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오암석 * A Study on Standardized Healthcare System based on HL7 Am-suk Oh* 이논문은 2011 학년도동명대학교교내학술연구비지원에의하여연구되었음 요 약 U-healthcare 시스템은예방, 진단, 의료관리등현재다양한의료서비스시스템에활용되고있다. 그러므로병원, 의료센터등에서이러한의료정보의활용은필수적이다. 그러나의료정보표준인 HL7 은현재표준화된의료정보명세로지원되지못하고있는실정이다. 따라서, 이논문에서는 HL7 을의료정보표준화와효율적인의료정보활용을위해연구, 분석하였으며그효과성을확인하였다. ABSTRACT U-healthcare system supports healthcare service of prevention, diagnosis, medical treatment and currently various medical service systems. Therefore, utilization of medical information thru hospitals, medical agencies is unevitable in this society. However, the standard draft of HL7 which is a standard of medical information does not support specification of medical information being used currently. Thus, in this paper, we study standard HL7 message system to analyze and adjust the medical information and it will help to utilize efficient medical information and the method is verified to be sufficiently effective. 키워드 HL7, 헬스케어시스템, SHG, IEEE 11073, 웰니스 Key word HL7, Healthcare System, SHG(Smart Healthcare Gateway), IEEE 11073, Wellness * 종신회원 : 동명대학교미디어공학과교수 (asoh@tu.ac.kr) 접수일자 : 2012. 11. 14 심사완료일자 : 2012. 12. 11 Open Access http://dx.doi.org/10.6109/jkiice.2013.17.3.656 This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License(http://creativecommons.org/li censes/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.

Ⅰ. 서론본논문에서는그동안의 U-Healthcare 서비스시스템의문제및한계점을고찰하고최근 IT 기술의집약체인스마트폰을활용하여웰니스 (wellness) 위주의수요자중심의능동적인스마트헬스케어시스템을제안하고자한다. 먼저기존 U-Healthcare 서비스의문제점은다음과같다.[1-3] 첫째, 서비스적용대상의선택이잘못되었다. 기존의 U-Healthcare 서비스는의료소외계층, 노인, 만성질환자를대상으로만성질환질병관리에만집중하였다. 노령층과만성질환자의상당수는 IT 기기및사용법에친숙하지않으며비용부담능력이낮다. 또한기존의병원의내원치료에익숙해있으며새로운서비스를제공받기위한의지가낮다. 둘째, 미비한개인건강기기표준화에따라수요자중심의서비스가제한되어있었다. 기존의 U-Healthcare 서비스를위한개인건강기기는많은제조사에의하여제조되고있고, 이들은각자독자적인소프트웨어와통신프로토콜을가지고있다. 이들프로토콜은제조사의소유로자유롭게공개되고있지않으므로, 다양한개인건강기기간의호환성은거의없는실정이었다. 따라서 U-Healthcare 시스템을구성하는개인건강기기들은공급자가시스템에서지정하여개발되었으며개인맞춤형서비스가불가능하였다. 셋째, 서비스제공자의산업영역이의료기관으로국한되었다. 기존의 U-Healthcare 시스템은당뇨, 고혈압, 고지혈증, 심혈관질환등만성질환질병관리에만집중하였으므로서비스제공자는진단및치료능력이있는의료기관의료진으로제한되었다. 이는서비스대상을웰니스, 웰빙에관심있는일반인으로확대하는데제약이되었다. 넷째, 병원, 의사, 의료관련산업에대한혜택부재와법, 제도등기반조성이미비하여이들의기대를제대로반영하지못하였다. 현행의료법제34조 ( 원격의료 ) 에따르면의사와환자의직접적인원격의료를인정하지않고, 정보통신기술을활용한의료정보교환만가능토록규정하고있다. 이는의사의문진, 시진, 청진, 촉진, 타진을기본으로한임상판단이우선시되기때문에인터넷을통한일련의상담과치료는불법으로간주되고있다. 아울러, 의료법제27조 ( 무면허의 료행위등금지 ) 에따르면의료행위를의료인이하는행위로포괄적으로규정하고있어, 일반적인건강증진, 예방 / 관리활동에비의료인의참여가어려운실정이다. 