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본 연구의 취지를 이해하고 참여하는데 동의하며 안질환 및 전신질환이 없고 교정시력 및 나안시력이 0.8 이상인 20대를 대상으로 시기능 검사를 실시하여 정상안과 폭주이상안으로 분류하였다. 근거리 작업 시 광학 중심점 이외의 지점에 시선이 위치하면서 발생할 수 있는 프리즘 효과를 최소화하기 위해 대상자들은 콘택트렌즈로 교정하였으며, 스마트폰을 이용한 근거리 작업 후 폭주부족안의 시기능 변화를 관찰하기 위해 본 연구의 취지를 이해하고 참여하는데 동의한 대상자들 중 콘택트렌즈 착용에 불편함이 없는 정상안 22명(27.60±2.20세), 폭주부족안 11명(26.53±2.54세)을 대상으로 실험을 실시하였다.

스마트폰을 이용한 영상시청은 보통 실내에서 많이 이루어지기 때문에 실험실의 조도는 KS 조도기준에 따라 470±30 lx로 유지하였다.^[14] 실험 전 피검자들은 자동굴절계(CHAROPS MRK-2000, Huviz, Korea)와 포롭터(Pichina Digital Refractor, AV-9000, Korea)를 이용하여 완전 교정한 후 A사의 스마트폰(화면 크기: 4.3 인치, 최대밝기 일 때 휘도는 290 cd/m²(nit), 해상도는 800 × 480)을 이용하여 영화 ‘스파이더맨 1(한글자막, 자막크기: 3 mm)’을 처음 장면부터 30분간 시청하게 하였다.

스마트폰을 통한 영상시청 시 거리는 35~40 cm를 기준으로 하였으며, 시청각도는 시선을 기준으로 하방 10~15°로 유지하게 하였다.

Marran 등^[15] 과 Scheiman 등^[16]이 제시한 기준으로 정상안 및 폭주부족안을 분류하였으며, 스마트폰 사용으로 인한 폭주 기능 변화를 알아보기 위해서 스마트폰 사용 전과 후의 폭주근점, 사위도, AC/A 비, 융합버전스 검사를 실시하였다.

폭주근점은 완전교정상태에서 조절측정자(ACnA Scaler, Nado Korea, Korea)를 이용하여 ‘Push-up’방법으로 측정하였다.^[17] 사위도 검사는 원거리 완전교정상태에서 토링톤카드(Distance Thorington Card 5357, Richmond Products, USA)와 포롭터를 사용하였으며, 마독스로드를 장용하여 원거리 사위를 측정하고, 펜라이트(Opto, China)를 40 cm에 위치시키고 마독스로드를 장용하여 근거리 사위를 측정하였다. AC/A 비는 PD와 원·근거리 사위도를 이용하여 계산 AC/A 비를 측정하였고, 주시거리를 일정하게 유지시키고 렌즈의 굴절력 변화에 따른 조절 상태의 변화를 이용한 경사 AC/A 비는 40 cm에서 조절을 이완하는 +1.00 D 렌즈를 부가한 후 근거리 사위검사와 동일한 방법으로 측정하여 구하였다.^[18] 근거리 융합버전스는 원거리 완전교정상태에서 자동포롭터를 이용하여 40 cm 앞에 위치한 0.7 세로시표를 주시하게 하고 리슬리 프리즘을 이용하여 흐린점, 분리점 및 회복점을 측정하였다. 기저내방(base-in, BI) 프리즘을 사용하여 음성융합버전스(negative fusional vergence, NFV)를 먼저 측정한 후 기저외방(base-out, BO) 프리즘을 이용하여 양성융합버전스(positive fusional vergence, PFV)를 측정하였다.^[19]

스마트폰을 사용하기 전 자각증상과 30분간 스마트폰을 사용한 후 자각증상을 비교 분석하였다. 자각증상 검사는 안정피로와 관련된 8가지 항목(안구피로, 불편감, 두통, 졸림, 안통, 작열감, 안구 압박감, 복시)과 스마트폰 사용 후 집중력과 관련된 7가지 항목(집중력 저하, 기억력 저하, 울렁임, 독서속도 저하, 흐림, 멍함, 다시 읽기)으로 서술된 자각증상 검사지를 사용하였다. 검사지 점수는 5단계(0~4점)로 구성되어 있으며, 높은 점수일수록 자각증상을 느끼는 정도가 큼을 의미한다(Appendix).^[20]

모든 결과값은 평균±표준편차로 나타내었으며, 스마트폰 사용에 따른 시기능 및 자각증상의 변화는 SPSS(version 12.0 for windows)를 이용하여 paired t-test로 분석하였다. 95%의 신뢰구간으로 p<0.05 일 때 통계적으로 유의성이 있는 것으로 판단하였다.

