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미라 동
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1 Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering 한국정보통신학회논문지 (J. Korea Inst. Inf. Commun. Eng.) Vol. 19, No. 2 : 422~427 Feb IEEE 표준을위한홈헬스케어융합에대한연구 오암석 * A Study on Home Healthcare Convergence for IEEE Standard Am-suk Oh * Department of Media Engineering, Tongmyong University, Busan , Korea 요약 의료패러다임이과거치료중심에서예방및건강관리중심으로전환되면서 IT 융합의료서비스에대한요구가증가하였고, 헬스케어서비스는현재급속히보급되고있는스마트기기를바탕으로수요자들의일상생활에매우밀접하게접근하여자신의의료, 건강, 그리고복지등을복합적으로관리할수있는스마트헬스케어서비스가대두되고있다. 따라서본논문에서는다양한개인건강기기의데이터를이용한상호운용성을확보하기위해각시스템구성요소간에 IEEE PHD(Personal Health Devices), HL7(Health Level 7) 등의표준을통하여스마트 TV 환경에따른헬스케어서비스를제공하기위해통합게이트웨이를설계하고이를기반으로홈헬스케어시스템을구현하였다. ABSTRACT Medical paradigm shift has been based on disease treatment into wellness care so that changes need more IT-based smart medical services. In addition, individual based smart devices are more focused on healthcare services and can provide access to personal medical information, health conditions and social welfare managed by users. In this paper, IEEE11073 PHD (Personal Health Devices) and HL7 (Health Level 7) standards of legacy healthcare devices are developed for communicating with each individual based smart device and providing healthcare service in smart TV environment through a unified home healthcare gateway. 키워드 : IEEE PHD, HL7, 헬스케어, 블루투스 HDP, 스마트 TV Key word : IEEE PHD, HL7, Healthcare, Bluetooth HDP, Smart TV 접수일자 : 심사완료일자 : 게재확정일자 : * Corresponding Author Am-suk Oh( asoh@tu.ac.kr, Tel: ) Department of Media Engineering, Tongmyong University, Busan , Korea Open Access print ISSN: online ISSN: This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License( by-nc/3.0/) which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited. Copyright C The Korea Institute of Information and Communication Engineering.

