1. 서 론
2. 연구 방법
2.1. 피험자
2.2. 실험 환경 및 조건
2.3. 실험 과정 및 측정항목
2.4. 데이터 분석
3. 연구결과
3.1. 뇌파에 의한 수면의 질
3.2. 액티그래프에 의한 수면의 질
3.3. 심부온 및 평균피부온
3.4. 부위별 피부온 및 말단 부위와 몸통 부위 피부온도 차이
3.5. 심박수와 총발한량
3.6. 근육경직도
3.7. 가슴 부위 의복내 온습도 및 침상내 온습도
3.8. 수면의 질 설문 및 주관감
3.9. 수면 종료 후 피험자별 인터뷰
4. 고 찰
4.1. 수면 중 서파 비중 및 인체 움직임
4.2. 수면 중 심부온의 변동 및 인체 말단 피부온 분포
4.3. 목 부위 근육의 강직도 및 긴장도
4.4. 주관적 수면의 질
4.5 연구의 한계점 및 제안점
5. 결 론
1. 서 론
수면이란 주기적으로 되풀이되는 생리적인 의식 상실 상태로서(Choi and Kim, 2007), 수면이 시작되면 기초대사량이 저하되고 인체 혈류량이 재배치되면서 심부온은 하강하고 말단부 온도는 상승하게 된다(Choi, Lee, & Lee, 2013). 쾌적한 수면 환경이란 수면 중 심부와 피부의 온도 분포를 안정적으로 유지할 수 있는 환경을 의미한다. 이는 침구 내 온도, 습도, 기류와 같은 침실 환경 요소뿐만 아니라 매트리스, 이불, 베개 등의 침구 특성에도 영향을 받으며, 이러한 요소들은 수면의 질에 유의한 영향을 미칠 수 있다. 미국인의 약 3명 중 1명은 만성적인 수면 부족을 겪고 있으며(Centers for Disease Control and Prevention, 2024), 국내에서도 2023년 수면장애로 진료를 받은 환자가 1,240,597명으로 최근 5년 간 28% 증가하였다(National Health Insurance Service, 2024).
수면의 질을 평가하는 여러 생리학적 지표 중 대표적인 지표는 뇌파이다. 뇌파는 수면의 깊이에 따라 변화하며, 각 수면 단계마다 특징적인 파형이 나타난다. 수면 단계는 각성기, 서파 수면 1~4기, 그리고 Rapid eye movement(REM) 수면기를 포함한 총 여섯 단계로 분류되며(Lee & Kim, 2001), 이러한 주기는 하룻밤 동안 4~6회 반복되는 것으로 알려져 있다. 뇌파는 주파수에 따라 델타파(0.5–4 Hz), 세타파(4–8 Hz), 알파파(8–13 Hz), 베타파(13–30 Hz)로 구분된다. 깊은 수면에서는 델타파가 우세하게 나타나며, 얕은 수면 또는 명상 상태에서는 세타파, 편안한 휴식 상태에서는 알파파, 각성 및 집중 상태에서는 베타파가 주로 발견된다. 뇌파 이외에도 액티그래프(수면 중 움직임 정보에 기반하여 입면 시간, 수면 중 각성 시간, 총 수면 시간 등을 분석함)와 수면 전후 자각적 설문지를 활용하여 수면의 질을 평가할 수 있다(Ko and Lee, 2018).
한편, 쾌적한 수면은 침실의 온·습도와 같은 물리적 환경의 영향을 크게 받는다. 유럽의 경우 침실 기온이 16–25°C 일 때 이불 속 온도는 29–34°C, 이불 속 습도는 40–50% RH일 때 쾌적한 침상 기후로 보고되었다(Candas, Libert, Vogt, Ehrhart, & Muzet, 1979). 일본인을 대상으로 한 연구에서는 이불 속 온도 33–35°C, 이불 속 습도 35–50%RH 조건이 쾌적한 침상기후로 제시되었다(Na, 1990). 이불의 무게 역시 수면에 영향을 미치는데, 가벼운 이불(약 1.5 kg)을 사용할 때보다 무거운 이불(4.5 kg)을 사용할 때 체동이 유의하게 증가했다는 보고가 있다(Kwon and Lee, 1993). 이불뿐만 아니라 베개와 매트리스(또는 요) 역시 쾌적 수면을 구성하는 주요 요인이다. 침대 매트리스는 수면 시 신체를 지지하기 위해 적당한 경도와 탄력성은 물론, 흡습성, 투습성, 보온성을 동시에 갖추어야 하며, 신체가 과도하게 잠기지 않으면서 뒤척임이 용이한 인간공학적 조건을 충족해야 한다(Lee and Sung, 1993). 최근에는 폼형, 공기 주입형, 부위별 압력 조절이 가능한 매트리스 등이 개발되어 인체에 가해지는 압력을 보다 균일하게 분산시키려는 연구도 지속되고 있다(Baek, Kim, Kim, Yoo, & Lee, 2021; Okamoto, Iizuka, & Okudaira, 1997).
베개 형태에 따른 수면의 질을 조사한 연구에 따르면, 컨투어형(경부 지지형), 메모리폼, 라텍스 등 지지형 베개는 수면의 질을 향상시키거나 목 통증을 완화하는데 긍정적인 효과를 보였다(Pang, Man-Ha, & Chak-Lun, 2021; Radwan et al., 2021). 그러나 연구 설계(표본 규모, 눈가림 여부, 대조군 설정 등)의 차이로 인해 결과를 일반화하기에는 한계가 있다. 예를 들어, Daryushi, Allahyari와 Karimi (2025)은 베개 형태(직사각형과 원통형)와 충전 소재(메모리폼, 울)에 따른 상부 등 및 목 근육의 근전도와 주관적 편안함을 비교하였다. 그 결과 충전 소재 간 차이는 유의하지 않았으나, 형태에 따라 근전도에서 유의한 차이가 나타났다. 즉, 바로 누운 자세에서는 직사각형 베개가, 측와위에서는 원통형 베개가 목 근육 긴장을 줄이는 데 유리하였다. Lee, Kim, Kim, Park과 Jeon (2016)의 연구에서는 기능성 경추 베개 사용 시 목 불편감이 유의하게 감소하였으나, 수면의 질에서는 유의한 차이가 나타나지 않았다. Mazza et al. (2025)은 인체공학적 경추 베개를 12개월간 사용한 결과, 모든 연령대에서 목 통증과 수면의 질이 개선되었으며 특히 50세 이상 집단에서 효과가 두드러졌다. Moon, Kim, Kim, Park과 Jeon (2024)은 건강한 성인을 대상으로 서로 다른 3종의 베개(목을 지지하는 폼 베개, 표준 마이크로화이버 베개, 하이브리드 폼 베개)를 사용했을 때 머리·목 부위 압력, 경추 각도, 흉쇄유돌근 긴장도, 주관적 편안함을 평가하였고, 그 결과, 단순 폼 베개나 지지력이 부족한 일반 베개보다, 지지력이 높은 하이브리드 폼 베개에서 머리·목 압력이 가장 잘 분산되고 근 긴장이 효과적으로 감소했으며, 주관적 편안함 점수도 높았다고 보고하였다. Son 등(2020)은 332명의 한국인을 대상으로 한 설문 조사 결과, 설문 응답자 대부분 일반형 베개를 사용했으나, 기능성 베개를 사용하는 집단에서 수면 중 머리와 목의 편안함 점수가 더 높았고, 컨투어형 베개 사용자가 목 높이 적합성 점수와 목 피로 점수에서 더 유리한 것으로 나타났다.
