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실험 전 6개월 간 안질환이 없었던 성인 30명(남 26명, 여 4명, 평균 나이 24.8±1.8세)을 대상으로 실험을 실시하였고 피검자의 평균 굴절이상도는 –3.35±2.53 D이었다. 실험실의 조도는 370 Lx의 일정한 밝기를 유지하였다. 실험 전 피검자들을 자동굴절계(CHAROPS MRK-2000, 휴비츠, 한국)와 포롭터(JP/RT-600, NIDEK, 일본)를 이용하여 완전교정하였다. 피검자들의 굴절이상을 완전교정한 후 A사의 스마트폰(화면크기: 8.9 cm, 밝기: 500 cd/m², 해상도: 960*640)과 책(용지크기: 14.8 × 21 cm)을 이용하여 30분간 독서를 실시하였다. 피검자와 스마트폰 혹은 책과의 거리는 50±5 cm로 하였고, 시선의 각도는 40±5_o로 하였다. 책을 통한 근거리 작업에서는 글자의 크기를 10포인트로, 스마트폰 글자의 크기를 7포인트로 하였다.

스마트폰을 이용한 근거리 작업과 책을 이용한 근거리 작업의 순서는 대상자마다 무작위로 진행하였고 각각의 실험을 마친 후에는 수평 및 수직사위와 양성 및 음성융합버전스를 측정하였고 실험 간 30분 정도의 휴식 시간을 가져 두 실험 사이에 미치는 영향이 없도록 하였다.

프리즘 분리법(von Graefe method)을 이용하여 40 cm 거리에서 근거리 수평 및 수직사위 검사를 하였다. 시표는 단독문자의 0.7시표를 사용하였고 포롭터에 원거리 굴절이상 교정도수를 장입한 상태에서 융합제거를 위하여 우안 앞에 6 Δ 기저상방(BU, base-up) 프리즘을 위치시키고 좌안 앞에는 로타리 프리즘을 장착하여 위치시킨 후 근거리 수평사위도를 측정하였다. 근거리 수직사위도의 측정은 피검자에게 눈을 감도록 지시한 후 12 Δ 기저내방(BI, base-in)을 좌안 앞에 위치시켜 시표가 분리되었는지를 확인한 후 프리즘양을 변화시켜 분리된 시표가 일직선상으로 일치될 때의 값을 측정하였다.

과다한 눈모임 자극을 방지하기 위하여 음성융합버전스를 측정한 후 양성융합버전스를 측정하였다. 음성융합버전스 측정 시 검사자가 피검자의 양쪽 눈 앞에 프리즘을 BI 방향으로 초당 1 Δ의 속도로 변화시키면서 흐린점, 분리점, 회복점을 측정하였고, 양성융합버전스 역시 피검자 눈 앞의 양쪽 프리즘을 BO 방향으로 초당 1 Δ의 속도로 변화시켜 흐린점, 분리점, 회복점을 측정하였다.

실험 전과 책을 이용한 근거리 작업 후 및 스마트폰을 이용한 근거리 작업 후의 사위도와 융합버전스는 반복측정분산분석(repeated measure ANOVA)을 이용하여 분석하였고 실험 전과 책, 실험 전과 스마트폰의 차이는 대응표본검정(paired t-test)을 이용하여 분석하였다. 모든 통계처리는 SPSS Statistic 18.0을 이용하였고 유의확률이 0.05 이하인 경우에 통계적인 유의성이 있다고 분석하였다.

