수학과 의생물학의 콜라보… 최적의 잠을 계산한다

IBS 수리 및 계산 과학 연구단 김재경 의생명 수학 그룹장(CI)이 수학과 의생물학이 결합해 수면의 질을 분석한 결과들을 설명하고 있다. 사진=김만기 기자

[파이낸셜뉴스] 언제 잠을 자고 얼마나 자야 할까. 하루 중 집중력이 가장 좋은 시간은 언제일까.

기초과학연구원(IBS) 수리 및 계산 과학 연구단 김재경 의생명 수학 그룹장(CI)은 수학을 의학과 생명과학에 적용해 어떻게 하면 잘 자고, 잘 깨어있는지에 대해 연구하고 있다. 김재경 그룹장은 29일 "수학으로 생체리듬을 분석해 보다 나은 내일을 예측해 낼 수 있다"고 말했다. 그러면서 "수학은 단순하게 노트에 끄적거리는게 아니라 우리를 더 행복하고 건강하게 살 수 있도록 기여할 수 있는 학문"이라고 덧붙였다.

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■몸은 시간에 맞춰 반응한다
인간이 건강한 삶을 살아가기 위한 여러 방법이 있지만 그중 빼놓을 수 없는 것이 잠이다. 일생에서 약 3분의 1 정도의 시간 동안 잠을 자야 한다. 우리는 잠을 자면서 뇌 속의 노폐물을 제거하는 정화작용이 일어나고, 신체활동을 멈춰 피로를 해소한다.

김재경 그룹장에 따르면, 우리 몸은 24시간을 주기로 생체리듬이 반복되고 있다.

보통의 40대 생체리듬 시간을 살펴보면 밤 9시경이 되면 뇌 속에서 멜라토닌이라는 호르몬이 분비되면서 졸립다. 이때 잠을 자야 성장호르몬이 나와 청소년들은 육체적인 성장이 일어나고 성인들은 노화를 늦추게 된다.

김재경 그룹장은 "얼굴 피부가 탱탱해지게 만드는 것도 성장호르몬"이라며 "이 때문에 피부에 생기를 갖게 돼 '미인은 잠꾸러기'라는 말이 나오는 것"이라고 말했다.

또 최근 유행하고 있는 독감을 예방하기 위해 백신 주사를 맞는다. 이 백신주사의 효과를 높이기 위해서는 우리 몸에서 항체가 만들어지는 반응이 오전에 더 활발해 이때 맞는게 더 효과적이라는 것. 김재경 그룹장은 "오전과 오후 백신 접종의 효과가 4배 이상 차이가 나며, 나이가 들수록 그 차이는 더 증가한다"고 말했다.

또 코로나 백신도 마찬가지. 지난해 국제학술지 '사이언스'에도 코로나 백신을 오전에 맞는 것이 더 효과적이라고 발표된 바 있다.

반면, 항암치료는 오전보다 오후에 받는 것이 암으로 인한 사망확률을 최대 12.5배 낮출 수 있다.

■앱이 베스트 컨디션 계산
우리는 24시간을 기준으로 일주기 생체리듬에 따라 '수면 압력'과 '수면 임계점'이 반복되면서 잠을 잔다. 수면압력은 깨어 있는 동안 올라가고 자고 있으면 내려간다. 또 수면 임계점은 낮에는 높지만 밤에는 낮아진다.

김재경 그룹장은 "수면의 질은 수면 압력과 몸의 일주기 생체리듬에 큰 영향을 받는다"고 말했다. 예를 들면 수면 압력이 일주기 리듬보다 높을 때 맞춰 잠자리에 들면 수면의 질이 좋아지고, 반대의 경우는 수면의 질이 나빠진다.

김재경 그룹장은 최근 생체리듬을 통해 몸 안에서 분비되는 호르몬을 수학적으로 분석해 잘 자고, 잘 일어나게 만들 수 있는 '슬립 웨이크'라는 앱을 개발했다.

이 앱은 사용자가 원하는 시간에 최적의 몸과 정신상태를 유지하기 위해 언제 잠을 자고 얼마만큼 자야 하는지 알 수 있다. 예를들어 내일 오전 10시에 중요한 발표가 있어 이때 최상의 컨디션을 만들려면 앱은 오늘 저녁 11시 이전에 잠이 들어 내일 오전 6시에 일어나야 한다고 알려준다.

김재경 그룹장은 이 앱에는 미분 방정식이 있다며 앱을 설치하는 순간 스마트폰은 내 생활패턴을 읽어내면서 열심히 수학을 푼다고 설명했다.
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