Ⅰ. 서 론

동공간거리(interpupillary distance; IPD)는 두 눈의 동공 중심 간 거리로 안경렌즈 설계 시 정확한 굴절 보정 효과를 얻기 위해서는 동공간거리 측정이 중요하다. 또한, 우리의 뇌는 좌·우 눈에 맺히는 두 이미지 차이를 이용하여 깊이와 거리를 지각하는데 동공간거리는 두 눈의 시각 차이를 결정하는 기본 파라미터로 입체 시(stereoscopy), 입체시력(stereo-acuity) 등에 중요한 역할을 한다.¹⁾

이에 따라 동공간거리를 정확하게 측정하는 것은 매우 중요하며, 특정 인종 집단에서 정상 동공간거리의 범위를 이해하는 것은 현재 시작 단계에 있는 AI를 기반으로 하는 스마트 안경과 같은 ‘웨어러블 AI’에도 중요한 요소가 된다. 스마트 안경을 사용할 경우 좌·우 영상이 시차(parallax)에 영향을 주며 이러한 점에서 비정시에서 동공간거리가 정확하지 않을 경우 입체감에 영향을 줄 수 있어 눈의 시각적 피로도 증가에 중요한 요소가 될 수 있다.²⁾

이전 연구에 따르면 동공간거리는 나이, 성별, 인종에 따라 다르게 보고되고 있으며,^3-5) 정확한 동공간거리의 측정을 위하여 다양한 방식의 측정법을 비교한 연구가 진행 되어왔다. 동공간거리는 두개골 및 안와의 성장과 밀접하게 연관되어 있으며, 성장기 동안은 증가하지만 20세 이후 성인기부터는 거의 일정하고, 고령에서는 두 개골, 안와골의 퇴행으로 인하여 안와 폭이 감소하여 동 공간거리가 약간 줄어드는 것으로 보고된 바 있다.^3,6) 또한 동공간거리는 인종에 따라 차이가 있는 것으로 보고 되었는데 코카시안/백인에서 남성은 약 63∼64 mm, 여성은 약 60∼61 mm이며, 아시아인에서 남성은 평균 약 64.6±2.9 mm, 여성은 평균 63.6±2.9 mm로 평균적으로 아시아인에서 더 길게 보고되고 있다.^5,7)

동공간거리를 측정하는 방법은 PD 자, PD 미터 (pupillometer), 자동안굴절력계(Auto-Refractometer), 스마트폰 앱(EyeMeasure, GlassesOn, PD 미터 App, Opthy 등)이 있다.(글자 간격 정리) 이전 논문에서 이란인들을 대상으로 측정방법에 따른 동공간거리의 차이를 비교한 논문에서는 PD 자, PD 미터, 자동안굴절력계의 세 가지 방법을 사용하여 측정한 동공간거리 값을 비교하였으며, 세 가지 측정방식이 통계적으로는 유의한 차이가 있었지만 임상적으로 의미 있는 수준이 아니라 서로 대체하여 사용할 수 있다고 하였다.⁸⁾ 또한, 20세 이상 성인을 대상으로 사진, 트르뷰 아이, 안경자 및 스마트 센터링 장치 계측법을 이용하여 단안 동공 거리와 동공간거리를 비교한 논문에서는 4가지 측정 장비를 이용하여 안경 처방에 필요한 매개변수를 측정한 결과 측정 방법에 따라 차이가 있어 임상에서 사진 측정값을 대신하여 적용할 수 있는 보정 값을 제시하기도 하였다.⁹⁾

현재 국외에서 측정방법에 따른 동공간거리를 비교한 논문은 보고되어 있지만 국내에서 이러한 연구의 진행은 미비한 실정이다. 이에 따라 본 연구에서는 한국인을 대상으로 세 가지 측정방법에 따른 평균 동공간거리를 제시하고 측정방식에 따른 차이를 평가하고자 하였다.