근거리 작업 전 실험 대상안의 근거리 수평사위도 분포는 정위(0 Δ)가 5명, 내사위(0 Δ 초과, +)가 13명, 외사위(0 Δ 미만, −)가 12명으로 나타났으나 스마트폰을 통한 근거리 작업 후에는 정위가 1명, 내사위가 20명, 외사위가 9명으로 내사위쪽의 편위가 증가했음을 확인할 수 있었다. 책을 통한 근거리 작업 후에도 정위가 1명, 내사위가 18명, 외사위가 11명으로 내사위안이 증가되었다(Fig. 1A). 근거리 평균 수평사위도는 실험 전 –0.80±7.37 Δ의 외사 위에서 책을 통한 근거리 작업 후에는 평균 0.50±6.61 Δ 내사위, 스마트폰을 통한 근거리 작업 후에는 평균 1.67±7.17 Δ 내사위로 나타났다. 책을 통한 근거리 작업 후에는 1.30 Δ 내사위화 하였고 스마트폰을 통한 근거리 작업 후에는 2.47 Δ 내사위화 한 것으로 나타나 근거리 작업 전에 비해 책과 스마트폰을 이용한 근거리 작업 후에는 모두 내사위화 되는 것으로 나타났으며 통계적으로도 유의한 차이였다(P = 0.000, Table 1). 외사위안의 경우에는 근거리 작업 전의 −7.83±5.36 Δ에서 책을 이용한 독서 후 −5.42±4.98 Δ으로 약 2.41 Δ 외사위가 줄어들었다. 유의확률 0.018로 통계적으로 유의한 변화였다. 스마트폰을 이용한 독서 후에도 –4.83±5.73 Δ으로 약 3.00 Δ 외사위가 줄어들었으며 유의확률 0.008로 통계적으로 유의한 것으로 나타나 외사위안은 책과 스마트폰 모두 근거리 작업 후에 사위도가 줄어드는 것을 확인할 수 있었다(Table 1). 외사위안의 경우 책에 비해서 스마트폰을 사용한 근거리 작업이 사위도 변화에 더 큰 영향을 주는 것으로 나타났다. 내사위안의 경우에는 근거리 작업 전 5.38±3.71 Δ에서 책으로 독서 후는 5.23±4.53 Δ으로 거의 변화가 없었고 스마트폰으로 독서 후에는 7.38±3.95 Δ으로 통계적으로 유의하게 더 내사위화 되는 것으로 나타났다(P=0.010, Table 1). 정위안의 경우에는 근거리 작업 전 0 Δ에서 책을 이용한 독서 후 2.40±2.07 Δ으로 변화하였고 스마트폰을 이용한 독서 후에도 2.40±1.52 Δ으로 모두 내사위화 되는 것으로 나타났으나 스마트폰의 경우만 통계적으로 유의하게 내사위화 되는 것으로 나타났다(P=0.024, Table 1).

Fig. 1. 
The change of heterophoria after near work with paper book and smartphone.

A. Horizontal heterophoria, B. Vertical heterophoria

스마트폰과 책을 통한 근거리 작업으로 인한 수평사위도 변화를 사위도 정도에 따라 3가지(2 Δ 이상 외사위화, 1 Δ 내사위화 ~ 1 Δ 외사위화, 2 Δ 이상 내사위화)로 분류하여 분석한 결과 2 Δ 이상 내사위화 된 경우가 가장 많았고 그 중에서도 스마트폰을 이용한 근거리 작업 후에 가장 크게 변하는 것으로 나타났다. 내사위화 1 Δ ~ 외사위화 1 Δ의 범위로 변화된 경우는 책을 읽은 후가 더 많았고 2 Δ 이상 외사위화 된 경우는 스마트폰과 책을 이용한 근거리 작업 모두 비슷하게 분포하는 것으로 나타났다(Fig. 2A).

Fig. 2. 
The range of near heterophoric variation after near work with paper book and smartphone.

