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본 연구의 취지를 이해하고 참여하는 데 동의하는 양안 교정시력 및 나안시력이 0.8 이상, 비사시안 그리고 안질환 또는 전신질환 및 약물을 복용하지 않는 근거리 작업이 가장 많은 20대 131명(22.1±3.3세)을 대상으로 시기능을 평가하였다. 그 중 정상군 25명, 폭주부족군 13명, 폭주과다군 5명에게 영상 시청을 하게 한 후 조절 기능 변화를 비교하였다.

폭주근점, 사위도, 융합버전스, 및 조절대비 조절성폭주비(accommodative convergence/accommodation ratio, AC/A비) 검사의 Morgan 값^[11]을 기준으로 정상군, 폭주부족군, 및 폭주과다군으로 분류하였다. 스마트폰 사용 조건은 피검자의 눈으로부터 35~40 cm를 기준으로 받침대를 사용하여 하방 각도 10~15^o로 하였고, A사의 스마트폰(화면크기: 4.3 인치, 최대밝기 일 때 휘도는 290 cd/m²(nit), 해상도: 800*480)을 사용하였으며, 글자크기는 3 mm의 상태에서 영화 ‘아이언맨’을 처음 장면부터 30분간 시청하게 하였다. 영상시청 전과 후에 각각 조절검사를 실시하여 변화를 분석하였다. 스마트폰으로 영상을 시청하기 전에 피검자들을 자동굴절계(CHAROPS MRK-2000, 휴비츠, 한국)와 포롭터(JP/RT-600, NIDEK, 일본)를 이용하여 완전교정 도수를 측정하였다.

시기능 검사값은 평균±표준편차로 나타내었으며 실험결과의 통계적 분석을 위하여 SPSS(version 12.0 for windows)를 이용하여 paired t-test로 분석하였다. 95%의 신뢰구간으로 p<0.05일 때 통계적으로 유의성이 있는 것으로 판단하였다.

스마트폰 시청 전의 정상군의 단안 조절용이성은 11.6±3.3 cpm이고 폭주부족군은 9.9±5.5 cpm, 폭주과다군은 12.8±1.9 cpm로 나타났다. 스마트폰 시청 후 정상군의 단안 조절용이성은 10.2±3.6 cpm, 폭주부족군에서 8.4±5.3 cpm, 폭주과다군에서는 13.1±2.5 cpm로 나타났다. 스마트폰 시청 전 후를 비교했을 때 단안 조절용이성은 정상군과 폭주부족군에서는 각각 0.1%(1.4 cpm), 16.0%(1.5 cpm)의 감소가 나타났으며 통계적으로 유의한 변화였다(각각 p=0.004, p=0.001). 폭주과다군은 3.3%(0.3 cpm)만큼 증가하였으나 통계적으로 유의한 변화는 아니었다(Fig. 1).

Fig. 1. 
The change of monocular accommodative facility after a 30-minute-near work with a smartphone.

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

CI: convergence insufficiency, CE: convergence excess

스마트폰 사용으로 인한 단안 조절용이성 증가 및 감소비율의 분포는 정상군의 경우 10안(20.0%)이 증가, 29안(58.0%)이 감소, 11안(22.0%)이 변화없음으로 나타났고 폭주부족군은 증가 5안(19.2%), 감소 19안(73.1%), 변화없음 2안(7.7%)으로 나타났다. 폭주과다군은 증가 3안(30.0%), 감소 3안(30.0%), 변화없음 4안(40.0%)으로 나타났다(Fig. 2).

Fig. 2. 
The ratio of increase and decrease in monocular accommodative facility after a 30-minute-near work with a smartphone.