2 IEEE 표준을위한홈헬스케어융합에대한연구 Ⅰ. 서론헬스케어서비스는과거의일시적인질환치료에서평생개인건강을관리하기위한예방적의료서비스로진화하고있다. 이러한헬스케어에대한인식의변화와함께오늘날에는다양한스마트기기의확산과통신기술의발달로스마트시대가도래했다. 특히, 스마트 TV 는방송과통신이결합하고융합하여보다다양한콘텐츠를제공하면서헬스케어, 스마트홈으로서비스영역을확장시킬수있는보다능동적인매체로발전했다 [1,2]. 이에기존의헬스케어서비스는병원중심의원격의료단계에서점차홈환경에서이용할수있는환자중심의 smart-헬스케어단계로진화하고있다. 개인건강관리와의료서비스를보다효율적이고편리하게제공받고자하는수요증가와함께헬스케어서비스를통한건강관리서비스기술개발이활발하게진행되고있다 [3,4]. 특히서비스의대상이단순히만성질환자의관리, 일반인의일상생활에서의건강관리, 고령자등그대상이넓고다양하여헬스케어기술과산업에대한긍정적전망은각국가와기업들로부터정책적, 재정적지원을이끌어내고있다. 이와함께표준화또한국제표준기구인 HL7, ISO/TC215, CEN/TC251, IEEE PHD(Personal Health Devices) Working Group 등을통해진행되고있다. 그중에서도 IEEE PHD는개인건강기기와관리기기간의상호운용성보장을통한개인건강기기의보급활성화를위해최적화된응용프로토콜 (Optimized Exchange Protocol) IEEE 을중심으로각개인건강기기별표준제정작업을지속적으로진행하고있다 [5,6]. 본논문에서는개인건강기기기본표준인 IEEE 과 u-헬스를위한표준화단체에대해서알아보고, IEEE 표준을통해개인건강기기와의상호운용성을보장하는홈헬스케어시스템을설계및구현하였다. Ⅱ. 관련연구 2.1. 유헬스표준화기구국내의유헬스프로젝트그룹 (PG419) 은유헬스기기인터페이스프로토콜, 유헬스통신, 유헬스서비스 플랫폼, 유헬스네트워크및유헬스응용분야등에대한표준화작업을진행하고있다. 보건의료정보전문위원회는 ISO/TC215 국내대응전문가조직으로기술표준원이관장하는전문위원회중하나로국제표준개발실무작업에참여하고있으며 ISO/ TC215와같은 WG 과 TF조직구성을가지고있다. 유헬스서비스에대한요구증가와유헬스표준화에대한관심이높아지면서국내유헬스표준화활동은 PG419를중심으로활발히이루어지고있으며능동적으로국제표준화에참여하여대등한수준의유헬스표준화활동을전개하고있다 [7]. 국제유헬스표준화기구들은최근 ISO/TC 215를중심으로 IEEE 11073, HL7 등의기관이서로협력하는표준화일치 (Standard armonization) 협정을맺는등국제표준화공조가활발히진행되고있다 [8]. 그중 IEEE PHD WG은건강정보프로파일의전송포맷으로 IEEE 을제정, 이를기반으로개인건강기기와관리기기및건강정보서비스사이의상호운용성을보장하는정보교환표준화를진행하고있다. 또한 ISO/TC215는ISO산하의기구로 1998년부터보건의료정보시스템간의상호운용성과호환성을제공하기위해데이터구조, 교환, 보안, 의료기기등 9개의 WG을구성하여표준화작업을진행하고있으며, HL7은 EHR(Electronic Health Record), 메시징, 통신 / 통신양식표준화작업을하고있는기구로프로토콜의설계및개발을담당하고있어서로다른의료데이터에대한획득, 추진, 처리시스템을위한응용계층통신프로토콜을개발하고있다. 또, 유헬스서비스산업활성화를위해조직된산업협력체인 CHA(Continua Health Alliance) 에서는 IEEE 11073PHD 표준을기반으로개인건강기기의상호운용성을보장할수있도록시험 / 인증제도를운영중에있으며상호운용디자인가이드라인을개발하여보급하고있다 [9-11] IEEE11073 PHD ISO/IEEE PHD는에이전트장치 ( 생체신호측정장치 ) 와매니저장치 (Cell Phone, 개인컴퓨터, 게이트웨이등 ) 들간의건강정보교환을위한표준및프로토콜을정의한다. U-헬스케어서비스구조는크게원격지원서비스, 매니저장치, 에이전트장치로구성된다. 에이전트장치는개인또는개인들의정보를수 423

한국정보통신학회논문지 (J. Korea Inst. Inf. Commun. Eng.) Vol. 19, No. 2 : 422~427 Feb. 2015 집하여디스플레이또는전송을위해매니저장치로전달된다. 이과정에서 IEEE11073 PHD 표준은매니저장치와에이전트장치간에데이터포맷컨버팅, 프로토콜교환, 전송프로토콜을정의한다.

