현대사회는 과학 발전으로 인하여 보건 및 의료 수준의 질적 향상에 따라 고령화 시대로 변모하고 있다. 우리나라는 2023년 기준으로 65세 이상의 노인 인구가 전체 인구의 18.4%를 차지하고 있으며, 2025년 20.6%, 2050년에는 40%를 넘어서 지속적으로 증가될 것으로 예상하고 있다[1]. 이러한 인구 고령화는 만성 질환의 증가와 이에 따른 노인 의료비 상승을 초래하고 있다.

세계보건기구에서는 노인의 건강과 삶의 질을 높이는 가장 효과적인 방법으로 신체활동을 제시하였다[2]. 규칙적인 신체활동과 운동은 노인의 질병 발병률 및 사망률을 감소시키고 신체적 건강뿐만 아니라 정신적, 사회적 건강을 개선시킬 수 있다[3–5]. 경제적인 측면에서는 의료비를 절감시키는 효과도 있는 것으로 나타났다[6]. 또한 중강도 이상의 지속적인 신체활동은 건강 위험 요인의 발생 가능성을 감소시키며, 심혈관계 질환으로 인한 사망 가능성을 낮출 수 있다[7].

임상 및 역학 연구에서 신체활동량을 객관적으로 평가할 수 있는 검사 도구로 빈도 높게 사용된 연구용 웨어러블 장비는 ActiGraph 가속도계이다[8,9]. ActiGraph의 가속도계는 신체활동의 강도, 기간, 빈도를 객관적으로 측정할 수 있어 한국의 국민건강영양조사와 미국의 National Health and Nutrition Examination Survey를 포함한 국가 단위 연구에서도 사용되고 있다. 하지만 연구용 가속도계의 경우 가격이 비싸고 분석 프로그램을 별도로 구매해야 하는 번거로움이 있어 일반인이 건강관리를 위해 사용하기에는 한계가 있으며 국가 규모의 신체활동 모니터링에서도 구매 비용과 사용 후 피드백 부족 등의 단점이 있다.

최근에는 개인의 스마트 폰이나 웨어러블을 이용한 건강 관리가 일반화되어가고 있다. 상용화된 웨어러블 트래커는 걸음 수, 이동 거리, 에너지소비량, 심박수 등의 다양한 정보를 제공하며, 이 정보를 바탕으로 사용자의 목표 대비 현재 상태나 성과를 시각적으로 피드백한다. 이러한 기능은 사용자가 건강한 생활 방식과 운동 프로그램을 보다 효과적으로 실천할 수 있도록 돕는다. 특히 손목에 착용하는 웨어러블 시계는 다른 신체 부위에 착용하는 경우보다 사용자 편의성과 장치와의 친화성을 높이는 데 가장 적합한 위치로 보고되었다[10]. 또한 노인을 대상으로 한 웨어러블 트래커 사용에 관한 12개월간의 임상 연구결과, 웨어러블이 신체활동에 대한 동기 부여와 장기적인 건강 행동 변화를 지원하는데 도움을 주는 것으로 확인된 바 있다[11].

웨어러블 시계와 모바일 앱이 노인 건강 관리의 중재 도구로 사용하는 사례가 늘어남에 따라, 기기별로 걸음 수, 에너지소비량, 심박수 등의 정확도를 평가하는 연구의 필요성이 대두되고 있다. 노인은 신체적 기능과 운동 패턴이 성인과 다르게 나타날 수 있어, 노인 대상 웨어러블 기기의 타당도 연구가 필요하다. 특히 여러 웨어러블 기기의 성능을 동시에 비교하는 것은 사용자와 노인 돌봄 및 운동건강관리사에게 신뢰할 수 있는 선택 정보를 제공할 수 있으며, 대규모 국가 사업이나 연구 결과의 일반화 가능성을 확대하는데도 기여할 수 있다. 그러나 웨어러블 기기의 타당도 연구의 대부분은 성인을 대상으로 하였거나[12–15], 연구용 가속도계와 웨어러블 시계의 비교 연구[16], 체계적 문헌고찰[17]에 국한되어 있으며, 실험실 환경에서 준거 측정도구를 이용한 노인 대상 웨어러블 트래커의 정확도 연구는 거의 부재한 상황이다.