CI: convergence insufficiency, CE: convergence excess

단안 조절용이성의 변화 정도를 2 cpm단위로 나누어 분포도를 비교한 결과 단안 조절용이성이 증가한 10안 중변화량이 0<cpm≤2인 것은 6안, 2<cpm≤4인 것은 2안, 4<cpm≤6과 6<cpm은 각각 1안으로 나타나 0<cpm≤2인 경우가 60.0%를 차지하였다. 또한 정상안군 중 단안 조절용이성이 감소한 20안 중 −2≤cpm<0의 변화량을 보인 것은 14안으로 48.3%를 차지하였고 −4≤cpm<−2인 것은 9안, −6≤cpm<−4인 것은 2안, cpm<−6 이상인 것은 4안으로 6cpm 이상 감소한 경우가 20%에 달하여 단안 조절용이성이 감소한 정상안에서의 변화폭이 더 큼을 알 수 있었다(Fig. 3A). 폭주부족군에서는 스마트폰 사용으로 인해 단안 조절용이성이 감소한 19안 중 0<cpm≤2의 변화량을 보인 경우가 57.9%였으며, 2<cpm≤4인 경우가 36.8%였다(Fig. 3B). 폭주과다군에서 변화량이 없는 경우가 많았고 대상안의 숫자가 적어 분포도에 대한 분석을 실시하지 않았다.

Fig. 3. 
The degree of variation in monocular accommodative facility after a 30-minute near work with a smartphone.

A. Normal, B. Convergence insufficiency, C. Convergence excess

스마트폰 시청 전의 양안 조절용이성은 정상군에서 12.9±3.3 cpm이고 폭주부족군에서 11.5±4.6 cpm, 폭주과다군에서는 12.6±3.4 cpm로 나타났다. 스마트폰 시청 후 양안 조절용이성은 정상군에서 11.1±3.6 cpm이고 폭주부족군에서 10.8±3.6 cpm, 폭주과다군에서는 11.6±4.8 cpm로 나타났다. 스마트폰 시청 전 후를 비교했을 때 양안 조절용이성은 정상군에서 약 2.0 cpm, 폭주부족군은 0.7cpm, 폭주과다군의 경우 1.0 cpm 감소하였다(Fig. 4). 양안 조절용이성은 정상군만이 통계적으로 유의하게 감소하였다(p=0.005).

Fig. 4. 
The change of binocular accommodative facility after a 30-minute-near work with a smartphone.

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

CI: convergence insufficiency, CE: convergence excess

양안 조절용이성 증가 및 감소비율의 분포를 보면 정상군은 증가 7명(28.0%), 감소 18명(72.0%)으로 나타났으며 폭주부족군은 증가 3명(23.1%), 감소 9명(69.2%), 변화없음 1명(7.7%)으로 나타났다. 폭주과다군은 증가 1명(20.0%), 감소 4명(80.0%)으로 나타났다(Fig. 5).

Fig. 5. 
The ratio of increase and decrease in binocular accommodative facility after a 30-minute-near work with a smartphone.

CI: convergence insufficiency, CE: convergence excess

정상군의 경우는 스마트폰 작업시에 단안조절용이성에 비해 양안 조절용이성이 더 크게 감소한 것으로 보아 시기능이 정상인 경우에는 스마트폰으로 30분간 수행된 근거리작업에 의해 협동안운동이 더 크게 영향을 받는 것으로 보인다. 근거리 작업시의 지속적인 폭주에 의한 교차상호작용의 결과로 조절이 영향을 받게 되어 스마트폰 작업 후 양안 조절용이성의 속도가 낮아졌을 것으로 생각된다. 이러한 결과는 안정피로 증상인 흐려보이거나 두통과 같은 증상의 원인이 될 수 있을 것으로 보인다.^[14-16]

폭주부족군의 경우 단안 조절용이성이 통계적으로 유의하게 감소한 것으로 보아 폭주부족안의 스마트폰 시청이 정상안에 비해 조절량이 많아지게 되어 과조절을 유발하여 조절이완이 느려진 것으로 생각된다. 스마트폰 시청 시 피드백시스템에 의해 조절 제어의 흐림이 인식되지 않을때까지(null point) 더 많은 수정체변화의 위해 신경공급을 촉진하게 하여 계속적인 조절 자극을 가지게 된다. 하지만 느린 조절 기능(SAA: Slow accommodative adaptation)의 메커니즘으로 인해 계속적인 근거리작업은 원거리 주시 때 이완 조절 매커니즘으로의 이행이 어려워진다.^[17] 이는 조절자극에 대한 반응이 느려졌음을 의미하며 특히 폭주부족군은 양성 융합성 폭주여력이 부족하여 스마트폰 시청 시 조절을 상대적으로 많이 사용하게 되므로 양안 조절용이성에 비해 단안 조절용이성의 감소가 더 크게 나타난 것으로 생각된다.

