163-170 [18] 18. 김경실.fm - ì„¸ì¢ ëŒ€í•™êµ

J. Korean Soc. Living Environ. Sys.
Vol. 19, No. 1, pp 163~170(2012)
한 국 생 활 환 경 학 회 지
제 19 권 제 1 호 2012년
문헌고찰을 통한 일주리듬이 고려된 조명계획 기초연구
김경실*·최안섭*
*세종대학교 건축공학과
A Preliminary Study using Literature Review on the Lighting Design
Considering the Circadian Rhythm
Kyoung-Sil Kim* and An-Seop Choi*
*Department of Architectural Engineering, Sejong University, Seoul, Korea
Abstract : Human is characterized by changes in behavior that occurs regularly about a 24 hour cycle. It is called
the circadian rhythm. Light exposure could modify this rhythm, and this rhythm is generally affected by the solar
radiation. The built environment is where most people spend the major part of their lives in modern society. Illumination
from electric lighting in the built environment is quite different from solar radiation in intensity, spectral content, and
timing during the 24-hour daily period. So, circadian rhythm can be disturbed by electric lighting. The aim of this
paper is to provide a systematic review of previous studies regarding circadian rhythm and light, and to identify the
major elements for applying suitable light design.
Key words : Circadian rhythm, Melatonin suppression, Photoreception, Light design
1. 서 론
1.1. 연구의 배경
최근 삶의 질에 대한 관심이 높아지면서 물질적 풍
요보다는 육체적 건강과 정신적으로 건강한 삶을 선호
하고 있다. 건강한 삶을 살기 위한 요소에는 문화적인
요인과 사회적인 요인 등이 있지만, 현대인들은 주로
실내에서 보내는 시간이 많으므로 실내 공간 안에서의
환경적인 요인의 중요성이 커지고 있다. 이와 같은 환
경적 요인의 지표는 안정성, 보건성, 쾌적성으로 나눌
수 있으며(유종해, 1993), 대표적인 환경적 요인으로
빛환경을 들 수 있다.
빛은 지각을 도울 뿐만 아니라 공간에 다양한 기능
을 충족시키고 이용자의 감성을 자극하여 새로운 경험
을 제공한다. 오늘날에는 빛과 생체리듬의 관계에 대
한 관심이 높아지면서 이용자의 생체리듬을 고려하기
교신저자: 최안섭 (우 136-714) 서울특별시 광진구 군자동
98번지, 세종대학교 건축공학과
전화번호 : 02-3408-3761
E-mail:aschoi@sejong.ac.kr
위한 다양한 선행연구들이 수행되었다. 대부분의 선행
연구들이 빛과 생체리듬의 관계에 대한 연구가 진행되
었으며, 본 연구는 위와 같은 관련연구들을 분석하고
분류하여, 실제 공간에 생체리듬이 고려된 조명환경을
만들기 위해 고려해야 할 요소를 제안하고자 한다.
청소년들은 만성적인 수면부족에 시달리고 있다. 그
이유는 수면의 절대량이 부족한 문제에 기인한 것도
있지만, 가장 큰 이유는 ‘사회적 시차증세’ 때문이다.
이는 10대가 갖고 있는 생체시계와 사회적 시간대가
다르다는 것을 의미한다. 이 증상은 학생들에게 아침
형 인간이 요구되어지기 때문에 나타나는 현상이다.
그리고 교통수단의 발전은 ‘태양시’와 ‘표준시’의 충
돌을 일으켜 시차증을 초래한다. 이와 같이 현대인의
생체리듬을 방해하는 요소는 계속해서 늘어나고 있다.
따라서 현대인들은 자신의 생체리듬을 고려한 시간표
를 만들어야 하며, 이를 위해서는 현대인의 생활과 생
체리듬에 대한 정확한 분석이 필요하다.