3 한국정보통신학회논문지 (J. Korea Inst. Inf. Commun. Eng.) Vol. 19, No. 2 : 422~427 Feb 집하여디스플레이또는전송을위해매니저장치로전달된다. 이과정에서 IEEE11073 PHD 표준은매니저장치와에이전트장치간에데이터포맷컨버팅, 프로토콜교환, 전송프로토콜을정의한다. 이표준은 OSI 7 계층에서 5-7계층의프로토콜을정의하고있으며, 1-4 계층의인터페이스는 Bluetooth, USB, Zigbee 등의다양한전송기술들이사용될수있다. 장치간상호호환성을위해 ISO/IEEE 11073에서는 ISO/IEEE 을정의하고있다. ISO/IEEE 은최적화된교환프로토콜을제시하는부분으로다양한에이전트를지원하기위해애플리케이션계층서비스와에이전트와매니저간의데이터교환프로토콜을정의한다.ISO/IEEE PHD 표준은에이전트와외부시스템간의기능을다음의 3가지모델로구성된다. Domain Information Model (DIM): 객체지향적모델 (Object-Oriented Model) 로, 에이전트의오브젝트를정의한다. 각각의오브젝트는하나이상의속성 (Attributes) 을가지고있다. 각속성은측정데이터또는에이전트의기능을나타낸다. 서비스모델 (Service Model): 에이전트와매니저간데이터를접근하는방법을정의한다. 데이터를접근시 DIM에정의된형식으로접근이가능하다. 서비스모델의 Command는GET, SET, ACTION, Event Report 등으로구성된다. 통신모델 (Communication Model): 하나의매니저와하나이상의에이전트간의 Point-topoint로연결되는통신모델을정의한다. 에이전트와매니저간에유한상태장치의연결상태 (Finite State Machine) 를 Connection, Association, Operation 등으로구분되어동작된다. 그리고통신을위한 DIM의데이터전송을위한데이터변환기능도수행한다 통합게이트웨이 IEEE 표준의통합게이트웨이인 Bluetooth HDP Manager는 Healthcare Manager Application에 Antidote stack API를제공하고, Bluetooth HDP를기반으로개인건강기기와연결하기위한 Android-Service 이다. Android-Service로동작하는 HDP Health Service 와 Android-Intent를통해정보를전달한다 헬스케어서비스애플리케이션스마트TV 기반의 Healthcare Manager Application은 Bluetooth HDP Manager를통해개인건강기기로부터획득한건강정보를취합하여실시간모니터링및피드백서비스를제공한다. User Manager는사용자를구별하여헬스케어서비스를제공하기위해사용자가개인정보를입력할수있도록하였으며입력된정보는안드로이드의 SQLite 데이터베이스에저장한다. Healthcare Manager는사용자에게헬스케어서비스를제공하는역할로써 SQLite에저장되어있는사용자의정보와 Bluetooth HDP Manager로부터획득한건강정보를취합하여 Monitoring Manager와 Graph Manager를통해실시간모니터링서비스를제공한다. Comment Manager와 Healthcare Service Server의 TCP/IP 소켓통신을통해피드백정보를사용자에게제공한다. Ⅲ. 홈헬스케어시스템 본논문에서제안하는시스템은스마트 TV를기반으로하는홈헬스케어시스템으로 IEEE11073 표준의통합게이트웨이, 헬스케어서비스애플리케이션, HL7 메시지변환게이트웨이, 헬스케어서비스서버로구성된다. 그림 1. 헬스케어매니저애플리케이션 & HL7 메시지변환모듈구성도 Fig. 1 Healthcare Manager Application & HL7 Converter Module Configuration 424

IEEE 11073 표준을위한홈헬스케어융합에대한연구 3.3. HL7 기반메시지변환게이트웨이 HL7 Converter는 IEEE 11073(Bluetooth HDP) 과 HL7간의정보를변환한다. 헬스케어서비스서버와 HL7 v2.x 메시지를통해정보를교환한다.

헬스케어서비스서버 Healthcare Service Server는 HL7 Converter로부터 HL7 v2.x 표준메시지를전송받아확인하고, 해당건강정보를바탕으로유용한정보를피드백하기위해 HL7 메시지를데이터베이스화하는 TCP/IP 기반소켓통신서버이다.

4 IEEE 표준을위한홈헬스케어융합에대한연구 3.3. HL7 기반메시지변환게이트웨이 HL7 Converter는 IEEE 11073(Bluetooth HDP) 과 HL7간의정보를변환한다. 헬스케어서비스서버와 HL7 v2.x 메시지를통해정보를교환한다. Healthcare Manager Application에서실시간으로제공된사용자정보와기기 / 건강정보는 HL7 Collect Module을통해 HL7 메시지를생성하기위한세그먼트정보로취합한다. 스마트 TV 스틱 FingerPC-A2X Lite' 를모니터에연결하여스마트 TV 환경을구축하였다 헬스케어서비스서버 Healthcare Service Server는 HL7 Converter로부터 HL7 v2.x 표준메시지를전송받아확인하고, 해당건강정보를바탕으로유용한정보를피드백하기위해 HL7 메시지를데이터베이스화하는 TCP/IP 기반소켓통신서버이다. Healthcare Application로부터전송받은 HL7 메시지는 HL7 Converter와동일한구조의 Message Generator와 Message Parser를통해메시지가파싱되며, MSH Handler를통해메시지종류를구분하여해당테이블에저장되고 Healthcare Application로 HL7 ACK 를전송한다. 를사용자에게제공한다. 그림 3. 크라이저 FingerPC-A2X Lite Fig. 3 krizer FingerPC-A2X Lite 그리고개인건강기기와통합게이트웨이간의상호호환성을확인하기위해 IEEE11073 표준을적용한체중계와체온계를제작하여헬스케어시스템과연동하였다. 그림 2. 헬스케어서비스서버모듈구성도 Fig. 2 Healthcare Service Server Module Configuration Ⅳ. 구현결과 4.1. 구현환경본논문에서는 Android 기반의스마트 TV를대상으로하며, 이를위해 Android 버전기반크라이저 4.2. 구현결과단계 1) 스마트TV 환경을구축하기위해스마트 TV 스틱 FingerPC-A2X Lite 를활용하여Android OS 에통합게이트웨이솔루션을설치한뒤 Smart TV Healthcare Application를실행한다. 단계 2) Smart TV Healthcare Application을시작하면먼저서비스를제공받기위한사용자의정보를입력하고건강정보를측정할기기를페어링하게되는데사용자등록시 User Registration를통해사용자의이름, ID 등의정보들을스마트TV 스틱내부데이터베이스 (SQLite) 에저장한다. 또한기존의스마트TV 스틱과페어링되어있는디바이스의정보를보여주고새로운디바이스등록시기기의 MAC를통해블루투스 SPP 통신으로연결을요청하여페어링이진행된다. 단계 3) 헬스케어서비스를제공하기위한사용자정보및디바이스를등록하고실시간모니터링을시작하면 Realtime Monitoring Manager와 Realtime Graph Manager가대기상태가된다. 이후 Collect Manager를통해 SQLite에저장되어있는사용자의목록과페어링 425