Pang 등(2021)은 베개 디자인이 목 통증과 수면의 질에 미치는 영향을 다룬 총 35편의 연구를 분석하였다. 메타분석 결과, 고무 또는 스프링 소재의 베개는 일반 베개에 비해 목 통증을 감소시키는 효과가 있었으며, 내부 지지 구조를 가진 베개는 아침 목 통증을 완화하는 데 유리한 것으로 나타났다. 그러나 베개 디자인의 변화만으로는 수면의 질을 유의하게 향상시키지 못한다고 결론지었다. 또 다른 리뷰 논문인 Radwan 등(2021)은 다양한 베개 디자인이 수면의 질, 척추 정렬 및 목 증상에 미치는 영향을 체계적으로 고찰하였다. 그 결과, 라텍스 소재이면서 앙와위와 측와위를 모두 고려한 컨투어형 베개와 중앙 높이가 약 7~11 cm인 베개가 상대적으로 긍정적인 평가를 받았다. 즉, 경추를 적절히 지지하는 베개는 불편감 감소, 목 통증 완화, 머리·목 부위의 압력 분포 개선과 관련이 있는 것으로 보고되었다. 종합하면, 베개 선택 시 고려해야 할 요소로는 베개의 윤곽과 높이, 충전재의 종류(라텍스 vs. 솜), 표면 재질의 냉감 특성 등이 제시되었다. Park, Kim, Lee, Han과 Hur (1999)은 바디 필로우 사용 여부에 따른 수면의 질을 분석한 결과, 바디 필로우를 사용할 경우 30초 이하의 짧은 각성 에피소드가 감소하여 수면이 보다 안정적으로 유지됨을 확인하였다. Kiatkulanusorn, Chanthorn, Veerasakul과 Kim (2021)은 거북목 환자 17명과 정상 성인 17명을 대상으로 세 가지 베개(일반 베개, 중공형 베개, 태국식 목 지지 베개)를 사용하도록 한 뒤 목과 어깨 부위의 근전도를 측정하였다. 그 결과, 모든 베개 조건에서 거북목 집단의 근전도가 정상 집단보다 높게 나타났으며, 베개 유형에 따른 통계적으로 유의한 차이는 관찰되지 않았다. 이는 베개 교체만으로 거북목 환자의 근육 활동을 조절하는 데에는 한계가 있음을 시사한다.
종합적으로 볼 때, 선행연구들은 컨투어형, 메모리폼, 라텍스 등 지지형 베개가 경추 지지와 압력 분산을 통해 목 통증 완화 및 수면 편안감 향상에 기여할 수 있음을 보고하고 있다. 그러나 연구 설계, 표본 규모, 평가 지표의 차이로 인해 결과를 일반화하기에는 한계가 있다. 또한 측정 지표가 근전도, 뇌파, 주관적 편안감 등 일부 항목에 국한된 경우가 많아, 베개의 효과를 다각적으로 분석한 연구는 드문 실정이다. 특히 7-8시간 야간 수면 전반에 걸쳐 생리적 반응을 연속적으로 측정한 연구는 부족한 실정이다. 이에 본 연구에서는 새롭게 개발된 경추 베개의 효과를 검증하고자, 뇌파, 체온 조절 반응, 수면 행동을 7시간 연속 측정하고, 기존 수면 설문지와 심층 면담을 병행하여 심리·생리적 효과를 다각적으로 분석하였다. 본 연구의 가설은 다음과 같다.
첫째, 일반 베개보다 경추 베개 사용 시 뇌파로 평가한 수면의 질이 더 높을 것이다.
둘째, 일반 베개보다 경추 베개 사용 시 액티그래프로 평가한 수면의 질이 더 높을 것이다.
셋째, 일반 베개보다 경추 베개 사용 시 온열 생리 반응으로 평가한 수면의 질이 더 높을 것이다.
넷째, 일반 베개보다 경추 베개 사용 시 목 근육의 긴장도가 더 낮을 것이다.
다섯째, 일반 베개보다 경추 베개 사용 시 주관적으로 평가한 수면의 질이 더 높을 것이다.
2. 연구 방법
2.1. 피험자
본 실험에는 수면장애가 없는 건강한 성인 남성 피험자 여덟 명이 피험자로 참여하였다(나이 26.4 ± 3.6 세, 키 174.6 ± 4.4 cm, 체중 74.2 ± 12.5 kg)(Table 1). 피험자 선정 시 코골이나 하지불안증후군, 불면증, 수면 관련 약 복용자는 제외하였으며, 실험 전 음주 및 과도한 운동, 밤샘 작업 등은 피하도록 하였다. 피험자들은 실험 참여 전 기본 건강검진 및 실험 동의서를 제출하였으며, 본 실험은 서울대학교 생명연구윤리위원회(IRB)의 사전승인을 받았다(IRB No.2601/004-021).
Table 1
Subject characteristics in the present study
2.2. 실험 환경 및 조건
본 실험에는 서로 다른 디자인의 베개 2종이 사용되었다. 첫 번째는 일반적인 플랫형 솜 베개(Control)이며, 두 번째는 후경부를 지지하도록 설계된 경추 베개(H사, Korea)이다. 각 베개의 물리적 특성은 Table 2에 제시하였다. 모든 피험자는 두 가지 베개 조건에 모두 참여하였으며, 예비 실험을 제외한 실험 횟수는 16회였다. 모든 피험자는 실험 동안 동일한 잠옷을 착용하였다. 상의는 반팔 티셔츠(면 100%, 176.5 g), 하의는 긴 트레이닝 바지(면 100%, 314 g)와 팬티를 함께 착용하도록 하였다. 침상 조건은 모든 실험에서 동일하게 유지하였다. 매트리스(110 × 200 × 30 cm), 이불(겉감 면 100%, 1,871 g), 요(겉감 면 100%, 1,371 g)로 구성되었다. 침상은 실내온도 23.5 ± 0.9°C, 상대습도 46 ± 4%RH로 유지된 인공기후실 내에 설치되었다.
Table 2
Physical characteristics of the two pillows in the present study
2.3. 실험 과정 및 측정항목
피험자는 실험 전 24시간 전부터 과도한 운동을 피하고, 흡연·알코올·카페인 섭취를 자제하도록 하였으며, 규칙적인 수면 및 식습관을 유지하도록 하였다. 실험 당일에는 취침 4시간 전인 20시에 실험 준비실에 도착하여, 심부온(위내온) 측정을 위해 캡슐형 온도 센서를 물과 함께 섭취하였다(Figure 1). 이후 실험 의복으로 갈아입고, 안정적인 취침 유도 및 위내온의 안정화를 위해 준비실에서 충분한 안정을 취하였다. 이 과정에서 손과 발을 보온하여 말단 피부온이 28°C 이상 유지되도록 하였으며, 세안 후 생리 신호 측정을 위한 센서를 부착하였다. 수면(입면) 시작 30분 전(23:30)에 인공기후실에 입실하여 매트리스 위에 준비된 실험용 베개와 이불을 사용하여 앙와위 자세로 누운 상태에서 안정을 취하였다. 이후 00:00부터 07:00까지 총 7시간 동안 수면을 취하였다.