A. Horizontal heterophoria, B. Vertical heterophoria

수직사위도는 좌안을 기준으로 우안의 수직사위도를 평가하였다. 근거리 작업 전 사위 분포는 30명의 실험대상자 중 정위가 13명, 상사위가 6명, 하사위가 11명이었고 스마트폰을 통한 근거리 작업 후에는 정위가 9명, 상사위가 6명, 하사위가 15명으로 근거리 작업 전과 비교해 봤을 때 정위가 줄어들고 하사위가 증가하였다. 그러나 책을 통한 근거리 작업 후에는 정위가 15명, 상사위가 6명, 하사위가 9명으로 근거리 작업으로 인해 하사위가 감소한 것으로 나타나 근거리 작업으로 인한 수직사위도의 변화가 관찰되었음을 알 수 있었다(Fig. 1B). 근거리 평균 수직사위도는 근거리 작업 전 하사위 −0.50±1.28 Δ에서 책을 이용한 근거리 작업 후에는 상사위 0.50±6.61 Δ으로 나타나 근거리 작업에 의해 약 1 Δ 상사위화 된 것으로 나타났고 스마트폰을 이용한 근거리 작업 후에는 평균 1.67±7.17 Δ으로 근거리 작업으로 인해 2.17 Δ 상사위화 된 것으로 나타났다. 책과 스마트폰을 이용한 근거리 작업 후에 근거리 수직사위도가 상사위화 된 것으로 나타났지만 통계적으로 유의한 변화는 아닌 것으로 나타났다(Table 2).

상사위안의 경우에는 근거리 작업 전 1.00 Δ에서 책을 이용한 독서 후 0.33±0.52 Δ로 통계적으로 유의하게 수직사위가 줄어들었고(P=0.025) 스마트폰을 이용한 독서 후에도 0.50±0.55 Δ로 나타나 수직사위가 줄어들었지만 통계적으로 유의한 변화는 아니었다(Table 2). 정위안이 책으로 근거리 작업 시에는 0.38±0.65 Δ, 스마트폰으로 작업 시에는 0.08±0.64 Δ으로 상사위화 되는 경향을 보이긴 하였으나 유의한 변화는 아니었다(Table 2). 하사위안의 경우도 근거리 작업 전 –1.91±0.94 Δ에 비해 책 독서 후 –1.55±1.21 Δ으로 스마트폰을 이용한 독서 후에는 –1.36±1.29 Δ으로 사위량이 감소하는 경향을 보였으나 통계적으로 유의한 변화는 아니었다(Table 2). 따라서 근거리 작업매체의 종류에 따른 수직사위량의 변화는 거의 없는 것으로 나타났다.

스마트폰과 책을 이용한 근거리 작업 후의 수직사위도 변화 정도에 따라 분석한 결과에서 1 Δ 하사위화 ~ 1 Δ 상사위화 된 경우가 스마트폰으로 근거리 작업을 하였을 때는 30명 중 27명, 책은 30명 중 28명으로 나타났다(Fig. 2B). 이는 근거리 수직 사위량이 1 Δ 이내로 큰 변화는 없었던 것을 의미하므로 스마트폰이나 책을 이용한 근거리 작업으로 인하여 근거리 수평사위도가 내사위화된 것에 비해 수직사위도는 영향을 덜 받은 것으로 생각된다.

근거리 작업 전의 실험 대상안의 근거리 양성융합버전스의 분리점은 평균 25.03±9.55 Δ이었고 책을 이용한 근거리 작업 후에 분리점이 약 1.33 Δ 감소한 23.70±8.27 Δ으로 나타났고 스마트폰을 이용한 근거리 작업 후에도 평균 22.83±9.74 Δ으로 분리점이 2.2 Δ 감소하였다(Fig. 3A). 근거리 작업 전에 비하여 책과 스마트폰을 이용한 근거리 작업 후의 양성융합버전스의 분리점이 감소하는 것으로 나타났으나 반복측정 분산분석 결과 유의확률 0.70으로 통계적으로 유의한 차이는 아니었다. 하지만 근거리 작업 전과 스마트폰을 이용한 작업 후의 분리점의 차이는 유의확률 0.021로 통계적으로 유의한 차이를 나타내어 책을 이용한 근거리 작업에 비해 스마트폰을 이용한 근거리 작업이 근거리 양성융합버전스의 분리점을 더 많이 감소시킨 것으로 생각된다(Table 3).

Fig. 3. 
The rate of variation in positive fusional vergence after near work with paper book and smartphone.

