스마트폰의 사용량은 지난 10년 동안 상당히 증가하여 커뮤니케이션 활동, 공부, 여가, 인터넷 사용과 같은 사람들의 일상활동에서 중요한 부분이 되고 있으며[1], 특히 대학생들 사이에서 스마트폰 기술과 애플리케이션의 사용은 빠르게 증가하고 있다[2,3].

많은 연구에서 젊은 성인들의 스마트폰 사용이 신체적 장애에 어떠한 영향을 미치고 있는지 조사되어 왔다[4-6]. 그 중에서도 특히, 스마트폰 사용으로 인해 목의 위치가 바뀌면 목, 어깨 및 상지 부위에 다양한 근골격계 증상이 나타날 수 있는데, 이러한 증상은 기능 제한, 업무 불능과 함께 삶의 질 저하로 이어지게 된다[7,8].

최근 스마트폰 사용 유병률에 대한 연구에서 대학생들은 다른 연령대보다 높은 점수를 받았으며, 그 중에서도 특히 목 부위의 근골격계 질환 비율이 높게 기록된 바가 있다[9,10]. 안타깝게도 이러한 근골격계 질환 때문에 학생들은 학업 성취도와 수업결석에도 영향을 미칠 수 있기 때문에 주의가 필요하다[11].

선행 연구에서 스마트폰 사용 후 목세움근과 우측위등세모근에서 근 피로도가 증가한다는 연구가 있었다[12]. 또한 앞쪽머리자세의 여부에 따라서 목의 근 피로를 유발시킨 다음 목의 고유감각과 관절가동범위의 변화를 연구한 결과에서, 근 피로를 유발했을 때, 앞쪽머리자세에서 고유감각과 관절가동범위에 영향을 미치는 연구가 있었다[13].

고유감각은 신체와 근골격계 부위의 기계적, 공간적 상태에 대한 인식으로 정의할 수 있다[14]. 관절의 움직임과 자세에서 오는 무의식적인 정보를 말하고, 관절 근육, 인대, 그리고 뼈의 수용기로부터 대뇌피질에 정보를 전달하게 된다[15]. 여러 관절중에서도 특히, 목은 자세 안정성과 머리를 조절하는데 중요한 역할을 하고, 목의 운동범위는 감각지각, 근육협응 및 평형과 함께 전반적인 신체의 정렬에 영향을 미친다[16]. 한 연구에 따르면 목 관절의 운동범위 제한은 시각, 전정 및 체감각 시스템간의 조절을 방해하여 균형에 문제가 생길 수 있다고 강조하였고[17], 목에 통증이 있는 환자들의 경우에 목의 자세 안정성과 고유감각의 감소가 나타나고, 목 부위 에서 전달되는 구심성 정보가 변할 수 있다고 하였다[18]. 그렇기 때문에 목의 고유감각은 균형을 유지하고 복잡한 움직임을 조절하는데 있어 중요한 요소라고 할 수 있다[19].

자세는 목뼈의 감각운동능력에 큰 영향을 미치기 때문에, 목의 고유감각 장애가 생기면 자세 조절 및 균형에 다양한 문제가 생길 수 있다[20]. Abdelkader 등[21]의 연구에서는, 목 근육의 피로도는 목 근육의 감각 수용체와 고유 감각의 변화를 촉진하여 자세 불안정성을 증가시켜 목 근육 피로와 자세 안정성 사이에 유의한 상관관계가 있음을 나타냈다. 근 피로 직후에는 근육의 고유감각 능력이 감소하며, 기계 수용체의 활성화 결핍으로 인한 고유감각의 부재가 근 피로에 부정적인 영향을 미치기 때문이다[22].

이러한 고유감각의 중요성에도 불구하고, 목 통증과 고유감각에 대한 연구는 그 동안 많이 진행되어왔지만, 현재 스마트폰 사용 후에 나타나는 목의 관절위치감각과 균형감각의 변화에 대한 논문은 부족한 실정이다. 사람들이 스마트폰을 사용하는데 많은 시간을 보내면서 목을 오랜 시간 잘못된 위치에 둘 가능성이 높아지고, 이로 인해 목의 관절위치감각에 영향을 미칠 수 있으며, 목과 자세 사이의 상호관계에 근거하여 본 연구에서는 대학생들을 대상으로 앉은 자세에서 스마트폰 사용 전과 후를 비교하여 목의 관절위치감각과 균형감각에 미치는 영향을 알아보고자 하였다.

