캠브리지 컨설턴트, 인공호흡기 초고속 제조에 성공

캠브리지 컨설턴트는 영국 정부의 요청에 따라 설계 개발한 코로나 19 치료용 최신 인공 호흡기 벨로치벤트(Veloci-Vent)를 오늘 공개한다. 장관, 의료진 및 MHRA(의약품 및 헬스케어 제품 규제 당국) 등으로 구성된 패널단의 높은 평가를 받은 벨로치벤트는 신규 개발 컨셉으로 6주 만에 개발되었다. 벨로치벤트는 캠브리지 컨설턴트가 지난 60년 동안 이룬 어떤 성과와도 견줄 만한 단연 최고의 결과물이다.  

캠브리지 컨설턴트는 2020년 3월 13일 영국 정부로부터 한 통의 전화를 받았다. 인류 최대 위기로 인해 영국 현재 인공호흡기 수량으로는 늘어나는 수요를 감당하기 어려울 것이 예상되는 상황에서 캠브리지 컨설턴트는 코로나 팬데믹과 맞서 싸우고 있는 NHS 병원들의 고충 해결을 위해 기꺼이 나섰다.

일명“인공호흡기 챌린지(Ventilator Challenge)”프로젝트에는 여러 기술 및 공학 선두 기업들이 기존의 인공호흡기 개선 또는 인공호흡기 신규 개발 노력에 발벗고 나서는 등 동시 다발적으로 일어나고 있는 업계 현 시류가 총동원되었다.

캠브리지 컨설턴트가 그 동안 의료 장비 개발 분야의 개척자로서 오랜 경력을 쌓아왔지만 그 어떤 순간보다도 해결하기 어려운 문제에 직면했다는 것을 알고 있었다. 불과 6주 만에 완전히 새로운 인공호흡기를 설계 및 구축한다는 것은 말 그대로 무에서 유를 창조해야 하는 작업이었기 때문이다. 또한 프로젝트 팀은 부품의 해외 수급이 어려운 상황이었기 때문에 영국 국산 부품을 이용하여 대량 생산이 가능한 인공 호흡기를 설계해야만 했다. 의료 장비는 안전과 직결되는 장치이기 때문에 시스템 개발에서부터 환자에게 직접 적용하는 안전 임상 사용 단계까지 약 5-6년이 소요되는 것이 일반적이다. 이번 프로젝트의 경우 대량 공급과 초고속 제조라는 두 가지 목표를 달성하면서도 캠브리지 컨설턴트의 고품질 시스템의 핵심 가치인 환자 안전과 무결성을 놓치지 않고 MHRA 시험 및 승인을 받을 수 있는 제품을 개발해야 했다. 정부의 요청을 받은 지 몇 시간 내에 기계 엔지니어, 전기 엔지니어, 소프트웨어 엔지니어, 법률 준법 전문가, 물리학자, 수학자, 인간 요소(human factor) 및 디자인 분야 전문가 등 여러 분야 전문가들로 구성된 프로젝트 팀이 결성되었다.      

현재 185명까지 확대된 프로젝트 팀은 46일 이상 국경 폐쇄가 지속되면서 작업에 상당한 제약이 있었음에도 불구하고 밤낮 가릴 것 없이 개발 노력을 지속하였다. 

“인공호흡기 챌린지” 프로젝트 초창기에는 코로나 19에 대한 임상적 이해가 거의 전무한 상태였고 무엇보다 긴급성이 우선시 되는 시기였기 때문에 프로젝트 팀은 기본 기능에 충실한 초미니멀리즘 장치를 설계 개발하는 데 초점을 맞추고 있었다. 그러나 코로나에 대한 임상 데이터가 축적됨에 따라 정부의 요구와 방향이 변화하였고 일선 의료진들로 구성된 자문단의 협의 끝에 최대한 많은 환자들에게 사용할 수 있는 견고한 장치를 개발하는 쪽으로 프로젝트의 방향이 재설정 되었다. 코로나 19는 한가지 특정 표현형(phenotype)이 없기 때문에 장치의 다양한 활용성(versatility)의 극대화를 목표로 했다. 벨로치벤트는 최첨단 기술 없이는 구현하기 힘든 여러 기능을 두루 갖춘 완성형 인공호흡기로서 실제 코로나 환자 치료 과정에 맞춤으로 설계 되었다. 당초 “기본에 충실한 제품” 개발에 초점을 두었던 프로젝트 범위가 확대 되면서 근본적인 어려움에 직면하였으나 고도의 유연성과 여러 병렬적인 개발 작업 흐름 구조를 갖춘 덕분에 캠브리지 컨설턴트는 기본적인 규제 틀을 벗어나지 않으면서도 단기간 내에 현재 니즈를 충족할 수 있었다.

