수면 주기와 최적의 취침 시각: 90분 주기는 검증을 견디는가

알람을 7:00에 맞추고 90분을 다섯 번 거슬러 올라가면 23:30이 나온다. 거의 모든 수면 계산기가 가장 먼저 내놓는 답이다.

이 숫자 뒤에는 서로 다른 세 가지가 겹쳐 있다. 실제 발견, 평평하게 눌러 놓은 평균값, 그리고 한 번도 검증된 적 없는 약속이다. 이 글은 그 셋을 분리한다.

결론부터 적는다. '90분 법칙'은 학술 용어가 아니다. 논문에도, 수면의학 교과서에도 이 말은 나오지 않는다. 운동선수를 위해 쓰인 대중서에서 비롯되었고, 어느 시점에 '법칙'이라는 단어가 붙었다. 주기는 실재한다. 90분은 평균값이다. 그리고 '90분의 배수로 자면 개운하게 깨어난다'는 주장에는 근거가 없다.

I. 90분이라는 숫자는 어디서 왔는가

1953년 시카고대학의 Eugene Aserinsky와 Nathaniel Kleitman은 잠든 영아에게서 주기적으로 나타나는 빠른 안구 운동을 기록하고, 이를 뇌파의 변화와 연결지었다. 그 전까지 수면은 하나의 균질한 상태로 여겨졌다. 그 후 수면은 두 상태가 번갈아 나타나는 과정이 되었다. 현대 수면과학의 출발점이다.

다중수면검사(polysomnography)는 한밤을 N1, N2, N3, REM의 나열로 분해한다. 이 나열은 무작위가 아니다. 비렘수면과 렘수면이 교대로 나타나며, 하루보다 짧은 주기의 생체 리듬을 만든다. 학술적으로는 울트라디안 리듬(ultradian rhythm)이라 부른다.

'90분'은 이 리듬의 집단 평균이다.

평균은 상수가 아니다. Feinberg와 Floyd는 1979년 밤 전체의 주기 구조를 분석해, 약 70%의 피험자에서 개별 주기의 길이가 그 사람 자신의 평균보다 최대 20분 길거나 짧다는 것을 보였다. 나머지 30%에서는 편차가 더 컸다. 측정 오차가 아니라 주기 자체의 성질이다.

Feinberg가 1974년에 발표한 또 다른 연령 횡단 분석은 방향을 알려준다. 피험자를 여섯 집단(평균 연령 7.4세에서 77.3세)으로 나누어 주기별로 채점한 결과, REM기 길이는 첫 주기에서 세 번째 주기까지 늘어나다가 이후 평탄해졌다. 그리고 최고령 집단에서는 첫 REM기가 이미 이후 주기와 같은 길이였다. 젊은 성인에게서 보이는 '전반부는 짧고 후반부는 길다'는 기울기 자체가 연령에 따라 달라지는 것이다.

그러므로 '주기는 90분'이라는 한 문장은 적어도 두 가지 정보를 흘리고 있다. 평균값이라는 것, 그리고 그 평균이 밤 사이에 일정하지 않다는 것.

'R90'의 유래는 전혀 다르다. 프로 선수들의 수면을 지도해 온 Nick Littlehales가 2016년에 낸 Sleep(한국어판 『수면 혁명』)에서 나온 말이다. 선수를 위한 실무 매뉴얼이지 연구 논문이 아니며, 검증 가능한 가설을 제시하지도 않는다. 책의 조언은 '수면을 90분의 배수로 배치하라'는 것이다. 경험적 처방이지 지견이 아니다. 그것을 '법칙'이라 부르는 것은 원전보다 한 걸음 더 나아간 표현이다.

II. 하룻밤은 실제로 어떻게 생겼는가

그림에 있는 네 숫자 78, 88, 100, 105 가운데 90은 하나도 없다. 그것이 이 그림이 하려는 말이다.

분명히 해 두자. 이것은 모식도이지 누군가의 실제 기록이 아니다. 주기 길이와 단계 분포는 문헌이 보고한 밤 전체의 경향을 따라 그린 것이며, 구조를 보여주기 위한 것이다. 오늘 밤 자신의 시간표를 계산하는 데는 쓸 수 없다.

