매일 수백만 명의 멤버가 Oura Ring을 통해 자신의 휴식, 준비 상태, 전반적인 컨디션을 더 명확하게 파악하고 있어요. Oura는 항상 멤버 여러분께 Oura 기술이 어떻게 작동하는지, 즉 Oura가 무엇을 측정하고, PPG 기술이 어떻게 작동하며, Oura의 알고리즘이 수면 다원 검사(PSG)와 같은 임상 표준과 비교하여 어떻게 수행되는지 명확하게 알려드리고 있어요. 

Oura는 50명 이상의 MD 및 PhD로 구성된 팀이 Oura로 과학적으로 건전하고 건강 결과를 도출하기 위해 수행한 작업을 자랑스럽게 생각하고 있답니다. 수면 단계 알고리즘의 정확성을 검증하는 최근 연구에는 다음과 같은 동료 심사 연구가 포함돼요(자세한 내용은 아래 참조):

Oura의 과학 담당 수석 부사장인 Shyamal Patel 박사는 “Oura에서는 과학적이고 임상적인 엄격함이 제품과 기능을 구축하는 핵심”이라고 밝혔습니다. “우리는 높은 기준을 유지하여 멤버들과 과학 및 임상 커뮤니티의 신뢰를 얻죠. 또한 투명하고 엄격한 과학은 개인 수준에서 인구 수준까지 수면과 건강에 대한 이해를 높일 수 있습니다.”

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Oura는 어떻게 수면을 추적하나요?

처음부터, Oura는 빛 반사를 사용하여 동맥의 부피 변화를 측정하는 광혈류측정(PPG)과 온도 센서, 모션 센서(가속도계)를 사용하여 정확한 수면 데이터를 우선하도록 설계되었어요. 

Oura의 건강 과학 책임자인 Max de Zambotti 박사는 “수면은 단순히 뇌 활성화의 간단한 상태가 아니다”라고 말했습니다. “수면은 또한 전신 생체 행동 상태입니다. Oura는 심박수, 움직임, 체온 추세와 같은 여러 생리학적 신호를 동시에 포착하여 사용자가 언제 잠드는지, 어떤 수면 단계에 있는지 판단하죠.” 

이러한 신호는 다음과 같아요. 

  • 심박수(HR): 밤 동안의 분당심박수.
  • 심박수 변동성(HRV): 자율 신경계 활동(교감 신경 대 부교감 신경 톤)을 반영하는 시간 간격의 박동 간 변동이에요.
  • 호흡수: 호흡으로 인한 심박수의 미세한 변화(호흡성 부정맥)이에요.
  • 체온 및 움직임: 피부 온도 편차 및 3D 가속도계 신호는 신체적 불안정 기간을 추적해요.

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각 수면 단계(기상, 얕은 수면, REM, 그리고 깊은 수면)는 뚜렷한 생체신호로 구분돼요. 수면 단계는 뇌파를 측정하는 뇌파(EEG) 신호에 반영될 뿐만 아니라, 신체 전반의 여러 신호에도 영향을 미치죠. 

1. 깊은 수면 또는 서파 수면 동안 자율신경계는 부교감신경 우세 상태로 전환돼요. 심박수는 최저점에 도달하고, HRV는 안정되고, 호흡은 매우 규칙적으로 변합니다.

2. REM(급속 안구 운동) 수면 중에는 자율신경 활동이 불규칙해져요. 심박수와 호흡은 깨어 있을 때와 유사하게 변동하며, 근긴장도는 떨어집니다.

3. 얕은 수면과 기상 상태 중에는 심박수 패턴의 변화, 미세 각성 움직임, 체온 변화가 나타납니다.

이러한 생리학적 지표를 종합적으로 지속 분석함으로써, Oura의 알고리즘은 생체신호를 수면 단계에 정밀하게 매핑해요.

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Oura와 수면다원검사(PSG) 비교

수면다원검사(PSG)는 수면 평가의 임상 표준입니다. 수면 클리닉에서 수행되는 PSG는 머리에 부착하는 뇌파(EEG) 전극을 사용하여 뇌파를 직접 측정하죠. 이와 함께 안구 운동(EOG), 심장 전기 활동(ECG), 호흡 패턴 및 근육 활동(EMG)을 측정해요.