위내온은 캡슐형 전용 센서(e-Celsius, BodyCap, Herouville-Saint-Clair, France)를 이용하여 30초 간격으로 측정하였다. 심박수는 가슴 벨트형 센서와 손목시계형 수신기(RS400, Polar, Finland)를 사용하여 연속 측정하였다. 피부온은 서미스터 센서(LT-8A, Gram Corp., Japan)를 이용하여 30초 간격으로 측정하였으며, 측정 부위는 이마, 가슴, 복부, 아래팔, 손등, 넓적다리, 종아리 및 발등의 총 8부위였다. 의복 내 가슴 부위의 온·습도는 휴대형 온습도기(TR-72U, T&D, Japan)를 이용하여 30초 간격으로 측정하였다. 모든 생리신호는 7시간의 수면 동안 연속적으로 기록되었다. 수면 중 움직임을 기반으로 수면의 질을 평가하기 위해, 삼축 가속도계가 내장된 액티그래프(wGT3X-BT, ActiGraph, FL, USA)를 피험자의 비우세손 손목에 착용하게 하였다(Figure 2A).
뇌파(EEG)는 뇌파 측정기(Minimum DAQ Terminal 8CH, intercross-415, Japan)를 사용하여 10–20 international system(Jasper, 1958)에 따라 Fz, Cz, Pz의 총 3부위에 전극을 부착하고, 1초 간격으로 7시간 동안 연속 측정하였다(Figure 2B). 기준(reference) 전극은 우측 귓불(A2)에, 신호잡음을 줄이기 위한 접지(ground) 전극은 뒷목 중앙 뼈 부분에 부착하였다. 수면 전후 후경부 근육의 긴장도를 평가하기 위해, 상부 승모근(upper trapezius), 두판상근(splenius capitis), 견갑거근(levator scapulae)에서 비침습적 근 긴장도 측정기(MyotonPRO, Tallinn, Estonia)를 사용하여 근 긴장도와 강직도를 측정하였다(Figure 2C). 근 긴장도는 진동수(Frequency, Hz)로 평가하였으며, 값이 클수록 근육 긴장 상태가 높음을 의미한다. 근 강직도(Stiffness, N/m)는 외부 힘에 대한 저항 정도를 나타내며, 값이 클수록 근육의 강직도가 높은 것으로 해석하였다. 수면 중 총 발한량은 수면 전후 체중을 측정한 후(ID2, Mettler-Toledo, Germany; resolution 1 g), 체중 감소량을 수면 중 체수분 손실량(불감증설 및 발한)의 지표로 산출하였다. 정신·심리적 반응 평가를 위해 수면 전후 전신 및 얼굴 부위의 한서감(ISO 10551, 1995; Table 3 문항 8), 온열 쾌적감(Table 3 문항 9), 습윤감(Table 3 문항 10)을 측정하였다. 또한 기상 직후, 총 7문항으로 구성된 Verran & Snyder-Halpern(VSH) Sleep Scale에도 응답하게 하였다(Table 3).
Table 3
Verran & Snyder-Halpern Sleep Scale (Q.1-7) and subjective responses (Q.8-10)
2.4. 데이터 분석
수면 7시간 동안 획득한 뇌파 신호는 고속 푸리에 변환(Fast Fourier Transform, FFT)을 이용하여 주파수 분석을 수행하였다. 이를 통해 델타파(0.5–4 Hz), 세타파(4–8 Hz), 알파파(8–13 Hz), 베타파(13–30 Hz)를 분리하였다. 이후 델타파의 파워(μV²)를 전체 파워(Total power)로 나누어 델타파 비율(Delta ratio)로 산출하였다: Delta ratio =100𝛿/(𝛿+𝜃+𝛼+𝛽). 델타파 비율이 높을수록 깊은 수면 상태로 평가하였다. 액티그래프의 경우, 내부에 장착된 삼축 가속도계가 수면 중 움직임을 X, Y, Z축 방향으로 기록하였다. X축은 좌우(lateral), Y축은 전후(anterior–posterior), Z축은 상하(vertical) 방향의 움직임을 의미한다. 세 축의 가속도 값을 합성하여 총 움직임량(Activity counts)으로 변환하였다: Activity counts = (𝑋2+𝑌2+𝑍2)0.5. 총 움직임이 일정 임계값을 초과할 경우, Cole–Kripke algorithm과 Sadeh algorithm을 기반으로 각성과 수면을 분류하였다. 이를 통해 다음과 같은 수면 변수를 산출하였다.
(1) 수면개시 시간(Sleep-onset latency, SOL): 수면에 이르는데 걸린 시간
(2) 총 움직임 수(Total counts, TC): 총 활동 카운트의 합으로, 액티그래피에서 가속도 신호가 설정된 임계값을 초과할 때마다 활동으로 ‘카운트’됨. 총 카운트 값이 클수록 더 많은 신체 활동이 발생했음을 의미함.
(3) 수면효율(Sleep efficiency, SE): 수면개시 시간을 총 수면시간으로 나눈 값
(4) 총수면시간(Total sleep time, TST): 입면부터 다음날 아침 각성 시까지의 총시간
(5) 수면개시 후 각성 시간(Wake after sleep onset, WASO): 수면 중 깬 시간의 총합
(6) 각성 빈도(Number of awakenings, NOA): 수면 중 깬 횟수
(7) 평균 각성 길이(Average awakening length, AAL): 수면 중 1회 각성(깬) 시간의 평균
(8) Movement index(MI): 클수록 수면이 방해됨
(9) Fragmentation index(FI): 클수록 수면이 방해됨
(10) Sleep fragmentation index(SFI): 클수록 수면이 방해됨
평균피부온도는 여덟 부위 피부온도를 기반으로 Hardy와 Dubois (1938)식을 이용하여 계산하였다: Mean Tsk = 0.07 × TForehead+ 0.175 × TChest + 0.175 × TAbdomen + 0.14 × TForearm + 0.05 × THand + 0.19 × TThigh + 0.13 × TCalf + 0.07 × TFoot. Distal-proximal skin temperature gradient (DPG)는 말단 피부온도(손등 온도)에서 몸통 부위 온도(가슴과 복부 온도의 평균온도)를 뺀 값으로 산출하였다. 통계 분석은 SPSS 26.0을 사용하여 수행하였다. 연속형 변수의 정규성 검정은 Shapiro-Wilk test를 이용하였다. 정규성을 충족하는 연속형 변수에 대해서는 두 베개 조건 간 차이를 검정하기 위해 Paired t-test를 적용하였다. 정규성을 충족하지 않는 경우와 비모수 변수에 대해서는 Wilcoxon signed-rank test를 사용하였다. 효과크기는 Cohen’s d로 산출하였으며 통계적 유의수준은 P < 0.05로 설정하였다.
3. 연구결과
3.1. 뇌파에 의한 수면의 질
수면 7시간 동안의 평균 델타파 비율은 일반 베개 조건에서 29.0%, 경추 베개 조건에서 35.3%로 나타났으며, 경추 베개 조건에서 평균 6.3%p 더 높았다. 두 조건 간 차이는 통계적으로 유의하지 않았으나, 효과크기(Cohen’s d)는 0.59로 중간에서 큰 수준의 효과를 보였다(Table 4). 수면 마지막 1시간 동안의 델타파 비율은 일반 베개 조건에서 28.1%, 경추 베개 조건에서 36.0%로, 경추 베개 조건에서 평균 7.9%p 더 높았다(P = 0.054). 이때 효과 크기는 0.82로 큰 수준의 효과를 나타냈다. 즉, 경추 베개 조건에서 일반 베개보다 평균적으로 더 깊은 수면을 유지하는 경향이 관찰되었으며, 특히 수면 후반부에서 그 차이가 더욱 뚜렷하게 나타났다(Table 4).
