Ⅰ. 서 론

동공 크기는 눈의 광학적 성능에 영향을 미치는 중요한 요인 중 하나이다.^1-3) 동공은 눈으로 유입되는 빛의 양을 조절하여 망막에 도달하는 광량을 조절한다.^4-6) 동공의 크기가 증가할수록 망막 조도는 증가하고 회절은 감소하면서 시력 증진으로 이어질 수 있지만, 동시에 초점 심도는 감소하고 수차가 증가하면서 시력 저하의 요인이 되기도 한다. 즉, 동공의 크기 변화는 시력에 직접적인 영향을 미치는 중요한 요인으로^1-3), 시력 검사 시에 적절한 동공 크기는 시력 검사의 기본 전제가 된다.

조도를 낮출수록 동공 크기는 확대되고, 조도를 높일수록 동공 크기는 축소된다.⁷⁾ 하지만 실제 임상 환경에서는 시력 검사실마다 조도 조건이 달라서 피검자의 동공 크기에 차이가 발생하게 된다.

조도의 변화는 동공 크기에 영향을 미치며, 동공 크기의 변화는 눈의 굴절 상태에 영향을 미친다. Epstein 등은 어두운 조명의 박명시 상태에서 0.35 D의 근시화가 발생하였다고 보고하였다.⁸⁾ Richards 등은 야간 도로 조명 상태와 같은 박명시 환경에서 0.50∼0.75 D 정도의 근시화가 발생한다고 보고하였다.⁹⁾ 또한, 동공 크기의 변화는 색수차에도 영향을 미친다. Shin 등은 동공 크기가 작아지면 색수차가 감소한다고 보고하였고¹⁰⁾, Howarth 등은 동공 크기가 커지면 색수차가 더 증가한다고 보고하였다.¹¹⁾ 색수차는 빛의 파장에 따라 굴절되는 정도가 달라 색의 번짐이 나타나는 현상이다.¹²⁾ 시력 검사 시 진행하는 이색검사가 이러한 색수차를 이용하는 대표적인 검사 방법이다.¹³⁾

어두운 시력 검사실 환경에서 조명이 어두워지면 눈의 조절력이 증가하는 경향을 보이며^14,15), 이는 특히 젊은 연령층에서 가성 근시나 실제 근시도의 과대 측정으로 이어질 수 있다. 뿐만 아니라 어두운 환경에서는 동공이 커지면서 안구 내 구면수차 및 색수차가 증가하여 근시가 증가할 수 있다.^11,16) 이러한 수차의 증가는 망막에 맺히는 상의 선명도를 떨어뜨려 시력의 질을 저하시키며^1-3), 특히 야간에 물체가 흐릿하게 보이는 야간 근시의 주요 원인으로 작용한다.¹⁷⁾ 동공이 커지면 안구 내 수차가 증가하게 되고 초점심도가 얕아져 결과적으로 시력 저하를 유발할 수 있다.¹⁸⁾ 반대로 시력 검사실의 조명이 너무 밝아서 동공의 크기가 2 mm 이하로 극도로 작아지게 되면 빛의 회절 영향이 커져 시력 감소로 이어질 수 있다.¹⁹⁾

이처럼 동공의 크기가 시력 및 시각의 품질과 성능에 상당한 영향을 미치는 중요한 요소임에도 불구하고^1-3), 우리나라의 조도 기준 중 하나인 한국산업규격 조도(KS A 3011)는 실생활의 다양한 조도 환경을 3 lx부터 15,000 lx까지 포괄적으로 분류하고 있다.²⁰⁾ 이 기준에서는 특히 안경원의 실내조명에 대한 기준을 제시하며, 150 lx부터 1,500 lx 범위 내에서 다섯 단계의 조도를 세분하여 분류하고 있다.²⁰⁾ 이러한 조도 분류 기준은 주로 안경테나 상품을 강조하기 위한 진열 공간에 1,000 lx 이상의 강한 LED 조명을 설치하는 등의 목적에 초점을 맞추고 있다.²¹⁾ 결과적으로 시력 검사가 다양한 조도 환경에서 진행되고 있는 실정이다. 반면, 다른 나라들은 시력 검사실의 적정한 조도 수준에 대한 권장 기준이 정해져 있다.²¹⁾