1. 연구 대상

본 연구는 2024년 5월에 충북의 한 대학교에 재학 중인 학생 56명 (남성 24명, 여성 32명)을 대상으로 단일 눈가림(single blind) 연구로 단일 기관에서 진행되었다. 연구 대상자 수의 결정은 G*Power 프로그램(version 3.1.9.7, University of Kiel, Kiel, Germany)을 이용하여 산출하였다. 효과 크기를 .50, 유의 수준을 .05, 검정력을 .95 로 하여 표본크기를 산출하였는데, 최소 크기는 54명이었다. 연구과정 중에 탈락률을 감안하여 56명으로 진행하였다. 대상자는 근골격계와 심혈관계 질환이 없으면서 신체 통증을 호소하지 않는 자, 본 연구에 대한 목적을 이해하고 자발적으로 참가하는 것에 동의한 자를 대상으로 하였다. 측정 시, 균형능력에 영향을 줄 수 있는 질병이 있는 자와 연구자의 지시를 따르기 어려운 자는 제외하였으며, 연구대상자의 일반적 특성에 대한 결과는 Table 1 과 같다. 본 연구는 유원대학교의 생명윤리위원회의 승인을 받은 후 진행하였다 (U1IRB2024-04).

Table 1

Characteristics of the participants

Variables	Mean ± SD
Gender (M/F)	24/32
Age (years)	21.86 ± 1.84
Height (cm)	166.20 ± 8.02
Weight (kg)	61.49 ± 12.97
Daily duration of smartphone use per day (hours)	8.14 ± 2.16

2. 측정 절차

스마트폰을 사용하기 전과 스마트폰을 5분 동안 사용한 후에 관절 위치 오류 검사와 다방향 뻗기 검사를 각각 측정하였다. 스마트폰을 사용하기 전의 자세설정은 선행연구를[25] 참고하여 등받이 및 팔걸이가 없는 의자에 앉은 상태에서 엉덩관절과 무릎관절을 각각 90도가 되도록 하고, 발목관절은 무릎관절과 수직으로 하여 정면을 바라보도록 설정하였다. 스마트폰을 사용하는 자세는 스마트폰을 사용하기 전처럼 앉아서 무릎관절과 발목관절을 동일하게 하였으며, 팔꿉관절을 90도로 하여 스마트폰을 두 손에 쥔 상태에서 5분 동안 재미있는 영상을 보도록 하였다[23]. 스마트폰은 iPhone 14 를 모든 대상자에게 동일하게 사용하였으며, 대상자는 각 자세 측정 마다, 바로 누운자세에서 10분 이상의 편안한 휴식을 취하도록 하였다.

3. 측정도구 및 측정방법

1) 관절위치 오류 검사 (Joint Position Error Test, JPET)

본 연구는 앉은 자세에서 스마트폰 사용 전과 후의 목뼈 관절 위치 오류 검사를 통해 고유감각의 변화를 측정하였다. 목뼈 관절 위치 오류 검사란 개인의 목뼈 고유 감각 능력을 일상적으로 평가하는데 사용되는 측정 도구이다[24]. 눈을 감은 대상자가 목뼈 관절 운동 범위에 따라 머리 위치를 미리 정해진 중립 지점으로 다시 정확하게 재배치하는 능력을 측정한다. 이 검사는 일반적으로 가로면 및 시상면에서 머리를 움직여 수행된다[25] (Fig. 1).

Fig. 1. Joint Position Error Test.

대상자는 측정 시 시각적 보상을 최소화하기 위해 눈을 감도록 지시를 받았으며, 측정에 앞서 방법을 충분히 구두로 설명하고 모의 측정을 한 후 진행하였다. 측정 자세는 대상자가 등받이가 없는 의자에 앉아 무릎관절은 90도로 한 후 발목관절을 무릎관절과 수직선 위에 놓이도록 하였다.