Table 4
Delta power and delta power ratio during 7-h sleep under each pillow condition
3.2. 액티그래프에 의한 수면의 질
액티그래프로 측정한 수면의 질에서는 아홉 가지 모든 변수에서 두 베개 조건 간 유의한 차이가 발견되지 않았다(Table 5). 수면 효율(Sleep efficiency)은 침대에 누워 있는 전체 시간 중 총 수면시간의 비율로, 본 실험에서 두 베개 조건 모두 총 7시간 중 약 90%로 양호한 수준을 나타냈다(85% 이상: 양호한 수면, 75–84%: 보통 수면, 75% 이하: 수면의 질 저하). 총수면시간(Total sleep time)은 대조군에서 평균 377분, 경추 베개 조건에서 평균 370분이었다. 수면 중 각성 횟수(Number of awakenings)는 각각 평균 11회와 14회로 두 조건 간 유사한 수준을 보였다. 수면 중 총 움직임(Total counts)의 경우 두 조건 간 유의한 차이는 없었으나, 대조군에서 평균 15,649회, 경추 베개 조건에서 평균 11,661회로 나타나, 대조군에서 뒤척임이 더 많고 수면이 다소 불안정했음을 시사하였다. 입면 후 각성 시간(Wake after sleep onset, WASO)은 대조군 평균 45.4분, 경추 베개 조건 평균 40.9분으로, 대조군에서 평균 4.5분 더 깨어 있는 시간이 길었다. 한 번 각성했을 때 깨어 있는 시간(Average awakening length)은 대조군에서 3.0분/회, 경추 베개 조건에서 2.7분/회로, 대조군이 평균 0.3분 더 긴 시간을 깨어 있었다. 수면 중 움직임 지수(Fragmentation index, %)는 두 조건에서 각각 10.9%와 11.7%로 큰 차이를 보이지 않았다.
Table 5
Sleep quality items based on wrist actigraphy
3.3. 심부온 및 평균피부온
수면 초기 10분 동안의 심부온은 대조군 36.8 ± 0.3°C, 경추 베개 조건 36.9 ± 0.3°C로 두 조건 간 유의한 차이가 없었다. 수면이 진행됨에 따라 심부온은 점차 감소하였으며, 수면 종료 직전 10분 평균은 대조군 36.4 ± 0.3°C, 경추 베개 조건 36.4 ± 0.2°C로 나타나 조건 간 유의한 차이는 관찰되지 않았다. 두 조건 모두 수면 동안 평균 0.4–0.5°C 하강하였다(Figure 3A). 평균 피부온 역시 수면 초기 10분 동안 대조군 34.6 ± 0.5°C, 경추 베개 조건 34.5 ± 0.6°C로 유의한 차이가 없었다. 평균 피부온은 수면 시작 후 약 1시간 동안 증가하여 최고값(대조군 35.1°C, 경추 베개 조건 35.3°C)에 도달한 뒤, 이후 서서히 감소하는 경향을 보였다. 수면 종료 직전 10분 평균 피부온은 대조군 34.3 ± 0.6°C, 경추 베개 조건 34.3 ± 0.4°C로 두 조건 간 유의한 차이는 나타나지 않았다. 수면 동안 평균 피부온은 약 0.2°C 감소하였다(Figure 3B).
3.4. 부위별 피부온 및 말단 부위와 몸통 부위 피부온도 차이
부위별 피부온도는 이마와 복부를 제외한 모든 부위에서 수면 초기 30분 정도 상승하다가 시간에 따라 점점 감소 혹은 유지하는 경향이 발견되었다(Table 6). 특히, 경추 베개 조건에서 아래팔과 손등 부위 피부온이 수면 시작 30분 후부터 크게 상승하였으며 두 조건 간 차이는 통계적으로 유의하였다(Figure 4, P < 0.05). 말단 부위(손등온)와 몸통 부위(가슴과 복부온 평균) 온도 간의 차이(DPG)도 수면 초기 10분 간, 7시간 수면 평균 값에서 두 조건 간 유의한 차이는 없었으나, 수면 시작 30분 동안의 값을 비교하면 경추 베개 조건에서 큰 상승폭을 보이면서 두 조건 간 유의한 차이를 보였다(P < 0.05, Figure 5).
Table 6
Regional skin temperature during 7-h sleep (unit: °C)
3.5. 심박수와 총발한량
수면 초기 10분 동안의 평균 심박수는 대조 조건 67 ± 7 bpm, 경추 베개 조건 67 ± 9 bpm으로 두 조건 간 유의한 차이가 없었다. 수면이 진행됨에 따라 심박수는 점차 감소하였으며, 수면 종료 직전 10분 평균은 대조 조건 59 ± 5 bpm, 경추 베개 조건 58 ± 6 bpm으로 나타나 유의한 차이 없이 평균 8–9 bpm 감소하였다(Figure 6). 수면 7시간 동안의 총 발한량은 대조군에서 848 ± 455 g/7h (121 ± 65 g/h), 경추 베개 조건에서 545 ± 237 g/7h (78 ± 34 g/h)으로 나타났다. 두 조건 간 통계적으로 유의한 차이는 없었으나, 경추 베개 조건에서 평균 304 g(약 43 g/h) 적은 발한량을 보였다.
3.6. 근육경직도
수면 직후 상부 승모근(Upper trapezius)에서 측정한 근육 긴장도(frequency)와 근육 강직도(stiffness)는 두 베개 조건 간 유의한 차이가 나타나지 않았다(Table 7). 수면 직전과 다음날 아침 각성 직후 근육의 강직도 및 긴장도를 비교한 결과, 세 근육(상부 승모근, 두판상근, 견갑거근) 모두에서 근육 긴장도와 근육 강직도의 변화량이 두 베개 조건 간 현저한 차이를 보였다. 즉, 일부 근육 부위에서 일반 베개 조건에 비해 경추 베개 조건에서 근육 긴장도와 근육 강직도의 감소 폭이 더 크게 나타났다(P < 0.1, Table 7). 즉, 일반 베개를 사용하여 수면을 취한 경우 근육의 강직도와 긴장도는 수면 전에 비해 큰 차이가 없거나 오히려 약간 더 증가하는 경향을 보인 반면, 경추 베개를 사용하여 수면을 취한 경우 근육의 강직도와 긴장도는 대부분 감소하였다(Table 7). 0.5 이상의 효과 크기(Cohen’s d)는 경추 베개 사용 시에는 수면 전에 비해 목 부위 근육이 일반 베개를 사용한 경우보다 이완되었음을 시사한다.