이에 비해 Oura Ring은 사용자 친화적이고 거부감이 없으며 비진단적인 수면 측정 방법을 제공합니다. Oura는 뇌 활동을 직접 측정하는 대신, 수면 중 피질 뇌 활동과 밀접한 관련이 있는 행동 및 말초 생체신호를 측정한답니다.

2021년 Sensors에 발표된 기초 연구에서, 연구진은 106명을 대상으로 440일 밤 동안 수면다원검사(PSG)와 Oura Ring 센서 데이터를 동시에 평가했어요(총 3,400시간 이상). 연구 결과, 단순 움직임/가속도계 모델은 4단계 수면 분류에서 57%의 정확도만 보였습니다. 하지만 PPG 기반 자율신경계(ANS) 신호와 체온 특성을 추가하자 4단계 수면 분류 정확도는 79%로, 2단계(수면/기상) 정확도는 96%로 향상되었어요.

Oura 수면 단계 알고리즘의 연구 배경

Oura의 수면 단계 알고리즘은 수면 연구 분야에서 가장 방대한 데이터셋 중 하나를 사용하여 훈련된 고급 머신 러닝 모델을 통해 개발되었습니다. 다양한 인구 통계, 연령, 피부 톤에 걸쳐 1,200일 밤 이상의 임상 PSG 데이터를 통합했죠.

전 세계의 연구진과 최고 수준의 학술 기관은 PSG를 기준으로 Oura의 성능을 엄격하게 평가했어요.

피어 리뷰를 거친 연구

2023년에 발표된, Oura의 최신 수면 단계 알고리즘을 평가한 최근 간행물 중 일부를 소개합니다.

  • Brigham and Women’s Hospital, 2024: Brigham 여성 병원 연구진은 주요 소비자용 수면 트래커를 PSG와 비교하기 위해 외부 검증 연구를 진행했습니다. 여기에서 Oura Ring은 4단계 수면 분류(얕은 수면, 깊은 수면, REM 수면, 깨어 있음) 테스트에서 가장 정확한 소비자용 수면 트래커인 것으로 밝혀졌어요. Oura는 특정 수면 단계 결정에서 상당한 일치도를 보였습니다(카파 > 0.61). 다른 웨어러블 기기들은 중간 일치도를 보였죠(카파 통계량 < 0.61). 에포크별 분석은 PSG와 Oura Ring 사이의 민감도가 > < 0.61). Epoch-by-epoch analyses demonstrated sensitivity between PSG and the Oura Ring > 75%라고 밝혔어요(모든 수면 단계 대상, 범위: 76.0~79.5%). Oura는 4단계 분류에서 76.3%, 2단계(수면/깨어 있음) 분류에서 92%의 일치도를 달성했답니다.
  • 싱가포르 국립 대학교 연구, 2022: 연구진은 157회의 밤 동안 가정 및 실험실에서 수집된 수면 데이터를 통해 Oura의 수면 단계 알고리즘을 평가했습니다. Oura는 4일 밤에 걸친 4단계 수면 분류에서 임상 PSG와 76.4%의 일치도를 보였죠. 2단계(수면 vs. 깨어 있음) 분류에서는 92~93%의 일치도를 달성했습니다.
  • 싱가포르 국립 대학교 다중 기기 비교, 2023: 연구진은 18세에서 70세 사이의 성인 60명을 대상으로 3명의 판독자가 합의하여 점수를 매긴 실험실 내 PSG와 6가지 웨어러블 기기(EEG 헤드밴드, 연구용 액티그래피, 4가지 소비자용 트래커)를 비교했습니다. Oura는 2단계(수면 vs. 깨어 있음) 분류에서 91.1%의 정확도와 0.64의 카파 계수로 비 EEG 기기 중 최고의 성능을 보였죠. Fitbit Sense(89.4%, 0.58)와 연구용 액티그래피(87.4%, 0.47)를 앞섰고, 소비자용 트래커 중 가장 높은 4단계 카파 범위(0.55~0.70)를 기록했답니다. 저자들은 “Dreem 헤드밴드와 Oura Ring만이 PSG와 상당한 일치도를 나타내는 카파 값을 달성했다”고 결론지었습니다.
  • 도쿄대학교 검증 연구, 2024: 현재까지 진행된 가장 큰 웨어러블 검증 연구 중 하나로, 20~70세 참가자 96명과 421,045개의 30초 에포크를 대상으로 참가자당 최대 3일 밤 동안 외래 PSG와 Oura의 수면 단계 알고리즘 2.0을 비교 평가했습니다. 2단계(수면 vs. 깨어 있음) 분류에서 Oura는 91.7~91.8%의 정확도, 94.4~94.5%의 민감도, 73.0~74.6%의 특이도를 달성했습니다. 유병률 및 편향 조정 카파 계수는 0.83~0.84로 PSG와 거의 완벽한 일치도를 보였죠. 수면 단계 정확도는 얕은 수면의 75.5%에서 REM 수면의 90.6%까지였어요. Oura의 측정값은 침대에 머문 시간, 총 수면 시간, 수면 잠복기, 입면 후 각성, 얕은 수면 또는 깊은 수면에 대해 PSG와 유의미한 차이를 보이지 않았답니다.
  • MDPI Sensors 검증 연구, 2021: 이 기초 연구는 106명의 개인에게서 얻은 440일 밤의 동시 수면다원검사(PSG) 및 Oura Ring 센서 데이터를 평가했습니다(총 3,400시간 이상). 연구 결과는 다중 센서 융합의 결정적인 힘을 입증했죠. 단순 동작/가속도계 모델은 4단계 수면 분류에서 57%의 정확도만 달성했지만, PPG 기반 자율 신경계(ANS) 신호와 체온 특징을 추가하자 4단계 수면 분류 정확도는 79%로, 2단계(수면/각성) 정확도는 96%로 향상되었습니다.

