국내 대표 수리 생물학자 김재경 IBS CI
“꿀잠 패턴 알려주는 모바일 앱 무료 공개할 것”
과학기자協, 과학미디어아카데미 ‘잠의 수학’

예방접종은 오전에 맞는 것이 좋을까, 오후에 맞는 것이 좋을까. 암 환자의 항암치료는 오전에 받는 것이 나을까, 오후에 받는 것이 좋을까.

●백신은 오전에, 항암치료는 오후에 받아야 효과 ↑

언제 주사를 맞고, 치료받는 게 무슨 상관이냐고 할 수 있겠지만 수학은 최적의 효과가 나타날 수 있는 때를 정확히 알려준다. 수학과 생물학이 접목된 수리 생물학적 분석에 따르면 오전에 예방접종을 받는 것이 오후에 받는 것보다 예방효과가 3~4배 이상 높고, 여성의 경우 항암 치료를 오후에 받는 것이 암으로 인한 사망확률을 최대 12.5배 낮출 수 있다.

그런가 하면 수학은 꿀잠을 잘 수 있는 최적의 패턴을 알려주기도 한다.

이런 내용은 24일 서울 중구 HJ비즈니스센터에서 열린 한국과학기자협회 과학미디어아카데미에서 국내 대표적인 수리 생물학자인 김재경 기초과학연구원(IBS) 의생명수학그룹 CI(카이스트 수리과학과 교수)가 ‘수학과 의생명과학의 아름다운 만남, 수학이 알려주는 꿀잠의 비결’이라는 주제 발표에서 밝혔다.

김 교수는 사람의 일주기 리듬과 수면의 연관성을 수학적으로 분석해 각종 수면 장애 원인을 밝혀내고 치료법을 제시하는 등 수학을 의학 및 생물학 분야에 적용하는 연구에 앞장서고 있다. 김 교수는 수면의 질은 깨어있는 동안은 증가하고 자는 동안은 줄어드는 수면 압력(sleep pressure)과 몸의 일주기 리듬(circadian rhythm)에 좌우된다.

●“숙면 위해 하루 7~8시간 수면 고집할 필요 없어”

사람이 밤에 졸리고 아침에 눈이 떠지는 이유는 일주기 리듬 때문이다. 일반인은 보통 오후 9시부터 멜라토닌이 분비되기 시작해 졸리게 되고 오전 7시 30분에 멜라토닌 분비가 정지되기 때문에 눈이 떠지게 되는 것이다. 나이가 들수록 멜라토닌 분비와 정지 시간이 빨라지기 때문에 나이가 들수록, 노년층이 초저녁부터 졸리고 새벽에 깨게 되는 것이다. 반면 나이가 어릴수록 멜라토닌 분비 시작과 정지시간은 늦어져 청소년들은 밤늦게까지 깨어있게 되고 아침에 유난히 일어나기 힘들어하는 이유다. 김 교수는 “청소년들의 아침 9시 등교는 학생들의 학업 능률이나 신체 활동을 가장 활발히 할 수 있게 돕는 과학적으로 매우 합리적인 판단”이라고 말했다.

또 김 교수는 숙면의 조건은 수면 압력이 일주기 리듬보다 높을 때 맞춰 잠자리에 드는 것이라고 설명했다. 이 때문에 ‘꿀잠’을 자기 위해 하루 7~8시간의 수면 시간을 지킬 필요는 없다. 절대적인 수면 시간보다 언제 잠들고 언제 깨는지가 중요하다는 것이다.●개인 수면 패턴 조언하는 앱 곧 무료 공개

김 교수팀은 스마트폰에 수면 정보와 다음날 근무 시간을 넣으면 수학으로 분석해 근무 시간에 피곤함을 느끼지 않을 수 있는 수면 패턴을 추천하는 모바일 애플리케이션 ‘슬립 웨이크’(SleepWake)를 조만간 무료 공개할 예정이다. 기존 수면 패턴 분석 앱들의 정확도는 70% 안팎이었지만 이는 정확도가 90% 이상인 것으로 확인됐다.

김 교수팀은 이 앱을 활용해 3교대 근무를 하는 간호사들을 상대로 분석한 결과 흔히 말하는 최적 시간을 억지로 지키는 간호사들보다 자기 신체에 맞는 수면 패턴을 지키는 간호사들의 피로도가 적은 것을 확인했다. 최적 수면시간을 억지로 지키려고 했던 간호사들이 오히려 근무 시간에 피곤함을 더 많이 호소했고 근무 중 실수를 예측하는 ESS 수치도 높은 것으로 조사됐다.

또 김 교수는 소방관을 대상으로 우선 활용해 근무 중 효과를 관찰할 예정이라고 밝혔다.

이와 함께 진단에만 하루 이상 걸리고 비용도 많이 드는 수면다원검사를 간단한 설문으로 대체할 수 있는 수학 분석 사이트도 개발 중이다. 나이와 체중, 수면 패턴을 입력하면 불면증 확률과 수면 호흡장애 위험 등을 알려줘 심각할 경우 병원에 내원할 수 있도록 돕는 자가 진단 시스템이다.

김 교수는 “수면다원검사와 비슷한 약 90%의 정확도로 진단할 수 있음을 확인했다”라며 “웹사이트는 개발했지만 현재 식품의약품안전처에서 의료행위로 간주할 수 있다고 해서 이를 판단해달라고 질의를 보낸 상태”라고 말했다. 식약처에서 ‘문제없음’ 판단을 내릴 경우 이 웹사이트도 무료 공개할 계획이다.