블록체인·머신러닝으로 의약품 공급망 보안 강화하기

수년간 제약 기업들은 공급망 전반에서 제품 추적에 어려움을 겪어왔습니다. 이 허점을 틈타 위조 의약품이 시장에 유입되기 쉬웠습니다.

이를 차단하기 위해 의약품 추적·추적 시스템이 절실합니다. 연구자들은 블록체인이 이러한 시스템의 기술적 토대가 될 수 있다고 봅니다. 정품 의약품을 추적하고 위조품 유통을 방지할 수 있기 때문입니다.

세계보건기구(WHO)는 위조 의약품을 '사기적으로 제조되거나, 잘못 표기되었거나, 저품질이거나, 출처나 정체를 숨기거나, 정해진 기준을 따르지 않는 것'으로 정의합니다. 일부 진성 성분이 포함될 수 있으나, 생산 단계에서 독성 물질이 들어갈 수도 있어 복용 시 심각한 건강 문제를 초래합니다.

위조약 제조사들은 유명 기업의 로고를 도용해 제품을 유통시키기도 합니다. 전 세계적 문제지만, 개발도상국에 피해가 집중됩니다. 위조약은 고도로 복잡한 네트워크를 통해 유통되어 탐지와 회수가 어렵습니다. 모든 단계에서 의약품 배송을 추적·추적할 수 있는 시스템이 필요한데, 블록체인이 이 목표를 달성할 최신 혁신으로 떠올랐습니다.

블록체인 기술의 제약 공급망 적용

블록체인은 본래 비트코인 거래 장부로 만들어졌습니다. 데이터 레코드를 여러 '블록'에 분산 저장하는 분산 원장을 제공합니다. 수집 데이터에는 거래의 시간, 날짜, 가격, 참여자 정보가 포함됩니다. 한 블록이 변경되면 모든 조각이 연쇄적으로 업데이트되어 모든 거래에 대한 최신 정보를 보장합니다.

제약 공급망에 적용하면, 네트워크의 모든 참여자가 정보를 조회하고 검증할 수 있는 전자 원장 역할을 합니다.

하이퍼레저 패브릭 기반 보안 시스템

보안 의약품 공급망 관리 시스템 구축을 위해 블록체인과 하이퍼레저 패브릭(Hyperledger Fabric) 결합이 제안되었습니다. 이 소프트웨어는 의약품 배송 전 과정을 모니터링·추적하며, 다중 월드 스테이트 데이터베이스를 구성해 현재 값 세트를 유지합니다. 제약 분야에 적용하면 의약품이 세계 어디에 있든 정확하게 추적할 수 있습니다.

블록체인·머신러닝 기반 DSCMR 시스템

위조약 퇴치를 위해 블록체인과 머신러닝 기반 의약품 공급망 관리·추천 시스템(DSCMR)이 제안되었습니다. 두 구성요소는 상호 보완적입니다.

• 의약품 관리 시스템: 사용자가 모든 단계에서 의약품을 추적하고, 주문하고, 기록을 갱신할 수 있습니다.
• 추천 시스템: N-그램과 LightGBM 머신러닝 모듈을 활용해 제약 고객에게 최적의 의약품을 식별합니다.

관리 시스템에서는 환자, 의사, 제조사, 유통사, 약국, 병원 등 다양한 사용자가 의약품 정보 조회, 주문 추적, 기록 갱신 등 거래를 수행합니다. 사용자 관련 데이터는 블록체인 내에 저장됩니다.

각 사용자는 웹 애플리케이션을 통해 블록체인 네트워크와 통신하고 거래를 수행하며 배송 상태를 추적합니다. 보안을 위해 모든 사용자는 권한 인증 후 의약품 상세 정보를 열람할 수 있습니다.

거래 제안을 제출하려면 자격 증명을 사용해 요청합니다. 유효한 요청은 시스템의 피어 노드로 전송되어 검토·승인됩니다. 노드는 제안을 심사하고 스마트 계약 기준 충족 시 승인하며, 거래 결과를 검증해 원장에 기록합니다. 완료되면 원장이 모든 참여자의 데이터를 업데이트합니다.

머신러닝 기반 추천 시스템

약물 사용자 리뷰 공개 데이터셋을 구축해 시스템을 훈련시키고, 업계에서 가장 효과적인 의약품을 예측합니다. 리뷰 데이터에는 부작용, 효능, 고객 코멘트 등이 포함됩니다. 추천 시스템은 N-그램 모델을 통해 새로운 리뷰를 인식하고 결과를 자동 업데이트하며 자기 학습합니다.

스마트 계약의 역할

스마트 계약은 거래 참여자 수를 제한합니다. 제3자 중개인 없이 정보, 자산, 자금을 교환할 수단을 제공하며, 일반적으로 합의를 강제하는 컴퓨터 코드 라인으로 구성됩니다. 제안된 네트워크에서는 자바와 Node.js로 스마트 계약을 작성해 블록체인의 분산 원장에 저장함으로써 위변조나 삭집으로부터 보호합니다.

테스트 결과 및 4대 장점

머신러닝 기반 DSCMR 시스템 테스트에서 다음과 같은 결론이 도출되었습니다.

• 관리 시스템에서 클라이언트 애플리케이션이 블록체인과 효과적으로 통신하며, 사용자 신원이 피어 노드에 의해 검증되면 거래 개시 가능
• 제조사가 블록체인에서 의약품 상세 정보를 추가·수정·삭제 가능, 의사·병원·약국 등 타 참여자가 열람 및 업데이트 가능
• REST 서버 컴포저가 클라이언트 앱과 블록체인 간 통신 중개, 거래 검증 요청을 서버를 거쳐 블록체인에 저장
• 추천 시스템에서 여드름, 고혈압, 불안, 알코올 의존 4개 질환 테스트 결과, 고객에게 최적의 의약품을 안전하고 투명하게 제안하며, 환자가 바코드 스캔으로 의약품 출처 진위 확인 가능

DSCMR 시스템의 위조약 퇴치 4대 장점:

1. 고객에게 최고 평점·최적의 의약품 추천
2. 환자는 클라이언트 앱으로, 의사 등 전문가는 자격 증명으로 직접 시스템 접근 가능
3. 안전하고 투명한 경험 제공
4. 환자가 바코드 스캔으로 의약품 전체 출처 확인 가능

의사, 약사, 병원, 제조사 등 체인 내 모든 이해관계자가 관련 의약품을 공급망 전 과정에서 추적할 수 있어, 위조약 유입을 차단하고 위조약 문제를 근본적으로 줄일 수 있습니다.