투명성을 향한 노력

Oura는 수면무호흡증이나 불면증과 같은 의학적 상태를 진단하기 위한 의료 기기가 아닙니다. 하지만, 밤마다의 수면 구조와 장기적인 건강 추세를 들여다볼 수 있는 전례 없고 접근성이 뛰어난 방법을 제시해 주죠.

Oura는 앞으로도 연구 결과를 발표하고, 주요 학술 기관과 협력하며, 우리 기기가 무엇을 측정하고 알고리즘이 어떻게 작동하며 멤버가 이 데이터를 어떻게 활용하여 일상을 개선할 수 있는지 투명하게 소통할 것입니다. Oura는 Oura 팀의 과학적 근거를 확신하며, 엔지니어링을 자랑스럽게 생각하고, 법정에서 기술을 방어하고자 최선을 다합니다.

자주 묻는 질문: Oura의 수면 단계 측정 과학 및 정확도

Q: “수면은 뇌에서 일어나는 것이지 손가락에서 일어나는 것이 아니기” 때문에 Oura가 수면 주기를 추적할 수 없다고 하던데요, 사실인가요?  

A: 아니요. Oura는 수면을 추적할 수 있답니다. 뇌가 하는 일과 밀접하게 연관된 신체 전반의 생리학을 통해서 추적하죠. Oura가 수면을 추적하지 못한다는 주장은 기존에 뇌 활동인 EEG를 사용하여 수면을 정의하고 점수를 매겼다는 사실에 근거합니다. 하지만 수면은 EEG뿐만이 아니랍니다. EEG 또한 수면을 직접 측정하는 방법이 아니라, 수면을 들여다보는 하나의 창일 뿐이죠. 수면은 전신 생리학적 상태이며, 수면 중에는 중추 신경계와 자율 신경계 활동 사이에 긴밀한 결합이 있다는 것이 과학적으로 명확합니다. 