또한의료기기의범위가다소넓게정의되어있어, 단순한건강관리나예방용기기의경우에도의료기기로다루어져엄격한제조허가및승인이필요하다.[4-5],[8-9] 이러한 U-Healthcare의문제점과한계점으로 2003년이후, 정보통신산업계등다양한관계자들이 U-Healthcare 활성화의필요성을주장하며기술개발과인프라구축, 홍보등에많은노력과투자를기울이고있으나, 각업계가개발하여온서비스모델들은현행의료법상허용이되지않기때문에 U-Healthcare라는용어가오랜시간이지났음에도불구하고아직까지원격자문외에는상용가능한서비스모델이없는실정이다. 이에본논문에서는최근대두되고있는스마트헬스케어 (S-Healthcare) 패러다임에따라스마트게이트웨이 ( 스마트폰을활용한게이트웨이플랫폼 ) 을통해기존 U-Healthcare 시스템의문제점과한계점을극복하고자한다. 본논문의구성은다음과같다. 2장시스템설계에서는제안하는 SHG(Smart Healthcare Gateway) 기반스마트헬스케어시스템의전체구조를제안하고, 구현을위해수행한기술의연구내용과시스템의핵심구성요소를기술한다. 3장시스템구현에서는 2장의기술연구와설계결과를토대로구축한 SHG(Smart Healthcare Gateway) 기반스마트헬스케어시스템의각구성요소들을설명하며 4장시스템의효율성및성능평가에서는제안된 SHG 기반스마트헬스케어시스템의서비스적용효율성과기존 HL7의표준의개선방안을제시하고처리속도, 전송속도를측정하여성능을평가한다. 5장결론에서는제안된시스템의구현결과를기술하고기대효과를서술한다. Ⅱ. 시스템설계본장에서는 SHG(Smart Healthcare Gateway) 기반스마트헬스케어시스템의전체구조를제시하고, 수행한기술의연구내용과시스템의핵심구성요소를기술한다. 657

한국정보통신학회논문지제 17 권제 3 호 2.1. 전체시스템구성설계본논문에서제안하는 SHG(Smart Healthcare Gateway) 기반의스마트헬스케어시스템의전체구성은그림 1과같다. 본논문에서는 Bluetooth HDP의 Agent 기능을구현하여개인건강기기의 HDP 표준연결을확인하였다. 이를 HDP Agent Simulator로정의하며그림 2와같이 Bluetooth 통신모듈을포함하는 Embedded 테스트보드와시뮬레이션소프트웨어로구성된다. 그림 1. SHG 기반스마트헬스케어시스템 Fig. 1 Smart healthcare system based on Smart Healthcare Gateway 2.3. 스마트게이트웨이 (SHG : Smart Healthcare Gateway) 본논문에서 SHG(Smart Healthcare Gateway) 로정의한스마트게이트웨이는스마트폰환경에서 Bluetooth HDP와 HL7 표준을지원하기위한정보취득, 변환, 전송기능의통신게이트웨이이다. 스마트게이트웨이는크게 HDP Health Service와 HDP Manager Application, 그리고 HL7 Converter로구성된다. 먼저본논문에서는블루투스헬스장비프로파일 Manager 기능의스마트게이트웨이를구현하기위해 Signove Antidote ISO/IEEE 11073 stack library를활용하였다. 스마트헬스케어시스템의핵심요소는크게개인건강기기 (PHD : Personal Health Device), 스마트게이트웨이 (SHG : Smart Healthcare Gateway), 진단지원시스템 (DSSH : Decision Support System for Home Healthcare) 으로구성되며스마트헬스케어서비스를제공한다. 2.2. 개인건강기기 (PHD : Personal Health Device) Bluetooth HDP는 Agent로정의하는개인건강기기와 Manager로정의하는개인모니터링기기사이의데이터전송방식에대한 Bluetooth 통신표준이다. 그림 3. Antidote stack library 구성도 Fig. 3 Configuration of Antidote stack library 그림 2. HDP Agent Simulator 구성도 Fig. 2 Configuration of HDP Agent Simulator 2.4. 진단지원시스템 (DSSH : Decision Support System for Home Healthcare) 본논문에서의스마트헬스케어시스템은 U-Healthcare 시스템의개인모니터링기기의기능을하는스마트게이트웨이로서이후서비스제공자시스템은그대로활용될수있다. 따라서 진단지원시스템 이라는용어를그대로사용하였다. 진단지원시스템은그동안단순히의학, 건강과관련된유용한정보를제공하였던스마 658

