I.

의료RFID 응용 서비스를 위한 ALE 기반 HL7 인터페이스 설계

Design ALE based HL7 Interface for Medical RFID Service

Hee-Joung Hwang*, Un-Gu Kang*., Young-Ho Lee*

* Department of Computer Software, Gacheon Gil College, Incheon 110-799,  hwanghj@gcgc.ac.kr

Abstract: Radio Frequency Identification(RFID) has recently received a lot of attention as an augmentation technology in the ubiquitous computing domain and, improve the way manufacturers; distributors and retailers do business and interact with each other, many research activities toward the real deployment are in progress include medical service area. The Application Level Events standard (ALE) is the first created by the EPCglobal community specifically for RFID middleware. But it define only interface specification for application then it is hard to implement specific domain such as medical service area. The standard for medical data is Heath Level7(HL7). Presented in this paper is a new idea that describes in detail a seamless integration between an RFID data and HL7 data using ALE based middleware platform.

Keyword: RFID, U-Healthcare, Middleware, HL7, concept, ubiquitous

배 경

최근 유비쿼터스 컴퓨팅을 실현하기 위한 핵심 기술로서 RFID기술이 주목 받고 있으며 RFID 기술을 도입하기 위해 다각도로 연구가 진행 중에 있다. RFID 기술이란 "Radio Frequency Identification" 의 약어로 모든 사물에 RFID 태그를 부착하여 무선으로 사물에 대한 정보를 자동으로 인식하고 이를 실시간으로 네트워크에 연결하여 정보를 관리하는 기술을 일컫는다[1,2]. RFID 기술의 도입과 응용은 IT산업뿐만 아니라 물류, 국방, 조달, 교통, 의료 등 전 산업분야에 걸쳐 큰 영향을 미칠 것으로 예상 되고 있다[3,4].

이러한 배경 속에 최근 의료 분야 에서도 RFID를 활용한 u-healthcare 서비스 실현에 관심이 고조되고 다양한 연구가 이루어지고 있다. 그러나 물류나 유통 등 전통적인 RFID 응용분야와는 달리 의료분야에서의 RFID 적용은 다음과 같은 문제점을 가지고 있다.

첫째,  u-healthcare를 위한 표준 정립이 미흡하다.

둘째, 기존의 의료 정보화 표준들과의 데이터 호환에 대한 구체적인 언급이 없다.

셋째, 단순 태그 인식만으로는 u-healthcare 서비스를 제공 하는 데는 한계가 있다.

넷째, 기존 RFID 장비나 서비스에 쉽게 연동 될 수 있어야 한다.

이러한 문제점들로 인해 현재 의료분야 에서의 RFID 응용 서비스는 신생아실 혹은 입원환자관리용 태그발급 정도의 간단한 서비스들만 시범적으로 운영되고 있는 실정이다[4].

특히 EPCglobal 의 경우 RFID 태그에 들어갈 수 있는 정보는 64bits ~ 256bits 로 극히 제한적이기 때문에 사물 인지 후 사물에 대한 실질적인 데이터를 조회하고 애플리케이션에 전달하기 위해 RFID 데이터와의 매핑이 필수적인데 이를 가능하게 하는 것이 RFID 미들웨어 기술이다[5]. 또한 의료 분야의 경우 기존 HIS 시스템과 RFID 기술 간의 통합을 지원하기 위해 태그 데이터의 수집, 정제 및 관리 등을 수행하는 미들웨어 소프트웨어에 대한 관심과 수요가 증가 하고 있다.

그러나 현재 나와 있는 RFID 표준 미들웨어 규격 에는 외부 시스템에 대한 단순한 인터페이스 규약만 제공하고 있으며 각 산업 영역별로 구체적인 방안을 제시하지 못하고 있으며 특히 의료정보 분야의 표준 데이터 포맷이라 할 수 있는 HL7 과의 연동 부분에 대해서는 다뤄지고 있지 않다.

이에 본 연구 에서는 RFID 미들웨어 표준 규격이라 할 수 있는 EPC 의 ALE(Application Level Events) 기반에서 의료정보 시스템의 데이터 교환 표준인 HL7(Health Level 7) 규격을 준수하는 컴포넌트를 설계해 문제를 해결 하고자 한다.