벨로치벤트는 기존의 ICU 압력 조절 환기형 인공호흡기(pressure-controlled ventilators)설계를 기반으로 한다. 장기(long-term) 사용에 적합하고 친숙한 인터페이스를 사용하며 표준 임상 워크플로우가 가능하다. 또한 벨로치벤트는 기본적인 강제 환기형 인공 호흡기를 창의적으로 개조하여 환자들이 회복 과정에서 자가 호흡이 가능할 때 활용할 수 있는 시스템으로 개발되었다. 환자 유발 환기(patient-triggered ventilation) 기능은 다양한 동시 호흡 모드를 통해 환자의 기식(흡인) 활동을 지원하고 궁극적으로는 인공 호흡기 없이 자가 호흡을 할 수 있도록 돕는다. 벨로치벤트는 이 밖에도 여러 첨단 모드가 장착되어 있어 영국 정부의 요청 사양과 팀 내 의료진과의 협의 내용에도 포함되어 있던 장기 삽관(intubation)에 특히 적합하다. 

전국 바이러스 확산을 막기 위해 3월 동안 사회적 거리 두기를 실시한 덕분에 코로나 감염률이 소강기에 접어 들었다. 그 결과 NHS는 중증 환자용 병상과 인공호흡기 여분을 보유할 수 있게 되었고 영국 정부는 기존 설계 기반의 인공호흡기로도 수요를 충분히 대응할 수 있을 것이라고 기대하고 있다. 그러나 캠브리지 컨설턴트는 영국 이외에도 인공호흡기의 국내 수급이 제한적이어서 벨로치벤트 사용에 관심을 보이고 있는 기타 해외 국가를 대상으로 제품 출시를 준비하고 있다. 

랭커스터 공국(Chancellor of the Duchy of Lancaster)이자 내각부 부장관(Minister for the Cabinet Office)인 혼 마이클 고브 (Rt Hon Michael Gove MP) 는 “ 코로나 19 팬데믹으로 폭발적으로 늘어난 인공호흡기 수요를 해결하기 위해 각고의 노력을 기울인 캠브리지 컨설턴트에 감사의 말씀을 전합니다. 캠브리지 컨설턴트 팀과 공급사가 보여준 창의력과 굳은 의지는 실로 놀라웠습니다. 우리 정부는 세계가 직면한 팬데믹 문제 해결 과정에서 캠브리지 컨설턴트가 보여준 신속함, 협동력 그리고 혁신 정신을 높이 평가하며 매우 감사하고 있습니다. 특히 캠브리지 컨설턴트의 굳은 의지는 정말 감동이었습니다.” 라며 캠브리지 컨설턴트 팀의 이번 성과를 높게 평가했다.

에릭 윌킨슨 캠브리지 컨설턴트 CEO는, “국경 봉쇄가 불가피했던 상황에서 저, 그리고 모든 팀원을 비롯해 우리 팀 전체가 함께 협업했고 이를 통해 성과를 낼 수 있었음에 무한한 자긍심을 느끼고 있습니다. 우리 프로젝트 팀을 비롯하여 본 프로젝트를 지원해주고 프로젝트 성과 달성에만 매진할 수 있도록 도와준 모든 단체와 동료들에게 감사하다는 말씀을 전하고 싶습니다. 개발팀은 프로젝트 시작부터 계속 진화하는 필요 사양을 따라잡기 위해 기존 보유하고 있던 다양한 의료 기술 노하우를 활용하였습니다. 그 결과 최신 고성능 개발 요건 중 상당 수 이미 설계에 포함되어 있었습니다. 불과 46일만에 기능이 온전하고 양산 가능한 인공 호흡기를 생산했을 뿐만 아니라 필수 품질 관리 시스템 및 안전 임상 기기에 필요한 미생물 표준 요건까지 준수하는 제품을 선보였습니다. 놀라울 정도로 짧은 시간 내에 그저 기본 기능에 충실한 인공호흡기가 아닌, 모든 기준을 충족하면서도 안전성까지 확보된 견고한 시스템, 벨로치 벤트가 탄생한 것입니다.”라고 덧붙였다.