1.2. 연구의 목적
현대인들은 사회적 시간과 교통수단의 발달 등으로
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인하여 자신의 생체리듬과 맞지 않는 생활을 하는 경
우가 늘어나고 있다. 이에 따라 현대인의 생활에 맞게
생체리듬을 조정하기 위한 방법으로 빛에 대한 연구가
이루어지고 있다. 빛은 생체리듬을 바꾸는 가장 중요
한 자극제이다(박대희, 2008). 즉, 빛의 변화는 인간의
신체특성과 생활패턴에 맞게 생체리듬을 조정할 수 있
다. 또한 빛의 변화는 호르몬의 분비와 일주리듬을 변
화시킨다.
본 연구의 목적은 국내외 생체리듬과 호르몬 그리고
빛에 대한 선행연구들을 조사하고 분석하여 상호관계
를 명확하게 규명하고자한다. 또한, 생체리듬이 고려
된 조명환경을 제안하기 위하여 고려해야하는 요소들
을 분류하였다.
2. 인간의 생체리듬
2.1. 생체리듬
생체리듬은 일정한 주기로 반복되는 생체현상을 말
한다(채범식, 1998). 생체리듬은 1일 이상의 긴 주기인
인프라디안 리듬(Infradian rhythm)과 1일 이하의 짧은
주기인 울트라디안 리듬(Ultradian rhythm)으로 나눌
수 있다(강영희, 2008). 그리고 인프라디안 리듬은 약
1일 주기의 일주리듬(Circadian rhythm)과 약 1개월 주
기의 월주리듬(Circatrigintan rhythm) 그리고 약 1년 주
기의 연주리듬(Circannual rhythm)으로 나누어지며, 이
와 같은 리듬은 생물 개체의 활동성 리듬을 나타낸다.
생체리듬은 외부적 요인과 내부적인 요인 등에 의하
여 영향을 받는다. 외부적 요인은 대표적으로 빛의 노
출과 같은 환경적 요인이 있으며, 내부적인 요인은 호
르몬 분비, 허기, 기분, 체온 등이 있다(Walter Pierpaoli,
1996). 내부적인 요인의 대부분은 약 1일 주기를 갖는다.
즉, 호르몬 분비나 체온, 요생성 현상 등은 일주리듬과
비슷한 사이클을 갖게 된다. 또한 생체리듬과 내부적
인 요인은 서로 밀접한 관계를 가지며, 관계의 균형이
깨지면 무기력과 근심, 신경과민, 식이의 변화 등의 증
세를 보인다(Walter Pierpaoli, 1996).
생체리듬은 일종의 진동으로 간주되어 최소 단위를
사이클, 그 시간적 길이를 주기, 진폭정점을 나타내는
시간적 위치를 정점위상 등과 같이 표현한다. 다음
Fig. 1(Cajochen, C, 1999)은 시간에 따른 일주리듬을
나타낸 것이다. 이 연구는 인간의 수면패턴에 따른 멜
라토닌의 분비를 알아보는 것을 목적으로 하였다. 빛
에 대한 멜라토닌의 반응과 눈깜빡임, 움직임 등을 통
하여 분석한 결과, 수면의 정도에 따라 사람의 활동에
Fig. 1. Waveforms show rhythm with respect to time of
day (Cajochen, C, 1999)
영향을 준다는 결론을 도출하였다. Fig. 1은 인간의 체
내변화에 대한 4가지 리듬인 빛의 반응, 각성의 정도,
멜라토닌의 분비, 체온의 변화를 나타낸 것이다.
Fig. 1의 빛의 반응 부분에서는 인간의 일주리듬을
나타내고 있다. 빛이 많은 낮시간대에는 활동성이 높
아져서 각성의 정도가 높고 수면과 연관된 멜라토닌의
분비가 저조한 것을 알 수 있다. 체온의 변화는 수면을
취할 경우 가장 낮은 체온을 나타내었다. 따라서 빛의
반응과 각성의 정도, 그리고 체온의 변화는 비슷한 주
기형태를 갖게 되지만 멜라토닌 분비는 반대의 형태를
나타낸다. Fig. 1의 4가지 리듬은 각각의 특성을 갖고
있지만 대체적으로 24시간의 주기를 갖고 있었다. 따
라서 인간의 내부적인 리듬은 일주리듬과 깊은 관련이
있다는 것을 알 수 있다.