Table 7
Changes in muscle frequency and stiffness from pre-sleep to immediately after awakening
3.7. 가슴 부위 의복내 온습도 및 침상내 온습도
수면 초기 10분 동안의 가슴 부위 의복내 온도는 대조 조건 34.4 ± 1.0°C, 경추 베개 조건 34.5 ± 0.7°C로 두 조건 간 유의한 차이가 없었다. 수면이 진행됨에 따라 의복내 온도는 점차 감소 또는 유지되었으며, 수면 종료 직전 10분 평균은 대조 조건 34.3 ± 0.9°C, 경추 베개 조건 33.9 ± 0.9 °C로 나타나 두 조건 간 유의한 차이는 관찰되지 않았다. 수면 초기 10분 동안의 가슴 부위 의복내 습도는 대조 조건 33 ± 5%RH, 경추 베개 조건 33 ± 5%RH로 유의한 차이가 없었다. 수면이 진행되면서 의복내 습도는 유지되거나 다소 증가하는 경향을 보였으며, 수면 종료 직전 10분 평균은 대조 조건 37 ± 4%RH, 경추 베개 조건 42 ± 12%RH로 두 조건 간 유의한 차이는 나타나지 않았다.
수면 중 머리 부위 침상 온도는 대조 조건 23.8 ± 0.4°C, 경추 베개 조건 24.2 ± 0.4°C로 두 조건 간 유의한 차이가 없었으며, 이불 속 가슴 부위 침상 온도는 대조 조건 26.7 ± 0.6°C, 경추 베개 조건 27.9 ± 0.4°C로 두 조건 간 유의한 차이가 없었다. 수면 중 머리 부위 침상 습도는 대조 조건 43.3 ± 2.6%RH, 경추 베개 조건 45.3 ± 3.8%RH로 두 조건 간 유의한 차이가 없었다. 이불 속 가슴 부위 침상 습도는 대조 조건 26.7 ± 0.6%RH, 경추 베개 조건 27.9 ± 0.4%RH로 두 조건 간 유의한 차이가 없었다. 침상내 온도는 수면 시간이 경과함에 따라 점점 하강하는 경향, 침상내 습도는 점차 상승하는 경향이 발견되었다.
3.8. 수면의 질 설문 및 주관감
피험자들은 수면의 질 항목에 대해 다음과 같이 평가하였다(Table 8). 뒤척임은 “자주 뒤척였다(1점)”에서 “보통(2점)” 수준이었으며, 수면 깊이는 “다소 얕게 잤다(1점)”에서 “보통(2점)” 수준으로 응답하였다. 또한 각성 양상은 “다소 갑자기 깼다(1점)”에서 “보통(2점)”, 전반적인 수면의 질은 “다소 나쁜 잠(1점)”에서 “보통(2점)” 수준으로 평가되었다. 아침 기상 시 신체 상태에 대해서는 경추 베개 조건에서 “보통(2점)”으로 평가된 반면, 일반 베개 조건에서는 “다소 피곤했다(1점) ~ 보통(2점)” 수준으로 평가되었으나 통계적으로 유의한 수준은 아니었다(Table 8). 수면에 드는 시간은 일반 베개 조건에서는 평군 55.7분, 경추 베개 조건에서는 평균 38.7분으로 경추 베개를 사용한 경우 평균 17분 일찍 잠에 들었으나 통계적으로 유의한 차이는 아니었다. 한편, 수면 중 각성 횟수에 대한 주관적 응답은 일반 베개 조건에 비해 경추 베개 조건에서 평균 1회 더 많다고 보고되었다(P = 0.049, Table 8). 수면 직전 한서감, 온열쾌적감, 습윤감은 두 베개 조건 간 유의한 차이를 보이지 않았으나(Table 9), 다음날 아침 각성 직후 얼굴 부위의 한서감은 경추 베개 조건에서 약간 더 따뜻하다고 응답하였다(P = 0.080, Cohen’s d = 0.725, Table 9).
Table 8
Verran & Snyder-Halpern sleep questionnaire (1-7) and subjective perception after 7-h sleep
Table 9
Thermal sensation, thermal comfort and humidity sensation on the whole body and face before and after sleep
3.9. 수면 종료 후 피험자별 인터뷰
두 조건 참여 실험을 종료한 후 얻어진 인터뷰 결과, 총 8명의 피험자 중 5명은 경추 베개를, 3명은 일반 솜베개(Control)를 선호하였다(63%가 경추 베개 선호). 평소 낮은 베개를 사용하여 수면을 취해 온 피험자들은 두 실험 조건 중 일반 솜베개를 더 선호한 반면, 뒷목을 지지해 주는 느낌을 선호하거나 기존에 경추 베개를 사용해 온 피험자들은 본 실험의 두 베개 조건 중 경추 베개를 선호하는 경향을 보였다(Table 10). 해당 조건에 대한 선호 이유는 Table 10에 정리하였다.
Table 10
Individual interview after completing the two conditions
4. 고 찰
본 연구는 새롭게 개발된 경추 베개 사용이 수면 중 목과 어깨 부위의 근육 상태, 체온조절 반응 및 정신 심리적 반응에 미치는 영향을 종합적으로 분석하였다. 일반 솜 베개와 비교했을 때, 경추 베개 조건에서 뇌파 중 서파(델타파) 비율이 전반적으로 높게 나타났으며, 특히 수면 후반부에서도 깊은 수면이 유지되는 경향이 관찰되었다. 또한 경추 베개 조건에서는 수면 초기(입면 후 약 30분) 손과 아래팔 부위 피부온이 급격히 상승하고 말단–중심 피부온도 차이(distal–proximal gradient, DPG)가 크게 증가하여 숙면에 유리한 체온조절 상태가 형성됨이 확인되었다. 수면 전후 목 부위 근육 특성을 비교한 결과, 경추 베개 사용 시 목 주변 근육의 긴장도와 강직도 감소 폭이 일반 베개보다 유의하게 크게 나타났다. 아침 기상 시 피로도와 일부 얼굴 부위의 온열감 및 건조감에 대한 주관적 평가에서도 경추 베개 조건이 더 긍정적으로 나타났다. 본 연구는 7시간 야간 수면 동안 베개 특성의 차이가 뇌파뿐 아니라 체온조절 반응, 수면 중 인체 움직임, 수면 전후 목 부위 근육의 강직도와 긴장도 등 신경생리, 체온조절, 근육생리 및 정신심리학적 반응에 미치는 영향을 통합적으로 분석하였다는 점에서 선행연구와 차별성을 갖는다. 기존 연구의 대부분은 체온조절 반응 또는 목·어깨 근육 특성 중 일부 변수만을 개별적으로 평가하였으며, 상당수의 기존 연구가 7–8시간의 야간 수면이 아닌 10–30분 수준의 단기 노출 실험에 기반하여 실제 수면 상황을 충분히 반영하지 못하였기 때문에, 경추 베개 효과에 대한 연구 결과는 일관되지 못한 경향을 보여왔다. 이에 대한 구체적인 고찰은 다음과 같다.
