LED(Light Emitting Diode) 생산기업들이 수요처를 다변화하기 위해 의료기기에도 관심을 기울이고 있다.
광선요법, 위생, 세포재생, 수처리, 의학, 건강, 의료목적의 광선 역학적 치료(PDT)가 포함된 치료분야의 성장세가 클 것으로 예상되기 때문이다.
LED 의료기기의 주 치료기법인 Phototherapy 시장은 2014년 6000억원에서 2015년 1조원 수준으로 성장할 것으로 예상되고 있다.
LED 의료 전체시장은 2011년 5650만달러에서 2018년 3억1050만달러로, 피부치료용 LED 의료기기는 2011년 4200만달러에서 2016년 1억8000만달러로 성장할 것으로 예측되고 있다.
국내 LED 의료기기 시장은 2015년 800억원 수준으로 매년 10-20% 이상의 성장세가 기대되고 있다.
국내시장은 성장하고 있는 단계이고 피부질환 LED 의료기기는 형성단계로 파악되고 있다.
대부분 여드름과 상처치유에 목적을 두고 있는 피부과, 성형외과, 정형외과, 비뇨기과 등에서 사용하고 있으며, 평균 판매가격은 병원용이 1000만원 수준이고 가정용은 다양한 것으로 알려지고 있다.
피부재생 분야에서는 콜라겐을 생성하고 증가시키기 위해 세포 수용체를 활성화하는 PDT(Photodynamictherapy)용 황색 LED 사용이 늘어나고 있다. 발진, 부기, 염증을 가라앉히고 화상 부위를 미용적으로 치료할 수 있는 황색 LED도 상용화를 추진하고 있다.

LED, 의료기기로 성장세 “기대”
LED 광원은 반값 전폭이 30nm 수준으로 레이저 광원에 비해 넓은 출력 스펙트럼을 나타내는 비간섭성광이며 피평행광으로 다양한 피부질환 치료에 사용되고 있다.
LED 광원은 다색 및 다단계 밝기 제어, 소형화, 높은 광전환 효율을 바탕으로 저준위, 광범위 조사 등의 기능 확장이 가능해 피부질환 치료기를 개발할 수 있는 가능성이 높은 것으로 나타나고 있다.
근적외선 LED 광원은 통증 완화, 염증, 부종 등의 치유에 효과적이며 깊은 부위의 외상 치유의 기간 단축, 상처 부위의 세포 손상을 방지하는 기능도 발휘할 수 있는 것으로 알려졌다.
임상 적용에서 외과수술 후 봉합부위에 발생하는 세균성 염증을 완화하고자 시작된 수술 환부 LED 광원조사 시험도 성공해 상용화가 가능한 것으로 나타나고 있다.
LED 광원은 상처 치료, 여드름 치료, 피부 회복, 피부 각화증, 알러지 비염, 항 염증, 신생아 황달, 구강 점막염, 정맥 궤양 등 다양한 질병 치료에 효과가 입증돼 LED 의료기기가 다양한 치료 분야에서 성장할 가능성이 높은 것으로 나타나고 있다.
그러나 연구개발이 끝난 시점에서 임상실험을 거쳐 시장에 진입하기까지 3-7년이 필요해 초기 투자비용 부담으로 진입장벽이 높은 것으로 파악되고 있다.
대부분 병원에서 환자 치료에 사용하고 있으나 병원은 보수적인 성격이 강해 검증되지 않은 제품을 구매하지 않아 미국, 일본, 유럽 등 선도기업들이 세계시장을 주도하고 있다.
LED 광원을 기반으로 하는 의료기기는 에피, 칩, 패키지, 모듈, 애플리케이션으로 구성되는 Value Chain으로 형성돼 대기업들이 전 공정을 수직계열화하고 있다.
에피·칩 부문은 많은 투자와 기술 장벽으로 소수가 시장에 진입한 반면 패키지·모듈 부문은 투자 부담과 기술 장벽이 낮아 다수가 진입에 성공한 것으로 알려졌다.
LED 의료기기는 휴대폰 모듈, LED BLU, 자동차 헤드라이트, 디스플레이 시장에 비해 1%에도 미치지 못하는 작은 시장을 형성하고 있으나 성장세가 두드러질 것으로 기대되고 있다.