2.2 멜라토닌
멜라토닌은 송과체에서 분비되는 신경호르몬으로 생
리기능 변화에 중요한 역할을 한다. 그리고 멜라토닌 형
성에 관여하는 효소는 SNAT(serotonin N-acetyltransferase)
와 HIOMT(hydroxyindole-O- methyltransferase)가 있으며,
두 효소 중 SNAT의 작용이 멜라토닌 합성에 중요하다고
확인되었다(한상진, 2003). SNAT는 빛의 농도에 따라 다
르게 분비되는데, 이러한 영향으로 멜라토닌의 분비량이
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낮에는 저조하고 밤에는 높은 일주기 양상을 나타내어 수
면리듬과 깊은 관계가 있다.
멜라토닌의 분비에 관여하는 송과체는 빛과 자기장
을 감지하여 생체의 일주리듬에 영향을 주는 기관이다.
즉, 일주리듬에 관여하는 체내시계가 송과체에 의해 조
절되는 것이다. 따라서 멜라토닌의 분비는 일주리듬과
밀접한 관련이 있으며, 송과체에 영향을 주는 요소인
빛이 일주리듬에 중요한 요소임을 알 수 있다. 따라서
적절한 시간에 빛의 노출은 일주리듬을 조절하여 시차적
응 및 수면장애, 계절정서장애(SAD, Seasonal Affective
Disorder) 등의 치료수단으로 사용된다.
멜라토닌의 분비패턴은 10대 초반에 가장 많이 분
비되며 점차 감소하여 60대 이상 고령에서는 거의 분
비되지 않게 된다(김희은, 2004). 따라서 저멜라토닌은
인체노화과정임을 의미하며, 멜라토닌의 주기는 나이
가 들수록 시작시점이 빨라지고 진폭이 작아지는 현상
을 나타낸다. 하지만 반드시 일어나는 현상은 아니며,
노화로 인한 멜라토닌 리듬변화는 지속적인 빛의 조절
로 유지가 가능하다(Zeitzer, J.M., 1999).
빛의 파장에 따른 일주리듬의 변화를 관찰하는 선행연
구가 이루어졌다. 선행연구에 따르면 460 nm의 파장
은 맹인의 일주리듬을 이동시켰으며, 555 nm의 파장
은 변화를 보이지 않았다(Farhan H. Zaidi, 2007) 이는
시각적 부분에서 감도가 큰 555 nm의 파장대에서는
빛의 수용이 일어나지 않고, 비시각적인 부분에서는
빛의 수용이 일어난다는 것이다. 따라서 시각적 부분
과 비시각적 부분의 광수용 기능은 별개로 일어난다는
것을 알 수 있다(Lockley S.W.,1997).
시력은 나이에 따라 변화한다. 태어난 직후부터 10대
까지 시력은 점점 향상되고 이 후 서서히 저하되며, 50
대 이후로는 안구의 노화로 인하여 급격하게 저하된다.
안구의 노화를 나타내는 노안은 수정체가 서서히 굳어
져서 탄력을 잃고 초점을 맞추기 힘들게 되는 증상이다.
다음 Fig. 3(P L Turner, 2008)은 10세의 안구를 기준으
로 나이대별 파장에 따른 망막조도를 나타낸 것이다.
2.3. 빛의 수용
눈의 광수용체는 크게 시각과 비시각적 부분으로 나
눌 수 있다. 시각적 부분의 광수용 세포로는 추상체
(Cone)와 간상체(Rod)가 있으며, 비시각적 부분은 망
막신경절세포(Retinal ganglion cell)가 있다.