표적지(target paper)는 대상자가 앉은 머리 높이에서 90cm 떨어진 벽에 부착하였으며, 표적물은 동심원(concentric circles)이 1cm 단위로 증가하고, 직경 40cm로 구성되어 있다. 레이저 포인터는 고무 헤드밴드에 장착한 다음 대상자 머리의 가장 높은 지점에 위치시켰다. 레이저 중립 지점은 대상자의 정면으로 설정하고, 목의 폄(Extension), 굽힘(Flexion), 오른쪽 회전(Right rotation), 왼쪽 회전(Left rotation) 각각 네 방향으로 머리를 움직이게 하였다. 각 방향으로 검사를 하기 전에 대상자의 시작 위치를 중립 지점으로 고정시켜 주었으며, 검사 시 대상자가 중립 지점으로 돌아왔다고 느낄 때 레이저 포인터에 의해 표적지에 형성된 1차 지점과 2차 지점을 점으로 표시하여 각 지점의 거리를 줄자로 측정하였다.

2) 다방향 뻗기 검사 (Multidirectional Reach Test)

대상자는 선 자세에서 어깨너비로 다리를 벌린 후, 팔을 뻗어 움직일 수 있는 균형능력을 알아보는 검사로 앞쪽(Forward), 뒤쪽(Backward), 오른쪽(Right), 왼쪽(Left) 네 방향의 안정성의 한계를 측정하였다. 이는 발을 고정한 상태에서 무게중심을 기저면의 한계까지 이동시키는 개인의 도달 능력을 측정한다[26] (Fig. 2a-2d).

Fig. 2. .

앞쪽, 뒤쪽의 균형 능력 측정 자세는 대상자의 두 발을 어깨 너비만큼 벌린 후 서게 하여 측정하는 쪽의 어깨관절을 90도 굽힘하였다. 손끝을 기준으로 시작 자세와 최대 앞쪽, 뒤쪽으로 최대한 뻗도록 한 뒤, 이동 거리를 줄자로 측정하였다. 왼쪽, 오른쪽의 균형 능력 측정 자세는 대상자의 두 발을 어깨 너비만큼 벌린 후 서게 하여 측정하는 쪽의 어깨관절을 90도 벌림하였다. 손끝을 기준으로 시작 자세와 최대 앞쪽, 뒤쪽으로 최대한 뻗도록 한 뒤, 이동 거리를 줄자로 측정하였다.

4. 분석 방법

본 연구의 모든 데이터에 대한 통계분석은 SPSS 18.0(International Business Machines, Armonk, USA)을 사용하였다. 모든 데이터는 3번 반복하여 측정한 다음 평균값을 산출하여 평균 ± 표준편차로 제시하였으며, 유의수준 α 값은 .05로 설정하였다. Shapiro-wilk test를 통해 정규성 검정을 실시하였고, 스마트폰의 사용 전, 후에 따른 고유감각과 균형 능력의 차이를 확인하기 위해 대응 표본 t-검정(paired t-test)을 사용하였다.

1. 앉은 자세에서 스마트폰 사용 전, 후에 따른 목의 관절위치오류 검사 비교

목의 관절위치오류검사에서 폄, 굽힘, 오른쪽 회전, 왼쪽 회전에서 모두 스마트폰을 사용하지 않았을 때 5.47 ± 2.85cm, 5.92 ± 3.48cm, 5.88 ± 2.64, 5.12 ± 2.80cm 에서 스마트폰 사용 후 9.71 ± 4.01cm, 9.98 ± 5.05cm, 9.49 ± 3.02cm, 9.20 ± 2.82cm 증가하여 통계적으로 유의한 차이가 있었다(p < .05) (Table 2).

Table 2

Comparison of the joint position error test

index (cm)	sitting before using a smartphone	sitting after using a smartphone	p
Extension	5.47 ± 2.85	9.71 ± 4.01	< .001**
Flexion	5.92 ± 3.48	9.98 ± 5.05	< .001**
Rt. rotation	5.88 ± 2.64	9.49 ± 3.02	.017*
Lt. rotation	5.12 ± 2.80	9.20 ± 2.82	.025*

*p < .05, **p < .001

2. 앉은 자세에서 스마트폰 사용 전, 후에 따른 다방향 뻗기 검사 비교

다방향 뻗기검사의 앞쪽, 뒤쪽, 오른쪽, 왼쪽의 이동거리는 스마트폰을 사용하지 않았을 때 24.75 ± 9.68cm, 17.10 ± 6.31cm, 19.93 ± 6.55cm, 19.74 ± 15.41cm 에서 스마트폰 사용 후 19.34 ± 6.74cm, 13.53 ± 4.86cm, 14.14 ± 5.59cm, 15.06 ± 5.41cm로 감소하였으며, 통계적으로 유의한 차이가 있었다(p < .05)(Table 3).