다른 시기능군에서는 스마트폰 사용으로 인해 단안 조절용이성이 통계적으로 유의하게 감소하였으나 폭주과다군에서는 유의한 변화가 나타나지 않았다. 단안 조절용이성은 폭주가 배제된 상태로 폭주성 조절개입이 되지 않아 근거리 작업으로 인한 폭주피로가 연동되지 않기 때문에 상대적으로 다른 군보다 높은 조절용이성을 가진 특성을 보인 폭주과다군은 스마트폰 사용 후에도 조절용이성의 감소가 나타나지 않은 것으로 생각된다. 폭주기전과 조절기전의 상호작용을 볼 수 있는 양안조절용이성의 경우에는 폭주과다군도 다른 시기능군과 마찬가지로 감소하는 경향을 보였다. 그러나 폭주과다군의 경우 증감의 변화 폭이 작았으며, 통계적으로도 유의하지 않은 변화이기에 다른 시기능군과는 달리 스마트폰 사용으로 인한 조절피로와 협동안운동에 대한 영향이 적음을 알 수 있었다.

스마트폰 사용 후 정상군의 음성상대조절은 평균 0.04±0.71 D 감소하였고, 폭주과다군은 변화가 없어 정상군과 폭주과다군 모두 스마트폰 사용으로 인한 음성상대조절의 변화가 거의 나타나지 않았다. 폭주부족군은 통계적으로 유의하지는 않았지만 0.17±0.62 D 감소하는 경향을 보여 정상군과 폭주과다군에 비해 상대적으로 변화 폭이 컸다(Fig. 6).

Fig. 6. 
The change of negative relative accommodation after a 30-minute-near work with a smartphone.

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

CI: convergence insufficiency, CE: convergence excess

음성상대조절은 개개인별로 차이(평균 2.33±0.58, 최소 +0.75, 최대 +4.00)가 있어 단순하게 음성상대조절의 평균을 비교하는 것은 실제 변화를 분석하기 어렵다는 한계가 있어 스마트폰을 사용하였을 때의 음성상대조절의 개인별 증감에 대해 분석하여 보았다. 정상군의 36%가 음성상대조절이 감소하고 32.0%에서는 증가하여, 감소한 눈과 증가한 눈의 비의 차이가 크지 않아 스마트폰 사용으로 인해 특이할 만한 음성상대조절의 변화가 나타나지는 않은 것으로 보인다. 그러나 폭주부족군에서는 음성상대조절의 감소가 나타난 경우가 53.8%, 증가는 23.1%, 변화없음 23.1%로 스마트폰을 사용하였을 때 음성상대조절이 감소하는 경우가 더 많았다. 폭주과다군에서는 음성상대조절의 감소가 나타난 경우가 20%, 증가는 40%, 변화없음 40%였다(Fig. 7)

Fig. 7. 
The increase/decrease ratio in NRA after a 30-minute-near work with a smartphone.

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

CI: convergence insufficiency, CE: convergence excess

정상군은 음성상대조절의 변화가 없었으나 폭주부족군은 감소하는 경우가 많은 것으로 나타나 폭주부족안이 스마트폰을 사용할 때 조절이완 능력의 감소 폭이 정상안보다 더 큰 것으로 나타났다. 폭주부족안의 더 큰 폭의 조절이완 능력의 감소는 지속적인 조절력 사용으로 인한 조절경련 증상과 조절이완 시 양성융합이향운동 자극에 어려움을 줄 것으로 판단되었다.

