건강 정보, 더 이상 변기에 버리지 말자

August 12, 2025

Aimee Smith

AI로 이미지 생성

맷 캠벨(Matt Campbell), 마우저 일렉트로닉스

2024년 2월 5일

도입

지난 10년간 스마트 기술은 일상 가전제품을 스마트 홈에 연결된 요소로 변모시켰다. 하지만 욕실에는 큰 변화가 없었다. 스마트 칫솔과 체중계는 흔해졌지만, 변기는 지난 세기 동안 거의 변하지 않았다. 그렇지만 최근 센서 기술의 발전과 건강 지표에 대한 관심은 마침내 스마트 변기의 개발을 촉진시켰다.

오늘날 우주선처럼 생긴 고급형 변기들은 야간 조명, 열선 시트, 자동 닫힘 기능 등 생활 편의성을 높이는 기능을 제공한다. 이러한 기능들은 욕실 경험을 향상시키지만 혁신 기술이라고 일컬을 수는 없으며, 그저 기존의 기술을 창의적으로 응용했을 뿐이다. 스마트 변기가 특별한 이유는 고급 건강 측정 기능을 갖추고 있기 때문이다.

부가 기능 그 이상의 가치를 지닌 스마트 변기

우리는 매일 건강에 대한 풍부한 정보를 쏟아낸다. 배설물 검사는 불편할 수 있지만, 이러한 검사는 감염, 특정 유형의 암, 당뇨병 등 여러 질병에 대한 정보를 제공할 수 있다. 코로나 팬데믹 기간 동안 과학자들은 오수에서 바이러스를 검사하고, 오수 내 바이러스의 양과 오수의 출처를 파악하여 발병 상황을 모니터링할 수 있었다. 마이애미 대학교(University of Miami) 연구진들은 심지어 캠퍼스 내 특정 기숙사에서 감염 확산이 발생했는지 확인하기 위해 오수 검사를 실시했다.^[1]

첨단 변기에는 배변의 농도나 소변의 흐름을 모니터링하는 카메라와 같은 배설물 샘플링 장비가 탑재되어 있다. 미래의 변기는 심지어 배변 샘플을 채취하고 처리할 수도 있을 것이다. 정기적인 대변 검사는 대장암 징후를 조기에 발견할 수 있지만, 검사실에서 샘플을 채취하거나 검사실로 우편으로 보내는 불편하고 번거로운 과정을 수반하는 경우가 많다. 가정에서 샘플 채취를 자동화하면 정기적인 검진을 더욱 편리하게 받을 수 있다. 또한, 자동화는 환자의 추가적인 노고를 줄이고 담당 의료진에게 정기적인 업데이트를 제공함으로써 장기적인 환자 모니터링을 간소화할 것이다.

음식에 대한 알레르기나 민감증이 있는 환자는 스마트 변기와 식단 일지를 함께 사용하면 알레르기를 유발하는 음식에 대한 자세한 정보를 얻을 수 있다. 과민성 대장 증후군(IBS)을 앓는 많은 사람들은 해당 질환의 원인을 정확히 파악하기 위해 식단 일지를 작성한다. 변기에서 바로 사용할 수 있는 앱에 식단 일지가 있다면, 변기는 배출되는 음식과 섭취되는 음식을 비교하여 특정 음식에 대한 신체 반응에 있어 중요한 정보를 제공할 수 있다. 충분한 데이터가 확보되면, 이 앱은 잠재적으로 알레르기를 유발하는 음식을 예측할 수도 있다 (그림 1).

그림 1: 스마트 변기는 식단 일지와 함께 음식 민감증이 있는 사용자가 피해야 할 음식을 파악하는 데 도움을 줄 수 있다. (출처: PheelingsMedia/stock.adobe.com; AI로 생성)

지속적인 건강 모니터링은 건강과 피트니스에 관심이 많은 소비자들 사이에서 흥미로운 트렌드로 부상하고 있다. 건강 지표는 자기 개선에 관심이 있는 사람들에게 흥미를 유발하며, 스마트 변기는 완전히 새로운 유형의 건강 지표를 제공한다. 건강을 중시하는 사용자들은 스마트 변기를 통해 수분 섭취와 섬유질 섭취에 대한 정보를 받을 수 있으며, 혈당 수치를 모니터링하고 병원 방문이 필요한 상황에 대해 조기 경고를 받을 수 있다. 달리기와 자전거 타기를 공유하는 것을 좋아하는 사람들은 팔로워들과 욕실 활동 및 개인 기록을 공유하는 소셜 피드를 적극적으로 활용할 수도 있다.