낮은 조도가 굴절이상 및 시기능 결과에 영향을 준다는 선행 연구는 많았으나, 시력 검사실의 적정한 조도 기준에 대해 논의한 연구는 적었다.^22-24) Michaels²⁵⁾는 시력 검사 시 시표 조도를 100∼200 lx 범위로 제안한 반면, Noh 등의 연구 결과에 따르면 시력 검사실의 조도를 500∼1,000 lx로 유지하는 것이 굴절이상도의 변화가 가장 적게 나타난다고 보고하였다.²⁶⁾ Rolandi 등 ²⁷⁾은 이색검사 진행 시 조절을 억제하고 색대비 증대의 이유로 상대적으로 어두운 조도인 8±2 lx에서 진행하였고, 조도의 변화는 피검자가 인식하는 색의 선명도에 직 접적인 영향을 미친다고 보고하였다. 이러한 연구들은 시력 검사실의 조도가 시각적 인식에 미치는 영향을 강조하며, 적절한 조도 설정이 시력 검사 결과의 신뢰성을 높이는 데 필수적임을 시사한다.

대부분의 연구가 특정 조도 환경이 시력이나 대비 감도, 혹은 수차에 미치는 영향에 초점을 맞추고 있어, 임상적으로 중요한 굴절이상 값의 변화에 관한 심층적인 연구는 부족한 실정이다.

본 연구는 시력 검사실의 조도 변화가 동공 크기 변화에 미치는 영향을 정량적으로 분석하고, 이러한 영향이 이색검사를 활용한 굴절검사 결과에 어떠한 변화를 주는 지 살펴보고자 하였다. 이를 통하여 시력 검사실 조도 차이로 인한 검사 결과의 편차를 최소화하고자 하였다.

Ⅱ. 대상 및 방법

1. 대상

본 연구에서는 안질환 관련 수술 경험이 없고 시력과 동공에 영향을 줄 수 있는 전신질환 및 안질환이 없는 대상자로 선정하였다. 그리고 데이터의 신뢰성과 정확성을 확보하기 위해 색각이상자는 제외하였다. 이를 위해 먼저 피검자들의 색각 이상 유무는 이시하라 색각검사(Ishihara tests, Kanehara Tranding INC., Japan)를 통해 확인하였고, 펜라이트를 이용한 동공반응관찰을 통해 동공부등과 같은 동공 이상 유무를 파악하였다.

선정한 연구 대상자는 30명(60안)으로 평균 연령은 21.00±1.55세이었고, 양안 원거리 최대 교정시력은 소수 시력 0.9 이상이었다. 각 단안의 구면 굴절이상 평균 값은 –2.64±2.26 D, 난시 굴절이상 평균 값은 –0.87± 0.58 D, 평균 등가구면 굴절력은 –2.92±2.43 D이었다. 모든 검사과정과 규약은 생명윤리심의위원회의 승인(KYU 2024-03-011-001)을 받아 실시하였으며, 연구에 참여한 대상자에게 실험 목적과 검사방법에 대하여 구두와 서면으로 충분히 설명한 후 동의를 얻고 검사를 진행하였다.

2. 연구 방법

1) 검사방법

포롭터(Ultramatic Rx Master Phoroptor, Reichert INC., USA)와 차트 프로젝터(ACP-8, Topcon, Japan)를 이용하여 자각적 굴절검사로 단안을 최고 시력으로 교정하고, 시험테와 시험렌즈를 이용하여 단안 이색검사를 시행하였다. 단안 이색검사에서는 적색 바탕과 녹색 바탕 위에 적힌 검은색 문자 시표의 선명도를 비교하며, 교정 렌즈의 구면 굴절력을 0.12 D 단위로 정밀 교정하였다. 이때 차트 프로젝터와 함께 사용된 시표판은 37.3%의 반사율을 가지는 시표판을 이용하였다.