트폰헬스케어애플리케이션의한계점을극복하고 U-Healthcare 시스템에서개인건강기기를연동하여제공하는원격진료, 진단서비스를융합할수있는가능성을보이고자한다. 진단지원시스템의소프트웨어모듈구성도는그림 4와같다. 그림 5. HDP Agent Simulator 시스템구성도 Fig. 5 Configuration of HDP Agent Simulator 그림 4. 진단지원시스템의소프트웨어구성도 Fig. 4 Configuration of DSSH (Decision Support System for Home Healthcare) 3.2. HDP Manager Application 본논문에서구현한 SHG는 Android 4.x os기반의스마트폰혹은테블릿 PC를적용대상으로하며구현과동작확인을위해 Samsung GalaxyS3(Android 4.0.4) 를활용하였다. HDP Manager Application은 Bluetooth HDP 표준구현을위해 Signove Antidote ISO/IEEE 11073 stack library 를활용하였으며 HL7 표준구현을위해 HAPI 1.2.0 HL7 SDK 를활용하여 Android ADT 4.0.3 애플리케이션으로구현하였다. SHG는 Bluetooth HDP를통해개인건강기기인 HDP Agent Application 과연결되며 WIFI를통해진단지원시스템의 HL7 WorkList Server와정보를교환한다. Ⅲ. 시스템구현 본장에서는 2장의기술연구와설계결과를토대로구축한 SHG(Smart Healthcare Gateway) 기반스마트헬스케어시스템의각구성요소들을기술한다. 3.1. 개인건강기기기능의 HDP Agent Simulator Bluetooth HDP의 Agent( 개인건강기기역할 ) 기능수행하는 HDP Agent Simulator는그림 5와같이 HDP 프로파일을지원하는 Bluetooth Module을포함하는테스트보드와시뮬레이션소프트웨어인 HDP Agent Application으로구성된다. 그림 6. HDP Manager 기능 - 개인건강기기정보 Fig. 6 HDP Manager function - personal health device information 659

한국정보통신학회논문지제 17 권제 3 호 HDP Manager Application은 HDP 프로파일의 Manager 역할로 Bluetooth HDP 표준의개인건강기기를연결하여건강정보를취득한다. 본논문에서의 Bluetooth HDP 표준의개인건강기기는 HDP Agent Simulator이다. 개인건강기기 outgoing 연결을시도하여 Bluetooth HDP 통신채널이확립되면그림 6의좌측인터페이스와같이 Connected 상태가되며앞서언급한바있는개인건강기기의정보를취득한다. HDP Manager Application의사용자는누적된자신의측정된건강정보와진단지원시스템의서비스제공자로부터제공되는진단정보를확인하여관리한다. HDP Manager Application에서사용자가선택되고 Start Health Application 을통해그림 7과같이 Health Activity 서비스를시작한다. 서테스트하였다. 그림 8. HL7 WorkList Server의사용자정보 Fig. 8 User information of HL7 WorkList Server 그림 8은 SHG로부터전송되는새로운사용자의서비스등록을위한 ADT^A01 메시지를획득하는화면이다. 사용자의서비스등록을위해 SHG로부터전송받는 ADT^A01 메시지는신상정보를포함하는 PID 세그먼트데이터가핵심정보이며, 신상정보는 PID 데이터베이스에저장된다. 그림 7. 누적된건강 / 진단정보관리 - Health Activity 서비스 Fig. 7 Accumulated health/diagnosis information management - health activity service 3.3. 진단지원시스템 (DSSH) 의 Smart Healthcare Service 본논문에서구현한진단지원시스템은 HL7 WorkList Server를포함하는스마트헬스케어서비스제공서버로서 SHG와연결되어스마트헬스케어서비스정보를상호교환한다. 먼저 HL7 표준구현을위해 HAPI 1.2.0 HL7 SDK 를활용하여 JAVA기반의서비스 / 데이터베이스관리서버애플리케이션으로구현하였다. 구현및구동환경은 windows xp Professional 운영체제의 PC 이며 Intel(R) Core(TM)2 Due CPU, 2.4GB RAM 사양에 그림 9. Health Service Application 의초기화면 Fig. 9 Initial screen of Health Service Application 그림 9는 Health Service Application의초기화면이다. 해당애플리케이션을통해서비스제공자가진단정보 660