스마트폰 사용 후에 정상군은 0.01±1.35 D, 폭주부족군은 0.13±1.18 D의 폭주과다안은 0.20±1.22 D의 양성상대조절의 증가가 나타났다. 폭주부족군과 폭주과다군의 스마트폰 시청 전과 후의 양성상대조절의 차이는 통계적으로도 유의하였다(각각 p=0.049, p=0.013, Fig. 8). 스마트폰을 사용하였을 때의 양성상대조절의 개인별 증감에 대해 분석하였을 때, 정상군의 경우는 양성상대조절이 증가한 눈의 비율과 감소한 눈의 비율 모두 48.0%로 같았다. 폭주부족군에서는 양성상대조절이 증가한 눈이 53.8%, 감소한 눈이 38.5%로 스마트폰을 사용하였을 때 양성상대조절이 증가하는 경우가 더 많았다. 폭주과다군에서는 양성상대조절이 증가한 눈의 비율은 20%, 감소한 눈은 40%로 감소하는 경우가 더 많았다(Fig. 9).

Fig. 8. 
The change of positive relative accommodation after a 30-minute-near work with a smartphone.

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

CI: convergence insufficiency, CE: convergence excess

Fig. 9. 
The ratio of increase and decrease in positive relative accommoadation after a 30-minute-near work with a smartphone.

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

CI: convergence insufficiency, CE: convergence excess

음성상대조절의 경우 평균값의 비교만으로는 폭주부족안에서 음성상대조절의 변화가 없는 것처럼 나왔으나 실제로 폭주부족안 개개인의 데이터를 분석해 보았을 때 스마트폰 사용이 음성상대조절의 감소를 초래하는 경우가 많다는 것을 알 수 있었다. 폭주부족안의 경우 폭주부족으로 인한 폭주성 조절이 감소하므로 선명한 상을 얻기 위해 조절력을 더 사용하게 되어 최종적으로 조절이 이완되는 능력인 음성상대조절이 감소하는 결과가 나타난 것으로 보인다. 음성상대조절 검사는 폭주자극이 일정한 상태에서 플러스 렌즈를 부가하여 융합성 폭주를 유지하는 동안 눈의 이완능력을 알아보는 실험으로 실험대상자들의 음성상대조절의 평균값이 기준보다 높으면 수정체의 이완능력이 높은 것이고, 낮으면 이완능력이 낮은 것으로 판단할 수 있다. 20대를 대상으로 스마트폰 사용 후 음성상대조절을 측정한 박 등^[9]의 연구에서는 실험대상안의 시기능을 고려하지 않고 스마트폰 사용에 의한 음성상대조절을 측정하였으며 스마트폰 사용으로 인해 음성상대조절이 감소하는 경향을 보인다고 보고한 바 있다. 본 연구에서 정상안의 경우는 스마트폰을 사용하였을 때 특이할 만한 음성상대조절의 변화가 나타나지 않아 시기능이 정상인 20대의 경우는 스마트폰으로 인한 근거리 작업시에 음성상대조절에 영향을 미칠만한 변화가 나타나지 않음을 알 수 있었다. 그러나 폭주부족안과 폭주과다안의 경우는 스마트폰 사용시에 음성상대조절이 감소하는 경우가 더 많았으며, 폭주부족안의 경우 음성상대조절의 감소 정도가 더 커서 집중적인 근거리 스마트폰 시청 시 조절 부담이 생기고 반대로 조절 이완하는 능력이 일시적으로 감소하여 나타나는 결과라고 판단되며 폭주이상안의 경우 정상안에 비해 근거리 작업시의 이완능력이 더 크게 영향을 받는다는 것을 알 수 있었다. 그러나 정상군, 폭주부족군, 및 폭주과다군의 근거리 작업 시 조절능력의 영향이 다를 수 있다는 것에 대해서 상대적조절검사인 음성상대조절 검사 뿐 만아니라 융합능력까지 고려해야 할 것으로 생각된다.