스마트폰 사용 전 정상안의 폭주근점은 6.41±3.27 cm로 측정되었고, 사용 후 6.94±3.95 cm로 멀어졌다. 폭주부족안은 8.28±2.19 cm에서 스마트폰 사용 후 8.04±1.67 cm로 폭주부족안이 정상안에 비해 스마트폰 사용 전과 후 모두 폭주근점이 멀리 있었다. 스마트폰 사용 전과 후 폭주근점의 변화율은 정상안이 8.27%만큼 증가한 반면 폭주부족안은 2.90%의 감소가 나타났지만 통계적으로 유의한 변화는 아니었다(p_normal = 0.122, p_CI = 0.590)(Fig. 1).

Fig. 1. 
The change of near point of convergence after watching a movie on a smartphone.

폭주근점은 양안선명단일시를 유지한 상태에서 눈모음이 최대로 되었을 때의 양안 주시선의 교차지점을 말하며 긴장성폭주, 조절성폭주, 융합성폭주 및 근접성폭주가 결합된 상태를 가지게 된다. 근거리 사물을 주시할 때 흐림상에 의하여 반사성 조절이 일어나며, 협동안운동에 의해 조절성폭주가 일어나지만 두 눈의 시선이 주시목표에 일치하기는 어렵기 때문에 융합성폭주는 시선의 어긋남을 보정하여 주시목표의 상을 양안의 대응점에 일치시켜 양안선명단일시를 유지하도록 한다.^[21] 따라서 폭주근점은 융합성폭주를 간접적으로 나타냄과 동시에 폭주부족을 판단하는데 중요한 지표로 사용된다.^[22] 본 연구에서 폭주부족안은 정상안보다 폭주근점이 근거리 작업 전과 후 모두 멀리에서 측정되었고, Marran 등^[15]과 Scheiman 등^[16]의 연구에서 폭주근점을 이용한 폭주부족의 판단 기준으로 7 cm 이상을 제시한 것과 일치하였다. 김 등^[23]의 연구에서 20대 폭주부족안이 스마트폰 사용 후 단안조절용이성이 통계적으로 유의하게 감소하였으며, 폭주부족안은 양성 융합성 폭주여력이 부족하여 스마트폰 시청 시 조절을 상대적으로 많이 사용한다고 하였다. 폭주부족안은 약한 융합성폭주로 인해 상대적으로 조절을 많이 하여 협동안 운동에 의한 조절성폭주가 더 크게 작용하여 영상을 시청한 후 폭주근점의 유의한 차이가 나타나지 않았지만 과도한 조절과 폭주의 상호작용으로 인해 흐림 및 두통과 같은 안정피로 증상의 원인이 될 수 있을 것으로 생각된다.^[24]

스마트폰 사용 전 원거리 사위도는 정상안의 경우 −1.47±1.88 Δ에서 30분간 영상시청 후 −0.30±2.51 Δ으로 측정되어 외사위도가 79.59% 감소하였고, 폭주부족안의 경우 30분간 영상시청 후 −3.82±2.37 Δ에서 −3.05±2.71 Δ으로 외사위도가 20.16% 감소하였다. 스마트폰을 이용한 근거리 작업 후 원거리 사위도는 정상안과 폭주부족안 모두 내사위화 되었으며, 통계적으로 유의한 차이였다(p_normal = 0.011, p_CI = 0.015)(Fig. 2). 30분간 스마트폰 사용후 정상안의 원거리 사위도가 내사위 방향으로 이동한 경우는 59.09%, 외사위 방향으로 이동한 경우는 9.09%, 변화가 없는 경우는 31.82%로 나타났으며, 폭주부족안의 경우 내사위 방향으로 이동한 경우는 54.55%, 변화가 없는 경우는 45.45%로 나타났다(Fig. 3). 즉, 정상안과 폭주부족안 모두 내사위화되는 경우가 많았으나 변화가 없는 경우도 상당수에 달하였다.

Fig. 2. 
The change of distance heterophoria after watching a movie on a smartphone.

*Significantly different at p<0.05 (paired t-test)

Fig. 3. 
The ratio of increase and decrease in distance heterophoria after watching a movie on a smartphone.