를입력하기위해사용자의건강정보를확인한다. 먼저확인하고자하는사용자의 User ID 혹은 SSN( 주민등록번호 ) 를입력하고개인건강기기와건강정보종류를선택한다. 사용자 ID와기기 / 건강정보를선택하고 Start 버튼을클릭하면해당사용자의선택한건강정보를테이블과차트로출력한다. 그림 10은 Weighing Scale( 체중계 ) 기기를통해측정 / 저장된사용자의체중 ( 하늘색차트 ), 체지방률 ( 빨간색차트 ) 에대한누적된정보를출력하는화면이다. 서비스제공자는누적된사용자의건강정보를확인하고실제생체데이터를바탕으로유용한진단혹은조언을작성하여사용자에게피그백해준다. 그림 11은건강정보를확인하며진단정보를입력하는화면이다. 탕으로진단정보를관리 / 전송한다. 체중, 체지방률을바탕으로체중관리를위한유용한정보를제공할수있는서비스를구현하였다. 구현한원격진단서비스는기존의의료와관련된정보를제공하는스마트폰애플리케이션과연동될수있으며, 다양한스마트폰서비스애플리케이션으로확대가가능하다. 그림 11. 서비스제공자의진단정보 Fig. 11 Diagnosis information of service provider Ⅳ. 시스템의효율성및성능평가 본장에서는기존 U-Healthcare 시스템과제안된 SHG 기반 S-Healthcare 시스템의서비스적용의효율성을비교평가한다. 또한누적된건강정보의요청에있어기존 HL7 표준의무결성을보장하면서도성능을개선할수있는방안을제시하고처리속도, 전송속도를측정하여성능을평가한다. 그림 10. 사용자의체중에대한누적정보 Fig. 10 Accumulated information for weight of user 서비스제공자가입력하는진단정보는 HL7 표준의 NTE(Notes and Comments) 세그먼트필드데이터를바탕으로구성하였다. 본논문에서는상기 NTE 세그먼트필드데이터를바 4.1. 메시지처리속도측정결과체중계로측정한누적된 100개의체중건강정보요청했을경우 100개의 OBX 세그먼트를생성하게되고, 이를응용하기위한 xml 형태는약 2000 개의자식노드를생성하게된다. 측정된결과는그림 12와같다. 4.2. 메시지처리속도분석결과 HL7 표준을통해누적된건강정보를요청할경우의메시지생성과파싱에대한처리속도측정결과는다음 661

한국정보통신학회논문지제 17 권제 3 호 과같이분석할수있다. 먼저메시지의데이터크기는다음과같다. 그림 13. 개선된메시지처리속도 Fig. 13 Improved processing speed of message 그림 12. 메시지처리속도 Fig. 12 Processing speed of message 표 1. 생성된메시지의데이터크기 Table. 1 Data size of generated message 누적정보수 1 10 100 데이터크기 (Byte) 341 1358 11720 누적된건강정보의개수가 1개에서 100개로늘어날경우 100개당평균 16.7% 의처리속도가증가 10개당평균 40배의데이터크기가증가 4.3. 개선된메시지처리속도측정결과 HL7 표준방식과마찬가지로체중계로측정한누적된 100개의체중건강정보를요청했을경우 OBX 세그먼트의길이는하나로고정되어있고 Observation Value 와 Date/Time of the Observation 의값은 100개의데이터가공백을포함하여기록된다. 따라서누적된건강정보가늘어나는개수만큼해당데이터값만늘어나게된다. 측정된결과는그림 13과같다. 4.4. 개선된메시지처리속도분석결과개선된메시지생성방안을통해누적된건강정보를요청할경우의메시지생성과파싱에대한처리속도측정결과는다음과같이분석할수있다. 먼저메시지의데이터크기는다음과같다. 표 2. 생성된메시지의데이터크기 Table. 2 Data size of generated message 누적정보수 1 10 100 데이터크기 (Byte) 341 606 3314 누적된건강정보의개수가 1개에서 100개로늘어날경우 100개당평균 1.6% 의처리속도가증가 100개당평균 10배의데이터크기가증가 4.5. 전송속도비교평가기존 HL7 표준방식과제안한개선방안의성능을비교평가하면다음과같다. 662

표 3. 생성된메시지의데이터크기 Table. 3 Data size of generated message 누적정보수 1 10 100 HL7 표준방식 제안한개선방안 341 1358 11720 341 606 3314 생성된메시지의데이터크기를비교하면 100개의누적된건강정보요청시약 1/4의데이터크기가감소하였다. SHG에서진단지원시스템으로누적된건강정보요청하고, SHG에서확인하기까지의소요시간을 이벤트완료속도 이라정의하고이벤트종료속도를비교하면그림 14와같다. 이벤트종료속도 = 메시지생성속도 + 메시지전송속도 + 메시지파싱속도 그림 14. 이벤트종료속도비교 Fig. 14 Comparison of event close speed 100개의누적된건강정보를요청했을경우이벤트완료속도는약 10.1% 향상되었음을확인할수있었다. 누적정보의개수가늘어날수록이벤트완료속도는향상되겠지만, 스마트헬스케어라는서비스특성상일반적으로 100개이상의과거정보를저장하여관리할필요는없을것으로판단된다. 따라서최대약 10% 의전송속도향상을기대할수있다. Ⅴ. 결론본논문에서는최근대두되고있는스마트헬스 (S-Health) 패러다임에따라스마트폰을활용하여환자, 일반사용자가건강관리를목적으로자유롭게개인건강기기를선택하고, 사용자가직접자신에게맞는헬스케어서비스능동적으로찾아갈수있는웰니스 (wellness) 위주의수요자중심스마트헬스케어시스템을제시하였다. 이를위해접근과활용이간편하며, 최근보급이일반화된스마트폰환경에서 SHG(Smart Health Gateway) 의구성을제안하였다. 제안하는 SHG의구현을위한 Bluetooth HDP과 HL7 기술에대한연구내용을기술하고, HDP 프로파일의 Agent 역활의 HDP Agent Simulator와 HDP 프로파일의 Manager 역할의 HDP Manager Application, 서비스제공을위한진단지원시스템을구축하였다. 