파장에 따라 치료 분야 구분
LED 의료기기는 적용 파장에 따라 치료 분야가 다른 것으로 나타나고 있다.
UV-C인 원자외선은 100-280nm 파장으로 살균 및 청정에 사용되고 있으며 LED 광원 250nm를 활용하고 있다.
UV-B인 중자외선은 280-320nm으로 비타민D 형성, 백반증, 건선치료기에 사용되며 LED 광원 315nm가 필요한 것으로 나타나고 있다.
UV-A인 근자외선은 320-400nm으로 아토피 피부염 치료, 경피증, 진균증 치료에 사용될 수 있고 LED 광원은 362nm, 380nm를 사용하고 있다.
가시광선은 400-780nm으로 신생아 황달 치료, 여드름 기미 치료, 피부개선, 시신경치료, 우울증, 심미치료에 사용될 수 있으며 LED 전 파장대를 사용하는 것으로 알려졌다.
IR-A는 근적외선으로 780nm-2.5um 파장이 필요하며 통증 완화, 피부재생 촉진, 수술 후 환부봉합 촉진 등에서 효과가 있으며 LED 광원은 830nm 파장이 필요한 것으로 나타났다.

국내시장 기초기술 기반 “취약”
피부질환 치료용 LED 의료기기는 임상적 효과 검증이 단점으로 지적돼 LED 의료기기 생산기업과 대학병원 및 정부에서 임상실험과 동물실험 병행을 통해 LED 치료기 임상실험을 계속하고 있다.
시장 관계자는 “피부질환 치료용 LED 의료기기는 임상적 효과 검증과 더불어 식약처 품목허가 절차 및 전기기기 관련 인증절차를 획득하는 것이 필요하다”며 “의료보험 혜택 적용을 통해 국내 병원의 구매 촉진을 유도할 필요도 있다”고 밝혔다.
LED 의료기기는 전자부품연구원, 중앙대학교 피부과 등 일부 연구기관과 대학교 및 대학병원을 중심으로 개별연구가 진행되고 있으나 연구개발에 기초가 되는 피부 광학 분야에 대한 기반이 취약한 수준이다.
피부질환 치료용은 IT 기술을 융합해 피부질환 정보를 스마트폰에 입력해 피부질환의 정밀 진단과 치료 후 예후 관리 기능을 갖는 복합 의료기기로 발전해가고 있다.
고가 병원용 LED 의료기기에서 벗어나 보급형 LED 의료기기를 개발하기 위해 낮은 광 출력과 장기적 치료가 요구되는 기미, 미백에 필요한 미백용 LED 의료기기 개발도 필요한 것으로 나타나고 있다.
또 UV LED도 아토피, 대상포진, 염증 등에 효과가 있는 것으로 나타나고 있어 신시장 개척으로 주목하고 있는 것으로 알려졌다.

영세기업 대부분으로 수입제품에 뒤져
루트로닉은 염증 성분인 사이토카인 TNF-alpha 농도를 감소시켜 여드름 치료에 효과를 나타내는 LED 의료기기를 출시했다.
국내 최대 레이저 의료기기 생산기업인 루트로닉은 상처치유용 LED 치료기인 를 개발해 판매에 들어갔으나 국내시장이 미미해 개발 및 시장진입 초기 단계인 것으로 나타나고 있다.
국내시장은 엠아이텍의 , 유티아이의 등이 출시되고 있으나 대부분 영세기업들이 LED를 이용해 피부질환 치료기를 제작해 판매하고 있어 수입제품에 비해 성능, 인지도, 안정성 등이 경쟁력에서 많이 뒤처지고 있다.
메드믹스는 LED 의료기기인 를 출시해 식품의약품안전처 승인을 받고 국내시장에 판매하고 있으며 이미 유럽, 북미 등 세계시장에 진입해 시장을 장악하고 있다.
는 특수 의료용 고휘도 SLD(Superluminous Diode)를 피부에 조사해 다양한 질환을 치료하고 있으며 레이저 시술과 달리 통증이 없고 부작용이 없는 것으로 알려졌다.
파워의료용 LED 칩에서 방출되는 광선은 피부에 투과돼 진피층 및 피하층까지 강력한 에너지를 전달하며 피부 속 세포를 자극해 콜라겐과 엘라스틴을 생성해 노화 방지, 피부 재생, 통증 회복에 효과가 높은 것으로 나타나고 있다.
조사범위도 20-30도로 치료부위에 SLD 칩파장이 중첩될 수 있어 원하는 타켓 치료 부위의 효과가 향상되고 국소부위부터 넓은 면적까지 치료 범위가 다양한 것으로 알려졌다.
특히, 은 특수 의료용 SLD 칩을 적용해 노란 파장 585nm과 적외선 파장 830nm을 세포에 반응할 수 있도록 최적화함으로써 통증 감소, 항염 작용, 상처 치료에 높은 효과를 나타내고 있다.
노란파장 칩이 1120개, 적외선 칩이 1330개로 총 2450개로 구성돼 LED 의료기기에서 가장 많은 광조사칩이 사용되고 있다.
아이디성형외과, 쥬얼리성형외과, 메가성형외과, 정원성형외과, 글로벌 성형외과 등 주로 성형외과에서 도입하고 있는 것으로 알려졌다.
그러나 의료용 LED 칩을 포함해 광원 연구와 제조공정으로 이어지는 상업화 연구는 전무한 것으로 나타나고 있다.
시장 관계자는 “메이저로 추격하기 위해서는 상업화 연구가 필요하나 시장이 협소해 투자가 미미하며 대부분 영세기업으로 투자 여력이 여유롭지 않다”고 밝혔다.
LED 조명기업인 대진디엠피는 2015년 6월 LED 기술을 접목한 피부미용기기를 앞세워 의료기기 시장에 진출한다고 밝혔다.