자율 신경계는 각 수면 단계 동안 심박수, 심박 변이도(HRV), 말초 혈류, 호흡 및 체온을 뚜렷하고 재현 가능한 패턴으로 조절한답니다. EEG가 뇌에서 감지하는 단계 전환은 말초 생리학에서 상응하는 측정 가능한 변화를 동반하죠. 그 자율 신경 신호는 웨어러블 기기가 수면 단계를 추론하는 데 사용하는 주요 신호 중 하나고요. 이는 모 아니면 도 같은 도박이 아니에요. 접근법이 다르지만 효과가 있는 방식으로 측정된 생리학 지표죠.

손가락의 디지털 동맥에서 측정값을 가져옴으로써(손목 기반 센서보다 PPG 신호 강도가 우수한 곳이 손가락이거든요), Oura는 이러한 생리학적 징후를 추적합니다. 알고리즘은 다중 센서 입력을 평가하여 말초 신체 신호를 수면 단계에 매핑하죠.

Q: Oura의 수면 단계 측정이 “모 아니면 도”보다 나을 것 없는 “AI 추측”에 의존한다던데요, 사실인가요? 

A: 아니요. Oura의 수면 단계 측정을 “모 아니면 도”로 규정하는 주장은 피어 리뷰를 거친 과학적 사실을 잘못 해석한 것입니다. 

여러 피어 리뷰 연구에서 Oura의 실제 정확도를 최고의 표준인 수면다원검사와 비교하여 훨씬 더 높게 평가했답니다.

  • MDPI Sensors (2021): PPG와 다중 센서 융합을 사용하여 4단계 분류에 대해 79% 일치율을, 2단계(수면/깨어 있음) 분류에 대해 96% 일치율을 보였습니다.
  • Brigham and Women’s Hospital (Sensors, 2024): 4단계 분류에 대해 76.3% 일치율을, 2단계(수면/깨어 있음) 분류에 대해 92% 일치율을 입증했습니다. 이 연구는 Oura Ring을 4단계 분류 정확도 측면에서 PSG와 비교 테스트한 소비자용 추적기 중 최고 성능으로 평가했습니다.
  • 싱가포르 국립대 (Nature & Science of Sleep, 2022): 157일간의 테스트 밤 동안 임상 PSG와 76.4%의 4단계 일치율을 보였습니다.

또한, 다단계 분류(기기가 4개의 서로 다른 범주를 구분해야 하는 경우: 얕은 수면, 깊은 수면, REM 수면, 깨어 있음)에서 무작위 추측이나 “모 아니면 도”는 25%의 예상 기준선 정확도를 나타내게 되죠. 50%가 아니라요. 

Q: Oura는 “임상 수면 연구소와 비교했을 때 95%의 수면 단계 측정 정확도”를 주장해요. 이 백분율은 실제로 무엇을 측정하나요? 

A: 검증 연구에서 실험 대상자는 수면 연구소의 표준인 전체 임상 수면다원검사(PSG)와 Oura Ring을 모두 착용한 상태로 하룻밤 이상 수면을 취한답니다. 이 밤은 에포크(epoch)라고 불리는 30초 단위로 나뉘고, 8시간 동안의 밤에는 대략 900개의 에포크가 있어요. 숙련된 기술자가 PSG에서 각 에포크에 라벨을 지정하죠. Oura Ring은 동일한 에포크에 대해 자체 라벨을 생성하며, 이 둘을 하나씩 비교합니다. “정확도”는 쉽게 말해서, Oura Ring과 기술자가 일치하는 에포크의 비율이에요. 수치를 해석하기 까다로운 이유도 여기에 있죠. 밤의 대부분을 정확하게 맞춘다고 해도, 개별 30초 구간에서는 의견이 달라질 여지가 많기 때문입니다.

정확도는 몇 가지 다른 차원에 걸쳐 보고됩니다.

1. 수면 대 기상 감지: 각 에포크에서 수면 중이었는지, 아니면 깨어 있었는지를 나타내요. Oura의 알고리즘은 PSG와 일관적으로 90~96%의 일치율을 보였답니다. 95%라는 수치도 여기에서 나왔죠.*

2. 전체 밤 요약: 총 수면 시간, 수면 효율, 그리고 잠든 시간과 기상 시간을 보여줍니다. 이는 에포크별 측정값이 아니며, Oura Ring이 측정한 밤 동안의 총 수면과 실험실의 총 수면을 분 단위로 비교해요. 독립적인 연구에 따르면 총 수면 시간을 대상으로 Oura와 PSG 사이에 유의미한 차이가 없었답니다.

