수면 패턴 분석→내 최적 수면 시간대 찾는다

[아이뉴스24 정종오 기자] 잠을 잘 잘 수 있는 방법이 있을까. 국내 연구팀이 수면 패턴을 분석해 자신의 최적 수면 시간대를 분석하는 알고리즘을 내놓았다. 과거의 수면 이력을 분석해 오늘 몇 시간대에 잠을 자면 최적이라고 알려주는 개념이다.

전 세계 현대인 가운데 80% 이상이 불규칙한 수면 습관을 갖고 있는 것으로 알려져 있다. 건강 문제는 물론 일상 전반에 부정적 영향을 미치는 원인 중 하나이다.

이러한 상황에서 국내 연구팀이 개발한 과거 수면 데이터의 분석을 넘어 ‘미래’를 위한 수면 건강 관리의 새로운 방향성을 제시하는 알고리즘 기술이 7월부터 출시한 ‘갤럭시 워치8’ 등 삼성 갤럭시 워치를 통해 전 세계 사용자에게 공개됐다.

이번 성과는 순수 수학 기반의 연구가 실제 산업 기술로 확장된 산학협력의 대표 사례로도 주목된다.

한국과학기술원(KAIST, 총장 이광형) 수리과학과 김재경 교수 연구팀(기초과학연구원 의생명 수학 그룹 CI)이 개발한 개인 맞춤형 수면 가이드 알고리즘이 삼성전자와 협업을 통해 글로벌 사용자들에게 제공된다.

해당 알고리즘은 사용자의 수면 패턴을 분석해 최적의 취침 시간대를 제시하고 규칙적 수면 습관 유도와 일상 속 피로 회복을 돕는다.

이 기술은 수학적 모델링과 생체리듬 이론을 기반으로 개발된 수면 시간 추천 알고리즘이다. 과거 수면 데이터를 분석해 수면 압력과 생체시계를 함께 고려한다.

단순한 수면량 권고가 아니라 개개인에 따라서 “밤 11시 10분에서 11시 40분 사이에 잠자리에 드는 것이 이상적입니다”와 같은 정량적이고 실천 가능한 ‘시간 창(time window)’을 제시하는 것이 특징이다.

기존의 스마트워치 수면 기능이 주로 “어젯밤 몇 시간을 잤는가”와 같은 과거 데이터 분석에 초점을 맞췄다면 김재경 교수 연구팀의 수면 가이드 알고리즘은 수면의 ‘미래’를 설계한다는 점에서 차별화된다.

어제의 날씨만을 알려주는 게 아니라 내일의 날씨를 예보하며 우산을 챙기도록 안내하는 것과 같다.

사용자의 과거 수면 패턴을 분석해 축적된 수면 압력과 생체리듬 상태를 고려한 후 오늘 밤 어떤 시간대에 잠자리에 들어야 내일 하루를 가장 상쾌하게 보낼 수 있는지를 제안한다.

수면을 단순히 기록하고 평가하는 게 아니라 적극적으로 ‘더 나은 하루’를 위한 수면 전략을 제공한다는 점에서 이번 알고리즘은 수면 건강 관리의 새로운 방향성을 제시하고 있다.

김재경 교수는 “그동안 수학 연구실 자체적으로 수면 건강 앱을 개발하며 3년 가까이 꾸준히 연구와 개선을 이어왔는데 비전문 개발팀으로서 시행착오도 많았고 상용화까지는 쉽지 않았다”며 “우리가 개발한 수면 알고리즘을 직접 써보고 싶다는 문의도 정말 많았는데 정식 출시로 연결해 드리지 못해 항상 죄송한 마음이 컸다”고 말했다.

이어 “이번에 KAIST 기술가치창출원 서문종 산학협력중점교수의 도움을 통해 삼성전자와 협업하게 돼 연구팀은 폭넓게 현실 속 서비스로 구현될 수 있게 됐다”고 전했다.

논문과 수식 속에 머물던 수면 알고리즘이 이제는 실제 사용자들의 수면 습관을 개선하고 삶의 질을 높이는 데 직접 이바지할 수 있다는 사실에 감사하고 뿌듯하다고 강조했다.

해당 알고리즘은 학계에서도 높은 관심을 받고 있다. 지난 6월 미국에서 열린 세계 최대 수면학회인 SLEEP 2025에서 김 교수의 알고리즘에 대한 강연은 핫 토픽스(Hot Topics)세션에 선정됐다. 오는 9월 싱가포르에서 개최하는 ‘World Sleep 2025학회’에서도 소개될 예정이다.

김 교수는 현재 삼성서울병원 주은연 교수 연구팀과 협력해 더 고도화된 수면 시간 추천 알고리즘을 개발 중이다. 수면 질환 예측 알고리즘 ‘SLEEPS’(Sleep-Math.com) 역시 공동 연구를 통해 공개한 바 있다.

김 교수는 수리과학자이자 수리생물학 분야의 권위자로 꼽힌다. 2025년 한국인 최초로 미국 산업응용수학회(SIAM) 연례학회(SIAM Annual Meeting)에서 기조 강연을 맡았다. 국제 응용수학 저널인 ‘SIAM Review’의 한국인 최초 편집위원으로 위촉되기도 했다.