시대의 생명과학 및 의료산업의 중심에는 전산유체역학 기반 컴퓨터 시뮬레이션 공학 기술이 함께한다. 박상신 한국에너지기술연구원 계산과학연구실 책임연구원

중도일보(www.joongdo.co.kr), 무단전재 및 수집, 재배포 금지

기자의 다른기사 보기

랭킹뉴스

  1. KINS 기밀 유출 있었나… 보안문서 수만 건 다운로드 정황에 수사 의뢰
  2. 이진숙 교육장관 후보자 첫 출근 "서울대 10개 만들기, 사립대·지방대와 동반성장"
  3. '개원 53년' 조강희 충남대병원장 "암 중심의 현대화 병원 준비할 것"
  4. [춘하추동]새로운 시작을 향해, 반전하는 생활 습관
  5. 수도권 뒤덮은 러브버그…충청권도 확산될까?
  1. 법원, '초등생 살인' 명재완 정신감정 신청 인용…"신중한 심리 필요"
  2. 3대 특검에 검사 줄줄이 파견 지역 민생사건 '적체'…대전·천안검찰 4명 공백
  3. 33도 폭염에 논산서 60대 길 걷다 쓰러져…연일 온열질환 '주의'
  4. aT, 여름철 배추 수급 안정 위해 총력 대응
  5. 세종시 이응패스 가입률 주춤...'1만 패스' 나오나

헤드라인 뉴스


야권에서도 비충청권서도… 해수부 부산이전 반대 확산

야권에서도 비충청권서도… 해수부 부산이전 반대 확산

이재명 정부가 강공 드라이브를 걸고 있는 해양수산부 부산 이전에 반대하는 목소리가 보수야권을 중심으로 원심력이 커지고 있다. 그동안 충청권에서만 반대 여론이 들끓었지만, 행정수도 완성 역행과 공론화 과정 없는 일방통행식 추진되는 해수부 이전에 대해 비(非) 충청권에서도 불가론이 확산되고 있는 것이다. 원내 2당인 국민의힘이 이 같은 이유로 전재수 장관 후보자 청문회와 정기국회 대정부질문, 국정감사 등 향후 정치 일정에서 해수부 이전에 제동을 걸고 나설 경우 이번 논란이 중대 변곡점을 맞을 전망이다. 전북 익산 출신 국민의힘 조배숙..

李정부 민생쿠폰 전액 국비로… 충청권 재정숨통
李정부 민생쿠폰 전액 국비로… 충청권 재정숨통

이재명 정부가 민생 회복을 위해 지급키로 한 소비쿠폰이 전액 국비로 지원된다. 이로써 충청권 시도의 지방비 매칭 부담이 사라지면서 행정당국의 열악한 재정 여건이 다소 숨통을 틀 것으로 기대된다. 국회 행정안전위원회는 1일 전체회의를 열어 13조2000억원 규모의 '민생회복 소비쿠폰' 지급 관련 추가경정예산안을 의결했다. 행안위는 이날 2조9143억550만원을 증액한 2025년도 행정안전부 추경안을 처리했다. 행안위는 소비쿠폰 발행 예산에서 중앙정부가 10조3000억원, 지방정부가 2조9000억원을 부담하도록 한 정부 원안에서 지방정..

대전·충남기업 33곳 `초격차 스타트업 1000+` 뽑혔다
대전·충남기업 33곳 '초격차 스타트업 1000+' 뽑혔다

대전과 충남의 스타트업들이 정부의 '초격차 스타트업 1000+ 프로젝트'에 대거 선정되며, 딥테크 기술창업 거점도시로 거듭나고 있다. 1일 중소벤처기업부가 주관하는 '2025년 초격차 스타트업 1000+ 프로젝트'에 전국 197개 기업 중 대전·충남에선 33개 기업이 이름을 올렸다. 이는 전체의 16.8%에 달하는 수치로, 6곳 중 1곳이 대전·충남에서 배출된 셈이다. 특히 대전지역에서는 27개 기업이 선정되며, 서울·경기에 이어 비수도권 중 최다를 기록했다. 대전은 2023년 해당 프로젝트 시행 이래 누적 선정 기업 수 기준으로..

실시간 뉴스

지난 기획시리즈

  • 정치

  • 경제

  • 사회

  • 문화

  • 오피니언

  • 사람들

  • 기획연재

포토뉴스

  • ‘수영하며 야구본다’…한화 인피니티풀 첫 선 ‘수영하며 야구본다’…한화 인피니티풀 첫 선

  • 시구하는 김동일 보령시장 시구하는 김동일 보령시장

  • 故 채수근 상병 묘역 찾은 이명현 특검팀, 진실규명 의지 피력 故 채수근 상병 묘역 찾은 이명현 특검팀, 진실규명 의지 피력

  • 류현진, 오상욱, 꿈씨패밀리 ‘대전 얼굴’ 됐다 류현진, 오상욱, 꿈씨패밀리 ‘대전 얼굴’ 됐다