시력 검사실 조도는 분광색차조도계(Spectrophotometer, SPIC-200, Everfine, China)로 측정하였고 시력 검사실 조도 환경을 총 4가지 단계로 설정하였다. 각 단계는 가장 어두운 상태(1단계, 10 lx), 반암실 상태(2단계, 50 lx), 2단계와 4단계 사이의 조도(3단계, 300 lx), 그리고 가장 밝은 상태(4단계, 630 lx)로 정의하였다. 본 연구에서는 기존 조도 기준을 참고하였음에도 불구하고 연구가 수행된 시력 검사실의 실제 조명 설비가 제공하는 조도 단계에 맞춰 실험 조건을 설정하는 데 제한이 있었다. 따라서 시력 검사실의 가장 밝은 상태인 4단계 조도는 630 lx, 3단계 조도는 300 lx, 2단계 조도는 50 lx로 설정하였다. 또한, 가장 어두운 상태를 나타내는 1단계 조도는 시표를 제외한 시력 검사실의 모든 조명을 소등해서 10 lx로 설정하여, 총 네 가지의 각기 다른 조도 환경에서 실험을 진행하였다. 피검자마다 각 설정된 조도 단계에서 조도를 측정하였다.

동공 크기는 개방형 자동굴절력계(Natural vision K- 5001, Shin-Nippon, Japan)와 동공 크기 측정이 가능한 격자표를 부착하여, 630 lx, 300 lx, 50 lx, 10 lx 조도 하에 각각 측정하였다(Fig. 1). 측정은 어두운 상태인 10 lx에서 시작하였다. 피검자의 눈꺼풀 영향으로 인해 수직 동공 크기를 정확하게 측정하기 어려운 경우가 발생하였으므로, 본 연구에서는 수평 동공 크기를 3회 측정 후 평균값을 사용하였다.

동공이 미세하게 움직이는 상황에서는 측정 시점의 수평 동공 크기 중 가장 작은 값을 유효한 측정값으로 간주하였다. 이는 동공의 움직임으로 인한 일시적인 크기 변화의 영향을 최소화하고 안정적인 동공 크기를 반영하기 위함이었다.

검사는 50 lx 조도에서 수행된 완전 교정 굴절검사 결과를 기준으로, 시험테와 시험렌즈 세트를 이용하여 4 가지의 조도 조건에서 실시하였다. 10 lx에서 5분간 조도에 적응한 후 동공 크기를 측정하였다. 이후 시험테와 시험렌즈 세트를 이용하여 50 lx 조도 시의 이색검사 결과와 비교하여 변화가 확인된 경우, 구면 0.12 D 단위의 렌즈를 사용하여 교정하고 그 변화량을 측정하였다. 50 lx에서는 1단계에서 부가된 렌즈를 제거한 후 5분간 조도에 적응시키고 동공 크기를 측정하였다. 300 lx, 630 lx에서는 1분간 조도에 적응한 후 개방형 자동굴절 검사기를 이용하여 동공 크기를 측정하였다. 이후 50 lx 조도 시의 이색검사 결과와 비교하여 변화가 확인된 경우, 동일한 방법으로 교정 및 변화량을 측정하였다. 일반적으로 이색검사를 반암실에서 진행하기에 가장 근접한 조도인 50 lx를 기준 조도로 설정하였다.

2) 자료처리와 분석

신뢰구간은 95%로 설정하여 p<0.050일 때 유의성을 갖는 것으로 간주하였다. 각각의 조도에서 동공 크기의 평균, 굴절이상 값(이색검사 값)의 변화량 평균과 표준 편차를 계산하였다. 또한, 변수별 차이를 알아보기 위하여 일원배치 분산분석(ANOVA)을 사용하여 비교하였으며 사후 검증은 Bonferroni 방법을 사용하였다. 변수별 관계 분석은 피어슨 상관분석과 단순선형회귀분석을 이용하였다. 통계분석은 SPSS 26.0을 이용하였다.