그림에서 읽을 수 있는 것은 세 가지다.

깊은 잠은 거의 전부 전반부에 몰린다. N3는 입면 후 세 시간의 대부분을 차지하고 이후 빠르게 줄어든다. 신체 회복과 성장호르몬 분비가 집중되는 구간이다.

REM은 아침을 향해 길어진다. 첫 REM기는 십여 분이지만 마지막은 40분을 넘기도 한다. 따라서 '두 시간 덜 자는 것'은 '전체를 고르게 조금 덜 자는 것'이 아니다. 잘려 나가는 것은 압도적으로 REM이다.

실제 하룻밤은 깔끔한 계단이 아니다. 그림에 있는 두 번의 짧은 각성(세로축이 W로 튀는 지점)은 정상이다. 대부분의 사람은 하룻밤에 몇 차례, 수 초에서 수 분의 각성을 겪고도 다음 날 기억하지 못한다.

그림으로는 보여줄 수 없는 것도 있다. 주기 길이는 매일 밤 달라진다. 전날의 수면 부채, 그날의 활동량, 알코올, 실내 온도가 그것을 다시 쓴다.

III. 왜 깨어도 여전히 멍한가

깨어난 직후의 몽롱함, 둔함, 집중력 저하에는 이름이 있다. 수면 관성(sleep inertia)이다.

Hilditch와 McHill의 2019년 종설은 그 시간 경과를 정밀하게 정리한다.

• 가장 심한 영향은 각성 후 30분 이내에 나타난다.
• 보통 30분 이내에 잠들기 전 수준으로 돌아오며, 빠르면 15분 만에 돌아오기도 한다.
• 그러나 완전한 회복에는 최소 한 시간이 걸린다.
• 주관적 각성도는 2시간까지 계속 개선되고, 암산 과제의 수행 저하는 3.5시간이 지나야 사라진다.

악화시키는 요인은 여러 가지이며, 그중 어느 것도 '몇 번째 주기에 있는가'가 아니다.

수면 부채. 만성적 수면 제한(24시간당 5.6시간의 수면 기회)에서는 8시간 대조군에 비해 각성 직후 수행이 10% 나빠졌다.

일주기 위상. 종설의 표현을 빌리면, 수면 관성은 생물학적 밤, 즉 심부 체온의 일주기 최저점 부근에서 가장 강하다. 새벽 3시에 깨는 것이 오후 3시에 깨는 것보다 훨씬 힘든 이유이며, 주기 계산과는 무관하다.

수면 단계 — 가장 유명한 주장이자 가장 증거가 뒤엉킨 지점. 지지하는 쪽에서는 Stampi가 서파수면에서 깨어난 경우 수행이 잠들기 전보다 41% 감소했다고 보고했고, N2에서 깨어난 사람은 이미 깨어 있던 사람과 비슷한 수행을 보였다. 반대하는 쪽에서는 Lovato 등의 연구에서 피험자의 91%가 서파수면에서 깨어났고 직전 수면 기간의 절반 이상이 서파수면을 포함했는데도 수행 저하가 관찰되지 않았다. 종설 자체의 결론은, 서파수면이 수면 관성에서 하는 역할에 대해 명확한 결론을 내리기 어렵다는 것이다.

자주 놓치는 점이 하나 더 있다. 수면 관성은 수면 부족일 때만 생기지 않는다. 여덟 시간을 충분히 자고 평소 시간에 자연스럽게 깨어도 나타나며, 최소 한 시간은 지속된다.

종설의 한 문장을 따로 인용해 둔다.

이 지침을 따르면 수면 관성의 위험은 줄일 수 있지만 …… 수면 관성이 없는 각성을 보장하지는 않는다.

IV. 왜 '주기 끝에 깨기'는 실행할 수 없는가

논리는 그럴듯하게 들린다. 주기가 90분이니 네 번째나 다섯 번째 끝에 깨면 깊은 잠을 피할 수 있다고. 문제는 이 전략이 네 가지 전제를 필요로 하고, 그중 어느 것도 성립하지 않는다는 점이다.