Ⅱ. 대상 및 방법

2025년 3월부터 4월까지 대학교에 재학 중인 학생 95명을 대상으로 숙련된 한명의 검사자가 세 가지 방법 (PD 미터, PD 자, 자동안굴절력계)을 이용하여 단안 및 양안에서 원거리 동공간거리를 측정하였다. 협조가 불가능하거나 각막 혼탁이나 홍채 이상, 중증 안외상 병력 등 안과적 질환이 있는 경우는 제외하였다. 모든 검사 과정과 규약은 기관생명윤리위원회(Institutional Review Board, IRB, 승인번호:제2-7008132-A-N-01호.25 -21)의 승인을 받아 실시하였다.

PD 미터(PD meter, Shin-Nippon, Japan)는 각막 반사점을 이용하여 양안의 시축 중심 간 거리를 측정하며, 피검자에게 기기 내부 시표를 응시하도록 하고 검사자는 양안 반사 이미지가 기준선에 일치하도록 조정하여 측정하였다. PD 미터는 원용과 근용 동공간거리를 비접촉으로 측정할 수 있으며 PD 자에 비해 객관적이며 오차 수준(±0.50 mm)이 낮다는 장점이 있다. 반면에 피검사자가 올바르게 불빛을 응시하지 않거나 주기적으로 교정(calibration)을 하지 않으면 오차가 생길 수 있다는 단점이 있다.

자동안굴절력계(Auto-refractometer KR-1, TOPCON, Tokyo, Japan)는 근적외선을 이용하여 망막에서 반사된 빛을 이용하여 굴절 상태를 평가하는 장비로 굴절검사 뿐 아니라 동공간거리도 동시에 측정되어 편리한 장점이있다. 자동안굴절력계는 양안의 각막 중심부에서 반사되는 근적외선 빛의 위치 차이를 측정해 두 눈 사이의 거리를 계산하며 피검사자가 올바르게 불빛을 응시하지 않으면 오차가 생길 수 있고 양안의 동공간거리만 측정할 수 있다는 단점이 있다.

통계학적인 분석은 SPSS 18.0 version (SPSS Inc., Chicago, IL, USA)을 이용하였다. 측정치는 평균±표 준편차로 나타내었으며, Paired t-test를 이용하여 기기에 따른 측정값 평균의 차이를 비교하였다. Pearson correlation을 이용하여 측정방식 간 상관계수를 구하였으며, 두 기기로 측정한 값의 일치도는 Bland-Altman plots 분석을 시행하여 95% 일치도 한계(일치도 하한, 일치도 상한)로 나타내었다. 모든 통계적 분석은 p<0.050 미만일 경우 유의하다고 판단하였다.

Ⅲ. 결 과

본 연구대상자들의 평균연령은 21.00±2.30세 였으며, 성별은 남자가 47명(49.5%), 여자가 48명(50.5%) 이었다. 성별에 따라 세 가지 측정 방법(PD 미터, PD 자, 자동안굴절력계)에서 양안의 동공간거리 측정치를 비교한 결과는 다음과 같았다(Table 1). PD 미터를 이용하여 측정한 양안의 평균 동공간거리는 남자가 63.59±2.85 mm, 여자가 61.49±3.24 mm으로 유의한 차이(p=0.001)를 보였으며, PD 자를 이용하여 측정한 양안의 평균 동공간거리는 남자가 63.90±3.30 mm, 여자가 62.44±3.15 mm으로 유의한 차이(p=0.030)를 보였다. 자동안굴절력계를 이용하여 측정한 양안의 평균 동공간거리는 남자가 64.36±3.18 mm, 여자가 62.40 ±3.47 mm으로 유의한 차이를 보여(p=0.005), 세 가지 측정 장비 모두 남자가 여자에 비하여 유의하게 컸다.