II. 관련연구

1 RFID 미들웨어

일반적으로 RFID 시스템은 사물에 부착되어 이를 유일하게 구분할 수 있는 정보를 가지고 있는 RFID태그, 그리고 태그에 담겨진 정보를 인식하기 위한 리더기, 리더기와 연결되어 태그로부터 수집된 정보를 처리하기 위한 호스트 시스템으로 구성 되어 진다[2]. RFID 미들웨어는 다수의 리더기로부터 태그정보를 수집하고 수집된 데이터를 정제 하고 응용프로그램에서 필요로 하는 형태로 데이터를 가공해 전달하는 소프트웨어로 기존 응용 시스템과 RFID  하드웨어의 연동을 지원하는 역할을 수행한다.

현재 RFID 미들웨어와 관련한 국제표준화는 EPCglobal 을 중심으로 이루어지고 있으며 최근에는 EPC class1 Gen.2 가 RFID 코드 분야의 ISO 표준으로 승인되는 등 EPCglobal 은 RFID 분야의 실질적인 표준화 기관으로 발전 하였다[5].

이러한 EPCglobal 의 미들웨어 규격은 초기 MIT Auto-ID 센터의 Savant 기반의 참조 모델을 제안 했으나 2004년부터는 인터페이스 중심의 ALE(Application Level Events)를 제안해 2005년 7월 EPCglobal 의 공식 표준으로 승인 되었다[6].

Fig 1. 은 EPC 네트워크의 기본적인 구조를 보여주고 있다.

Fig 1. EPC Network Architecture

일반적으로 RFID 미들웨어의 요구사항은 다음과 같다.

■ 리더와 디바이스 관리

RFID 미들웨어는 태그와 리더간의 프로토콜의 상이함이나 호스트 시스템과의 인터페이스 다양성을 유동적으로 지원해 상위계층에 데이터 전송이 가능해야 한다.

■ 데이터 관리

RFID 태그 데이터는 리더 범위에서 반복적으로 대량의 데이터를 발산하므로 이를 필터링 하고 요약 하는 기능이 필요하다.

■ 응용시스템과의 연동

RFID 태그로부터 수집된 필터링 된 데이터를 수요자인 응용시스템이 원하는 형태로 전송 할 수 있어야 한다.

■ 프로세스 관리 및 애플리케이션 개발지원

업무프로세스 및 애플리케이션의 효율적인 개발을 위한 API 나 인터페이스 를 제공해야 한다.

■ RFID 컨텐츠의 패키지화

RFID 데이터를 특정한 형태로 포맷팅해 패키징 할 수 있는 기능이 지원 되야 한다.

■ 유연한 아키텍처와 관리 지원

RFID 미들웨어는 상위/하위 계층의 변경에 유연하게 대처할 수 있는 아키텍처 를 가져야 하며 관리가 용이해야 한다.

2 ALE(Application Level Events)

ALE 는 이전의 Savant 기반의 아키텍처와는 달리 외부 시스템과의 인터페이스만을 정의하고 있으며 RFID 리더로부터 전달된 EPC 데이터를 일정기간 동안 수집한 후, 중복 혹은 불필요한 정보를 제거해 최종적인 EPC목록 및 정보를 일정한 형식으로 리포팅 하는 일련의 API로 구성된다. ALE 규격은 기본적으로 미들웨어와 응용 애플리케이션간의 최소 연동 단위로 이벤트 주기를 정의 하고 있는데 각 이벤트 주기 종료시점에 해당 주기 동안 수집된 EPC 목록을 전달하도록 되어 있다[6].

EPCglobal 네트워크 프레임워크에 따르면 ALE 는 EPC-IS(Information System) 와의 인터페이스가 되며 벤더들은 ALE 규격을 지원 하는 미들웨어를 개발할 수 있다. Fig 2. 는 ALE 와 주변 요소들 간의 관계를 보여주고 있는데 기본적으로 데이터 수집과 정제를 위한 인터페이스만 명시되어 있지만 추가적인 인터페이스를 제공할 수 있도록 지원하고 있다.