Table 3

Comparison of the multidirectional reach test

index (cm)	sitting before using a smartphone	sitting after using a smartphone	p
Forward	24.75 ± 9.68	19.34 ± 6.74	< .001**
Backward	17.10 ± 6.31	13.53 ± 4.86	< .001**
Right	19.93 ± 6.55	14.14 ± 5.59	< .001**
Left	19.74 ± 15.41	15.06 ± 5.41	< .001**

*p < .05, **p < .001

본 연구에서는 대학생들을 대상으로 앉은 자세에서 스마트폰 사용 전과 후를 비교하여 목의 고유감각과 균형감각에 어떠한 영향을 미치는지 알아보고자 하였다.

연구 결과로 앉은 자세에서 스마트폰 사용 여부에 따른 목의 관절위치오류 검사에서 폄, 굽힘, 오른쪽 회전, 왼쪽 회전 모두에서 스마트폰 사용 후 오류 거리가 증가하였으며, 통계적으로 유의한 차이가 나타났다(p < .05). 한 연구결과, 목의 관절위치오류 검사에서 근 피로의 전, 후 비교에서 폄은 2.95cm 에서 7.81cm, 굽힘은 2.96cm 에서 8.66cm, 오른쪽 회전은 3.6cm 에서 9.45 cm, 왼쪽 회전은 4.16cm 에서 9.44cm 로 증가했다고 보고되었다[21].

목의 편안함을 위해 스마트폰을 눈높이에 잡으면 팔과 어깨에 불편함을 줄 수 있고, 팔과 어깨의 편안함을 위해 눈높이 아래에 두면 목에 불편함을 줄 수 있다. 스마트폰 사용자는 일반적으로 스마트폰을 눈높이 아래에 잡고 상호작용할 때 스마트폰을 내려다보며 목의 편안함보다 팔과 어깨의 편안함을 우선시한다고 보고되어 있다. 또한 젊은 스마트폰 사용자들은 휴대전화와 상호 작용할 때 머리를 수직 중립 자세에서 약 30°~40° 아래로 유지하고[27], 목의 굽힘은 약 30°인 것으로 나타났다[28]. 머리를 숙이려면 목의 폄근이 머리 무게로 인한 굴곡 모멘트를 상쇄하기 위해 지속적으로 폄 모멘트를 생성해야 하고, 이러한 폄근의 지속적인 활성화는 근 피로로 이어질 수 있으며 목에 통증이나 불편한 증상을 유발할 수 있다[29]. 목의 굽힘이 45°인 상태에서 목 전체의 관절에 1.6배의 압박을 증가시킨다는 연구가 있었는데, 그 중에서도 굽힘은 목의 위쪽 부분에 전후 전단력(anteroposterior shear forces)이 4배 증가한다고 하였다[30].

스마트폰 사용자들은 목 굽힘을 한 상태로 하루에 3시간 이상을 사용하게 되면 만성 통증 질환이 생길 수 있다고 하였는데[31], 본 연구에서는 대상자들의 하루 평균 스마트폰 사용시간은 약 7시간 이상으로 나타났다. 이렇게 스마트폰을 사용할 때, 주로 사용자들은 움직이지 않거나, 특정 움직임을 반복적으로 하지 않으면서 한 자세를 오랜 시간 동안 유지하게 되는데 이는 다양한 근골격계 질환으로 이어질 수 있다[32].