구축한시스템을활용하여건강정보 ( 체중, 체지방률 ) 를측정하여체중관리에도움에되는진단정보를원격지의서비스제공자가사용자에게제공하는체중관리애플리케이션을스마트헬스케어서비스의예시로구현하였다. 본논문에서제시하는 SHG 기반의스마트헬스케어시스템은다음과같은효율성을제공한다. 첫째, 개인건강기기와 SHG 사이에 Bluetooth HDP 표준통신을지원한다. 따라서사용자는사용자의건강관리목적에따라 Continua-certified Bluetooth Device로표기되는표준화된기기를자유롭게선택하여활용할수있다. 둘째, SHG와진단지원시스템사이에 HL7 의료정보표준을지원한다. 이는기존의 u-healthcare 시스템과 HL7 표준을통해연동될수있으므로기존서비스의활용과확장의효율성을제공한다. 또한 HL7을표준으로하는 HIS(Hospotal Information System) 과연동되어실제의료진을통한의료서비스로확장될수있다. 셋째, 스마트폰환경에서제공되는게이트웨이플랫폼은사용자가시스템을도입하기위해개인건강기기외에별도의시스템구성요소를필요로하지않는다. 또한 Bluetooth 무선통신의개인건강기기와스마트폰게이트웨이는위치, 장소에제약받지않으므로보다유비쿼터스 ( 언제, 어디서나이용되는 ) 환경을지원한다. 663

한국정보통신학회논문지제 17 권제 3 호 넷째, 스마트폰애플리케이션레벨에서제공되는헬스케어서비스는최근다양한목적으로보급되고있는건강관련된정보를제공하는스마트폰헬스애플리케이션과데이터를연동하여다양한의료서비스애플리케이션으로확장될수있다. 상기기술한효율성을통해헬스케어서비스의도입과적용을쉽게하며, 이는기존 U-Healthcare 시스템의문제점을극복하고서비스모델의확대와직접적으로연관되는다양한개인건강기기의개발, 보급을기대할수있다. 뿐만아니라최근대두되고있는스마트폰산업과연계되어 U-Healthcare 산업의활성화를기대할수있다. 참고문헌 [1] Hapi HL7 SDK(http://hl7api.sourceforge.net/). [2] Unlocking the Power of Health Information. (http://www.hl7.org/) [3] He-Suk Oh, "U-Healthcare Technology and trand of Standard", IT Standard & Test Journal No. 112. [4] Korea Food & Drug Administration, "Standard of U-Health Medical Devices Guideline", 2007. [5] Chang-Soo Kim, "The Trends and Prospects of Health Information Standards: Standardization Analysis and Suggestions", Department of Radiological Science, College of Health Sciences, Catholic University of Pusan, 2008. [6] B. Orguna, J.Vub, "HL7 ontology and mobile agents for interoperability in heterogeneous medical information systems", Computers in Biology and Medicine 36 pp. 817.836, 2006. [7] Kim, Tae Sik, "A Metadata System for HL7 aecg Document Management", Department of Computer & Information Engineering Graduate School, Chongju University, 2005. [8] Hee Park, "Implementation of Hospital Information System based on HL7 using RFID", Department of Electronics & Communications Engineering Graduate School of Kwangwoon University, 2006. [9] TaeRo Lee, ManKyu Choi, ChangSoo Yun, "Development And Implementation of System for Delivery of Emergency Patient's Basic Information Between Related Hospitals", Journal of Health Science & Medical Technology vol. 29, No. 2, pp. 67~80, 2003. 저자소개 오암석 (Am-suk Oh) 1984년부산대학교전자계산학과이학사 1986년중앙대학교대학원컴퓨터공학과공학석사 1997년부산대학교대학원컴퓨터공학과공학박사 1987년~1990년 LG 연구소 1998년~현재동명대학교미디어공학과교수 관심분야 : 데이터베이스, U-Health, 의료정보시스템, 빅데이터 664