A. Break point, B. Recovery point

실험 전의 융합버전스에 따라 실험 후 변화한 정도의 차이가 존재하기 때문에 융합버전스의 변화는 실험전에 비해 10%이상 증가한 집단과 감소한 집단으로 나누어 분석하였다. 스마트폰을 이용한 근거리 작업 후에 근거리 양성융합버전스 분리점이 10% 이상 감소하는 경우는 30명 중 15명으로 절반을 차지하였고, 10% 이하로 변화량이 적은 경우는 10명이었으며, 10% 이상 분리점이 증가한 경우는 5명으로 가장 적은 분포도를 보였다(Fig. 3A). 책을 이용한 근거리 작업 후에는 분리점이 10% 이하의 변화량을 보인 경우가 14명으로 가장 많았으며, 다음으로 10% 이상 감소한 경우로 11명으로 나타났다(Fig. 3A). 분리점이 10% 이상 증가한 경우가 5명으로 가장 적게 분포하는 것으로 나타나 스마트폰을 이용한 작업과 마찬가지로 분리점이 증가한 경우가 가장 적게 분포하는 것으로 나타났다(Fig. 3A).

근거리 작업 전의 근거리 양성융합버전스의 회복점은 평균 15.60±10.75 Δ이었으며 스마트폰을 통한 근거리 작업 후에는 평균 13.23±9.91 Δ으로 약 2.37 Δ 감소한 것으로 나타났고 통계적으로도 유의한 차이였다(p=0.040, Table 3). 책을 이용한 근거리 작업 후에도 평균 13.87±9.44 Δ으로 약 1.73 Δ 감소하는 것으로 나타났으나 통계적으로 유의한 차이는 아니었다(Table 3). 근거리 작업 전과 스마트폰 작업 후 및 책을 이용한 작업 후의 회복점을 반복측정 분산분석 결과, 스마트폰을 이용한 작업 후에만 회복점이 감소하는 것으로 나타나 책을 이용한 작업에 비해 스마트폰을 이용한 근거리 작업이 근거리 양성융합버전스 회복점의 변화에 더 큰 영향을 주는 것으로 생각된다.

스마트폰을 이용한 근거리 작업 후에 근거리 양성융합버전스의 회복점이 10% 이상 감소한 경우가 16명으로 가장 많았고 10%이하로 변화한 경우가 10명, 10% 이상 증가한 경우가 6명으로 스마트폰을 이용한 근거리 작업 후에는 회복점이 감소하는 경우가 가장 많은 것으로 나타났다(Fig. 3B). 하지만 책을 이용한 근거리 작업 후에는 10% 이상 감소한 경우와 10% 이하로 변화한 경우가 각각 12명으로 동일하게 분포하는 것으로 나타났고 10% 이상 회복점이 증가한 경우가 4명으로 가장 적게 분포하는 것으로 나타났다(Fig. 3B). 따라서 스마트폰을 이용한 근거리 작업을 하였을 때 근거리 양성융합버전스의 회복점이 감소된 경우가 가장 많았으므로 책에 비해 스마트폰을 이용한 근거리 작업이 양성융합버전스 감소에 더 크게 영향을 준 것으로 생각된다.

근거리 작업 전의 근거리 음성융합버전스 분리점은 평균 21.97±6.55 Δ이었으며 책을 이용한 근거리 작업 후에는 평균 23.03±5.85 Δ로 나타나 약 1.07 Δ 증가하였고 스마트폰을 이용한 근거리 작업 후에는 평균 21.90±5.38 Δ로 근거리 작업으로 인한 변화가 나타나지 않았다(Fig. 3B). 책을 이용한 근거리 작업 후에는 근거리 음성융합버전스가 증가하였으나 통계적으로 유의한 차이는 아니었다(Table 3).

