[주목! e기술]바이오 조명 기술로 호르몬 균형-면역체계 잡는다

[이데일리 송영두 기자] 인체는 빛을 감지해서 신체의 생물학적 과정을 조절하는데, 이를 일주기리듬 (circadian rhythm) 이라고 한다. 불면증이나 우울증은 이러한 리듬이 깨져 나타나는 호르몬 이상으로 생기는 경우가 많다.

인간중심 바이오조명 (Human Centric Bio Lighting) 은 용어 그대로 인간의 일주기리듬을 중요하게 생각하고, 이를 기반으로 각각 상황에 맞는 빛을 제공하는 것을 목표로 한다. 결과적으로 호르몬 균형으로 인한 수면과 감정, 더 나아가 인체 대사 활동, 면역체계에도 영향을 주게 된다. 기본은 빛을 통해 일주기리듬을 정상화해 수면 및 건강을 좋게 하는 것이다.

문제는 나이가 들수록 이러한 일주기리듬이 깨지기 쉬워 불면증이나 우울증에 취약해진다는 점이다. 이를 바로잡기 위해 불면증 약을 복용하면 우울증이 생기고, 반대로 우울증 약을 복용하면 불면증이 생기는 악순환이 발생한다.

멜라토닌과 세로토닌의 시간에 따른 분비와 양이 일주기리듬에 주요 요소다. 멜라토닌이 부족하면 불면증, 세로토닌이 부족하면 우울증이 걸리는데 이 두 호르몬은 하루 24시간 동안 정반대로 움직인다. 그리고 세로토닌이 멜라토닌으로 바뀌기도 한다. 핵심은 불면증 때문에 멜라토닌을 많이 먹으면 세로토닌이 안 올라가서 우울해지고, 그 반대도 마찬가지다. 빛이 가장 안전하고 부작용 없는 대안인 셈이다.

특히 최근에는 수면 중에 깊은 수면, 서파 수면 단계에서 뇌에 아밀로이드 베타와 같은 찌꺼기들이 배출된다는 것이 증명되었다. 빛을 통한 일주기 리듬, 이를 통한 수면 건강, 대사 건강, 그리고 그 효과 중 중요한 것이 뇌 건강이다

이에 최근 국내 기업이 개발한 AI와 클라우드 기반 인간중심 바이오조명 (HCBL, Human Centric Bio Lighting) 통합 솔루션이 주목받고 있다. 조명기업 소룩스(290690)와 퇴행성 뇌칠환 치료제를 개발 중인 아리바이오가 공동 개발했다.

Human Centric Bio Lighting (HCBL) 시스템 서비스 개념도.(사진=아리바이오)

해당 시스템은 소비자가 직접 조명기기 가까이에서 제어하는 기존 스마트조명을 넘어 클라우드 기반 제어를 통해 공간, 시간, 고객의 신체적 상황에 맞춰 언제 어디서나 컨트롤이 가능한 인간중심 바이오조명 (HCBL) 시스템이다.

LED 조건을 기본으로 공간의 구조와 기능, 방향, 지리적 위치(위도, 경도) 및 고객의 나이와 건강상태 등 바이오 데이터를 종합적으로 고려해 의사 등 관련 전문가의 도움으로 조명의 색과 조도 등 최적의 빛을 시간에 따라 유연하게 제공할 수 있다.

자체 개발한 원격제어 솔루션과 클라우드 서버, 그리고 통신용 게이트웨이가 활용된다. 외부에서 특정 공간의 조명의 조건을 변경하거나 건물 전체를 통합 또는 분리하여 제약없이 조명 제어가 가능하다. 기존 건물에 시스템을 장착하거나 신규 건축 시 적용할 수 있다.

HCBL 시스템은 거주자 일주기 리듬에 맞춰 상황에 맞는 빛을 제공, 호르몬 균형으로 인한 감정과 수면, 인체 대사 활동, 면역체계에 도움을 준다. 이미 북유럽과 미국 같은 주요 선진국에서는 업계를 선도하는 조명 업체가 개발에 성공하여 요양병원, 실버타운, 고급 주거지를 중심으로 보급을 시작했다.

하지만 국내에서는 아직 제대로 된 시도가 없었다. LED 제조사가 정의하는 빛의 스펙트럼 조절에 국한되거나 또는 조명기기 업체에 의한 근거리 무선통신 기반의 조명 전원(On/Off), 빛의 색, 강도 제어 정도로 제한적이었다.

이러한 환경, 공간, 상황 맞춤형 인간중심 바이오조명 시스템은 각각의 상황에 맞는 최적의 빛을 제공하기 위해 방대한 논문과 실험 데이터를 기반으로 하는 인공지능 분석시스템이 필요하다. 양사 연구개발팀은 인간중심조명 타당성과 의학적 근거 확보를 위해 아리바이오가 알츠하이머 등 신약개발용으로 구축 가동중인 AI 기반의 신약개발 플랫폼 ARIDD™와 ARIS(AI-based Reliable in-Silico)를 활용했다.

3400만 건이 넘는 관련 논문과 150개 이상의 의생물학 데이터베이스를 기반으로 개발된 독자적인 인공지능 모델을 활용, 소룩스의 LED 및 특수조명 기술과 제작 능력에 접목했다.

연구 개발을 이끈 김진우 아리바이오 인공지능 플랫폼연구소장 (전무이사)은 “빛과 생리작용에 대한 대규모 연구 자료를 기반으로 한 공간, 시간 및 생물학적 상황에 맞춘 바이오조명 서비스를 글로벌 리딩 조명 기업들보다 한 단계 더 발전된 형태로 국내에서도 개발에 성공했다”며 “우선 실버타운, 요양병원 등과 같이 맞춤형 일주기 리듬의 조절이 필요한 고객들이 모인 특수 다중시설과 맞춤형 바이오조명을 필요로 하는 고급 주거 환경을 중심으로 상용화를 준비하겠다”고 말했다.

한편 소룩스와 아리바이오는 현재 미국과 한국에서 인지건강 특수조명도 한창 개발 중이다. 미국 마운트사이나이 대학 빛건강연구소 (LHRC)와 임상시험에 착수했고, 솔루엠, 서울반도체 등 국내 기업들과의 공동 연구와 협업을 하고 있다.