여러 웨어러블 기기의 기능을 동시에 평가하기 위해 준거 검사도구를 이용한 실험실 환경의 평가는 다양한 외부 변수를 엄격히 통제할 수 있고, 다양한 속도로 걷기와 달리기 활동을 수행할 수 있어 준거 측정치와 비교하여 웨어러블 기기의 타당성을 비교, 평가하기에 최적의 조건을 제공한다. 따라서 본 연구의 목적은 한국 노인을 대상으로 트레드밀에서 다양한 속도의 걷기와 달리기 활동을 하는 동안 연구용 가속도계, 웨어러블 시계, 모바일 앱에서 측정된 걸음 수, 에너지소비량, 심박수의 타당도를 준거 측정값과 비교하여 검증하는 것이다.

본 연구는 준거 측정 값과 연구용 가속도계, 웨어러블 시계 그리고 모바일 앱에서 측정된 노인의 신체활동 데이터(걸음 수, 에너지소비량, 심박수)의 비교를 통해 한국 노인 대상 웨어러블 트래커의 타당도를 검증하였다. 준거 측정값과 웨어러블의 정확도를 검증한 연구들이 다수 발표된 바 있지만 리뷰 논문을 제외하고 노인을 대상으로 준거 측정 값과 비교하여 연구용 가속도계와 웨어러블 시계, 모바일 앱을 실험실 환경에서 한 번에 비교한 연구는 부재하였다.

준거 걸음 수와 웨어러블 트래커에서 측정된 걸음 수의 절대오차율은 연구용 가속도계에서 절대오차율(3-34%)이 가장 높았으며 모바일 앱의 경우 5% 이내, 웨어러블 시계의 경우 10% 이내의 절대오차율을 나타냈다. 걸음 수는 예전부터 보수계를 이용하여 신체활동 모니터링에 가장 먼저 사용된 지표로서, 노인의 전반적인 신체활동을 높이는데 실용적인 접근 방식이 될 수 있다. 모바일 앱 기반 걸음 수 정확도 선행연구 검토 결과, 실험실 환경에서 5% 이내의 오차율을 보인다고 보고된 바 있어 본 연구 결과와 일치하였다[20]. 손목형 웨어러블의 걸음 수 정확도 연구에서도 10% 수준의 오차율을 보여 본 연구 결과와 일치하였다[21]. 한국에서 실시된 노인실태조사에 의하면 대다수의 노인(약 80%)이 거주지 또는 인근 지역에서 주로 걷기(71.7%)를 실천하는 것으로 나타났다[22]. 상용화된 웨어러블 트래커에서 걸음 수 측정의 높은 정확도는 노인을 대상으로 국가 차원의 신체활동 목표를 제시하고 지속적으로 참여할 수 있는 방안 마련에 활용 가능할 것이다.

준거 에너지소비량과 웨어러블 트래커의 절대오차율은 모바일 앱의 경우 3.2 km/h를 제외하면, 20% 이내의 오차율을 보였다. 연구용 가속도계는 3.2 km/h를 제외하면 30% 이내의 오차율을 보였다. 웨어러블 시계에서 측정된 에너지소비량은 가민에서만 30% 이내의 절대오차율을 나타냈다. 삼성과 핏빗은 5.6 km/h, 6.4 km/h, 8.0 km/h에서 30% 이내의 절대오차율을 보였으며, 애플은 3.4 km/h, 4.8 km/h에서만 30% 이내의 오차율을 보였다. 샤오미는 8.0 km/h를 제외하면 모두 30% 이상의 절대오차율을 보였다. 웨어러블 트래커 중 에너지소비량 추정의 정확도 관련 연구는 연구용 가속도계가 가장 많이 이루어졌다. 연구용 가속도계를 이용한 연령대별 신체활동강도 분별점 선행 연구 결과에 따르면, 노인에게 성인을 대상으로 개발된 신체활동 강도 분별점의 사용은 신체활동을 과소평가할 가능성이 있으며, 성인을 기준으로 한 운동처방은 노인이 의도한 것보다 더 높은 운동 강도로 운동할 가능성이 있어 노인의 생리학적 특성을 고려한 신체활동 모니터링이 필요하다고 보고된 바 있다[23,24]. 이러한 연구결과들을 바탕으로 노인의 손목 기반 활동 웨어러블 트래커의 유효성을 연구한 선행연구결과에서는 24시간 동안 일상생활에서 연구용 가속도계(ActiGraph)를 준거 측정값으로 핏빗(Fitbit Charge 2)과 가민(Garmin vivosmart HR+)에서 측정된 결과와 비교하였는데 그 결과 에너지소비량은 전반적으로 과소 추정하였다[16]. 본 연구에서는 호흡가스분석기에서 측정된 에너지소비량을 준거로 하였으며, 일상생활이 아닌 통제된 실험실 환경에서 걷고 달리는 다양한 속도의 정확도를 비교하였기 때문에 선행연구와 직접적인 비교는 불가능하였다. 하지만 본 연구의 결과는 준거 측정 도구인 호흡가스분석기에서 측정된 에너지소비량과 연구용 가속도계에서 예측된 에너지소비량, 그리고 상용화된 웨어러블 트래커에서 측정된 에너지소비량의 정확도 수준이 유사한 수준임을 확인할 수 있었다.