근거리 작업에 의한 근거리 음성융합버전스 변화 정도를 분석한 결과, 책을 이용한 작업의 경우 10% 이상 분리점이 증가한 경우가 30명 중 13명으로 가장 많았고 10% 이하의 변화량을 나타낸 경우는 11명, 10% 이상 분리점이 감소한 경우가 6명으로 가장 적었다(Fig. 4A). 스마트폰을 이용한 근거리 작업 후에는 10% 이하의 변화량을 나타내는 경우가 16명으로 절반 이상이었고 10% 이상 증가한 경우가 8명, 10% 이상 감소한 경우가 6명이었다(Fig. 4A).

Fig. 4. 
The rate of variation in negative fusional vergence after near work with paper book and smartphone.

A. Break point, B. Recovery point

근거리 작업 전의 근거리 음성융합버전스 회복점은 11.03±5.79 Δ, 책을 통한 근거리 작업 후에는 11.33±5.38 Δ, 스마트폰을 통한 근거리 작업 후에는 11.13±5.35 Δ으로 나타났으나 근거리 작업으로 인한 회복점의 변화는 거의 나타나지 않았고 반복측정 분산분석 결과 통계적으로도 유의한 차이가 없는 것으로 나타났다(Table 3).

회복점 변화율에 따른 분포정도를 분석한 결과 책을 이용한 근거리 작업 후에 10% 이상 음성융합버전스의 회복점이 증가한 경우가 16명으로 가장 많았고 10% 이상 감소한 경우가 8명, 10% 이하의 변화량을 보인 경우가 6명이었다(Fig. 4B). 스마트폰을 사용한 근거리 작업의 경우에도 10% 이상 회복점이 증가한 경우가 14명으로 가장 많이 분포하였고 10% 이상 감소한 경우가 9명, 10% 이하의 변화량을 보인 경우가 7명으로 나타났다. 책과 스마트폰을 이용한 근거리 작업 후에 변화량에 따라 분포하는 정도가 비슷하게 나타나 회복점의 변화는 근거리 작업 매체와 관계없는 것으로 나타났다(Fig. 4B).

책과 스마트폰을 이용한 근거리 작업 후에 책과 스마트폰 모두 실험 전에 비하여 내사위화 되는 것으로 나타났고 책에 비해 스마트폰을 사용하였을 경우 내사위화 되는 정도가 크게 나타났다. 하지만 박 등^[12]의 연구에서는 스마트폰을 통한 20분간의 영상 작업 후에 사위량이 외사위화 된다고 보고되어 본 연구결과와는 반대로 나타났다. Pölönen 등^[14]의 연구결과에 따르면 같은 크기의 작은 화면을 통해 책을 읽는 경우보다 게임이나 영상을 보는 경우 피로도 증상이 적게 나타난다는 보고된 바 있어 스마트폰을 이용하여 글자를 읽는 작업이 영상 시청에 비해 시선의 이동이 일정하기 때문에 근거리 작업의 집중도와 피로도에 차이가 발생해 나타난 결과라고 생각된다. 책보다 스마트폰을 이용한 독서가 더 크게 내사위화 된 것은 책에 비해 스마트폰의 화면과 폰트의 크기가 작았기 때문에 시선 이동의 변화가 상대적으로 적어 주시하고 있는 주시점이 좁아 폭주 후 외안근의 긴장도가 지속적으로 유지되어 상대적으로 크기가 큰 책에 비해 스마트폰을 통한 독서 작업이 사위도의 변화에 더 큰 영향을 준 것이라고 생각된다. Pölönen 등^[16]의 연구에서 같은 독서 작업을 할 때 작은 화면으로 보는 것보다 책을 읽는 것이 더 편안함을 느낀다고 보고된 바도 있다. 외사위안의 경우 책과 스마트폰 모두 통계적으로 유의하게 외사위가 줄어드는 것으로 나타났는데 정위안과 내사위안에 비해 내직근이 더 많이 긴장되어 있는 상태이므로 30분간의 독서 작업이 정위안이나 내사위안에 비해 내직근을 더 많이 자극시켜 나타난 결과라고 생각된다. 다른 이유로는 스마트폰의 경우 종이에 비해 휘도가 높아 눈에 더 큰 자극을 주어 사위도 변화까지 이어졌을 가능성도 배제할 수 없다.^[15] 수직사위도의 경우에는 책이나 스마트폰을 이용한 근거리 작업으로 인해 큰 변화가 나타나지 않았는데, 이는 책을 읽는 작업을 실시하였기 때문에 시선의 이동이 일정하였고 문자 이외의 다른 자극이 없었기 때문인 것으로 생각된다.