3. 4단계 분류: 각 에포크에서 얕은 수면, 깊은 수면, REM 수면, 깨어 있음을 구분해요. 이는 더 어려운 문제입니다. 피어 리뷰를 거친 연구들에 따르면 Oura는 건강한 성인을 대상으로 인간이 채점한 PSG와 대략 76~79%의 일치율을 보였어요.

*여러 동료 심사 연구에서 Oura Ring을 임상 수면 실험실 기록(수면다원검사)과 비교한 결과, Oura Ring은 94~98%의 확률로 수면을 정확하게 감지했습니다. 전체 수면/깨어 있음 일치율은 대략 90~96%였습니다. 전체 멀티센서 모델에 대해 98% 민감도 및 96% 전체 정확도(Altini & Kinnunen, 2021), 가정에서 3일 밤 동안 95% 민감도 및 93% 정확도(Ghorbani et al., 2022); 95% 민감도 및 91% 정확도(Ong et al., 2023), 400,000개 이상의 수면 에포크에 걸쳐 94% 민감도 및 92% 정확도(Svensson et al., 2024), 그리고 하룻밤 임상 연구에서 95% 민감도(Robbins et al., 2024)를 기록했습니다.

Q: Oura는 의료 기기와 어떻게 다른가요? 

A: Oura는 Oura Ring이 수면무호흡증이나 임상적 불면증과 같은 질환을 진단하기 위한 의료 기기가 아니며, 지속적이고 비침습적인 건강 추적을 위해 설계된 소비자 웰니스 제품이라는 포지션을 일관적으로 견지해 왔어요.

의료용 수면다원검사를 하려면 환자가 낯선 실험실에서 12개 이상의 센서를 연결하고 잠을 자야 합니다. 이로 인해 자연스러운 수면 패턴이 방해받는 일도 잦죠. Oura는 사용자의 자연스러운 가정 환경에서 장기적인 야간 추세 분석을 제공해요. 소비자 기기를 PSG와 비교하여 검증하는 것은 진단용 임상 장비를 대체한다는 의미가 아니에요. 그보다는 비침습적 측정의 높은 정확도를 입증하죠.

Oura Ring은 임상적 수면 평가를 대체하기 위한 것이 아니라 보완하기 위한 것입니다. 일상생활 중 수면에 대한 새로운 인사이트를 제공하고, 점차 수면이 어떻게 변화하는지를 보여주는 정확하고 유의미하며 실행 가능한 데이터를 제공해요. 이러한 종단적 관점은 양쪽 끝에서 새로운 발견을 가능하게 해요. 개인이 자신의 데이터에서 확인한 내용(예: JAMA Neurology사례 보고서)부터, 대규모 웨어러블 데이터에서 도출된 국가 간 야간 수면 패턴 차이와 같은 인구 수준의 결과까지 살펴볼 수 있죠.

Q: PPG란 무엇이며, 왜 손가락이 손목보다 PPG 측정에 더 좋은 위치인가요? 

A: 광혈류측정(PPG)은 LED 빛과 광검출기를 사용하여 맥파와 혈액량 변화를 측정하는 광학 기술입니다.

손가락은 이상적인 위치라고 할 수 있죠. 손가락 동맥이 손바닥 쪽 표면에 가깝게 위치하기 때문이에요. 손목 뒷면은 비교적 피부가 더 두껍고, 뼈 구조가 방해하며, 혈관이 더 작습니다. 이러한 신호 품질 덕분에 Oura는 수면 단계 모델링에 필수적인 심박수 변동성(HRV)와 호흡 변화의 미세한 박동 간 변화를 포착할 수 있어요.

Q: 수면 추적의 “골드 스탠다드”(최적 표준)는 무엇이며, 웨어러블 기기가 이에 얼마나 근접할 수 있을까요? 