양성상대조절은 폭주자극이 일정한 상태에서 마이너스 렌즈를 부가하여 융합성 폭주를 유지하는 동안 눈의 조절능력과 함께 음성융합성폭주를 간접적으로 알아보는 것으로 양성 상대조절의 절대값이 기준보다 높으면 조절능력과 음성융합성폭주력이 높은 것으로 판단할 수 있다. 20대의 컴퓨터 작업 후의 시기능변화를 연구한 권 등^[13] 결과에서도 컴퓨터 작업 후 양성상대조절이 증가하는 경향을 보인다고 하여 본 연구와 유사한 결과를 나타냈다. 또한 Morgan의 기준값에 따르면 양성상대조절의 평균은 −2.37±0.62 D로 실험대상자들의 실험 전 후 값이 모두 기준값보다 높았다. 본 연구대상자의 평균연령 22.1±3.3세인 것을 고려해 볼 때 조절능력이 높다는 것이 그 이유일 수 있으며, 음성융합성폭주의 부족으로 양성상대조절이 낮은 경향이 있는 폭주과다안의 숫자가 적어 평균 양성상대조절이 높게 나타난 결과로도 생각할 수 있다.

본 연구에서 스마트폰을 사용한 폭주과다군에서 양성상대조절의 변화가 가장 컸다. 폭주과다군의 경우는 음성융합성폭주량의 부족으로 낮은 양성상대조절과 조절부족 경향이 있으므로 조절을 요구하는 스마트폰 시청 후 음성융합성폭주가 상대적으로 낮기 때문에 양성 상대조절력 감소안의 수가 더 많았다. 폭주과다안에서 양성상대조절 평균값이 증가한 것은 양성상대조절이 증가한 1명에서 증가폭이 현저하게 켰기 때문에 평균값에 영향을 미쳐 나타난 결과이며 추후 폭주과다안에 대한 추가 연구를 통해 데이터를 보완할 필요가 있다고 생각된다.

스마트폰을 사용한 후에 조절래그는 정상군에서는 0.01±0.57 D, 폭주부족군에서는 0.02±0.61 D, 폭주과다군에서는 0.35±0.22 D 증가하여 폭주과다군에서 가장 크게 증가하였다(Fig. 10). 스마트폰 사용 전후의 폭주과다군의 조절래그 변화는 통계적으로 유의하였다(p=0.025). 스마트폰을 사용하였을 때의 조절래그의 개인별 증감에 대해 분석하였을 때, 정상군의 경우는 조절래그가 증가한 눈이 48.0%, 감소한 눈이 36.0%로 증가하는 비율이 더 높았다. 폭주부족집단에서도 증가는 46.2%, 감소는 38.5%로 정상군과 같이 증가하는 비율이 더 높았다. 폭주과다군의 경우는 증가한 눈이 80%, 변화가 없는 눈이 20%로 증가하는 비율이 더 높았다(Fig. 11).

Fig. 10. 
The change of accommodative lag after a 30-minute-near work with a smartphone.

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

CI: convergence insufficiency, CE: convergence excess

Fig. 11. 
The ratio of increase and decrease in accommodative lag a 30-minute-near work with a smartphone.