스마트 변기가 제공하는 이점은?

오늘날의 건강 모니터링 변기에는 기존 변기에 맞게 조정된 전자 장치가 포함되어 있지만, 기술이 발전함에 따라 맞춤형 솔루션이 등장할 수 있다. 오늘날의 솔루션에는 소변 흐름과 대변 성분을 모니터링하는 카메라, 소변 검사지 또는 "딥스틱"을 배치하는 기계식 팔, 그리고 데이터를 클라우드로 안전하게 전송하는 무선 송신기가 포함된다.

이미지 데이터를 기반으로 추론하는 모든 카메라 애플리케이션은 머신 러닝에 큰 기회를 제공한다. 머신 러닝 알고리즘은 사용자 프로필을 구축하고 각 사용자의 정상 범위를 학습하여 정상 범위를 벗어난 변화를 감지하고 사용자에게 알림을 전송해야 하는 경우를 식별할 수 있다. 머신 러닝은 식단 일지나 의료용 웨어러블 기기에서 수집된 데이터와 결합되면 사용자의 소화 건강을 전체적인 관점에서 분석할 수 있다. 알고리즘은 사용자가 스트레스, 수면, 식단이 신체에 미치는 영향을 추적하는 데 효과적일 수 있다.

영양 정보는 매우 복잡하고 수많은 변수를 포함하고 있기 때문에 연구진들은 중요한 요소를 분리하는 데 어려움을 겪고 있다. 머신 러닝 알고리즘은 인간의 신체라는 블랙박스에 빛을 비추어 사용자가 식단에 적용할 수 있는 실질적인 정보를 제공할 수 있다. 예를 들어, 이러한 알고리즘은 과민성 대장 증후군(IBS) 환자에게 실시간으로 식단 조정 권장 사항을 제공할 수 있다. 사용자가 익명화된 데이터 공유에 동의한다면, 유사한 사용자의 데이터 기반 분석을 통해 피해야 할 식품을 알려줄 수도 있다.

머신 러닝 알고리즘 외에도, 기존 소변 검사지는 즉각적이고 신뢰할 수 있는 결과를 제공한다. 소변 검사지에는 pH, 포도당, 단백질, 케톤, 혈액 등의 농도에 따라 색이 변하는 시약이 포함되어 있다. 여러 시약이 포함된 소변 검사지는 시중에서 구입할 수 있으며, 한 개의 검사지로 10가지 이상의 검사를 수행할 수 있다. 광학 센서는 다중 검사지의 색상 결과를 해석할 수 있어 스마트 변기가 소변에서 다양한 건강 지표를 빠르게 수집할 수 있도록 지원한다(그림 2). 사용자는 요로 감염(UTI), 당뇨병, 신장 질환, 임신 등 다양한 건강 상태에 대한 조기 알림을 받을 수 있다.

그림 2: 의료 종사자들은 변기에서 수집된 정보를 활용하여 정기 검진 및 진단에 미리 대비할 수 있다. (출처: Kirsten Davis/peopleimages.com/stock.adobe.com; AI로 생성)

설계자들은 변기가 엣지 컴퓨터로 기능하는 데 얼마나 의존할지, 그리고 클라우드에서 얼마나 많은 처리가 이루어져야 할지 결정해야 한다. 머신 러닝 프로그램을 실행할 수 있는 변기는 더 높은 전력을 요구하며, 소비자에게는 가격이 매우 부담될 수 있다. 클라우드 기반 컴퓨팅을 사용하는 변기는 글로벌 데이터 개인정보 보호법을 준수하는 안전한 연결과 데이터베이스가 필요하다.

유지보수를 고려한 설계는 더 큰 어려움을 야기한다. 스마트 변기에 고장이 발생하면 사용자는 배관공이나 IT 기술자를 불러야 할까? 제조업체는 고객 지원, 숙련된 기술자, 그리고 교체 부품을 확보해야 한다. 많은 욕실의 변기 근처에 추가 콘센트가 없기 때문에 설치 시 전기 공사가 필요할 수 있다.