Ⅲ. 결 과

1. 조도와 동공 크기

각 조도 단계별 평균 동공 크기는 1단계(10 lx)에서 7.34±0.47 mm, 2단계(50 lx)에서 5.98±0.63 mm, 3단계(300 lx)에서 4.65±0.63 mm, 4단계(630 lx)에서 3.69±0.60 mm로 측정되었고, 각 조도 단계별 동공 크기 간 모두 유의한 차이가 있었다(F=499.38, p=0.000^*). 동공 크기는 조도가 증가함에 따라 감소하였고, 유의한 차이가 있음을 확인할 수 있었다(Table 1). Bonferroni 사후 검증에 따르면 모든 조도 조건에 유의한 차이가 있었다 (Table 1).

조도의 단계적 증가에 따른 동공의 크기 사이에는 유의한 음의 상관관계가 있는 것으로 나타났다(r=-0.926, p=0.000^***)(Table 2). 그리고 조도가 증가할수록 동공 크기는 유의하게 감소하는 것으로 나타났다(p=0.000^***) (Fig. 2).

2. 조도 단계별 굴절이상 값(이색검사 값)의 변화량 관계

각 조도 별 굴절이상 값의 변화량의 관계를 정확하게 파악하기 위해서 측정된 굴절이상 값을 모두 절대값으로 변환 후 분석하였다. 10 lx에서 0.11±0.07 D, 50 lx에 서 0.00±0.00 D, 300 lx에서 0.03±0.05 D, 630 lx에서 0.06±0.09 D로 측정되었고, 각 조도 단계별 굴절이상 값의 변화량은 유의한 차이가 있었다(F=37.61, p= 0.000^*)(Table 3).

Bonferroni 사후 검증에 따르면 기준 조도인 50 lx의 굴절이상 값의 변화량과 10 lx(p=0.000^*), 630 lx(p= 0.000^*) 조도의 굴절이상 값의 변화량은 유의한 차이가 있었다. 그리고 10 lx(p=0.000^*)와 630 lx(p=0.000^*) 조도의 굴절이상 값의 변화량도 유의한 차이가 있었다 (Table 3).

3. 동공 크기와 굴절이상 값(이색검사 값)의 변화량 비교

동공 크기와 굴절이상 값의 변화량 사이에 상관관계가 있는지 알아보기 위하여 측정된 굴절이상 값을 모두 절대값으로 변환 후 분석하였다. 동공 크기 증가에 따른 굴절이상 값의 변화량 사이에 유의한 양의 상관관계가 있었다(Table 4)(r=0.178, p=0.006^**). 그리고 동공 크기가 증가할수록 굴절이상 값의 변화량도 증가하는 것으로 나타났다(p=0.006^**)(Table 5)(Fig. 3).

가장 어두운 상태와 가장 밝은 상태간의 이색검사 값의 변화량을 분석한 결과, 총 60안 중 23안(38.3%)이 0.30±0.10 D로 +0.24 D 이상의 굴절력 변화를 보였으며, 24안(40%)은 +0.12 D, 4안(6.7%)은 -0.12 D의 변화를 나타냈다. 한편, 나머지 9안(15%)은 굴절력의 변화가 없는 것으로 확인되었다(Table 6).

Ⅳ. 고 찰

현대 사회의 산업화는 우리 눈을 다양한 조도 환경에 노출시키고 있으며, 이에 따라 조도 문제로 인한 시력 저하나 안정 피로를 호소하는 경우가 증가하는 추세이다.^1-3) 이러한 눈의 불편함을 해소하기 위해 많은 사람들이 안과나 안경원 등을 방문하고 있지만, 굴절이상 검사가 이루어지는 시력 검사실 내부 환경 역시 다양한 조도 조건을 가지고 있어 통일되지 않은 상태이다. 여러 변수가 안과 및 안경원 등에서 굴절이상을 측정할 때 검사 결과에 영향을 미칠 수 있다.²⁸⁾ 시표의 종류와 대비, 시력 검사실의 조도 수준, 검사 거리, 사용되는 검사 장비 등이 포함된다.²⁶⁾ 특히, 조도 변화는 피검자의 시력과 대비감도에 유의미한 변화를 유발할 수 있다는 선행 연구 결과가 보고되었다.²⁸⁾ 또한, 시력 검사실의 조도 변화는 굴절이상도 값의 변화를 야기할 수 있으며, 이는 주로 동공 크기의 변화와 밀접한 관련이 있기 때문이다.¹⁸⁾