한국정보통신학회논문지 (J. Korea Inst. Inf. Commun. Eng.) Vol. 19, No. 2 : 422~427 Feb. 2015 되어있는개인건강기기의목록에서건강정보를측정하고자하는사용자의정보와측정할기기의 MAC 주소를선택하면 Android-Intent를통해이전액티비티로해당정보를전송한다.

서비스가시작되면 Ready 상태로개인건강기기의 outgoing 연결을기다린다. 이후해당디바이스에서 outgoing 연결을시도하여 Bluetooth HDP 통신채널이확립되면 Connected 상태가되고, IEEE 11073 MDS의 System-ID인 MAC 주소를장치식별정보로출력하며디바이스에서전송하는 Measurement Data 메시지를받아출력한다.

5 HL7 Message 단계 6) Healthcare Service Server에서는 HL7 Converter로부터전송받은 HL7 메시지를 Message Generator와 Message Parser를통해파싱하고 MSH Handler를활용하여그림 2와같이출력한다. 이후 MSH Handler를통해구분한세그먼트데이터를해당데이터베이스테이블에저장한다. 그림 6.

5 한국정보통신학회논문지 (J. Korea Inst. Inf. Commun. Eng.) Vol. 19, No. 2 : 422~427 Feb 되어있는개인건강기기의목록에서건강정보를측정하고자하는사용자의정보와측정할기기의 MAC 주소를선택하면 Android-Intent를통해이전액티비티로해당정보를전송한다. 단계 4) Realtime Monitoring Manager는 Collect Manager에서해당디바이스의 MAC 주소가전송되면 HDP Manager를통해 HDP Health Service와연결되고, Android-Intent를통해 Bluetooth HDP와관련된기능과정보를전송받는다. 서비스가시작되면 Ready 상태로개인건강기기의 outgoing 연결을기다린다. 이후해당디바이스에서 outgoing 연결을시도하여 Bluetooth HDP 통신채널이확립되면 Connected 상태가되고, IEEE MDS의 System-ID인 MAC 주소를장치식별정보로출력하며디바이스에서전송하는 Measurement Data 메시지를받아출력한다. 그림은 IEEE 표준을적용한체중계를통해실시간모니터링을실행한화면으로체중계로부터전송받은건강정보를통해 Realtime Graph Manager를활용해실시간그래프를출력한다. Exchanger Client를통해 Healthcare Service Server로전송된다. 그림 5. HL7 메시지 Fig. 5 HL7 Message 단계 6) Healthcare Service Server에서는 HL7 Converter로부터전송받은 HL7 메시지를 Message Generator와 Message Parser를통해파싱하고 MSH Handler를활용하여그림 2와같이출력한다. 이후 MSH Handler를통해구분한세그먼트데이터를해당데이터베이스테이블에저장한다. 그림 6. 헬스케어서비스서버 Fig. 6 Healthcare Service Server 그림 4. 실시간모니터링 Fig. 4 Realtime Monitoring 단계 5) Realtime Monitoring Manager에서는연결된디바이스로부터한번의 Measurement Data 메시지를전송받을때마다내부적으로 HL7 Converter를실행한다. HL7 Converter에서는 HL7 Collect Module을통해사용자정보및기기 / 건강정보를세그먼트정보로취합하고 HL7 ORU 메시지의 PID, OBX 세그먼트데이터필드로매핑하여 ORU^R01 메시지를생성한다. 이렇게생성된 HL7 메시지는 HL7 Converter의 HL7 단계 7) Healthcare Service Server에서는피드백서비스를제공하기위해사용자의 ID와측정디바이스를통해데이터베이스에저장되어있는사용자의건강정보를조회하고그에따른유용한정보를 Comment Table에저장한다. 이후사용자가 Healthcare Manager Application의 Comment Manager를통해피드백을요청하면 Healthcare Service Server에서는해당사용자의 Comment 정보를세그먼트데이터필드로매핑하여전송한다. 426