연구 대상자의 양안 평균 동공간거리는 PD 미터 62.53±3.22 mm, PD 자 63.16±3.29 mm, 자동안굴절력계 63.37±3.46 mm로 측정되었다(Table 2). 대응 표본 t검정을 이용하여 측정 방법에 따른 차이를 평가한 결과 PD 미터는 PD 자와 평균적으로 –0.64±2.84 mm 의 차이를 보였고(p=0.031), 자동안굴절력계와 평균적으로 -0.84±2.20 mm의 차이를 보였다(p<0.001). PD 자와 자동안굴절력계는 유의한 차이를 보이지 않았다.

연구 대상자의 단안 평균 동공간거리는 오른쪽 눈의 경우 PD 미터 31.24±1.74 mm, PD 자 31.45± 1.97 mm, 자동안굴절력계 31.68±1.73 mm로 측정 되었고, 왼쪽 눈의 경우 PD 미터 31.33±2.13 mm, PD 자 31.72±1.84 mm, 자동안굴절력계 31.68± 1.73 mm로 측정되었다(Table 3). 대응표본 t검정을 이용하여 측정 방법에 따른 차이를 평가한 결과 오른 쪽 눈의 경우 PD 미터는 PD 자와 평균적으로 –0.20± 1.91 mm의 차이를 보였고(p<0.001), 자동안굴절력계 와 평균적으로 -0.44 ±1.60 mm의 차이를 보였다(p< 0.001). PD 자와 자동안굴절력계는 평균적으로 –0.24± 1.93 mm의 차이를 보였다(p<0.001). 왼쪽 눈의 경우 PD 미터는 PD 자와 평균적으로 -0.39±1.82 mm의 차이를 보였고(p=0.040), 자동안굴절력계와 평균적으로 –0.36±1.49 mm의 차이를 보였다(p=0.021). PD 자와 자동안굴절력계는 유의한 차이를 보이지 않았다.

양안과 단안에서 세 가지 측정방법(PD 미터, PD 자, 자동안굴절력계)의 상관성을 분석한 결과는 다음과 같았다(Fig.1, Fig. 2). 양안에서 PD 미터는 자동안굴절력계(r=0.784)와 강한 양의 상관성을 보였고 PD 자 (r=0.619)와 보통의 양의 상관성을 보였다. PD 자와 자동안굴절력계(r=0.549)는 보통의 양의 상관성을 보였다.

단안에서 오른쪽 눈의 경우 PD 미터는 PD 자(r= 0.477) 및 자동안굴절력계(r=0.575)와 보통의 양의 상관성을 보였고, PD 자와 자동안굴절력계(r=0.460)는 보통의 양의 상관성을 보였다. 왼쪽 눈의 경우 PD 미터는 자동안굴절력계(r=0.721)와와 강한 양의 상관성을 보였고 PD 자(r=0.587)와 보통의 양의 상관성을 보였다. PD 자와 자동안굴절력계(r=0.489)는 보통의 양의 상관성을 보였다.

Bland-Altman plots 일치도 분석 결과 양안에서 PD 미터와 PD 자의 95% 일치도 한계는 –6.21∼4.93 mm, PD 미터와 자동안굴절력계의 95% 일치도 한계는 –5.16∼3.47 mm, PD 자와 자동굴절력계의 95% 일치도 한계는 –6.49∼6.08 mm였다(Fig. 3).

단안에서는 오른쪽 눈의 경우 PD 미터와 PD 자의 95% 일치도 한계는 –0.59∼0.18 mm, PD 미터와 자동 안굴절력계의 95% 일치도 한계는 –3.57∼2.69 mm, PD 자와 자동안굴절력계의 95% 일치도 한계는 –4.02 ∼3.55 mm였다(Fig. 4). 왼쪽 눈의 경우 PD 미터와 PD 자의 95% 일치도 한계는 –3.96∼3.18 mm, PD 미터와 자동안굴절력계의 95% 일치도 한계는 –3.27∼ 2.56 mm, PD 자와 자동안굴절력계의 95% 일치도 한계는 –3.51∼3.58 mm였다.