근거리 사위의 경우 정상안은 스마트폰 사용 전 −2.52±4.00 Δ에서 30분간 영상시청 후 −2.05±4.83 Δ으로 내사위 방향으로 18.65% 이동하였고, 폭주부족안은 −11.32±4.48 Δ에서 30분간 영상시청 후 –9.14±4.92 Δ으로 내사위 방향으로 19.26% 이동하였다(Fig. 4). 30분간 스마트폰을 통한 영상시청 후 정상안의 근거리 사위도가 내사위 방향으로 이동한 경우는 59.09%, 외사위 방향으로 이동한 경우는 40.91%로 나타났고, 폭주부족안의 경우 내사위 방향으로 이동한 경우는 72.73%, 외사위 방향으로 이동한 경우는 9.09%, 변화가 없는 경우는 18.18%로 정상안과 폭주부족안 모두 내사위화되는 것으로 나타났으나 폭주부족안에서만 통계적으로 유의하게 내사위화 되는 것으로 나타났다(p_CI = 0.025)(Fig. 5). 정상안의 경우는 내사위 방향으로 이동하는 경우가 더 많았으나 외사위 방향으로 이동한 경우도 상당수에 달한 반면에 폭주부족안의 경우 대부분 내사위 방향으로 이동하였으며, 외사위 방향으로 이동한 경우는 10%에 미치지 못하여 폭주 기능에 따라 근거리 사위의 변화가 달라짐을 알 수 있었다.

Fig. 4. 
The change of near heterophoria after watching a movie on a smartphone.

*Significantly different at p<0.05 (paired t-test)

Fig. 5. 
The ratio of increase and decrease in near heterophoria after watching a movie on a smartphone.

김 등^[25] 의 연구에서는 20대가 근거리 작업 시 종이책에 비해 스마트폰을 사용하였을 때 안위에 관계없이 근거리 사위도가 유의하게 내사위화 되었고, 외사위안의 경우 책과 스마트폰 모두 통계적으로 유의하게 외사위가 줄어드는 것으로 나타났다. 또한, 상대적으로 종이보다 휘도가 높은 스마트폰은 눈에 더 큰 자극을 주어 사위도의 변화를 일으킨다고 하였다. 본 연구에서도 스마트폰 사용 후 정상안과 폭주부족안 모두 사위도의 변화를 나타냈다. 단위 면적당 광도를 나타내는 휘도에 따라 긴장성 조절 반응량이 달라지게 되는데 이는 휘도가 높을수록 조절의 긴장상태가 높음을 의미한다고 보고된 바 있다.^[26] 본 연구결과에서도 상대적으로 휘도가 높은 스마트폰을 이용한 근거리 작업은 내직근이 더 많이 긴장되어 정상안과 폭주부족안 모두 스마트폰 사용 후 외사위도가 감소되었을 것으로 보인다. 또한, 정상안에 비해 근거리 외사위도가 높은 폭주부족안의 경우 스마트폰을 통한 근거리 작업은 정상안에 비해 상대적으로 내직근의 긴장이 더 크게 나타날 가능성이 있음을 알 수 있었다.

Sreenivasan 등^[27]은 지속적인 근거리 작업 후에 나타나는 사위도의 변화는 정시와 근시의 외사위에서 사위도가 감소하는 shift 현상으로 인해 정위방향으로 이동하는 폭주 적응(vergence adaptation)의 결과라고 하였다. 일정시간 동안의 지속적인 근거리 작업은 양안 중심와 주시상태를 유지하기 위해 사위의 양만큼 지속적으로 폭주가 작용하여 폭주 적응이 유발될 수 있다. 본 연구에서 정상안과 폭주부족안의 사위도의 차이는 있었지만 폭주부족안의 경우 원거리 및 근거리 사위가 유의하게 정위방향으로 이동하였다. 정상안은 원거리 사위도에서만 유의하게 정위방향으로 이동하였지만 정상안과 폭주부족안 모두 사위도가 정위방향으로 이동하였으며, 이는 근거리 작업에 의한 폭주 적응의 결과라고 판단된다.

스마트폰 사용 전 경사 AC/A 비는 정상안의 경우 4.12±1.99 Δ/D에서 30분간 영상시청 후 3.25±1.58 Δ/D로 21.11% 감소하였고, 폭주부족안은 30분간 영상시청 후 3.91±2.48 Δ/D에서 3.27±2.00 Δ/D로 16.37% 감소하였다. 스마트폰을 이용한 근거리 작업 후 경사 AC/A 비의 변화는 정상안의 경우 폭주부족안보다 변화량이 높게 나타났으며, 통계적으로 유의한 차이였다(p = 0.027)(Fig. 6).

Fig. 6. 
The change of gradient AC/A ratio after watching a movie on a smartphone.