시각적 부분인 추상체와 간상체는 서로 다른 지각
기능을 갖는다. 추상체는 빛이 많은 낮에 사물의 색과
형태를 보는 기능을 하며, 간상체는 빛이 적은 밤에 물
체의 형태를 감지한다. 또한 빛의 수용세포마다 파장
에 따른 감도가 다르다. 이로 인하여 낮과 밤에 빛의
파장에 따른 수용도가 달라진다. 따라서 시각적인 부
분은 명소시와 암소시로 나누어 나타낸다.
비시각적 부분인 망막신경절세포는 사람의 일주리
듬과 관련된 빛의 수용세포이다. 이는 블루 빛의 짧은
파장대에서 민감하다(Smith MR, 2008). 다음 Fig. 2(P
L Turner, 2008)는 광수용체의 파장별 상대적인 반응
정도를 나타내며, 암소시(Scotopic)와 명소시
(Photopic), 일주리듬(Circadian)에 대한 파장별 민감도
를 알 수 있다. 일주리듬은 망막신경절세포가 빛을 수
용함으로써 나타나는데, 이는 일주리듬에 영향을 주는
멜라토닌의 분비정도에 따라 분석된 결과이다. 따라서
낮과 밤, 시각과 비시각부분에 따라 빛의 파장별 감도
가 다르다는 것을 알 수 있다.
시각적 부분의 기능을 하지 못하는 맹인을 대상으로
Fig. 2. Spectral sensivity of photopic and circadian (melatonin
suppression) photoreception (P L Turner, 2008)
Fig. 3. Age-related losses in retinal illumination (P L
Turner, 2008)
제 19 권 제 1 호 2012년

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망막조도는 휘도에 동공면적을 곱한 값으로써, 나이
가 들수록 10세의 망막조도와 확연하게 차이나는 것
을 알 수 있다. 그 이유는 노안으로 인하여 안구 내 렌
즈의 빛 투과와 동공의 면적이 감소하기 때문이다.
사람은 주변에 대한 대부분의 정보를 눈을 통해 얻
으며, 빛은 우리가 사물을 지각뿐만 아니라 인체의 일
주리듬에도 영향을 준다. 따라서 실내의 빛환경을 제
공하는 조명계획은 물리적 특성도 중요하지만, 인간의
시각과 생체리듬을 고려한 조명계획이 먼저 고려되어
야 한다.
Table 1. Experiment conditions
(a)
(b)
Wavelength 420 nm 460 nm
Photon density 1.21 × 10 13 photons/cm²
Light exposure
90 min/day
Age
24.5 ± 0.6 years
2.4. 소결
본 장에서 인간은 수면과 활동에 영향을 주는 일주
리듬을 갖고 있고, 일주리듬에 관여하는 송과체는 빛
과 자기장에 의하여 영향을 받는다는 것을 알 수 있다.
또한 일주리듬을 나타낼 수 있는 대표적인 호르몬은
송과체에서 분비되는 멜라토닌이 있으며, 이는 일주리
듬과 멜라토닌, 그리고 빛은 서로 연관성이 있다는 것
을 알 수 있다.
그리고 동일한 빛이라도 낮과 밤에 따라 인간이 인
지할 수 있는 인지도가 달라지며, 생체리듬에 영향을
주는 파장대도 다르다는 것을 알 수 있다. 또한 대상자
의 인체 노화정도에 따라 빛의 수용도가 다르다는 것
을 알 수 있다. 따라서 생체리듬을 고려한 조명환경을
구현하기 위해서는 생체리듬에 영향을 주는 파장대를
이용하여야 하며 인간의 노안정도에 의해서 빛을 수용
하는 정도가 다르다는 것을 고려해야한다.
3. 인간과 빛의 연관성
3.1. 빛과 멜라토닌의 실험
빛은 근무시간의 변동, 시차 등으로 인하여 일주리
듬의 조정이 필요한 사람들을 위한 치료수단이다(Fred
W. Turek, 2004). 또한, 빛은 빛의 파장과 세기에 따라
일주리듬에 영향도가 달라지는데 이와 관련된 선행연
구가 수행되었다.