Ⅳ. 고 찰

본 연구에서는 20대 성인을 대상으로 한국인에서 평균 동공간거리 측정치를 알아보고 동공간거리를 측정하는 세 가지 측정 방법의 결과를 비교해 보고자 하였다. 본 연구 결과 20대 성인의 평균 남자의 동공간거리 평균 치는 여자에 비하여 유의하게 높은 것을 알 수 있었다. 또한 세 가지 측정 방법을 이용하였을 때 PD 미터로 측정한 평균값은 62.53±3.22(범위: 55.50-71.30), PD 자로 측정한 평균값은 63.16±3.29(범위: 55.90∼ 71.00), 자동안굴절력계로 측정한 평균값은 63.37± 3.46(범위: 57.00∼72.00)로 자동안굴절력계, PD 자, PD 미터 순으로 측정되었다. 측정방법 간 차이를 비교 하였을 때 PD 미터와 자동안굴절력계의 평균값이 가장 큰 차이(-0.84±2.20)를 보였으며, PD 미터와 PD 자(-0.64±2.84), PD 자와 자동안굴절력계(-0.21±3.20) 순이었다.

인종 간 동공간거리의 차이를 비교한 연구에서 아프리카계(흑인) 평균 동공간거리는 67 mm로 백인/동아시아계 61∼65 mm 보다 큰 경향이 있다고 보고하여 본 연구의 측정치 62.53∼63.37 mm와 유사하였다.¹⁰⁾ 이전 연구에 따르면 동/서아시아(이란) 성인의 평균 동공 간거리는 남자가 63.6 mm, 여자가 61.1 mm로, 동아시아 평균대와 비슷한 범위를 보였으며 남자는 여자에 비하여 동공간거리가 약 1∼2 mm 길게 측정되었다.¹¹⁾

Moradi et al⁸⁾은 PD 미터, PD 자, 자동안굴절력계로 측정한 원거리 동공간거리 값을 비교하였으며 세 가지 측정 방식에서 자동안굴절력계가 가장 큰 평균값으로 측정되었고, 그 다음이 PD 미터, PD 자 순으로 측정 되었으나 임상적으로 유의한 차이가 발견되지 않았다고 하였다. 본 연구에서도 평균치만을 비교하였을 때 PD 미터와 자동안굴절력계(-0.84±2.20), PD 미터와 PD 자(-0.64±2.84), PD 자와 자동안굴절력계 (-0.21± 3.20)가 1 mm 이내의 차이를 보여 통계적으로는 유의하였지만, 임상적으로 영향을 미치는 범위는 아니였다.

국제표준(ISO 21987)에서 제시한 프리즘 불균형 허용오차에 따르면 단안 동공간거리 오차를 ±1 mm 이내로 맞추도록 권고하고 있으며,¹²⁾ 이전 연구에서도 동공 간거리의 오차로 인하여 발생된 프리즘은 수평에서는 약 1.0 △, 수직에서는 약 0.5 △ 이하이면 대부분 착용자가 큰 불편함 없이 적응 가능하다고 보고된 바 있다.¹³⁾ 허용오차를 계산할 때 사용되는 프리즘의 양(△)은 렌즈의 도수(D)와 디센터링 되는 거리(mm)를 곱하여 계산되며, 따라서 동공간거리의 오차가 1 mm 이내라고 하더라도 도수가 높을수록 같은 프리즘을 일으키는 허용 PD 오차는 더 작아질 수 있다. 수평 프리즘의 불균형은 0.67 △ 이상일 경우, 수직은 더 민감해 0.33 △ 정도가 상한이라는 실무 지침에 따라,¹⁴⁾ 만약 수평 프리즘의 허용치를 0.67 △이라고 가정하여 계산해 봤을 때 –2.00 D의 렌즈의 경우 양안 동공간거리의 오차는 6.8 mm, –5.00 D의 렌즈의 경우 양안 동공간거리의 오차는 2.7 mm, +3.00 D의 렌즈의 경우 양안 동공간거 리의 오차는 4.5 mm 정도였다. 또한 요즈음에는 실내 활동의 증가로 오피스 렌즈나 누진굴절력 렌즈의 사용이 많은데 이러한 렌즈를 기준으로 생각해본다면 단초점 렌즈에 비하여 허용되는 범위는 더 엄격해질 수 있을 것이다.