4.1. 수면 중 서파 비중 및 인체 움직임
야간 수면 중 서로 다른 베개 사용이 뇌파에 미치는 영향을 분석한 연구는 매우 제한적이다. 수면 조절의 두 과정(two-process) 모델에 따르면, 수면의 시기와 구조는 항상성 과정(homeostatic process)과 일주기 리듬 과정(circadian process)의 상호작용에 의해 결정된다. 수면 주기 중 깊은 수면 단계에 해당하는 비REM(Non-REM) 수면은 수면 항상성의 주요 지표인 서파 활동(slow-wave activity, 델타파)으로 특징지어진다(Borbély & Achermann, 1999). 즉, 수면 중 델타파는 비REM 수면 항상성의 대표적 생리 지표로, 그 비중이 높을수록 수면 압력이 크고 보다 깊은 수면 상태에 있는 것으로 해석된다. 실제로 낮잠을 취할 경우 야간 수면에서 델타파 비중이 감소하는 반면, 수면 박탈 후 이어지는 야간 수면에서는 델타파 비중이 증가하여 더 깊은 회복 수면이 나타나는 것으로 보고되어 있다. 본 연구에서 7시간 야간 수면 동안의 전체 델타파 비율은 통계적으로 유의하지는 않았으나 일반 베개 조건보다 경추 베개 조건에서 평균 6.3%p 높게 나타났다. 특히 수면 마지막 1시간 동안의 델타파 비율은 경추 베개 조건에서 평균 7.9%p 더 높아(P = 0.054, 효과 크기 = 0.82로 통계적 유의성에서 경계에 있으나 충분히 큰 효과 크기를 보임), 경추 베개 사용 시 수면 후반부에도 깊은 수면이 유지되는 경향으로 해석되었다. 수면 중 뇌의 서파 활동은 침실의 열환경에도 영향을 받는 것으로 알려져 있다. Wang, Zhang, Cao과 Zhu (2023)은 침실 온도 16, 18, 20, 22, 24°C 조건에서의 수면 뇌파를 비교한 결과, 20°C 환경에서 서파 비중이 가장 높았으며, 저온 또는 고온 환경에서는 수면 중 이불을 과도하게 덮거나 이불을 차는 행동 증가로 인해 서파 관련 신호가 감소한다고 보고하였다. 본 연구에서 액티그래프로 측정한 총 움직임 횟수 역시 일반 솜 베개 조건(15,649 ± 10,865회)보다 경추 베개 조건(11,661 ± 7,052회)에서 더 적은 경향을 보였으나 통계적으로 유의하지는 않았다. 따라서 경추 베개 조건에서 관찰된 상대적으로 높은 서파 비율은 수면 중 움직임 감소 및 보다 안정된 수면 상태와 관련될 가능성이 있으며, 이에 대해서는 향후 추가 연구를 통해 보다 명확히 검증할 필요가 있다.
4.2. 수면 중 심부온의 변동 및 인체 말단 피부온 분포
수면–각성 주기가 심부체온의 일주기 리듬과 밀접하게 관련되어 있다는 사실은 잘 알려져 있다. 주간 동안 심부온은 높은 수준을 유지하다가 오후 4시에서 8시 사이에 최고치에 도달한 후, 야간 동안 지속적으로 감소하는데(Ko, Jung, Kim, & Lee, 2019), 이는 인체가 수면 상태로 전환되도록 하는 생리적 신호로 알려져 있다(Lack & Lushington, 1996). 본 연구에서도 두 베개 조건 간 유의한 차이 없이 심부온은 수면 개시와 함께 점진적으로 하강하였다. 이러한 변화는 정상 수면 시 관찰되는 전형적인 체온조절 현상으로 시상하부의 생체시계(suprachiasmatic nucleus, SCN)에 의해 자동적으로 구동되는 내인성 리듬에 해당한다. 이 리듬에 따라 야간에는 멜라토닌 분비가 증가하고 대사열 생산이 감소하며 심부체온이 낮아지며, 동시에 말단 피부 혈관이 확장되고 뇌로의 혈류가 감소하는 혈류 재분배가 발생한다. 그러나 야간 수면 중 서로 다른 베개를 사용하는 것이 이러한 피부 혈류 재분배에 미치는 영향을 직접적으로 평가한 연구는 거의 보고되지 않았다.
베개 종류와 상관없이 수면 중 심부와 외각 혈류의 재분배로 인해 평균피부온은 수면 초기 상승하였다가 수면이 진행되면서 다시 하강하는데 본 연구의 두 가지 베개 조건 모두에서 그 크기는 다르지만 해당 경향이 발견되었다. 수면 전 사지 말단 부위의 피부온 상승은 수면 개시 및 첫 번째 서파 수면(slow-wave sleep)의 시작과 관련된다는 사실이 잘 알려져 있다. 각성에서 수면으로 전환되는 동안 뇌혈류량은 감소하며(Braun et al., 1997), 입면 후 서파 수면 단계에서 뇌혈류는 약 25% 감소 (Madsen et al., 1985), 혹은 약 28% 감소하면서 최저 수준에 도달하고 이후 REM 수면 단계에서는 대뇌 혈류량 약 41%가 증가한다(Meyer, Ishikawa, Hata, & Karacan, 1987). 본 연구에서 발견된 평균피부온도의 초기 상승은 특히 손과 아래팔, 넓적다리와 종아리, 발등온도의 상승과 관련된다. 이마온도는 수면 초기 상승없는 지속적 감소를 보였기 때문에 이는 뇌로의 혈류량이 감소했음을 추정할 수 있게 해 준다. 이러한 피부 혈류의 재분배는 Ko와 Lee (2018)에서도 유사하게 발견되는데, 수면과 함께 약 60분 동안 손과 발의 온도는 상승했다. 한편 Kräuchi, Cajochen, Werth와 Wirz-Justice (2000)는 수면 개시 (수면 유도)를 결정하는 여러 요인들 중 심부온의 감소와 말단 부위 혈관 확장 (말단 부위 피부온 상승) 중 어느 요인이 더 중요한 지 규명하였다. 실험 결과, 심부온보다 말단 부위의 혈관 확장이 수면을 유도하는데 보다 유의미한 예측변수이며, 특히 손과 발이 따뜻한 경우 수면 개시 시각이 더 빨라짐을 발견하면서 심부온의 하강보다 인체 말단 부위 혈관 확장이 수면 게이트임을 강조하였다.
본 연구에서 특히 주목되는 결과는 손등과 아래팔 피부온의 변화이다. 손등과 아래팔 온도는 입면 직후 약 30분 동안 경추 베개 조건에서 급격히 상승한 반면, 일반 베개 조건에서는 뚜렷한 상승이 관찰되지 않았다(Figure 4). 이는 경추 베개 사용 시 피부 혈류 재분배가 하지뿐 아니라 상지 말단까지 보다 균등하게 이루어졌음을 시사한다. 경추 베개 사용과 상지 말단 피부 온도 상승 간 직접적 인과관계를 단정하기는 어렵지만, 가능한 기전으로는 다음을 고려할 수 있다. 경추 베개 사용에 의해 경추 정렬이 개선되고 목 주변 근긴장이 감소하면서 교감신경 활성도(sympathetic tone)가 낮아져 손과 아래팔과 같은 말단 혈관 확장이 촉진되었을 수 있다. 일반적으로 교감신경 활성 증가 시 노르에피네프린 분비가 증가하여 피부 혈관의 α-아드레날린성 수용체를 자극하고 혈관 내 평활근 수축을 유도하기 때문에(Choi et al., 2013) 해당 부위의 피부온은 저하한다. 반대로 수면이 개시된 이후 숙면 상태로 진입하게 되면, 혹은 REM 수면 상태가 되면 자연스러운 체위 변화로 인체 정렬이 흐트러지면서 인체 말단 부위 피부 혈관이 다시 수축하고 피부온은 점진적으로 감소하게 될 수 있다.