수행된 연구로는 빛의 파장에 따른 멜라토닌 분비의
영향을 분석한 실험이 있다. 멜라토닌 분비리듬은 일
주리듬을 대표하므로, 이 실험은 빛의 파장과 일주리
듬의 관계를 분석하는 연구이다. 다음 Table 1은 단파
장에서의 멜라토닌 분비의 영향(George C. Brainard,
2008)을 알아보기 위한 연구의 실험조건이다.
피실험자들은 두 집단으로 나누어 졌으며, (a)군에
는 420 nm, (b)군에는 460 nm의 빛을 주었다. 두 경우
Fig. 4. Fluence-response curve for irradiance photon
density and percent of adjusted melatonin (George C.
Brainard, 2001)
모두 60분 동안 눈가리개를 이용하여 빛을 차단한 후,
혈액을 채취하였다. 그 후 90분 동안 단파장(420nm,
460 nm)의 빛을 주고 두 번째 혈액을 채취하여 멜라토
닌 분비의 변화를 분석하였다.
실험 결과, 상대적으로 낮은 420 nm의 빛에 노출되
었을 때는 460 nm에 비해 멜라토닌 분비의 변화량은
적었지만 변화를 보였다. 따라서 단파장의 빛은 멜라
토닌 분비에 큰 영향을 주며(Smith MR, 2008),
446~477 nm의 파장대에서 멜라토닌 분비의 변화가 크
다는 것을 알 수 있다(Thapan K, 2001).
또 다른 연구에서는 빛의 세기에 따른 멜라토닌 분
비의 영향을 분석하였다. 다음 Fig. 4(George C.
Brainard, 2001)와 같이 460 nm의 동일한 단파장 빛에
서 빛의 세기를 변화시켜 주었을 때, 멜라토닌의 분비
변화와 빛의 세기는 대체적으로 비례하였다.
그리고 저녁시간대에 약간의 빛의 세기변화로도 멜
라토닌 분비에 상당히 큰 변화를 줄 수 있다(Zeitzer,
J.M, 2000). 이는 낮과 밤에 따라 일주리듬을 변화시킬
수 있는 빛의 세기가 다르다는 것을 의미한다. 낮에는
1000 lx, 밤에는 350 lx의 빛의 세기가 멜라토닌의 분
비변화에 큰 영향을 준다(Mcintyre IM. 1989).
이와 같이 빛은 인간의 수면과 각성에 영향을 미치
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는 멜라토닌의 강력한 동조인자라고 볼 수 있다. 또한
멜라토닌 분비변화는 일주리듬에 영향을 주어, 결과적
으로 빛은 일주리듬에 중요한 역할을 한다. 따라서 빛
의 이용은 불규칙한 일주리듬을 갖는 알츠하이머환자
나 수면장애를 갖는 환자를 대상으로 일주리듬을 조정
하려는 연구에 계속적으로 적용되었다.
3.2. 대상자에 따른 빛의 영향
3.1절에서는 빛의 조건에 따른 멜라토닌의 분비를 분
석하여, 빛과 일주리듬의 관계에 대해서 알아보았다.
빛이 일주리듬에 영향을 주는 것은 선행연구에 의해
증명되었다. 하지만 적절한 조명환경을 제공하기 위해
서는 공간을 사용하는 이용자를 고려해야 한다. 따라
서 대상자에 따른 빛의 영향에 대한 선행연구들을 고
찰하였다.
일주리듬과 관련된 질병인 알츠하이머 환자와 계절
정서장애 환자를 대상으로 실험한 선행논문을 분석하
였다. 또한 인간의 노화에 따른 일주리듬의 변화를 분
석하기 위해서 연령대별 빛의 영향을 조사하였다.
