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스마트밴드는 어떻게 건강을 진단할까?

다나와
2021.04.27. 14:38:28
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▲ 간편하게 건강 상태를 확인할 수 있는 스마트밴드


‘건강한 신체에 건전한 정신이 깃든다’라는 격언이 있다. 이 격언은 잘 살아가기 위한 전제 조건이 건강이라는 점을 일깨운다. 그러한 건강을 유지하기 위해서는 충분한 수면, 규칙적인 생활습관, 적절한 운동을 통한 체력관리, 정기적인 건강검진 등이 뒷받침되어야 한다. 만약 내 건강 상태를 간단하게 확인할 수 있는 도구가 있다면 어떨까? 그 역할을 수행하는 것이 바로 스마트밴드다. 그렇다면 스마트밴드의 건강 진단 기능들이 어떻게 구현되고, 일상에 어떤 도움을 주는지 알아보자.




몸 상태를 직관적으로 알려주는 ‘심박측정’ 기능


▲ 이제 심박 측정 기능은 스마트밴드에서 빼려야 뺄 수 없는 기본 기능이 되었다


스마트밴드를 대표하는 건강 관리 기능은 칼로리, 수면 정보, 심박측정이라 볼 수 있다. 이 중에서도 주목할 만한 기능이 심박측정이다. 심박수를 실시간으로 확인할 수 있어 아주 중요하다. 심박수는 단위시간당 심장박동의 수다. 보통 분당 맥의 수로 표현되며, 맥박이라고도 표현된다. 정상 성인이 안정을 취할 때의 심박수는 60~70이며, 연령이나 조건에 따라 달라질 수 있다. 그러나 특별한 환경이 아닌데도 정상 심박수와 오차가 크다면 몸 상태를 확인해봐야 한다. 예를 들어 앉아있다가 일어섰을 때 심박수 변화 폭이 크다면 운동 부족일 확률이 높다. 또한 운동 중 심박수가 크게 변한다면 운동 강도를 조절해 안정을 찾을 수 있다.

 

그렇다면 스마트밴드는 심박수를 어떻게 측정할까? 스마트밴드는 광학 HRM(Heart Rate Measurement) 센서를 사용한다. 과거에 사용됐던 심박 센서보다 휴대성이 개선된 센서다. 과거에는 가슴에 채우는 스트랩으로 심박수를 측정하는 것이 대세였다. 이 스트랩에 달린 센서가 바로 HRM이다. 가슴에 채우는 스트랩은 센서가 심장과 가까워 정확도가 높지만, 몸에 두르고 다녀야 하다 보니 휴대하기에 불편한 것이 사실이었다. 하지만 스마트밴드는 손목에 착용한 상태에서도 제법 정확하게 심박수를 측정해내 과거의 측정 방식을 대체하게 되었다.


▲ 스마트밴드는 광학 HRM 센서를 이용해 심박을 측정한다


광학 HRM 센서는 광혈류측정(PPG, PhotoPlenthysmoGraphy) 기법을 사용해 심박수를 측정한다. 스마트밴드에 사용되는 HRM 센서는 LED를 손목에 비춰 심박수를 측정하는데, 생각보다 원리가 간단(?)하다. 심장 박동 시 맥파(혈액이 심장에서 파상을 이루며 전파하는 파장)가 생성되는데, 이 맥파가 모세혈관으로 전달되면 부피가 달라진다. 이때 LED로 혈관을 비추면 맥파의 부피를 통해 심박수를 파악할 수 있다. 쉽게 말하면 스마트밴드 착용 지점을 지나는 혈액량을 포토다이오드(빛 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 광센서)로 측정한 뒤, 이를 토대로 심박수를 표기하는 것이다.


다만 걷거나 움직일 때, 포토다이오드에 전달되는 빛의 세기에 미세한 잡음이 생겨 측정값에 오류가 생길 수 있다. 이러한 HRM 센서를 활용한 PPG 기법은 신체에 전극을 붙여 심장의 전기적 신호를 측정하는 심전도(ECG) 측정 기능과는 차이가 있다.




스트레스에 대처할 수 있도록 도와주는 ‘스트레스 측정’ 기능



▲ 스트레스 측정 기능이 탑재된 스마트밴드, 가민 비보스마트4


스트레스는 만병의 근원이다. 스트레스를 유발하는 요인은 매우 다양한데, 절대 피할 수 없다. 때문에 스트레스를 받았을 때, 적절하게 대처하는 것이 중요하다. 그렇다면 스트레스를 받으면 신체에는 어떤 변화가 생길까? 우선 스트레스를 받으면 심장 박동이 빨라진다. 이때 스트레스 측정 기능이 지원되는 스마트밴드를 착용하고 있으면, 스마트밴드의 심박 센서가 심장 박동의 변화를 감지해 스트레스를 측정해낸다. 조금 더 자세히 말하자면 심장 박동 사이의 변화를 측정한 뒤, 비슷한 나이의 건강한 사람들의 수치와 비교하는 방식이다.


