의학과 수학의 융합적 연구로 불규칙한 생활이 잦은 교대 근무자의 각성도를 예측하고, 원하는 시간대에 각성도를 극대화하는 유연한 수면 패턴이 국내 연구진을 통해 개발됐다.
디지털치료기기 스마트폰 어플리케이션(앱)으로 근무 중 졸림을 해결 할 수 있는 시대가 열린 것이다.
삼성서울병원 신경과 주은연 교수와 임상간호학연구소 최수정 교수팀은 "KAIST 수리과학과 김재경 교수팀과 공동으로 매 순간 각성도를 정확하게 예측 및 유지하는 ‘수면 패턴’을 규명했다"고 밝혔다.
사람 생체시계는 낮/밤 주기에 적응해 낮에는 높은 능률을 갖고 밤에는 회복을 위한 수면을 유도한다. 하지만 인공조명 발명 이후 현대사회에서는 일반적인 근무시간에서 벗어나 야간에도 높은 각성도와 능률을 요구하며, 실제 전체 노동인구의 20%가 교대근무를 수행하는 것으로 알려졌다.
불규칙한 수면 패턴은 과도한 주간 졸음 유발로 업무 수행 효율성 감소와 업무 관련 부상 위험을 증가시킨다.
연구팀은 교대 근무자들의 근무 전후 각성도와 웨어러블 장치를 이용해 수집한 수면패턴을 분석, 야간 근무에 높은 각성도를 유지하는 수면 패턴을 찾고자 했으나 다양한 문제에 직면했다.
단순히 수면 시간을 늘리는 것으로는 원하는 시간에 높은 각성도를 유지할 수 없었고 기존 연구들이 제안하는 여러 수면 중재가 서로 상충하고 실천에도 어려움이 확인됐다.
이를 극복하기 위해 교대 근무자들의 누적된 불규칙한 수면기록을 모두 반영, 매 순간 각성도를 예측하는 수리모델을 개발했다.
"근무 직후 최소 수면 취한 후 야간근무 직전 충분한 낮잠 효과적"
해당 수리모델은 교대자들 근무와 수면 패턴에 따라 변동하는 일주기 리듬(Circadian rhythms)과 수면 압력을 정확히 시뮬레이션해 각성도를 예측토록 설계됐다.
수리모델을 이용해 저녁/야간 근무 전 특정 수면패턴을 취했을 때 각성도를 예측해 여러 수면패턴과 비교했다.
그 결과, 야간근무 직전 혹은 직후 몰아서 수면하는 것보다 근무 직후 일주기 리듬에 맞는 최소한의 수면만을 취한 후 야간근무 직전 충분한 낮잠을 취하는 게 근무 중 높은 각성도를 유지했다.
연구팀은 이번 적응형 생체 분할 수면을 기반으로 한 수면 중재를 실생활에서 구현하기 위해, 연구에서 사용된 수리 모델을 삽입한 모바일 애플리케이션을 개발 중이다.
2023년 9월 완성을 목표로 모바일 애플리케이션은 자동으로 수집되는 수면 패턴을 기반으로 현재의 각성도를 예측하며, 다음 근무를 위한 적응형 생체 분할 수면 패턴을 계산해 제공하게 된다.
주은연 교수는 “모바일 애플리케이션 임상시험을 시행할 예정”이라며 “교대근무뿐만 아니라 불규칙한 생활이나 시차로 발생하는 수면장애 해결에 도움이 될 것”이라고 전했다.
조재민 기자 (