스마트폰을 이용한 근거리 작업의 경우 근거리 양성융합버전스의 분리점이 10% 이상 감소한 경우가 가장 많았고 책을 이용한 근거리 작업의 경우 10% 이하인 경우가 많아 상대적으로 분리점의 변화가 적은 것으로 나타났다. 즉, 근거리 작업 매체의 종류에 따라 근거리 양성융합버전스 분리점의 변화에 차이가 있는 것으로 나타났다. 양성융합버전스의 경우 스마트폰을 이용한 근거리 작업후에 분리점과 회복점 모두 통계적으로 유의하게 감소하는 것으로 나타났다. 권 등^[13]의 연구에서는 40대의 노안과 비노안에서 스마트폰을 이용하여 영상을 시청한 후 양성융합버전스의 변화가 없었다고 보고하였지만 20대를 대상으로 진행한 본 연구대상과 연령대의 차이가 있기 때문에 결과에 차이가 있는 것으로 생각된다. 책을 이용한 근거리 작업의 경우 양성융합버전스의 변화가 거의 없는 것으로 나타났는데 이는 같은 독서 작업을 할 때 작은 디스플레이를 이용한 작업보다 책을 이용한 작업에 편안함을 느끼고 독서 작업을 하는 모니터의 휘도가 높을수록 안구 피로도가 높아진다는 연구결과에 비추어 볼 수 있다.^[15,16] 책의 경우 휘도가 낮고 상대적으로 편안하게 근거리 작업을 하였기 때문에 양성융합버전스의 변화가 거의 없는 반면에 종이에 비해 휘도가 높고 작은 화면인 스마트폰을 이용한 지속적인 근거리 독서 작업은 내직근의 긴장을 더욱 유발한 것으로 생각된다. 과도한 내직근의 긴장으로 인하여 내사위화 되었지만 독서 작업을 하는 동안 융합이 가능한 범위 내였기 때문에 근거리 작업을 지속할 수 있었던 것으로 보인다. 하지만 양성융합버전스의 경우 연속적으로 개산을 유발하였을 때 최대한 폭주하여 융합할 수 있는 정도를 확인하는 검사이기 때문에 내직근의 긴장도가 높아져 있는 상태에서 개산을 유발하고 다시 폭주하여 융합하는 과정에서 내직근의 긴장도가 근거리 작업 전의 긴장도에 비해 변화 정도가 커지기 때문에 폭주할 수 있는 양성융합버전스가 감소하였다고 생각된다.

스마트폰을 이용한 근거리 작업 후에 양성융합버전스는유의하게 감소하였지만 음성융합버전스의 경우 책과 스마트폰을 이용한 근거리 작업 모두 통계적으로 유의한 변화가 없는 것으로 나타났다. 본 연구결과와 반대로 권 등^[13]의 연구에서는 스마트폰을 이용한 영상시청 후에 음성융합버전스가 감소한다고 보고 하였는데 이는 근거리 작업 종류에도 차이가 있었고 조절기능이 상대적으로 부족한 40대를 대상으로 진행된 연구 결과였기 때문에 조절기능에 이상이 없는 20대 성인을 대상으로 진행된 본 연구결과와는 차이가 있는 것으로 생각된다. 음성융합버전스의 경우 폭주를 유발하여 개산정도를 측정하는 검사이므로 지속된 근거리 작업으로 인하여 내직근이 긴장되어 있는 상태에서 단계적으로 폭주를 유발하고 개산하는 검사가 진행되기 때문에 자극된 폭주량과 개산반응의 차이가 거의 없기 때문에 개산력의 변화에는 큰 영향을 주지 않은 것으로 생각된다.