한국산업표준(KS A 3011)에 따르면 고휘도 대비 혹은 큰 물체 대상의 시작업을 수행하는 경우 표준 조도 및 조도 범위를 150–200-300 lx로, 일반 휘도 대비 혹은 작은 물체 대상의 시작업을 수행하는 경우에는 300– 400-600 lx로 규정하고 있다.²⁰⁾ 본 연구에서는 기존 조도 기준을 참고하였음에도 불구하고, 연구가 수행된 시력 검사실의 실제 조명 설비가 제공하는 조도 단계에 맞춰 실험 조건을 설정하는 데 제한이 있었다. 따라서 시력 검사실의 가장 밝은 상태인 4단계 조도는 630 lx, 3단계 조도는 300 lx, 2단계 조도는 50 lx로 설정하였다. 또한, 가장 어두운 상태를 나타내는 1단계 조도는 시표를 제외한 시력 검사실의 모든 조명을 소등해서 10 lx로 설정하여, 총 네 가지의 각기 다른 조도 환경에서 실험을 진행하였다.

저조도 환경인 5 lx에서 진행된 연구에서는 10대부터 80대까지의 평균 동공 크기가 7.17±0.51 mm로 측정되었고, 특히 24.8±2.40세와 같은 젊은 연령층의 평균 동공 크기는 전체 평균보다 더 크게 나타났다.⁵⁾ 본 연구에서 10 lx 조도 환경에서 측정된 동공 크기 평균은 7.34±0.47 mm로 유사한 경향을 보였다. 조도 변화가 동공 크기와 굴절 교정값에 영향을 주는 연구에서 Noh 등²⁶⁾은 시력 검사실 조도가 760 lx에서 2 lx로 변했을 때 동공 크기가 3.87±0.50 mm에서 5.71±0.73 mm 로 증가함을 확인하였다. 이와 함께 등가구면 굴절력은 +0.25∼-0.75 D만큼 변화하는 경향을 보였다. Kim 등 ²⁹⁾의 연구에서는 20 lx부터 120 lx까지 20 lx 단위로 조도를 변경하며 시력 검사를 진행한 결과, 20 lx 환경에서 시력이 가장 낮게 측정되었고, Kim 등³⁰⁾의 연구에서 낮은 조도가 근거리 시력에 영향을 미친다는 사실을 확인할 수 있었다. 따라서 시력 검사실의 조도 변화가 굴절이상도 측정 결과에 영향을 미치는 변수임을 알 수 있었다. 또한, Han 등²¹⁾의 연구에서도 조도 변화에 따른 동공 크기는 유의미한 차이가 있었지만, 굴절이상도 변화는 유의한 차이가 있지 않았다.

본 연구에서도 50 lx에서 동공 크기가 5.98± 0.63 mm였고, 박명시 조도에 가까운 10 lx는 7.34± 0.47 mm, 명소시 조도 범위 중 가장 밝은 630 lx에서 는 3.69±0.60 mm였다. 그리고 동공 크기와 굴절이상 값의 변화량은 유의한 상관관계가 있었다. 그리고 총 60안 중 23안(38.3%)이 0.30±0.10 D로 +0.24 D 이상의 굴절력 변화가 있었다. 기존 연구들은 0.25 D와 같은 작은 굴절 오차도 입체시 기능 저하와 관련이 있다고 보고하였다.³¹⁾ 또한, 0.25 D의 미세한 굴절 오차 역시 시력 및 시각적 피로도에 영향을 줄 수 있다.³¹⁾ 이러한 시각적 피로는 굴절이상, 조절 및 버전스(vergence) 등이 원인이 될 수 있다.³²⁾ 특히, 양안 간에 0.25 D의 굴절력 차이가 있는 경우, 양안 시기능에 영향을 미치고 시각적 피로와 관련이 있다고 보고 하였다.³³⁾

본 연구에서 일부 대상자에게서 관찰된 0.24 D 이상의 이색검사 값의 변화는 이러한 임상적으로 유의미한 최소 변화량에 해당한다. 이는 시력 검사실의 조도 변화 에 따른 굴절 상태 변화가 단순히 측정값의 변동으로 그치는 것이 아니라, 피검자의 시각적 편안함과 효율적인 양안시 기능 수행에 실질적인 영향을 미칠 수 있음을 시사한다. 따라서 시력 검사 시 정확한 굴절 교정은 최적의 시력뿐만 아니라 편안한 양안시 기능 확보를 위해서도 중요하다.