*Significantly different at p<0.05 (paired t-test)

조절과 폭주는 협동안운동에 의해 동시에 반응하며, 선명시역인 조절범위는 조절근점에서 조절원점까지 조절성 폭주반응을 포함하고 있어 조절과 폭주의 상호작용으로 양안선명단일시가 가능하다.^[28] 근거리 작업을 할 때 조절자극에 의한 흐림으로 인해 반사성 조절이 발생하고, 이는 폭주를 일어나게 하는데 AC/A 비는 조절자극에 의해 나타나는 폭주를 나타냄과 동시에 상대적인 강도를 나타낸다.^[29] 본 연구에서는 지속적인 근거리 작업으로 인한 조절과 폭주의 피로로 인해 정상안과 폭주부족안 모두 AC/A 비가 감소하였다. 폭주 부족안의 경우 양성 융합성폭주가 부족하여 스마트폰 사용 시 조절을 상대적으로 많이 사용하고, 이는 조절에 대한 폭주 적응이 유발되어 정상안보다 상대적으로 AC/A 비의 감소율이 적게 나타난 것으로 판단된다.

스마트폰 사용 전 근거리 양성융합버전스는 정상안의 경우 흐린점은 17.71±7.28 Δ, 분리점은 20.98±8.61 Δ으로 나타났고, 30분간 영상시청 후 흐린점은 18.21±7.24 Δ, 분리점은 22.00±8.31 Δ으로 흐린점, 분리점 모두 2.82% 증가하였다. 폭주부족안은 30분간 영상시청 후 근거리 양성융합버전스의 변화는 흐린점이 14.23±7.53 Δ에서 15.68±6.60 Δ으로 10.19% 증가하였고, 분리점은 15.95±7.57 Δ에서 17.23±6.69 Δ으로 8.02% 증가하였다. 스마트폰 사용 전과 후 근거리 양성융합버전스는 정상안과 폭주부족안 모두 증가하는 경향을 보였으나 통계적으로 유의한 변화는 아니었다(Table 1).

근거리 양성융합버전스 측정 시 BO 프리즘 가입에 따라 폭주자극이 증가되면서 양안선명단일시를 위해 조절과 폭주상태를 유지시켜야 되는데, 폭주자극이 증가하여 양안선명단일시의 한계에 도달하게 되면 복시를 피하기 위해 폭주성 조절 또한 증가하여 흐린점이 생기다가 더 이상 융합이 불가능하게 되면 분리점이 발생하게 된다.^[30] 폭주부족안의 경우 부족한 융합성폭주로 인해 근거리 작업 시 조절노력에 따른 조절의 긴장상태가 상대적으로 높게 되어 정상안에 비해 내직근이 더 많이 긴장되어 있는 상태이다. 또한, 지속적인 근거리 작업은 융합을 유지하려는 조절 및 폭주의 노력이 증가함에 따라 폭주 적응이 발생하여 스마트폰 사용 전과 비교하여 흐린점 및 분리점의 변화율이 정상안보다 크게 나타났다고 판단된다. 스마트폰 사용 후 정상안의 조절성폭주는 3.27 Δ에서 3.79 Δ으로 증가하였지만, 폭주부족안의 경우 근거리 작업 시 양안 중심와 주시상태를 유지하기 위해 지속적인 조절에 따른 상호작용의 결과로 조절성폭주가 영향을 받아 1.72 Δ에서 1.55 Δ으로 감소하였다고 판단된다. 이러한 결과는 안정피로 및 집중력 저하의 원인이 될 수 있을 것으로 보인다.

근거리 작업 전의 근거리 음성상대폭주(negative relative convergence, NRC)는 정상안의 경우 11.52±4.75 Δ이었으며, 스마트폰을 이용한 근거리 작업 후에는 11.02±4.21 Δ으로 나타나 약 0.50 Δ 감소하였고, 폭주부족안의 경우 15.09±4.05 Δ에서 16.50±3.77 Δ으로 1.41 Δ 증가하였으나 통계적으로 유의한 변화는 아니었다(Table 2). 방법에서는 BI으로 표기 프리즘을 장입함에 따라 양안선명단일시를 유지하기 위해 음성 융합버전스가 요구되지만 한계에 도달하게 되면 조절 이완에 따른 음성 조절성 폭주가 유발되어 흐린 상태가 나타나게 되며 이후 복시가 나타나게 된다.^[31] 본 연구에서는 30분간의 근거리 작업 후 폭주부족안의 음성 융합버전스는 정상안과 비교하여 증가하는 경향을 보였다. 폭주부족안은 지속적인 근거리 작업 시 약한 융합성버전스로 인해 상대적으로 조절을 많이 하며, 이에 따른 상호작용의 결과로 조절성폭주가 더 영향을 받음으로 인해 이를 보상하여야 할 음성융합버전스 필요량도 정상안의 경우보다 높은 것으로 판단된다.