A: 수면 추적의 최적 표준은 두피 EEG(뇌파), EOG(안구 운동), EMG(근긴장도)를 결합한 수면다원검사(PSG)입니다.

PSG 결과가 실제로 어떻게 나오는지 잠깐 설명해 드릴게요. 공인 기술자가 기록을 검토하고, 표준화된 임상 규칙에 따라 밤의 모든 30초 세그먼트에 ‘깨어 있음’, N1, N2, N3 또는 REM 중 하나의 라벨을 지정해요. 여기에서 두 가지 사실이 도출되죠. 첫째, 실제 수면은 30초마다 깔끔하게 상태가 변하지 않는다는 것입니다. 한 세그먼트에 두 개 이상의 단계적 특징이 포함될 수 있고, 기술자는 그중 우세한 것을 선택해야 해요. 단계 간의 경계는 특히 모호하고, 얕은 수면(특히 N1)은 가장 파악하기 어려워요. 둘째, 라벨은 모호한 신호에 적용된 전문가의 판단을 반영해요. 따라서 동일한 기록을 판독하는 기술자 두 명의 의견이 완전히 일치하지는 않아요. 동료 심사를 거친 연구들에 따르면 판독자 간 일치도는 약 83%이고, 수면 장애가 있는 사람들을 판독할 때는 더 낮아진답니다.

이는 웨어러블 정확도를 해석하는 데 중요해요. Oura Ring이 측정되는 기준 자체가 불완전하기 때문에, 다른 PSG 판독자를 포함해 어떤 기기도 100%에 도달할 수 없습니다. 이러한 배경을 고려했을 때, 눈에 띄지 않고 손가락에 착용하는 Oura Ring으로 PSG와 4단계 일치도 약 78~80%를 달성하는 것은 높은 수준의 성능이에요. 6개의 웨어러블 기기를 3명의 판독자 합의 PSG와 직접 비교한 연구에서, 연구진은 ‘Dreem과 Oura만이 PSG와 상당한 일치도를 나타내는 카파 값을 달성했다’고 밝혔습니다(Dreem은 EEG 헤드밴드이며, Oura는 해당 임계값에 도달한 유일한 비 EEG 기기예요.)

Q: Oura는 푹 잤다고 하지만, 정작 저는 개운하지 않아요. 이러한 차이는 무엇 때문에 발생하나요? 알고리즘이 부정확하다는 의미인가요? 

A: 주관적 경험은 종종 객관적 정확도와 혼동되지만, 실제로는 두 가지가 완전히 다른 것을 측정해요.

수면 과학에서 정확도는 기기가 측정한 결과가 임상적 표준인 수면다원검사(PSG)를 기준으로 했을 때 사용자의 실제 생리적 상태를 얼마나 밀접하게 반영하는지를 엄격하게 의미해요. 멤버 개개인의 주관적인 수면 인식은 실제적이고 의미가 있죠. 하지만, 이는 건강의 완전히 다른 측면을 반영해요.

개인이 생리학적으로 건전하고 잘 구성된 수면을 취하고도 여전히 피곤함을 느끼며 깨어나거나, 반대로 자다가 자주 깼는데도 개운함을 느끼는 현상은 수면 연구 문헌에도 자주 나타나는 기록입니다. 이러한 불일치가 기기의 부정확성을 입증하는 것은 아니에요. 주관적인 수면의 질은 정신적 스트레스, 기분, 카페인 섭취 타이밍, 초기 질병, 활동일주기 정렬, 기상 기대치 등 외부 및 심리적 변수의 복합적인 영향을 받습니다.

내가 받은 느낌과생체 신호가 보여준 것 사이의 공백을 센서 부정확성의 증거로 간주하는 것은, 객관적인 생체 신호 측정이 실제로 무엇을 평가하는지 잘못 이해한 결과라고 할 수 있어요. Oura는 신체의 물리적 수면 구조에 대한 객관적이고 반복 가능한 기준선을 제공하여 시간이 지남에 따라 더 광범위한 패턴을 파악하도록 돕습니다.