첫째, 오늘 밤의 주기 길이를 모른다. Feinberg와 Floyd의 숫자는 70%의 사람에게 ±20분의 편차가 있다는 것이었다. 다섯 주기를 쌓으면 끝단 오차는 한 시간을 넘을 수 있다. 90분으로 계산한 '주기 끝'은 네 번째 주기의 한가운데에 떨어질 수도 있다.

둘째, 언제 잠들었는지 모른다. 계산기는 15분을 가정한다. 실제 입면 잠복기는 매일 밤 달라진다. 낮에 마신 카페인, 내일의 일정, 전날 얼마나 잤는지가 이를 움직인다. 임상적으로는 30분 미만을 정상으로 보며, 이는 이 값 자체에 30분의 여지가 있다는 뜻이다.

셋째, 수면은 이산적인 블록이 아니다. 뒤척이고, 잠깐 깨고, 다시 잠든다. 알람이 울리는 순간 어느 단계에 있는지 알 수 없으며, 피했다고 생각한 깊은 잠에 있을 수도 있다.

넷째, 소비자용 기기는 수면 단계를 측정하지 못한다. 시계와 링은 뇌파가 아니라 심박 변이도와 움직임으로 추정한다. 돌아오는 것은 추정치이지 판정이 아니다. '지금 주기 끝에 있다'고 정확히 알려주는 것은 그 기기의 능력을 넘어선다.

더 근본적인 문제는 이 넷이 아니다. 이 전략은 '깨어날 때의 수면 단계가 깨어난 뒤의 각성도를 결정한다'는 전제에 서 있다. 앞 절에서 보았듯 그 전제의 증거는 상충한다.

V. 무엇이 '몇 시에 자야 하는가'를 결정하는가

수면은 두 과정으로 조절된다. Borbély가 1982년에 제시한 이과정 모델이며, 지금도 주된 틀로 쓰인다.

과정 S(수면 항상성): 깨어 있는 시간이 길수록 수면 압력이 쌓인다. 수면이 그것을 배출한다.

과정 C(일주기 리듬): 시교차상핵이 구동하는 내인성 리듬으로, 주기는 24시간보다 조금 길고 빛에 의해 매일 보정된다.

최적의 입면 시각은 이 두 곡선이 만나는 지점이지, 90분의 배수가 아니다. Czeisler 등이 1980년 Science에 발표한 실험이 이 문제의 무게를 보여준다. 수면 시간을 여덟 시간으로 고정해도, 수면의 길이와 구성은 어느 일주기 위상에 놓였는지에 따라 달라졌다. 같은 길이라도 위치가 다르면 구조가 다르다.

그래서 실용적인 기준점은 기상 시각이지 취침 시각이 아니다. 이유는 세 가지다.

기상 시각은 밝은 빛을 처음 받는 시각을 정하고, 빛은 생체 시계를 맞추는 가장 강한 신호다. 기상 시각을 고정하면 취침 시각은 스스로 수렴한다. 반대 방향으로는 일어나지 않는다.

규칙성 자체에 독립적인 가치가 있다. Windred 등은 2024년 UK 바이오뱅크 약 6만 명의 전향적 코호트에서 수면 규칙성 지수(SRI)로 측정한 규칙성이 총사망 위험을 수면 시간보다 더 강하게 예측한다는 것을 보였다. '매일 밤 비슷한 시각에 자고 매일 아침 비슷한 시각에 일어나는 것'이 '일곱 시간이냐 여덟 시간이냐'를 고민하는 것보다 중요하다.

사회적 시차도 있다. Wittmann 등이 2006년에 제시한 개념으로, 근무일과 휴일의 수면 중간 시각 차이다. 주말에 두 시간 늦게 자면 생체 시계는 두 시간 뒤로 밀리고, 월요일 아침은 시차 비행이 된다. 시간은 갚을 수 있어도 위상은 갚을 수 없다.

VI. 이 사이트의 수면 계산기는 무엇을 계산하는가

이 글이 clockhub에 있는 이상, 자체 계산을 공개해 둔다.