그렇게 측정된 스트레스는 스마트폰 앱을 통해 점수나 등급 등으로 표시된다. 따라서 스트레스를 받았다고 생각될 때, 스마트밴드를 통해 스트레스를 확인할 수 있다면 그 요인을 적극적으로 해소해 주는 것이 좋다. 스트레스를 완전히 피할 수는 없겠지만, 이를 확인하고 대처하려는 노력을 기울이면 정신적·신체적으로 건강한 생활을 영위할 수 있을 것이다. 




몸도 마음도 건강하게 만들어주는 ‘수면 모니터링’ 기능


▲ 가속도 센서를 이용해 수면과 기상을 구분한다


신체적, 정신적 피로를 해소하고 활동의 원동력을 회복하기 위해서는 적당한 수면이 필요하다. 성인의 적정 수면 시간은 7~8시간으로 알려져 있는데, 정작 7~8시간을 자는 성인은 많지 않다. 만약 수면시간을 늘리기 어렵다면, 수면의 질이라도 개선해보는 것은 어떨까? 수면시간이 적더라도 깊은 수면 상태의 비율이 높으면 피로를 효과적으로 해소할 수 있기 때문이다.


요즘 스마트밴드는 가속도 센서를 기반으로 수면 상태를 모니터링한다. 가속도 센서에 표기된 사용자의 움직임 패턴과 심박수 변화 등을 토대로 수면(얕은 수면, 깊은 수면, 렘 수면)과 기상을 판단하는 것이다. 만약 스마트밴드를 통해 확인한 수면의 질이 높지 않다면, 수면습관을 개선하는 것이 중요하다. 수면습관을 개선해 깊은 잠의 비율이 높아지면 일의 집중력과 능률을 높이고, 면역력을 향상시킬 수 있기 때문이다.




코로나19 셀프 진단에 도움되는 ‘혈중 산소포화도 측정’



▲ 코로나19 환자의 산소포화도는 일반적인 수치보다 낮다(출처: 유튜브 <KBS 생로병사의 비밀>)


최근 코로나19의 진단 요소로 새롭게 등장한 것이 혈중 산소포화도다. 혈중 산소포화도는 혈액 내 산소의 포화량을 퍼센트로 나타낸 것으로, 적혈구가 몸 내부에서 운반하는 산소의 농도로도 볼 수 있다. 일반적으로 혈액 산소포화도는 95~100%이며, 90% 미만은 저산소혈증으로 분류되고, 80% 이하면 뇌나 심장에 문제가 생길 수 있다. 이러한 혈중 산소포화도는 고도, 심장 및 폐 건강, 수면 중 호흡 방해 등에 따라 달라질 수 있다.


그런데 세계보건기구(WHO)가 지난해 발간한 ‘코로나19 임상 관리 중간 지침’에 따르면, 코로나19에 감염된 환자들은 산소 포화도가 약 93% 이하로 나타났다고 한다. 그 말은 코로나19 초기 증상이 나타나면서 혈중 산소포화도까지 낮게 측정된다면, 코로나19 감염을 의심해볼 수 있다는 의미다.


▲ 포토다이오드를 통해 혈중 산소포화도를 측정한다


그렇다면 스마트밴드는 혈중 산소포화도를 어떻게 측정할까? 혈중 산소포화도 역시 스마트밴드 후면의 포토다이오드를 통해 측정된다. 혈액 속에서 산소를 운반하는 혈색소는 산소를 운반하고 있을 때와 운반하지 않을 때 흡수하는 빛의 스펙트럼이 다른데, 여기에 붉은빛과 적외선을 비추면 다시 반사되어 돌아오는 붉은빛과 적외선의 비율을 통해 혈액 내 산소포화도를 계산할 수 있다. 아직 혈중 산소포화도 측정이 가능한 스마트밴드가 많지는 않지만, 코로나19에 대한 우려가 크다면 혈중 산소포화도 측정을 지원하는 제품을 찾는 것이 좋겠다.


 


스마트밴드의 건강진단 기능, 맹신은 금물!


▲ 스마트밴드의 건강 진단 기능은 '참고'만 하자


이상으로 스마트밴드가 각종 건강관련 데이터를 측정해내는 방식에 대해 알아보았다. 스마트밴드가 다양한 건강진단 기능을 제공하는 것은 사실이지만, 측정값에 오차가 있을 수 있으므로 결과를 맹신하는 것은 위험하다. 따라서 스마트밴드로 측정한 건강 진단 결과가 지나치게 이상하다거나 몸에 이상 반응이 느껴진다면, 의료기관을 방문해 전문가와 상담하도록 하자.




기획, 편집 / 다나와 안혜선 hyeseon@danawa.com

글, 사진 / 김도형 news@danawa.com

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