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

CI: convergence insufficiency, CE: convergence excess

조절래그 검사는 자극에 대한 반응량을 알아보는 검사이며 조절래그 평균값이 기준보다 높으면 반응량이 낮고, 낮으면 반응량이 높은 것으로 판단할 수 있다. 폭주과다군은 낮은 양성상대조절과 높은 AC/A비를 가지고, 조절부족경향이 있기 때문에 정상군이나 폭주부족군과 비교하여 근거리 작업에 의한 피로도가 높아 상대적으로 반응량이 감소하는 결과가 나온 것으로 여겨진다. 실험대상안을 시기능에 따라 분류하지 않고 스마트폰 사용시의 시기능 변화를 분석한 박 등의^[9] 연구에서는 스마트폰을 사용하지 않은 대조군과 30분 동안 사용한 실험군 모두에서 조절래그가 증가한다고 하였으나 본 연구에서는 정상군과 폭주부족군에서는 스마트폰을 사용하였을 때 의미있는 조절래그의 변화가 나타나지 않았으며 폭주과다군에서만 조절래그가 증가하는 것으로 나타났다. 박 등^[11]의 연구에서 스마트폰을 통한 근거리 VDT작업 후에 외사위 경향이 나타난다고 하였다. 이러한 외사위를 보완하기 위한 양성융합 버전스가 증가하고 그로 인한 폭주성조절이 작용하여 조절래그가 감소할 가능성이 있다. 그러나 근거리 작업 시에 동공이 수축하여 초점심도가 깊어지기 때문에 근거리 영역을 볼 수 있는 범위가 증가하나 조절반응은 피로도와 관련이 있기 때문에 오차가 발생하여 조절래그의 증가가 나타나게 된다.^[18] 본 연구에서도 정상군과 폭주부족군의 경우는 조절래그가 감소하는 눈의 수와 증가하는 눈의 수가 비슷하여 개인적인 차이나 스마트폰 사용시의 눈의 상태에 따라 조절래그가 영향을 받게 되어 일관성 있는 조절래그의 증가나 감소가 나타나지 않는 것으로 보인다. 그러나 폭주과다군의 경우는 조절래그의 증가를 보여 폭주기능의 차이에 의해 스마트폰으로 인한 근거리 작업시의 안정피로가 증가함을 알 수 있었다.

정상군과 폭주부족군, 폭주과다군은 스마트폰 시청 후 각기 증상에 차이가 있었는데 정상군은 충혈, 폭주부족군과 폭주과다군은 안정피로가 주증상이었다. 또한 폭주부족군이 정상군에 비해 흐림 증상을 약 4%, 폭주과다군은 안정피로 증상을 약 28% 더 호소하였다(Fig. 12). 폭주부족군에서의 흐림 증상은 조절의 반복속도를 더디게 하여 단안 조절용이성의 감소가 나타난 것과 관련있을 것으로 보이며, 폭주과다군의 안정피로 증상은 폭주과다와 함께 협동안운동에 의한 조절과다로 인한 조절성 안정피로가 유발되어 나타난 것으로 생각된다.

Fig. 12. 
Subjective symptoms after a 30-minute-near work with a smartphone.

A. Normal, B. Convergence insufficiency, C. Convergence excess

자각증상에서 박 등^[11]에 의하면 모니터의 영상 시청과 스마트폰의 영상 시청 후에 나타난 피로감 비교에서 대상자 모두 스마트폰 시청에서 더 많은 피로감을 가졌다고 하였다. 스마트폰을 시청하며 눈의 조절을 담당하는 근육들이 계속 긴장하기 때문에 안정피로나 피로감 등을 많이 느끼게 되는 데 일정 시간 이상의 작업을 통한 근육의 긴장 유발로 증상이 나타나게 되는 것으로 보인다. 정 등^[10]에 의하면 VDT 사용 시 평균 2~5시간에서 눈의 통증을 느끼는 사람이 가장 많다고 하였다. 또한 평균적으로 VDT를 연속적으로 이용하는 시간이 스마트폰 이용시간보다 길게 나타났다. 또한, 권 등^[19] 의한 40대 중년층이 스마트폰으로 근거리작업 후에 피로감을 느끼는 원인은 노안의 진행여부에 따라 다르게 나타날 수 있으며, 단순히 조절기능의 감소에 의한 것이 아니라 사위, 융합력 등을 포함한 시기능의 전반적인 저하에 기인한 것임을 확인할 수 있었다고 하였고, 특히 충분한 조절력을 가지고 있는 40대 중년층이라 하더라도 30분 동안의 연속적인 스마트폰 사용을 끝까지 수행하지 못한 경우도 있었다고 하였다. 본 연구는 평균나이 22.1±3.3 세를 대상으로 하였음에도 스마트폰이 화면이 작고 작은 글자크기를 가지므로 이에 따른 눈의 전반적인 기능이 많이 요구되기 때문에 피로를 쉽게 느껴 다른 영상 매체들보다 이용시간에 있어 상대적으로 오랜 시간을 유지하기 힘든 것으로 판단된다.