Fig 2. EPC Middleware Standard

3. HL7

HL7 은 서로 다른 보건의료분야 소프트웨어간 정보 호환을 위한 규칙의 집합으로 1987년 처음 개발되어 현재 v3.0 표준까지 진행되고 있다. HL7 은 OSI 7 Layer 의 응용계층에 해당하는 추상 메시지를 정의하고 있는데 의료환경 에서의 전자적 데이터 교환을 위한 애플리케이션 프로토콜을 의미한다[7].

최근에는 XML 기반의 메시지 포맷을 중심으로 표준화 작업이 활발히 진행 중이며 전자차트 시스템인 EMR 이 본격적으로 보급되기 시작하면서 국내에서도 그 중요성에 대한 인식이 높아지고 있다.

특히 RFID 분야에서 기존 시스템들과의 연동에 SOAP 를 이용한 웹서비스를 주로 사용하기 때문에 XML 기반의 HL7 메시지 사용이 급속히 확산될 수 있을 것으로 기대된다.

table 1,2. 는 기존의 HL7 메시지 유형과 XML 포맷을 보여주고 있다.

MSH|^~\&|ADT1|KSR|LABADT|KSR|200010181018|SEC1|ADT^A01|MSG00001|P0003|2.3.1

EVN|A01|200010181015

PID|34567|5809192178234^4^M11|0010001^1^M11||HONG^GIL^DONGN||19580919|F|||534-2 YEONGSU-DONG YEONSU-GU^^^INCHEON^439-799 ^ROK|GL|(02)2194-7400|||M||12345001^2^ M10|5809192178234

중략..

table 1. 전통적인 HL7 메시지

<?xml version="1.0"?>

<ADTA01>

<MSH>

<MSH.1>|</MSH.1>

<MSH.2>^~\</MSH.2>

중략....

</MSH>

<EVN>

<EVN.1>A01</EVN.1>

<EVN.2>

<TS.1>20001018101500+0000</TS.1>

</EVN.2>

</EVN>

중략....

table 2. XML 형식의 HL7 메시지

III. ALE 기반의 HL7 인터페이스 설계

ALE 규격에 따르면 ALE 를 지원하는 미들웨어는 리더로 부터 EPC 정보를 받아 들이고 클라이언트 애플리케이션으로 부터는 이벤트 주기와 하나이상의 리포트에 대한 정보를 가지고 있는 ECSpec 을 입력받아 이벤트 주기내의 단일 리포트에 대한 구조화된 정보를 가지고 있는 ECReport 를 전달한다.

본 연구에서 제안하는 HL7 인터페이스는 ECSpec 과 ECReport 에 추가적인 인터페이스 구현으로 애플리케이션에서 RFID 데이터를 HL7 데이터와 연동 할 수 있도록 한다. 이를 위해서는 태그의 ID값과 실제 HIS 데이터베이스의 ID값에 대한 매핑 정보가 필요하다. 매핑 규격은 애플리케이션에서 쉽게 핸들링 할 수 있도록 XML 을 사용하는 것으로 설계 했으며 이를 위해 HL7Map 파일 규격과 이를 처리하기 위해 ECSpec 과 ECReport 구현에 HL7-ALE 매핑을 위한 인터페이스를 구현하도록 클래스를 설계한다.

HL7Map 파일에는 RFID 태그 값과 HL7에서 사용할 키값 및 ECReport 와의 매핑을 위한 설정 정보가 들어가게 된다.

Fig4. 의 Ihl7ALE 인터페이스는 HL7Map 파일과의 연동 및 ECSPec, ECRport 를 지원할 수 있는 메서드 및 필드로 구성되어 ECSpec 및 ECReport 구현에 사용된다.

Fig 4. Class Diagarm

제안한 아이디어를 적용했을 때 시스템의 동작 시나리오를 위해 다음과 같은 상황을 가정한다.

■ 가정

모든 서비스 탐색과 설정, 그리고 초기화 작업은 이미 수행된 것으로 간주한다.

ALE 레이어는 소프트웨어 컴포넌트로 구현된 것으로 간주한다.

ECSPec 의 영역 상태에 대한 정의는 repeatPeriod 를 사용한다.

클라이언트는 오직 하나이며 ECSpec 만 subscribe 한다는 것으로 가정한다.