도입에 따른 과제

스마트 변기 작동에 있어 중요한 단계는 사용자 식별이다. 스탠퍼드 대학교(Stanford University) 연구진이 개발한 변기는 변기 손잡이에 지문 스캐너를 장착하여 변기를 내릴 때 사용자를 식별한다.^[2] 그러나 이 기능에는 한계가 따른다. 고급 변기는 자동으로 물을 내리기 때문에, 요양 시설을 비롯하여 다양한 환경에 있어 사람이 항상 직접 변기를 내리는 것은 아니다. 스마트 변기의 목적은 최대한 눈에 띄지 않게 하는 것이므로, 사용자 확인을 위한 추가 단계를 도입하는 것은 직관적이지 못하며, 비상 상황에 처한 사람이 변기 로그인 정보를 잊어버릴 경우 치명적인 결과를 초래할 수 있다.

스마트 변기 도입에 있어 따르는 가장 큰 과제는 기술적인 면보다는 사회적인 면이 크다. 사람들은 가장 민감한 데이터가 분석되는 것을 받아들여야 하기 때문이다. 화장실에서 일어나는 일은 프라이버시이고, 배설물 분석은 주로 특정 진단에 한정되어 있으며 정기 검진에는 사용되지 않는다. 간단히 말해, '불쾌감'이 도입의 가장 커다란 주요 장애물이 될 것이다. 변기에 카메라를 설치하는 것은 고급 의료 기기가 아닌 저가형 단기 임대 숙소에서 일어날 수 있는 악몽과도 같은 일로 느껴질 수 있다.

데이터 프라이버시는 그 어느 때보다 중요해질 것이다. 스마트 변기가 수집하는 정보는 의료 서비스 제공자와 공유되므로 의료 정보로 보호된다. 미국에서는 이러한 데이터가 건강보험 양도 및 책임법(Health Insurance Portability and Accountability Act, HIPAA)의 적용을 받는데, 이 법은 환자 데이터 접근 및 사용 방식에 대한 엄격한 규정을 포함하고 있다. 스마트 변기 사용자들은 민감한 데이터 유출이나 변기 사용 습관에 따른 맞춤형 광고 노출을 원치 않을 것이다. 스마트 변기의 무선 송신기는 연결된 데이터베이스로 암호화된 정보를 전송해야 한다.

배설물의 지속적인 모니터링에는 윤리적 문제도 따른다. 스마트 변기는 사용자가 비밀로 하고 싶어하는 알코올, 처방약, 불법 약물의 존재를 감지할 수 있다. 스마트 변기가 설치된 집에 손님이 방문할 경우, 스마트 기능을 해제하고 일반 변기로 사용할 수 있는 방법을 고안해야 할 것이다.

마지막으로, 변기에 설치된 민감한 전자 장치는 최적의 성능을 유지하기 위해 교정 및 청결 상태를 유지해야 한다. 전기 연결부와 부품은 습기로부터의 보호를 위해 밀봉되어야 한다. 변기는 또한 멸균 처리되지 않아 검사 결과를 오염시키거나 위양성 판정을 내릴 가능성이 있다. 머신 비전은 폐기물을 식별하고 변기가 물에 닿기 전에 이를 차단하도록 지시할 수 있다. 이를 위해서는 하나 이상의 카메라, 작고 견고한 모터, 그리고 샘플 처리를 위한 전용 배관 및 챔버가 필요하다. 다시 말해, 사용자가 극복해야 할 가장 큰 과제는 카메라와 로봇 팔이 아래 쪽에서 자신을 면밀히 감시하도록 허용해야 한다는 것이다.

맺음말

배설물에 대해 생각하는 것이 즐거운 일은 아니겠지만, 귀중한 건강 정보를 흘려보내는 것이야말로 안타까운 일이다. 스마트 변기는 흥미로운 진단 및 건강 측정 기회를 제공한다. 초기 프로토타입과 실험은 머신 비전과 기존의 시약 기반 검사를 결합하여 유망한 결과를 보여준다. 정기적인 모니터링은 다양한 질병의 조기 징후를 포착하여 사용자가 적시에 치료를 받을 수 있도록 도울 수 있다. 기술은 발전했지만, 도입에 있어 가장 큰 장벽 중 하나는 사용자가 자신의 가장 개인적인 데이터 분석에 동의해야 한다는 점이다.