3.2.1. 알츠하이머 환자
알츠하이머(AD, Alzheimer’s disease)는 노인 인구
에서 치매를 유발하는 가장 흔한 질환에 속한다. 알츠
하이머의 증상은 기억장애와 인지장애로 인하여 일상
생활에 장애를 겪는 것이다. 이로 인해 AD환자들은
일반인들보다 활동성의 생체리듬이 불규칙한 패턴을
보인다. 빛의 변화를 통하여 생체리듬을 조절할 수 있
다는 연구를 토대로 불규칙한 일주리듬을 갖는 AD환
자에게 일주리듬을 규칙적으로 조정하기위한 관련연
구들이 수행되고 있다.
이와 관련된 선행연구로는 빛의 노출에 따른 AD환자
의 멜라토닌 변화를 분석한 것이 있다(Yutaka Ohashi,
1999). 이 연구는 AD환자, 알츠하이머와 관계되지 않은
정신질환자, 정상인을 대상으로 실험을 하였다. 일주일
동안 연구가 수행되었으며, 피실험자들은 취침시간
2시간 전에 3000 lx의 빛을 쐬었다. 그리고 정오부터
3시간 간격으로 혈액을 채취하여 멜라토닌 분비의 변
화를 관찰하였다.
실험 결과, 알츠하이머와 관계되지 않은 환자와 정
상인은 실험전과 비교하여 낮의 멜라토닌 분비가 현저
하게 줄어들었다. 그러나 AD환자들은 빛에 따른 낮과
밤의 멜라토닌의 변화를 관찰할 수 없었다. 그 이유는
빛의 신호를 받는 경로인 SCN과 그와 관련된 기관이
AD에 의해 빛의 전달을 방해받는 것이라 사료된다. 따
라서 AD환자를 고려한 적합한 조명계획을 하기 위해
서는 일반적인 경우와는 차별화 된 빛의 노출시간이나
빛의 세기, 그리고 빛의 파장에 대한 연구가 필요하다.
3.2.2. 계절정서장애 환자
계절의 변화로 인해 우울해지고 기력이 저하되는 증
상을 가지고 있다. 특히 SAD는 가을과 겨울철에 나타
난다. 그 이유는 가을과 겨울은 낮의 길이가 다른 계절
보다 짧아져서 생체리듬에 불균형이 오기 때문이다.
즉, 겨울철은 빛이 없는 곳에서 활동할 기회가 증가하
고, 눈으로 들어오는 빛의 신호가 줄어들게 되는데 이
로 인하여 멜라토닌 호르몬의 체내 농도가 높아져 호
르몬의 분비와 생체리듬 사이의 균형을 잃게 된다.
빛을 통한 SAD의 치료효과를 알아보는 선행연구가
수행되었다(Ybe Meesters, 2011). 이 연구는 피실험자
의 연령대와 성별에 따른 영향을 최소화하기 위해서
비슷한 연령대와 성비를 갖게 하였다. 실험조건은 다
음 Table 2와 같다. 피실험자들은 두 집단으로 나누어
졌으며, (a)군에는 기존광원의 빛을, (b)군에는 짧은 파
장의 빛을 주었다. 광원에 의하여 색온도와 조도가 다
르며 그 외의 실험조건은 동일하다.
또한, 22일 동안 환자들을 대상으로 Hamilton 우울평
가 척도를 이용하여 심리적 변화를 체크하였다. 실험 결
과, 처음과 비교하여 (a)군은 65.2%, (b)군은 76.4%의
우울감소율을 보였다. 따라서 빛은 우울증 치료에 효
과가 있다는 것을 증명했으며, 이것은 빛의 노출을 통
해 낮시간이 짧은 계절에 빛의 노출시간을 증가시킨
결과라고 볼 수 있다. 또한 (a)군에 비해서 (b)군의 조
도가 현저히 낮음에도 불구하고 우울감소율이 크게 감
소한 것으로 나타나므로 짧은 파장의 영향이 더 크다
는 것을 알 수 있었다.