수면 계산기에 박혀 있는 상수는 다음과 같다.

SLEEP_CYCLE_DURATION = 90

주기 길이는 90분으로 고정되어 있다. 주기 수는 반올림한다.

calculateSleepCycles = Math.round(수면분 / 90)

기상 시각에서 취침 시각을 역산할 때는 입면 완충으로 15분을 고정으로 뺀다.

adjustedBedTime = bedTime - 15 * 60 * 1000

단계 배분은 주기마다 고정이다. 깊은 잠 20분, REM 25분, 얕은 잠 45분.

앞의 절들과 대조하면 어떤 출력을 믿고 어떤 것을 참고용으로만 봐야 하는지 분명해진다.

믿어도 되는 것: 연령별 수면 시간 범위. 도구의 여덟 구간 — 신생아 1417, 영아 1215, 유아 1114, 취학 전 1013, 학령기 911, 청소년 810, 성인 79, 노인 78시간 — 은 미국수면재단(National Sleep Foundation)이 2015년에 제시한 구분과 일치하며, 성인 7~9시간은 미국수면학회와 수면연구학회의 2015년 공동 합의(건강한 성인은 규칙적으로 7시간 이상)와도 양립한다. 이 항목에는 출처가 있다.

믿어도 되는 것: 기상 시각에서 역산한 수면 창. 대략적인 계획으로는 타당한 범위를 준다. 단, 점이 아니라 범위로 다룰 때의 이야기다.

참고용: 주기 수. 주기 길이가 일정한 90분이 아닌 이상 Math.round가 돌려주는 것은 근사값이다. '대략 네다섯 주기'를 알려주는 데는 쓸 수 있지만, '정확히 다섯 번째 주기 끝에 깨어난다'는 뜻은 없다.

참고용: 깊은 잠·얕은 잠·REM의 분 단위 수치. 실제 단계 비율은 밤 사이에 움직인다. 전반부는 깊은 잠이 많고 후반부는 REM이 많다. 20 / 25 / 45의 고정 배분은 그 변동을 평평하게 만든 뒤의 값이다. 직관을 만드는 데는 맞지만, 어젯밤 자신을 채점하는 데는 맞지 않는다.

참고용: 수면 질 점수. 시간·연령·주관적 질·생활 방식·환경에 가중치를 준 점수이며, 임상 척도가 아니다.

그러므로 올바른 사용법은 이렇다. '창 계산기'로 쓰고, '단계 예측기'로 쓰지 않는다.

VII. 쓸 수 있는 형태로 정리하면

지금까지의 내용을 실행 가능한 절차로 묶으면 다음과 같다.

1. 먼저 기상 시각을 정하고 7일 동안 바꾸지 않는다. 정확도가 필요한 기준점은 여기 하나뿐이다. 주말에도 한 시간 이상 늦추지 않도록 한다.

2. 수면 시간은 연령 구간에서 범위로 정하고, 점으로 정하지 않는다. 성인이라면 7~9시간. 실제 필요량은 그 범위 어딘가에 있다. 계산이 아니라 시행으로 찾는다.

3. 90분은 알갱이로 쓰고 목표로 삼지 않는다. 역산은 7.5시간과 9시간 두 후보로 하고, 앞뒤 30분의 여유를 둔다. 역할은 '오늘 몇 시에 잘까'를 두 갈래 선택으로 단순화하는 것이지, 개운한 기상을 보장하는 것이 아니다.

4. 입면 완충을 두고, 그것이 매일 다르다는 것을 받아들인다. 15분은 흔한 값이지 당신의 값이 아니다. 보통 얼마 만에 잠드는지 대략 감을 잡고 있으면 충분하다.

5. 기상 후 30분 이내에 빛을 본다. 커튼을 열거나 십 분 밖을 걷는다. '올바른 주기에 깨는' 어떤 요령보다 생활 리듬을 안정시키는 데 효과가 크다.

6. '주기의 정수배로 자기'를 목표로 삼지 않는다. 충분한 시간을 자는 것, 규칙적으로 자는 것. 이 두 가지에는 분명한 증거가 있다. 주기를 맞추는 것에는 없다.