기존 연구에서 이색검사에서 조도의 변화는 피검자가 인식하는 색의 선명도와 대비에 직접적인 영향을 미친다고 보고하였다.²⁷⁾ 특히, 조도가 낮은 환경에서는 색수차가 더 두드러지게 나타나, 피검자가 빨간색 배경에서 글자를 더 선명하게 인식할 수 있는 경향이 있다.²⁷⁾ 조절을 억제하고 색대비 증대의 이유로 이색검사를 상대적으로 어두운 조명 아래 진행하는 것이 추천된다.²⁷⁾ 이는 밝은 조도 상태로 전환 시 0.25 D 이상의 과교정이 나타날 수 있음을 본 연구에서 확인하였다. 따라서 이색검사 종료 후에 더 밝은 조명 상태의 명소시 상태로 전환 후 일반 문자 시표 기준으로 단안 굴절력의 미세교정검사를 진행하거나, 명소시 상태의 조도에서 양안조절균형검사를 진행하는 것이 보다 정확한 굴절이상 검사를 할 수 있을 것이라 생각된다.

따라서, 적절한 조도 설정은 검사 결과의 정확성을 높이는 데 필수적이며, 시력 검사실에서는 최소한의 조도 기준을 설정하여 피검자가 최적의 시각적 인식을 할 수 있도록 해야 한다. 본 연구의 결과는 향후 시력 검사실의 조도 기준 설정에 도움이 될 수 있는 기초 자료가 될 것으로 기대된다. 이러한 연구 결과들을 종합해 볼 때, 본 연구에서는 시력 검사실의 조도를 10 lx로 어둡게 설정할 경우 굴절이상 교정값에 변동이 발생할 가능성이 있음을 시사한다.

실제 안경 착용자가 일상생활을 영위하는 환경의 조명은 주로 명소시 상태에 해당하며, 안정적이고 최적의 시력 교정 효과를 제공하기 위해서는 이러한 명소시 조도 상태에서의 정확한 굴절 교정값 측정이 매우 중요하다. 따라서 특별한 임상적 목적이 있는 경우를 제외하고 시력 검사실의 조도를 50 lx 이하로 설정하지 않음으로써 동공 크기 변화를 최소화하고 최종적으로 명소시 상태에 근접한 환경에서 일관된 굴절 검사를 수행하는 것이 바람직하다고 판단된다.

Ⅴ. 결 론

본 연구 결과는 시력 검사실의 조도를 10 lx로 어둡게 설정할 경우 굴절이상 교정값에 변동이 발생할 가능성이 있음을 시사한다. 실제 안경 착용자가 일상생활을 영위하는 환경의 조명은 주로 명소시 상태에 해당한다. 따라서 안정적이고 최적의 시력 교정 효과를 제공하기 위해서는 이러한 명소시 조도 상태에서 정확한 굴절 교정값 측정이 매우 중요하다고 판단된다. 특별한 임상적 목적이 있는 경우를 제외하고, 시력 검사실의 조도를 동공 크기 변화를 최소화할 수 있는 명소시 상태에 근접한 환경에서 일관된 굴절검사를 수행하는 것이 바람직하다고 판단된다.

따라서 실제 안경 착용자가 일상생활을 영위하는 환경의 조도는 주로 명소시 상태에 해당하므로 안정적이고 최적의 시력 교정효과를 제공하기 위해서는 최소 50 lx 이상의 조도 상태에서 최종 굴절이상 값의 결과를 확인하는 것이 적합할 것으로 사료된다.