준거 심박수와 웨어러블 트래커에서 측정된 심박수 간의 절대오차율은 애플과 가민은 2%, 삼성은 3%, 샤오미는 6%, 핏빗은 9% 이내의 절대오차율을 나타내 모든 웨어러블 시계에서 10% 이내의 절대오차율을 나타냈다. 웨어러블 트래커의 심박수 모니터링은 선행연구에서도 높은 정확도를 보고하여 본 연구 결과와 일치하였다[12–15]. 노인과 청소년을 대상으로 폴라(Polar H7)에서 측정된 심박수를 준거 측정 값으로 샤오미(Xiaomi Mi Band 2)와 가민(Garmin Vivosmart HR+)의 심박수 정확도를 검증한 결과 연령에 관계없이 두 웨어러블 모두 10% 미만으로 나타났다[25]. 노인 대상 웨어러블 트래커의 심박수 정확도는 심혈관 건강 평가와 운동 강도 실시간 피드백 그리고 갑작스러운 심박수 변화 감지에도 사용 가능하다.

노인의 신체활동 부족은 보행 능력 등 전반적 체력저하와 밀접한 관련이 있으며, 신체활동을 통해 삶의 질을 높이기 위해서는 장기적으로 운동 참여를 유지할 수 있도록 중재하는 접근방식이 중요하다. 본 연구에서는 웨어러블 트래커를 이용하여 노인의 걸음 수, 에너지소비량, 심박수 모니터링이 가능함을 확인하였다. 노인대상 웨어러블 트래커의 정확도 검증은 일상생활에서 쉽게 접할 수 있는 웨어러블을 선택적으로 사용가능하게 하며 지속적인 신체활동 모니터링을 통해 신체활동을 늘릴 수 있는 기회를 제공할 수 있을 것이다. 또한 국가적 차원에서도 대규모 임상연구뿐만 아니라 노인 돌봄 및 신체활동을 지원하는데 도움이 될 수 있을 것이다.

본 연구는 몇 가지 제한점을 가지고 있다. 첫째, 연구가 통제된 실험실 환경에서만 수행되었기 때문에 일상 생활에서 발생하는 변수를 반영하지 못하였다. 둘째, 웨어러블에서 측정 가능한 신체활동 관련 지표에만 중점을 두어서 수면의 질 모니터링이나 스트레스 수준 등의 지표는 고려되지 않았다. 신체활동과 수면, 스트레스는 노인 건강에 밀접한 관련이 있을 수 있으므로, 후속연구에서는 이러한 제한점을 보완하여 일상 생활에서의 신체활동량과 수면 모니터링의 정확도 평가와 웨어러블을 활용한 노인 건강 관리 솔루션의 효과에 대한 연구도 추가적으로 필요하다.

본 연구에서는 한국 노인을 대상으로 트레드밀에서 다양한 속도로 걷고 달리는 활동을 하는 동안 웨어러블 트래커에서 측정된 걸음 수, 에너지소비량, 심박수의 정확성을 검증하였다. 준거 걸음 수 대비 상업용 웨어러블 시계와 모바일 앱은 한국 노인의 걷기/달리기에 대한 걸음 수 모니터링에서 연구용 가속도계 보다도 높은 정확도를 보였다. 이러한 결과는 대규모 표본 규모의 노인 신체활동 모니터링 도구 선정을 위한 웨어러블 트래커의 성능과 적용 가능성에 대한 포괄적인 통찰력을 제공할 수 있다. 이외 웨어러블 시계의 심박수 정확도도 높은 수준이었다.

반면 에너지소비량은 걸음 수나 심박수보다 웨어러블 시계와 모바일 앱 모두 비교적 정확도가 낮았지만 연구용 가속도계와는 유사한 수준이었다. 본 연구는 상용화된 웨어러블 트래커의 노인 신체활동 모니터링 기능의 현장 활용 가능성을 검증하였으며, 이러한 정보제공은 노인의 건강관리 및 동기부여에 도움일 될 수 있을 것으로 기대된다.