위와 같은 가정 속에서 먼저 HL7 인터페이스가 적용되지 않은 일반 ALE 기반에서의 시나리오를 시퀀스 다이어그램으로 표시하면 Fig 5.와 같다.

다이어그램에서 보여 주는것 처럼 클라이언트는 ALE 서버에 서비스를 정의하고 리포트에 대한 구독 신청을 한다. ALE 는 클라이언트의 구독 신청을 접수하고 리더로부터 수신된 데이터를 ECReportSpec 에 따라 ECReport 형식으로 만들어 클라이언트에 전달하고 클라이언트는 구독을 해지한다.

이 모든 것은 EPC ALE에서 정의하고 있는 한번의 이벤트 주기에 일어나는 동작 들이다.

Fig 5. ALE표준에 따른 동작 시나리오

이제 HL7 인터페이스의 구현체가 포함된 시나리오는 Fig 6. 과 같은 시퀀스 다이어그램으로 기술 할 수 있다.

Fig 6. HL7Impl 구현체가 적용된 시나리오

Fig 4. 와 차이점은 HL7Impl 이라고 하는 구현체가 ALE 서버 중간에 위치하는 점이다. 여기에는 소프프트웨어 설계 기법중 Session Facade 및 Business Delegate Pattern 이 적용 되었다. 물론 여기 에서의 session 은 ALE의 이벤트 주기를 의미한다. HL7Impl 구현체 에서는 hl7Map.xml 파일을 읽어와 클라이언트 요청에 추가적인 정보가 포함된 ECReport 를 생성 하게 된다. 제안된 기법을 실질적인 HIS 시스템과 연동하려면 HL7Impl 구현체를 사용하는 비즈니스 로직의 구현과 이를 통해 HIS 데이터를 사용하는 애플리케이션을 구현하면 된다. 따라서 기존 RFID 시스템을 변경하지 않고도 손쉽게 HIS 시스템과 연동 할 수 있음을 예상할 수 있다.

IV. 결 론

본 연구에서는 RFID 미들웨어 표준이라고 할 수 있는 ALE 기반의 범용 HL7 인터페이스를 설계 하였다. 제안된 모델은 XML 포맷의 HL7-ALE Report 매핑 규격과 ALE 인터페이스 구현에 추가할 수 있는 HL7 인터페이스를 통해 RFID 시스템과 의료 서비스의 상호 연동 가능성을 제시 하였다.

향후 연구과제로는 새로운 HL7 표준인 V3.0 규격을 지원할 수 있도록 HL7Map 파일의 XML 스키마를 개선 하는 것이며 EPC 전체 네트워크 환경에서 ONS(Object Name Service) ,EPC-IS 및 HIS 애플리케이션과의 프로토 타잎 연동 모델을 구축하고 실험을 통해 설계 적합성을 검증하는 것이다.

참고문헌

1.  Mark Weiser, "The Computer of the 21st Century," Scientific American, Sep. 1991, pp.94-100.

2. K. Finkenzeller, "RFID Handbook". John Wiley & Sons. 1999.

3. 한국전산원, RFID 국내현황과 발전전망, 2004.

4. 정보통신정책, “RFID 확산 추진현황 및 전망,” 제16권 6호, 2004,pp.8-9.

5. EPCglobal, http://www.epcglobalinc.com

6. K. Traub and S. Bent, etc., The Application Level Events Specification, Version 1.0, EPCglobal, July 14,2005

7. 한국보건산업진흥원, Introduction to Health Level 7(HL7), 2000.

8. 정태수,김영일, RFID/USN:RFID 미들웨어 플랫폼 기술, Telecommunication Review, 제15권2호,2005.

8. H. Vogt, "Efficient Object Identification with Passive RFID Tags," First International Conf. on Pervasive Computing, LNCS, vol2414, pp.99-113, Springer-Verlag, 2002

9. Accenture,"RFID Execute Overview, " 2004.

10. RFID journal,"Middleware is th Key to RFID,"2004

11. M. Kumar, B. Shirazi, etc,. "PICO: A Middleware Framework for Pervasive Computing". IEEE CS and IEEE Comsoc, 2003.

12. EPCglobal, ''EPC Information Services (EPCIS) Version 1.0 Specification,'' Working Draft, Oct. 2004.