이전 연구에서 Madrolu et al¹⁵⁾은 단초점(single vision) 안경 착용자 120명의 눈의 동공 중심과 안경렌즈의 광학 중심이 어긋난 평균 거리를 측정하였고 그 결과 평균 3.5 mm가 차이가 나는 것으로 보고하였으며, 이로 인하여 유발되는 프리즘 효과는 –0.7∼+0.6 △로 광학 중심이 어긋난 대상자의 40%가 시각적 불편 및 복시 증상을 호소했다고 보고하였다. 본 연구에서 표의 결과로 제시하지는 않았지만 측정 방식에 따라 동공간 거리가 3.5 mm 이상 차이가 나는 경우는 PD 미터와 PD 자가 18명(18.9%), PD 미터와 자동안굴절력계가 14명 (14.7%), PD 자와 자동안굴절력계가 20명(21.1%)이었 다(Fig. 3). 이러한 결과에 기인하여 평균적으로 보았을 때 동공간거리 측정치의 임상적인 차이는 많지 않았지만, 위와 같이 측정 방식에 따라 3.5 mm 이상 차이가 났던 14.7∼21.1%는 안경을 조제·가공하여 만들었을 때 측정방식에 따른 오차로 인하여 시각적 불편 및 증상을 호소할 가능성이 있음을 예상할 수 있었다.

기기를 이용하여 측정치를 비교하는 대부분의 논문에서 저자들은 어떠한 기기로 측정하였을 때 가장 정확도와 신뢰도가 높은지 제시하고자 하지만 현실적으로 어떠한 수치가 가장 정확한지 알 수 없기 때문에 기기 간 일치도와 반복성을 평가해 기준(gold standard)를 제시하게 된다. Jung과 chu¹⁶⁾는 2024년에 게재된 논문에서는 PD 자가 PD 미터보다 유의하게 크게(+1.08±0.99 mm) 측정되었고, 이러한 차이가 나는 원인으로 PD 미터는 각막 반사점을 기준으로 하며, PD 자는 해부학적인 동공 중심을 기준으로 측정하기 때문에 피검사자의 시축 차이와 관찰자의 시차로 인한 오차가 발생할 수 있다고 하였다. 또한 측정 시 피검사자가 광원을 잘 주시하는지 확인하는게 중요하며 측정치간 결과치가 상충할 경우 기기 간 일치도가 높은 PD 미터, 자동굴절력계, PD 자 순으로 신뢰할 수 있다고 하였다. 본 연구결과에서도 이와 동일하게 일치도의 한계를 평가하였을 때 양안에서 PD 미터와 PD 자의 95% 일치도 한계는 –6.21∼4.93 mm, PD 미터와 자동안굴절력계의 95% 일치도 한계는 –5.16∼3.47 mm, PD 자와 자동굴절력계의 95% 일치도 한계는 –6.49∼6.08 mm로 PD 미터와 자동굴절력계의 일치도가 가장 좋은 것을 확인할 수 있었다.

그러나 본 연구는 연령대가 20대 대학생으로 한정되어 있다는 점에서 전체 한국 성인군으로 일반화하기에는 한계가 있다. 동공간거리는 20대 이후에는 비교적 안정된다고 알려져 있으나, 노년층에서의 미세 감소나 안와 구조 변화는 보고된 바 있어, 보다 다양한 연령층을 포함한 연구가 필요하다.