7. 카페인은 미리 계산한다. 반감기는 약 5시간. 오후의 한 잔은 자정에도 4분의 1이 몸에 남아 있다.

진료를 고려할 기준: 누워서 30분 이상 잠들지 못하는 상태가 주 3일 이상, 3개월 지속. 충분히 자도 낮에 졸음이 심함. 파트너가 코골이와 무호흡을 지적함. 어느 것도 주기 조정으로 해결되지 않는다.

VIII. 그래서 90분 법칙은 검증을 견디는가

글의 세 주장을 나누어 판정한다.

맺음은 이렇다.

90분은 유용한 척도이지 실행 가능한 시간표가 아니다. 수면이 대략 한 시간 반 단위로 조직된다는 것은 알려준다. 오늘 밤 그 한 시간 반이 어디서 끝나는지는 알려주지 않는다.

실제로 지킬 수 있는 약속은 훨씬 수수하다. 기상 시각을 고정하는 것, 연령에 맞는 시간을 자는 것, 생활을 규칙적으로 만드는 것. 이 셋에는 증거가 있고, 어느 것도 숫자를 정확히 맞추라고 요구하지 않는다.

참고문헌

1. Aserinsky E, Kleitman N. Regularly occurring periods of eye motility, and concomitant phenomena, during sleep. Science. 1953;118(3062):273-274.
2. Feinberg I, Floyd TC. Systematic trends across the night in human sleep cycles. Psychophysiology. 1979;16(3):283-291. doi:10.1111/j.1469-8986.1979.tb02991.x
3. Feinberg I. Changes in sleep cycle patterns with age. Journal of Psychiatric Research. 1974;10(3-4):283-306.
4. Ohayon MM, Carskadon MA, Guilleminault C, Vitiello MV. Meta-analysis of quantitative sleep parameters from childhood to old age in healthy individuals: developing normative sleep values across the human lifespan. Sleep. 2004;27(7):1255-1273. doi:10.1093/sleep/27.7.1255
5. Hilditch CJ, McHill AW. Sleep inertia: current insights. Nature and Science of Sleep. 2019;11:155-165. doi:10.2147/NSS.S188911
6. Jewett ME, Wyatt JK, Ritz-De Cecco A, Khalsa SB, Dijk DJ, Czeisler CA. Time course of sleep inertia dissipation in human performance and alertness. Journal of Sleep Research. 1999;8(1):1-8.
7. Borbély AA. A two process model of sleep regulation. Human Neurobiology. 1982;1(3):195-204.
8. Czeisler CA, Weitzman ED, Moore-Ede MC, Zimmerman JC, Knauer RS. Human sleep: its duration and organization depend on its circadian phase. Science. 1980;210(4475):1264-1267.
9. Wittmann M, Dinich J, Merrow M, Roenneberg T. Social jetlag: misalignment of biological and social time. Chronobiology International. 2006;23(1-2):497-509.
10. Watson NF, Badr MS, Belenky G, et al. Recommended amount of sleep for a healthy adult: a joint consensus statement of the American Academy of Sleep Medicine and Sleep Research Society. Sleep. 2015;38(6):843-844.
11. Hirshkowitz M, Whiton K, Albert SM, et al. National Sleep Foundation's sleep time duration recommendations: methodology and results summary. Sleep Health. 2015;1(1):40-43. doi:10.1016/j.sleh.2014.12.010
12. Windred DP, Burns AC, Lane JM, et al. Sleep regularity is a stronger predictor of mortality risk than sleep duration: a prospective cohort study. Sleep. 2024;47(1):zsad253. doi:10.1093/sleep/zsad253
13. Littlehales N. Sleep: The Myth of 8 Hours, the Power of Naps, and the New Plan to Recharge Your Body and Mind. London: Penguin; 2016.

자신의 기상 시각으로 창을 계산하려면 수면 계산기를 쓰면 된다. 앞 절에서 말한 대로, 창 계산기로 쓰는 것이 올바른 사용법이다.