이러한 변화는 본 연구에서 관찰된 말단–근위 피부온도 구배(distal–proximal gradient, DPG) 차이로도 확인된다. 주간 각성 상태에서는 근위부(인체 구간부) 피부온이 말단 피부온보다 높게 유지되지만 (DPG는 음의 값), 수면 중에는 말단 피부온이 상승하고 근위부 피부온은 감소하여 DPG가 증가하며, 그 차이가 0°C 이상에 도달하기도 한다(Kräuchi & Deboer, 2010). 본 연구에서는 일반 솜 베개보다 경추 베개 조건에서 DPG가 유의하게 높았고, 수면 초기 약 30분 동안 0°C 부근까지 증가하였다. 높은 DPG는 시상하부의 POAH(preoptic anterior hypothalamus) 중추에 의해 조절되는 수면 개시의 우수한 생리 지표로 제안되어 왔다(Kräuchi et al., 2000; Kräuchi, Cajochen, Werth, & Wirz-Justice, 1999). 본 연구에서 DPG가 0°C에 도달한 시점에 기록된 여덟 부위 피부온을 보면 대부분이 약 35.0–35.5 °C 범위로 수렴하고 있음을 알 수 있다. 이는 DPG가 0°C에 가까워질수록 피부가 부위별 차이 없이 균질한 열 상태를 형성하는 단일 구획(single thermal compartment)에 가까워짐을 시사한다.
4.3. 목 부위 근육의 강직도 및 긴장도
본 연구에서 수면 전후 목 부위 근육 특성을 비교한 결과, 경추 베개 사용 시 특정 목 주변 근육의 긴장도와 강직도 감소 폭이 일반 베개보다 큰 경향이 나타났다. 목 부위 근육 특성과 관련하여 베개 유형의 영향을 평가한 선행연구들은 결과가 완전히 일관되지는 않으나, 전반적으로 경추 지지 특성을 갖는 베개 조건에서 목 근육의 부담 감소 또는 경추 정렬 개선과 관련된 긍정적 결과가 보고되어 왔다. 단시간 노출 조건에서 근활성 또는 정렬을 평가한 연구들을 보면, Choi 등(2018)은 성인 20명을 대상으로 경추 지지 형태 베개와 일반 베개를 비교한 결과, 바로 누운 자세를 5분 유지하는 동안 경추 지지 베개 사용 시 흉쇄유돌근의 근활성이 유의하게 낮아 목 부위 근긴장이 감소함을 보고하였다. 흉쇄유돌근은 누운 자세에서 두부–경추 정렬이 중립에서 벗어날 때 보조적으로 동원되는 표층 근육으로, 경추 지지 베개 사용 시 후두부–경추–상부 흉추로의 하중이 보다 균등하게 분산되어 근활성이 감소한 것으로 해석되었다. 또한 Jiao, Xiao, Wang, Yu와 Li (2024)은 옆으로 누운 자세에서 베개 높이를 달리한 조건을 비교한 결과, 어깨 두께와 유사한 중간 높이 베개(10 cm)에서 목 부위 근육의 근활성이 가장 낮고 편안감이 가장 높음을 보고하여, 경추 정렬을 유지하기 위해 베개 높이의 중요성을 제시하였다.
수면 자세 및 베개 설계 요소에 따른 차이를 비교한 연구 결과들도 유사한 경향을 보인다. Daryushi 등(2025)은 네 가지 베개를 대상으로 바로 누운 자세와 옆으로 누운 자세에서 흉쇄유돌근과 상부승모근의 근활성을 비교한 결과, 자세에 따라 최적 베개 형태가 달라지며 특정 자세에서 근활성이 감소하는 베개가 존재함을 보고하였다. Gordon, Grimmer-Somers와 Trott (2009, 2011)은 서로 다른 5종의 베개에서 경추–흉추 정렬을 영상 분석한 결과, 라텍스 폼 베개에서 경추 지지가 더 안정적으로 나타났으며, 이는 베개의 재질이 베개의 형태보다 경추-흉추 정렬 유지에 중요할 수 있음을 시사하였다. Fazli, Farahmand, Azadinia와 Amiri (2019) 역시 인체공학적 라텍스 베개를 4주 사용한 경추증 환자에서 craniovertebral angle이 증가하여 경추 정렬이 개선되었음을 보고하였고, 이는 수면 중 경추 lordosis 유지와 후경부 근이완에 기인한 것으로 해석하였다. 장기간 사용 또는 임상적 증상 개선을 평가한 연구에서도 경추 지지 베개의 긍정적 효과가 다수 보고되어 왔다. Erfanian, Tenzif와 Guerriero (2004)은 만성 경부통 환자에서 4주간 맞춤형 경추 베개 사용 후 아침 경부통이 일반 베개보다 유의하게 감소함을 보고하였다. Yamada 등(2023)은 높이 조절이 가능한 맞춤형 베개를 3개월 사용한 결과 경부통이 유의하게 감소하였으며, 베개의 형태나 재질보다 개인 맞춤 높이 조절이 중요함을 제안하였다. Mazza 등(2025)은 12개월 추적 연구에서 경추 베개 사용 후 목 통증과 수면의 질이 장기적으로 유의하게 개선됨을 보고하였고, 특히 고연령군에서 효과가 더 크게 나타났다. 또한 Muto, Takamuku, Hirai, Kume와 Sato (2023) 역시 경추 베개 사용 시 목·어깨 결림 감소와 숙면감 증가를 확인하였다.
반면 베개 유형 간 유의한 차이를 확인하지 못한 연구들도 존재한다. Moon 등(2024)은 세 가지 베개 간 목 부위 근육 긴장도에서는 유의한 차이를 발견하지 못하였으며, Gordon, Grimmer와 Buttner (2019), Persson (2006) 역시 서로 다른 베개 간 경부통에서 유의한 차이가 발견되지 않았다. Ghosh, Goyal과 Goyal (2025)의 메타분석에서도 경추 베개 사용이 통증이나 수면의 질에 미치는 효과는 통계적으로 명확하지 않았으며, Pang 등(2021)의 체계적 고찰에서도 베개 설계 요소가 경추 정렬에는 영향을 미치지만 수면의 질 개선 효과는 일관되지 않음을 보고하였다. 이처럼 일부 연구에서 유의한 차이가 확인되지 않았음에도, 근활성 감소, 경추 정렬 개선, 경부통 감소 등 여러 지표에서 경추 지지 특성을 갖는 베개가 상대적으로 유리한 경향을 보인다는 점은 전반적으로 일관되게 관찰된다. 본 연구에서도 경추 베개 사용 시 수면 전후 목 부위 근육 강직도와 긴장도의 감소 폭이 일반 베개보다 크게 나타나, 선행연구에서 보고된 경향과 일치하는 결과를 보였다.
경추 베개 사용 시 목 부위 근육 특성이 개선되는 이유는, 경추 베개가 후두부와 경추 만곡을 지지하여 두부–경추–흉추 정렬을 보다 중립에 가깝게 유지함으로써 두부 하중이 특정 근육군에 집중되는 것을 방지하는 것으로 설명 가능하다. 이로 인해 흉쇄유돌근과 상부승모근 등 표층 경부 근육의 보상적 활성화가 감소하고, 후경부 근육의 지속적 수축이 완화될 수 있으며, 정렬 안정성 증가는 경부 관절 및 연부조직에 작용하는 전단 및 압박 부하를 감소시켜 근육 긴장도와 강직도를 낮추는 방향으로 작용할 수 있다. 이러한 생체역학적 안정화와 근부하 감소가 반복적으로 축적될 경우, 수면 중 근육 이완 상태 유지가 용이해지고 기상 시 경부 근육 특성의 개선으로 이어질 수 있기 때문에, 목 부위 통증이 있는 개인을 대상으로 맞춤형 경추 베개의 장기 사용 효과를 검증해 볼 필요가 있다.