본 연구 결과에서, 다방향 뻗기검사에서 앞, 뒤, 양 옆의 이동거리는 스마트폰을 사용하기 전과 비교해서 스마트폰 사용 후에 더 유의하게 감소하였는데(p < .05), 이러한 결과는 안정성 한계가 감소했다는 것으로 균형능력이 저하되었다고 볼 수 있다. 또한 선행연구에서 다방향 뻗기검사결과, 근 피로의 전, 후 비교에서 앞쪽은 28.91cm 에서 24.64cm, 뒤쪽은 18.62cm 에서 15.73cm, 오른쪽은 19.64cm 에서 15.97cm, 왼쪽은 17.53cm 에서 15.17cm 로 감소했다고 보고되었다[21]. 이전 연구에서 목 근육의 피로도가 안정성과 목의 고유감각에 미치는 영향에 대해서 조사한 결과, 목 근육의 피로가 근육의 감각수용체와 고유감각을 변화시켜 자세 불안정성을 증가시킨다는[33] 점에서 이 연구의 결과를 뒷받침 할 수 있다.

자세 조절과 안정성을 위해서는 중추신경계와 수많은 근육이 관련된 많은 감각의 복잡한 구조들이 필요하며, 전정 및 시각 시스템의 입력은 목의 고유감각에 필수적인 목 근육 근방추의 구심성 정보와 함께 작용을 한다[34]. 한 연구에서 목 근육 통증이 선 자세의 균형에 미치는 영향을 조사하였는데, 통증이 없는 상태에 비해 통증이 있는 그룹에서 압력중심(center of pressure)과 질량중심(center of mass)의 이동 거리가 증가되었다[35]. 이러한 결과는 자세 안정성과 목의 근피로 사이에 상관관계가 있음을 보여준다.

Pinsault와 Vuillerme[36] 는 목을 중립머리위치(neutral head position)로 다시 위치시키는 검사를 통해 목의 근피로가 관절위치검사에 미치는 영향을 연구하였는데, 중립머리위치를 다시 위치시키는 능력이 근 피로 상태에서 정확도와 일관성이 떨어진다고 보고하였다. 이러한 결과를 통해 목의 근 피로로 인해 관절위치감각이 감소했다는 점을 강조하였다.

목 근육의 피로는 시각 및 자세안정성에 부정적인 영향을 미치는데, 그 이유는 목의 들신경이 목 부위의 기계 수용기와 결합하여 고유감각 정보를 제공하기 때문이다. 특히, 목의 위쪽 부위에는 고유감각 정보를 제공하는 작은 근육들이 밀집되어 있어 목의 감각-운동 시스템은 자세 안정성에 중요한 역할을 한다[37].

정확한 고유감각의 정보는 의식적인 감각의 전달을 통해 우리 신체의 자세조절에 영향을 미치게 된다[38]. 대부분의 균형 능력의 저하는 전정 기관의 손상을 제외하고 목 부위의 체감각 입력의 변화로 나타난다. 즉, 목의 근육과 관절에 존재하는 감각수용체들로 부터 체감각 입력에 문제가 생기기 때문인데, 감각정보의 변화된 입력으로 인해 자세를 조절하는 정보들이 제대로 전달이 되지 않으면서 균형의 문제가 생기는 것이다[39]. 본 연구에서 스마트폰 사용 후에 이러한 요인에 의해 균형 감각이 감소된 것으로 보인다.

본 연구는 특정지역의 20대 대학생들만 연구에 참여했다는 점에서 연구 결과를 일반화시키기가 어렵고, 스마트폰을 사용하는 자세를 특정한 앉은 자세로 설정하여 측정하였기 때문에 여러가지 자세로 적용하지 못하였다. 또한, 균형 능력의 평가도구를 다양하게 적용하지 못했다는 점에서 결과를 증명하기에는 한계가 있었다.

스마트폰을 사용 후 목의 폄, 굽힘, 오른쪽 회전, 왼쪽 회전은 스마트폰을 사용하기 전에 비해 목의 고유감각 능력이 감소하여 통계적으로 유의한 차이가 있었다. 균형감각에서도 스마트폰 사용 후에 앞쪽, 뒤쪽, 오른쪽, 왼쪽의 균형감각 능력이 스마트폰을 사용하기 전 보다 감소하여 통계적으로 유의한 차이가 있었다. 본 연구 결과를 통해서 스마트폰 사용 시 바르지못한 목의 자세가 오랜 시간 지속된다면 목의 고유감각 및 신체의 균형능력 감소와 함께 근골격계 질환을 유발할 수 있어 부정적인 영향을 미칠 것으로 판단된다.