스마트폰 사용 전 안정피로와 관련된 자각증상들의 총점에 대한 평균은 정상안의 경우 7.91±4.39점이었고, 스마트폰 사용 후에는 10.36±3.80점으로 2.45점이 증가하였다. 30분간 스마트폰을 통한 영상시청 후 폭주부족안의 안정피로와 관련된 자각증상들의 총점에 대한 평균 변화는 5.86±2.61점에서 9.86±2.73점으로 4.00점이 증가하였다. 스마트폰을 이용한 근거리 작업 후 정상안과 폭주부족안 모두 안정피로가 증가하였으며, 폭주부족안의 경우 정상안보다 변화량이 높았고, 이는 통계적으로도 유의한 차이였다(pCI = 0.025)(Fig. 7).

Fig. 7. 
The change of total subjective symptoms after watching a movie on a smartphone.

*Significantly different at p<0.05 (paired t-test)

안정피로와 관련된 자각증상 항목을 비교하였을 때 정상안의 경우 피로감, 불편감, 졸림, 안통, 작열감, 안구 압박감 항목에서 스마트폰을 통한 근거리 작업시에 자각증상이 증가하는 경향을 보였고, 두통 및 간헐적 복시 항목에서는 큰 변화를 보이지 않았다(Fig. 8A). 폭주부족안은 스마트폰을 사용 후 불편감, 졸림, 안통, 작열감, 간헐적복시 항목에서 증가하는 경향을 보였고, 두통, 안구 압박감에서는 변화가 거의 없었지만 피로감에서 유의한 증가가 나타났다(p = 0.035)(Fig. 8B). 스마트폰을 이용한 지속적인 근거리 작업 후 안구피로, 불편감, 졸림, 안통, 작열감 항목의 경우 정상안과 폭주부족안 모두 증가하였다. 영상을 시청한 후 집중도 저하와 관련된 자각증상에서 폭주부족안이 정상안보다 흐림, 집중력 저하 및 독서속도 저하 항목에서 상대적으로 높았다(Fig. 9).

Fig. 8. 
The change of eye-related symptoms after watching a movie on a smartphone.

A. Normal group

B. Convergence insufficiency group

*Significantly different at p<0.05 (paired t-test)

Fig. 9. 
The change of concentration-related symptoms after watching a movie on a smartphone.

20대가 스마트폰 게임과 스마트폰을 통한 영상 시청 후에 나타난 자각증상에 대해서 비교한 박 등^[32]의 연구에 따르면 게임과 영상 시청 후 모두 자각증상이 증가한다고 하였으며, 모니터를 통한 영상 시청과 스마트폰을 이용한 영상 시청 후 피로감에 대해 연구한 박 등^[13]에 의하면 대상자 모두 모니터를 통한 영상 시청보다 스마트폰을 이용한 영상 시청에서 더 많은 피로감을 느낀다고 하였다. 또한, 김 등^[25]의 연구에서는 스마트폰의 경우 컴퓨터에 비해 상대적으로 시청 거리가 가까워 증가된 조절 및 폭주의 요구로 인해 눈의 피로가 더욱 가중된다고 하였다. 디지털기기 중 스마트폰은 화면의 크기가 작아 시선 이동이 크지 않기 때문에 근거리 작업 시 양안선명단일시를 위해 폭주 후 외안근의 긴장도가 지속적으로 유지되어야 하며, 상대적으로 휘도가 높은 스마트폰은 긴장성 조절에 영향을 주기 때문에 정상안과 폭주부족안 모두 스마트폰 사용 후 자각증상이 증가하였다. 정상안보다 상대적으로 융합성 폭주가 약한 폭주부족안의 경우 근거리 작업 시 중심와 주시상태를 유지하기 위해 더 많은 조절에 의한 조절성폭주가 지속적으로 작용하여 피로감이 높고, 이로 인해 집중력 저하 및 독서속도 저하가 높게 나타난 것으로 판단된다. 스마트폰은 다른 디지털기기에 비해 화면이 작고, 상대적으로 짧은 거리에서 작업이 이루어지므로 이에 따른 조절과 폭주에 관련된 근육들이 계속 긴장상태를 유지하기 때문에 지속적인 근거리 작업은 피로감과 안정피로를 증가시킬 것으로 보인다.