북미·유럽이 LED 의료기기 “선도”
세계시장은 375nm, 415nm, 585nm, 630nm, 633nm, 660nm, 830nm 대역의 LED 의료기기를 연구하고 있다.
LED 의료기기는 대부분 피부질환 치료용으로 개발하고 있으며 피부재생은 415nm, 상처 치유는 630-660nm 대역이 주를 이루고 있으며 일부제품은 375nm, 515nm, 585nm도 사용되고 있다.
2000년대 중반부터 영국 Photo Therapeutics이 연구하기 시작했으며 미국 Light BioScience, Quantum Biomedical, Lightstim, Amjo, 캐나다 OpusMed 등이 LED 의료기기를 출시하고 있다.
Photo Therapeutics는 세계 시장점유율 및 기술에서 가장 앞선 것으로 평가되고 있으며 LED 의료기기인 를 415nm, 633nm, 830nm 등 3개 파장으로 출시하고 있다.
633nm는 피부노화 억제 및 PDT 응용에, 415nm는 청색 LED를 이용한 여드름 치료에, 830nm는 창상 치료에 사용되고 있다.
Light BioScience는 피부재생 관련 의료기기를 선보이고 있으며 Loreal 등의 대기업과 공동연구 및 제품 개발을 수행하고 있는 것으로 알려졌다.
Amjo는 LED를 이용해 피부재생과 여드름 치료제품을 판매하고 있으며 피부재생은 630-660nm 대역의 LED를 사용하고 있으며 여드름 치료는 415nm와 660nm를 동시에 이용하고 있다.
프랑스 Quantel은 여드름 치료는 415nm와 585nm, 피부재생은 585nm와 635nm, PDT 응용은 415nm와 635nm, 백반 및 아토피 치료는 370nm 등을 사용하고 Handheld형 의료기기를 생산하고 있다.

병원 중심으로 치료기술 연구하고 있으나…
LED는 피부 치료 뿐만 아니라 비염, 관절염, 황달, 관절·조직 염증, 피부 이상, 스트레스 해소, 계절병, 생체리듬 이상 등의 치료에도 널리 활용되고 있다.
치료효율을 극대화하기 위해 최적 파장 조절이 가능하고 좁은 공간에서 접근이 어려운 신체 부위까지 치료가 가능해 레이저에 비해 다양한 것으로 알려졌다.
여기에 파장 선폭(Wavelength Bandwidth)이 좁아 특정 파장의 광원을 방출하므로 유해한 자외선이나 불필요한 적외선 등이 방출되지 않아 레이저에 비해 조직이나 눈을 손상시키지 않는 특징이 있다.
미국 FDA는 가시광선과 근적외선 영역의 LED 광원을 이용한 치료를 인체에 사용할 수 있도록 허가하고 있다.
피부재활은 청색 및 자외선 플라즈마광 등을 활용하는 연구들이 진행되고 있으며 특히 낮은 수준의 LED를 사용해 20대부터 발생하는 잔주름을 미리 방지하기 위한 연구도 이루어지고 있다.
생체주기 리듬 이상 질환인 계절병과 수면 타이밍 이상의 치료에 광 요법을 사용하고 있으나 청색 LED가 흐릿한 적색 광에 비해 생체 리듬을 바꾸는데 효과적이라는 연구 결과가 발표되고 있어 청색 LED로 전환이 검토되고 있다.
적색 LED는 근적외선 영역으로 피부 세포 기능을 활성화시켜 외상 회복, 신경 회복, 허혈성 상처 회복에 효과가 있는 것으로 나타나고 있다.
중앙대 의대 교수팀은 LED를 이용한 광 치료가 통증을 감소하는 데 효과적이며 피부 수포와 통증을 동반하는 대상포진에도 통증이 줄고 회복이 빨라졌다는 연구를 발표한 바 있다.
동물 실험을 통해 아토피 피부염에 걸린 생쥐에게 630nm와 830nm 파장의 LED 광원을 1주간 투사해 개선 효과가 나타난 것도 입증했다.
전남대 치대 교수팀도 LED 광원 635nm 파장으로 잇몸 염증을 줄일 수 있는 결과를 발표한 것으로 알려졌다.

<허웅 기자: hw@chemlocus.com>