SAD 환자에게 나타나는 일주리듬의 불균형은 빛을
이용하여 치료할 수 있으며, 짧은 파장의 빛이 더 효과
적이다. 그리고 SAD는 AD환자와는 다르게 빛의 노출
Table 2. Experiment conditions
(a)
Light source
standard bright
light
(b)
blue-enriched white
light
Illumination 10,000 lx 750 lx
CCT 5,000 K 17,000 K
Subjects 11(3men, 8women) 11(2men, 9women)
Age 39.9 ± 12.7 years 41.7 ± 13.1 years
Light exposure
30 min/day
제 19 권 제 1 호 2012년

168 김경실·최안섭
Table 3. Experimental results
(a)
(b)
Age 53~65 years 20~30 years
Wake time [h/min] 08:17 ± 0:53 06:59 ± 0:50
Bed time [h/min] 00:14 ± 0:52 23:10 ± 0:48
Melatonin
suppression 4:47 ± 0:20 3:48 ± 0:26
(max)[h/min]
Body temperature
(min)[h/min]
6:00 ± 1:28 5:15 ± 2:00
Body temperature
(interval)
[h/min]
2:18 ± 1:08 1:44 ± 1:40
에 따른 분명한 변화를 보였다. 따라서 뇌의 기능을 방
해하는 질병을 제외하고는 대체적으로 빛에 의해 일주
리듬 조정이 가능할 것으로 사료된다.
3.2.3. 연령대별 대상자
사람은 나이가 들어감에 따라 정신적 溯 택셈° 변화
를 겪게 된다. 이에 따라 일주리듬과 관련된 수면리듬
은 인체의 노화에 따라 다양한 변화가 나타난다. 많은
선행연구들을 통하여 수면리듬과 관계된 인간의 멜라
토닌 생산은 노화에 따라 점차 감소하는 것이 증명되
었다. 멜라토닌의 감소량은 수치적으로 많은 차이가
나지는 않으나 명확한 차이를 보였다(Luboshitzky,
1998). 또한 노화가 진행됨에 따라 멜라토닌 리듬은 진
폭이 줄어들고, 멜라토닌의 분비시작 시점이 앞당겨진
다(Debra J. Skene, 2003).
연령대에 따른 멜라토닌과 체온의 리듬변화를 분석
한 연구가 수행되었다(Jeanne F. Duffy, 1998). 다음
Table 3은 실험의 결과를 나타낸 것이다. 실험 결과,
(a)군이 (b)군보다 기상시간과 취침시간이 빨랐으며,
멜라토닌의 최대 분비시간과 체온이 최저점을 나타내
는 시간 역시 빠르다는 것을 알 수 있다.
다음 Fig. 5(Jeanne F. Duffy, 1998)는 24시간의 체온
주기를 나타낸 것이다. 두 개의 체온주기 모두 24시간
의 주기를 갖고 있었지만, (a)군이 (b)군보다 체온의 최
저점이 비교적 높고 빠르다는 것을 알 수 있다.따라서
노화에 따라 일주리듬에 변화가 일어난다는 것을 알
수 있다. 노인들은 일주리듬의 변화로 인해 실제로 총
수면시간이 감소하며, 깊은 수면이 줄어듦에 따라 수
면에 대한 효율성이 저하된다. 이에 따라 주간에 과도
한 졸림을 느끼며, 기억력 감퇴와 집중력 저하 등이 초
래된다(전진숙, 2007).
Fig. 5. Body temperature waveforms averageed with respect
to time of day for young and older subjects (Jeanne F. Duffy,
1998)
이러한 선행연구들은 멜라토닌의 총 분비량과 멜라
토닌 최대분비지점이 나이에 따라 감소한다고 하였지
만, 지속적인 멜라토닌 치료와 적절한 환경을 유지한
다면 멜라토닌 리듬은 유지될 수 있다(Zeitzer, J.M.,
1999). 따라서 연령대별로 차별화된 조명환경이 필요
하며, 특히 노인의 일주리듬 변화를 최소화하기 위한
빛의 적절한 조절이 요구된다.