또한, 본 연구는 단일 검사자 의해 측정이 이루어졌다는 점에서 측정 편향(measurement bias)의 가능성이 존재한다. 검사자 간 신뢰도(inter-examiner reliability)를 평가하지 못하였기 때문에, 향후 연구에서는 다수의 검사자가 참여하여 측정 반복성 및 재현성에 대한 검증이 필요 할 것으로 생각된다.

세 가지 측정 방법 간 평균 차이는 대체로 1 mm 미만으로 작았으나, Bland–Altman 분석에서 제시된 95% 일치도 범위(약 ±5~6 mm)는 비교적 넓어 임상적 해석에 신중함이 요구된다. 평균적 차이가 작더라도, 개별 피검자 단위에서는 측정 방식 간 오차가 크게 나타날 수 있기 때문이다.

특히, 동일 대상자에서 3.5 mm 이상의 차이가 나타난 비율이 14.7–21.1%에 달한 점은 임상적으로 의미 있는 소견으로 볼 수 있다. Madrolu et al¹⁵⁾이 보고한 바와 같이 약 3.5 mm의 PD 오차는 –0.7~+0.6△ 의 프리즘을 유발해 피검자의 40%가 불편감을 경험하였다. 이러한 점을 고려할 때, 본 연구에서 나타난 ‘3.5 mm 이상 차이가 발생한 대상자들’은 실제 안경 처방·조제 과정에서 시각적 피로나 복시 증상 발생 가능성이 있다는 중요한 임상적 고려 요소가 될 수 있다. 향후 연구에서는 이러한 대상자군을 별도로 분석하여 실제 시각적 증상과의 관련성을 평가하는 것이 필요하고 생각된다.

이러한 제한점에도 불구하고 본 연구는 20대 한국 성인의 동공간거리 평균 수치를 제시하고 서로 다른 측정 기기간 일치도의 한계를 평가하였다는데 그 의의가 있으며 추후 연구에서 라식, 라섹 등 안과적 수술을 받은 사람들을 대상으로 한 기기 간 일치도 한계 평가가 필요하다고 생각된다.

Ⅴ. 결 론

본 연구에서는 20대 한국 성인을 대상으로 세 가지 측정기기(PD 미터, PD 자, 자동안굴절력계)를 이용하여 동공간거리(PD)를 측정하고, 측정방법 간의 차이 및 일치도를 평가하였다. 그 결과, 남성의 평균 동공간거리가 여성보다 유의하게 길었으며, 세 가지 측정방법 중 자동 안굴절력계가 가장 큰 평균값을, PD 미터가 가장 작은 평균값을 나타냈다. 세 기기 간의 평균 차이는 모두 1 mm 이내로 임상적으로 유의한 수준의 불편을 유발하지 않는 범위로 판단되었다. 또한 일치도 분석 결과, PD 미 터와 자동안굴절력계 간의 95% 일치도 한계가 가장 좁아 두 기기 간 일치도가 가장 우수하였다.

본 연구에서 얻어진 한국 20대 성인의 평균 동공간거리(약 62.5∼63.4 mm)는 기존 국내외 인종별 보고치(동아시아권 61∼65 mm, 중동권 61∼64 mm, 아프리카계 약 67 mm)와 유사한 범위에 속하였다. 이러한 결과는 한국 성인의 안경 조제가공 시 동공간거리 설정에 참고가 될 수 있으며, 측정 방식에 따라 3.5 mm 이상 차이가 났던 14.7∼21.1%는 안경을 조제·가공하여 만들었을 때 측정방식에 따른 오차로 인하여 시각적 불편 및 증상을 호소할 가능성이 있으며, 이러한 결과로 고도 근시나 누진굴절력렌즈 착용 시에는 ±1 mm 이내의 정밀한 동공간거리의 측정이 필요할 것으로 생각된다.