⌚️건강 측정: 스마트워치 센서 원리(심박수, 산소포화도)&정확도와 한계

독자님들 안녕하세요? 🍎Macultist입니다! 손목 위의 작은 시계가 이제는 시간 확인을 넘어, 우리의 심박수를 실시간으로 체크하고 잠자는 동안의 혈중 산소포화도까지 측정해 주는 시대입니다. 저는 오늘도 헬스장에서 운동할 때 애플워치로 실시간 운동량을 확인하면서 운동했는데요, 이 스마트워치는 어떻게 피부에 대고 있기만 해도 우리 몸속의 건강 신호를 읽어낼 수 있는 것일까요? 이 작은 기기 속에는 빛을 이용한 정교한 광학 센서 기술이 숨어있습니다. 이번 포스팅에서는 스마트워치가 건강을 측정하는 핵심 원리, 즉 심박수 측정(광학) 센서의 원리와 혈중 산소포화도 측정 센서의 원리는 어떻게 다른지, 그리고 이 측정 기능의 정확도와 한계는 무엇인지 자세히 알아보겠습니다.

 

스마트워치 심박수 측정(광학) 센서 원리

스마트워치가 심박수를 측정하는 가장 보편적인 기술은 광혈류 측정법(PPG, Photoplethysmography)입니다. 이름은 어렵지만 원리는 빛의 흡수 특성을 이용하는 것입니다. 스마트워치 뒷면을 보면 녹색 불빛이 주기적으로 깜빡이는 것을 볼 수 있습니다. 이 녹색 LED 빛이 우리 손목의 피부 아래 혈관을 향해 L. L. 쏘아집니다. 우리 혈액 속의 헤모글로빈은 특정 색상의 빛을 흡수하는 성질이 있는데, 특히 녹색 빛을 잘 흡수합니다. 심장이 쿵 하고 뛸 때(수축), 손목 혈관에는 더 많은 혈액이 흐르게 되고, 이때 녹색 빛은 더 많이 흡수됩니다. 반대로 심장이 쉴 때(이완), 혈관 속 혈액이 줄어들어 녹색 빛은 더 적게 흡수되고 더 많이 반사됩니다. 스마트워치에 내장된 광학 센서는 피부에서 반사되어 돌아오는 이 녹색 빛의 양이 주기적으로 변하는 것을 감지합니다. 이 빛의 변화 주기가 바로 심장이 뛰는 주기, 즉 심박수입니다. 이 원리로 스마트워치는 실시간으로 독자님의 심박수를 계산해 내는 것입니다.

혈중 산소포화도 측정 센서 원리

심박수 측정과 비슷하게, 혈중 산소포화도(SpO2) 역시 빛을 이용해 측정하지만, 조금 더 복잡한 원리를 사용합니다. 이 기술은 병원에서 사용하는 산소포화도 측정기와 동일한 원리인 투과형(손가락 끝)이 아닌, 반사형(손목) 방식을 사용합니다. 이 센서는 녹색 빛 대신 적색광(붉은색 빛)과 적외선(눈에 보이지 않는 빛)이라는 두 가지 종류의 빛을 사용합니다. 이 두 가지 빛을 사용하는 이유는, 산소와 결합한 헤모글로빈(선홍색)과 산소와 결합하지 않은 헤모글로빈(암적색)이 이 두 빛을 흡수하는 비율이 다르기 때문입니다. 스마트워치는 손목에 적색광과 적외선을 동시에 쏘아 보낸 뒤, 혈관에서 반사되어 돌아오는 각 빛의 양을 측정합니다. 산소와 결합한 헤모글로빈은 적외선을 더 많이 흡수하고, 산소와 결합하지 않은 헤모글로빈은 적색광을 더 많이 흡수합니다. 스마트워치는 이 두 빛의 반사 비율을 복잡하게 계산하여, 현재 혈액 속 헤모글로빈 중 몇 퍼센트가 산소와 결합해 있는지를 숫자로 보여주는 것입니다.

스마트워치 건강 측정 기능의 정확도와 한계

스마트워치의 건강 측정 기능은 놀랍도록 발전했지만, 우리는 이것이 의료기기가 아닌 일반 소비자용 전자기기라는 한계를 명확히 인지해야 합니다. 이 측정값은 사용자의 현재 상태를 참고하는 용도로만 활용해야 하며, 절대적인 의학적 진단으로 사용될 수 없습니다. 측정의 정확도에 영향을 미치는 요인은 매우 다양합니다. 첫째, 착용 상태입니다. 시계가 손목에서 헐겁게 움직이면 센서와 피부가 밀착되지 않아 빛이 새어 나가 정확한 측정이 어렵습니다. 둘째, 피부 톤이나 문신입니다. 피부의 멜라닌 색소나 문신의 잉크가 센서의 빛을 일부 흡수하여 신호를 방해할 수 있습니다. 셋째, 움직임입니다. 격렬한 운동 중에는 근육의 움직임이 혈류 신호와 혼동되어 정확도가 떨어질 수 있습니다. 넷째, 체온입니다. 날씨가 추워 손목의 혈관이 수축하면 혈류량이 줄어들어 센서가 신호를 감지하기 어려워집니다. 따라서 스마트워치 수치에 이상이 감지된다면, 이를 참고하여 반드시 병원의 전문 의료기기로 정확한 검진을 받는 것이 중요합니다.

 

결론

지금까지 손목 위의 주치의라 불리는 스마트워치가 녹색 빛으로 심박수를, 붉은 빛으로 산소포화도를 측정하는 놀라운 광학 센서의 원리에 대해 자세히 살펴보았습니다. 또한, 이러한 측정값이 어떤 한계를 가지는지도 알아보았습니다. 스마트워치는 우리의 건강 상태를 매일 모니터링하고 동기를 부여하는 훌륭한 도구입니다. 이번 저의 포스팅을 통해 독자님께서 스마트워치 센서의 원리를 이해하고, 그 한계를 명확히 인지하여 측정값을 맹신하기보다는 건강 관리를 위한 좋은 참고 자료로 현명하게 활용하시기를 기대합니다! 언제나 독자님들의 스마트하고 건강한 일상을 응원하며 이만 글을 줄이겠습니다.