스마트 워치의 원리

애플 워치를 시작으로 갤럭시 워치, 가민, 순토, 미밴드 등등 본격적으로 스마트 워치의 종류도 늘어나고 대중화되었다.

 

항상 궁금했던 기능으로 심박수 측정과 산소포화도 측정은 도대체 어떻게 측정하는 것일까?라는 의문이었다.

이번에는 스마트 워치의 원리에 대해 알아보자.

 

기존에 일반 시계는 시간과 날짜를 확인하는 기능만 있었다면, 스마트워치는 심박수 측정, 산소포화도측정, 이동거리, 걸음수, 소모 칼로리, 종류별 운동 서포트, 전화&문자, 녹음, 수면의 질 측정 등등 수많은 기능이 포함되었다.

 

위에 나열한 수많은 기능들을 지원하기 위해서는 아래와 같은 여러 가지 센서들이 필요하다.

1. 가속도계

움직이는 물체의 속도 변화율을 측정할 수 있는 센서이다. 따라서 착용자가 움직이고 있는지 알 수 있기 때문에 조깅, 라이딩, 걷기 등의 사용자 활동 수준을 측정(이동거리, 칼로리소모 등) 할 수 있다.

 

2. 심박수 측정 센서

심박수를 감지하기 위해서는 손목에 흐르는 혈액의 혈류량 변화를 측정해야 한다.
이를 위해 녹색 빛의 LED광원을 손목에 계속해서 비추게 되고 혈관에 적혈구가 많을 때는 더 많은 녹색 빛을 반사하게 된다. 반사된 반사광을 감지하여 모니터에 수치로 보여주게 된다. 

 

일반적으로 성인의 일상 심박수는 분당 60 ~ 100회라고 하니 참고하자.

 

3. 산소포화도 센서(SpO2)

혈액 내에 산소가 어느 정도 운반되고 있는지를 측정하는 센서이다.
빨간색과 적외선의 두 가지 파장의 빛을 사용하여 피부를 비추면 산소가 충분히 공급된 헤모글로빈은 적외선을 더 많이 흡수하고 빨간색 빛은 덜 흡수한다. 반대로 산소가 적은 헤모글로빈은 적외선보다 더 많은 빨간색 빛을 흡수한다. 이를 수치화하여 화면에 보여주게 되는 것이다.

 

일반적으로 건강한 성인의 산소 포화도 수치는 95% 이상이라고 하니 참고하자.

 

4. 자이로스코프

물체의 방향성 변화를 감지하는 센서이다. 보통은 가속도계와 함께 조합하여 사용해야 정확한 방향을 얻을 수 있다.

 

5. GPS

위성 신호를 사용하여 정확한 착용자의 위치를 식별할 수 있는 장치이다. 이를 이용하여 지도상에서 내가 이동한 위치를 트래킹 할 수 있게 해 준다.

 

 

최근의 스마트 워치는 위에 나열된 센서 외에도 더 많은 기능과 센서들이 계속해서 추가되고 있다.

현재는 시계나 전화&문자 알림의 영역을 벗어나 이제는 헬스케어의 성격이 더 중요해지는 추세가 되었다. 그 외에도 응급 상황 시 자동으로 응급구조 신호를 보내는 등 사람의 생명을 살리는 중요한 역할도 하게 되었다.

 

배터리가 작기 때문에 한번 충전으로 사용 시간이 짧은 것과 액정화면의 물리적 크기로 인해 다양한 디자인이 불가능한 제약이 있다는 점과 같이 아직 부족한 부분도 물론 있다.

하지만 점점 발전하고 좋아질 것은 분명하다.