3.3. 소결
빛의 특성에 따라 일주리듬의 영향정도가 다르다.
빛의 세기가 크고 빛의 파장이 짧을수록 일주리듬의
변화가 크다. 특히, 446~477 nm 파장대의 빛에서 가장
큰 변화를 보인다. 이러한 결과는 일주리듬과 관련된
호르몬 분비의 정도를 이용하여 생체리듬의 변화를 관
찰하여 도출하였다.
대상자에 따른 빛의 영향은 생체리듬과 연관된 질병
을 갖고 있는 환자와 연령대별 대상자를 중심으로 조
사하였다. 선행연구를 통하여 환자의 증상에 따라 빛
의 영향정도가 다르다는 것을 알 수 있었으며, 인체의
노화로 인한 일주리듬의 변화가 관찰되었다. 결론적으
로 생체리듬이 고려된 조명계획을 하기 위해서는빛의
특성이 반드시 고려되어야 한다. 또한 적절한 조명계
획을 하기 위해서는 공간을 이용하는 대상자도 동시에
고려되어야 한다.
4. 결 론
인간뿐만 아니라 생물개체들은 각각의 생체리듬을
가지고 있다. 인간의 신체가 건강할 때에는 생체리듬
의 영향정도를 지각하기 어렵다. 하지만 생체주기가
한국생활환경학회지

문헌고찰을 통한 일주리듬이 고려된 조명계획 기초연구 169
파괴되었을 때 우리의 삶이 생체리듬의 영향을 크게
받고 있다는 것을 느낄 수 있다. 현대인들은 자신의 생
체리듬을 고려하지 않은 채 생활을 하고 있다. 이것은
생체리듬의 불균형을 불러오며, 결과적으로 우울증과
무기력, 식이의 변화를 초래할 수 있다. 이와 같이 인
간에게 생체리듬의 균형은 건강의 중요한 요소이다.
따라서 본 연구는 생체리듬을 조정하기 위한 조명환경
구현을 목표로 고려해야하는 요소들을 크게 두가지로
분류하였다.
첫 번째 요소는 빛의 특성이다. 조명계획은 공간에
적합한 빛의 세기나 빛의 파장을 고려해야한다. 인간
의 일주리듬은 빛의 세기가 크고 446~477 nm의 파장
대에서 변화가 크다. 이것은 단순히 생체리듬에 큰 변
화를 주는 빛의 특성이다. 따라서 공간의 적합한 조명
계획을 하기 위해서는 일반적인 조명환경을 준수하며
생체리듬을 조절할 수 있는 최적의 조명환경기준을 구
축해야 할 것이다.
두 번째 요소는 공간을 사용하는 대상자이다. 동일
한 빛의 환경에서도 사람에 따라 생체리듬의 영향정도
가 다르다. 빛의 전달에 장애를 보이는 환자의 경우,
일반적인 조명환경과는 빛의 세기나 파장에 대해 차별
성을 두어 계획해야 한다. 또한 높은 연령대 일수록 동
일한 빛이라도 빛의 수용정도가 젊은 사람들보다 적다
는 것을 숙지한 후 조명계획을 하여야 한다.
본 연구에서는 선행연구들을 통해 빛과 일주리듬의
연관성을 분석한 후 일주리듬을 고려한 조명계획을 하
기 위한 요소들을 분류하였다. 향후 연구에서는 대상
자에 따른 빛의 노출시간과 빛의 세기, 그리고 파장의
기준이 구체적으로 제시되어야 하며, 기준에 대한 조
명환경 구현을 위한 기술적인 연구가 필요하다.
후 기
“이 논문은 2011년도 정부(교육과학기술부)의 재원
으로 한국연구재단의 지원을 받아 수행된 연구임(No.
20110013621).”
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투 고 일: 2011. 11. 29
수정접수일: 2012. 2. 20
게재승인일: 2012. 2. 20
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