6 IEEE 표준을위한홈헬스케어융합에대한연구 Ⅴ. 결론 REFERENCES 본논문에서는건강관리를목적으로자유롭게개인건강기기를선택하고, 실시간모니터링및피드백서비스를통해능동적으로건강을관리할수있는홈헬스케어시스템을제안하였다. IEEE11073 표준을적용하여개인건강기기와스마트 TV 간의연결성을확인하였고, 사용자관리와개인건강기기관리, 측정정보를실시간모니터링할수있는헬스케어애플리케이션을개발하고, 개인건강기기로측정된건강정보를통한서비스를제공하기위해 HL7 기반의헬스케어서비스서버를구축하였다. 개인건강기기와스마트 TV 사이에 Bluetooth HDP 표준통신을지원하고, 사용자는사용자의건강관리목적에따라 Continua-certified Bluetooth Device로표기되는표준화된기기를자유롭게선택하여활용할수있다. 그리고스마트 TV와진단지원시스템사이에 HL7 의료정보표준을지원하여기존의 u-healthcare 시스템과 HL7 표준을통해연동될수있으므로기존서비스의활용과확장의효율성을제공한다. 또한, HL7을표준으로하는 HIS(Hospotal Information System) 과연동되어실제의료진을통한의료서비스로확장이가능하다. 감사의글본연구는 2013학년도동명대학교교내학술연구비지원에의하여연구되었음 [ 1 ] S. -H Kim, Trend of personal healthdevice standardization for u-health service", Journal of KIISE Vol.29-1, pp.31-37, [ 2 ] u-health Forum Korea, 2009 u-health Industry white paper, [ 3 ] D. -S Yoo, Review & Scheme of u-health Standardization, TTA 20th Anniversary Seminar, [ 4 ] C. -Y Park, J. -H Im, S. -J Park and S. -H Kim, trend of u-healthcarestandardization technology, Electronics and Telecommunications Trends Vol.25-4,pp.48-59, [ 5 ] Continua Design Guidelines Version 1.0,Oct.2008, Continua Health Alliance, [ 6 ] Continua Test and Certification Plan Version 1.4, 2009, Continua Health Alliance, [ 7 ] u-health Forum Korea, 2009 u-health Industry white paper, [ 8 ] Philip T. Powella, and Ron Lauferb, The promises and constraints of consumer-directed healthcare, Business Horizons, Vol. 53, Iss. 2, pp , Mar Apr [ 9 ] K. -S Jeong, E. -Y Jung and D. -K Park, Trend of Wireless u-health, Proc. of the 9th International Symposium on Communications and Information Technology, pp , [10] A. Gaddam, et al., Smart home for elderlycare using optimized number of wireless sensors, CODEC 2009, pp. 1-4, Dec [11] Smith,T., Sweeney,R., Fusion Trends & Opportunities Medical Devices and Communications, NERAC Publication, Connecticut, AnalystReport, 오암석 (Am-Suk Oh) 1997 년부산대학교컴퓨터공학과공학박사 1987 년 ~1990 년 : LG 연구소연구원현재 : 동명대학교미디어공학과교수 관심분야 : 데이터베이스, 헬스케어시스템, 의료정보시스템, 빅데이터 427

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<30312DC1A4BAB8C5EBBDC5C7E0C1A4B9D7C1A4C3A52DC1A4BFB5C3B62E687770> Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering 한국정보통신학회논문지(J. Korea Inst. Inf. Commun. Eng.) Vol. 19, No. 2 : 258~264 Feb. 2015 ID3 알고리즘 기반의 귀납적 추론을 활용한 모바일 OS의 성공과 실패에 대한