4.4. 주관적 수면의 질
본 연구에서 수면의 질 설문 및 기타 주관적 평가에서는 두 베개 조건 간 유의한 차이가 나타나지 않았다. 그러나 아침 각성 시 얼굴 부위의 한서감(열·냉감)에서는 경추 베개 조건이 더 긍정적으로 평가되었으며, 전체 피험자 8명 중 5명이 경추 베개를 선호하는 것으로 나타났다. 이러한 결과는 수 주간 혹은 수개월간의 장기 실험이 아니라 각 베개 조건별 1일간의 경험이기 때문에 주관감의 정확한 반영이 제한되었을 수 있다. 또한 목 부위 통증을 가지는 환자들이 아니라 건강한 20대를 대상으로 하는 경우 베개 설계 특성이 수면 전반의 주관적 질보다는 특정 신체 부위의 열감 또는 지지감과 같은 국소적 주관감에 더 민감하게 반영될 수 있다. 일반 인구집단을 대상으로 한 조사에서도 기능성 또는 지지 특성을 갖는 베개에 대한 선호 경향이 보고된 바 있다. Son 등(2020)이 한국 성인 332명을 대상으로 실시한 수면 설문에서 기능형 베개 사용 비율은 22%, 라텍스 또는 메모리폼 소재 베개 사용 비율은 23%였으며, 기능형 베개 사용 집단에서 목과 어깨 지지에 대한 만족도가 더 높게 나타났다. 또한 목 피로가 적은 베개 충전재로는 플라스틱 캡슐, 메모리폼, 라텍스 등이 보고되었다. 베개 설계 요소와 수면의 질 간 관계를 종합적으로 분석한 연구에서도 유사한 경향이 제시된다. Radwan 등(2021)은 수면의 질을 평가한 11편의 연구를 분석한 결과, 수면의 질 향상과 관련된 베개 설계 요소로 라텍스 재질, 컨투어 형태, 높이 7–11 cm, 그리고 냉각 특성을 도출하였다. 적절한 베개 높이는 경추 정렬 유지, 근활성 감소, 압력 감소와 관련되며, 베개의 형태는 수면시간 증가와 통증 감소에, 재질은 통증 감소에 기여하는 것으로 보고되었다. 또한 냉각 특성은 체온 및 발한 감소를 통해 수면의 깊이를 향상시키는 요인으로 제시되었다. 이러한 선행연구를 종합하면, 베개의 형태 혹은 재질 특성은 수면의 질에 대한 전반적 주관 평가에서는 큰 차이를 보이지 않더라도, 국소적 열감, 지지감, 피로감과 같은 주관적 편안감 및 선호도에는 영향을 미칠 가능성이 있다.
4.5 연구의 한계점 및 제안점
본 연구는 개선된 디자인의 경추 베개 사용만으로도 신경생리, 체온조절, 근육생리, 정신심리 반응에서 수면의 질 향상이 가능함을 통합적으로 제시하였다는 점에서 의의가 있다. 그러나 다음과 같은 한계점이 존재한다. 첫째, 실험에 참여한 피험자 수가 8명으로 제한되어 일부 항목에서 큰 표준편차가 나타났으며, 그 결과 효과 크기가 비교적 크게 나타났음에도 통계적으로 유의하지 않은 변수들이 존재하였다. 둘째, 본 연구에는 건강한 20대 남성이 참여하여, 만성 목 통증 환자, 고령자, 또는 불면증 환자 등 다양한 집단에 대한 효과를 검증하지는 못했다. 셋째, 본 연구는 각 베개 조건에서 1회 7시간 수면 결과를 비교한 실험 설계로, 5~15분 노출 실험에 비해 장기 노출 실험이나, 수주 또는 수개월에 걸친 장기간의 사용 효과를 반영하지는 못한다. 넷째, 국내외 다양한 디자인과 충전재로 구성된 경추 베개가 판매되고 있기 때문에 본 연구 결과는 모든 종류의 시판 경추 베개에 적용될 수는 없다. 향후 연구에서는 통계적 검정력을 확보하기 위해 충분한 표본 수를 확보하고, 건강한 일반인뿐 아니라 불면증이나 목 통증을 가진 집단을 포함하여, 경추 베개의 장기간 사용 효과를 평가할 필요가 있다.
5. 결 론
본 연구에서 설정한 다섯 가지 가설 중 첫 번째 가설인 ‘일반 베개보다 경추 베개 사용 시 뇌파로 평가된 수면의 질이 더 높을 것이다’는 부분적으로 지지되었다. 수면 뇌파 중 델타파 비율은 통계적으로 유의하지는 않았으나 일반 베개 조건에 비해 경추 베개 조건에서 평균 6.3%p 높게 나타났으며(Cohen’s d = 0.59), 수면 마지막 1시간 동안에는 평균 7.9%p 더 높게 나타났다(P = 0.054, Cohen’s d = 0.82). 이는 경추 베개 조건에서 전반적으로 더 깊은 수면을 유지하는 경향이 있으며, 특히 수면 후반부에서 그 차이가 두드러졌음을 시사한다. 두 번째 가설인 ‘일반 베개보다 경추 베개 사용 시 액티그래피 기반 수면의 질이 더 높을 것이다’는 지지되지 않았다. 경추 베개 조건에서 신체 움직임과 각성 관련 지표가 전반적으로 더 안정적인 경향을 보였으나, 통계적으로 유의한 차이는 확인되지 않았다. 세 번째 가설인 ‘일반 베개보다 경추 베개 사용 시 온열생리반응으로 평가된 수면의 질이 더 높을 것이다’는 부분적으로 지지되었다. 수면 개시 후 약 30분 동안 손등과 아래팔 등 말단 부위의 피부온 상승이 뚜렷하게 나타나, 수면 초기 열 방출과 입면에 유리한 생리적 환경이 형성되었음을 보여 주었다. 네 번째 가설인 ‘일반 베개보다 경추 베개 사용 시 목 부위 근육의 긴장도(또는 강직도)가 더 낮을 것이다’ 역시 부분적으로 지지되었다. 경추 베개 사용 시 특정 뒷 목 부위 근육의 긴장도와 강직도 증가가 일반 베개에 비해 억제되었으며, 수면 전후 비교에서도 근육 이완 정도가 더 크게 나타났다. 다섯째 가설인 ‘일반 베개보다 경추 베개 사용 시 주관적으로 평가된 수면의 질이 더 높을 것이다’도 부분적으로 지지되었다. 아침 각성 직후 수행된 설문과 인터뷰 결과, 일반 베개 조건보다 경추 베개 조건에 대한 선호도가 더 높았다. 종합하면, 두 조건 간 유의한 차이가 발견되지 않은 항목들이 다수 있었음에도, 일반 베개에 비해 경추 베개 사용 시 신경·근육·온열 생리적 지표와 주관적 평가에서 긍정적인 결과들이 관찰되었다. 이는 경추 베개의 뒷목 지지 구조와 머리 양측을 감싸는 디자인이 수면 중 자세 안정성과 생리적·주관적 쾌적성을 향상에 기여한 것으로 해석된다. 향후 연구에서는 통계적 검정력을 확보하기 위해 표본 수를 확대하고, 건강한 일반인뿐 아니라 불면증이나 목 통증을 가진 집단을 포함하여 장기간 사용 효과를 검증할 필요가 있다.
