야간 시각·암순응과 주사 — 조종사 핸드북 17장 (5/6)

앞 편은 음주·약물과 고도 감압병에서, 망막의 빛 감지 세포가 빛 에너지를 전기 신호로 바꾸어 뇌로 보내는 데까지 닫았습니다. 이번 편은 간상세포와 원추세포, 세 종류의 시각, 맹점과 야간 주사, 야간 시력을 깎는 산소·흡연, 기하 원근까지입니다.

간상세포와 원추세포 — 중심와에는 간상이 없다

뇌는 그 전기 신호를 해석해 상을 만듭니다. 눈에 빛에 민감한 세포는 두 종류, 간상세포(rods)와 원추세포(cones)가 있습니다.

동공(pupil)은 홍채(iris) 한가운데의 구멍이고, 크기가 눈으로 들어오는 빛의 양을 조절합니다. 빛은 앞쪽 투명 창인 각막을 지나 수정체를 거쳐 망막에 초점을 맺습니다. 그림은 간상·원추를 필름에 비깁니다. 기록된 상은 시신경(optic nerve)을 타고 뇌로 가 해석됩니다.

색을 보는 일은 모두 원추세포가 합니다. 노을의 색부터 그림의 옅은 색 차이까지입니다. 원추세포는 망막 전체에 있지만, 망막 뒤쪽 시야 중심 쪽으로 몰려 있습니다. 중심와(fovea)라는 작은 오목에는 빛 감지 세포가 거의 전부 원추세포입니다. 자세히 보는 자리, 즉 세부·색 민감도·해상도가 가장 높은 시야 중심이 여기입니다.

원추세포와 그에 연결된 신경은 밝은 빛에서 미세한 세부와 색을 잡는 데 맞습니다. 간상세포는 움직임을 잡고 어두운 빛에서 보는 쪽이 낫습니다. 간상세포는 색을 가리지 못하지만, 약한 빛에는 매우 민감합니다. 문제는 강한 빛이 간상세포를 압도하고, 다시 어두움에 적응해 「재설정」되는 데 더 오래 걸린다는 점입니다.

중심와, 시야의 정중앙에는 원추세포가 매우 많고 간상세포는 사실상 없습니다. 그래서 약한 빛에서는 시야 한가운데가 잘 민감하지 않습니다. 중심와에서 멀어질수록 간상세포가 많아지고, 야간 시각의 대부분을 담당합니다.

시각은 셋 — 명소시, 박명시, 암소시

시각은 셋입니다. 명소시(photopic vision), 박명시(mesopic vision), 암소시(scotopic vision)입니다. 각각 다른 감각 자극, 즉 다른 주변 광량에서 작동합니다.

명소시 — 좋은 조명에서만 20/20

명소시는 색을 보고 미세한 세부를 가립니다. 시력은 20/20 또는 그 이상입니다. 다만 조명이 좋을 때만 작동합니다. 낮, 또는 인공 조명이 강할 때 경험하는 시각입니다.

밝은 빛의 시각을 주로 맡는 것은 눈의 중심와 중심(fovea centralis)에 몰린 원추세포입니다. 광량이 높으면 로돕신(rhodopsin)이 탈색됩니다. 로돕신은 망막의 생물 색소로, 광수용 세포가 만들어지는 과정과 빛을 지각하는 첫 단계에 모두 관여합니다. 탈색되면 간상세포의 기능이 떨어집니다.

박명시 — 보는 데 가장 위험한 시간대

박명시는 간상과 원추가 함께 만듭니다. 새벽, 해 질 무렵, 보름달빛에서 경험합니다. 쓸 수 있는 빛이 줄면 시력은 꾸준히 떨어지고, 원추세포의 효과가 줄면서 색 지각도 바뀝니다. 박명시 시간대는 보는 데 가장 위험한 구간으로 봅니다. 원추 민감도가 떨어지면, 낮은 광량에서 물체를 잡으려면 중심외 시각과 올바른 주사를 써야 합니다.

암소시 — 시력이 20/200 이하로 떨어진다

암소시는 광량이 낮을 때입니다. 원추세포가 효과를 잃어 세부가 잘 안 가려집니다. 시력은 20/200 이하로 떨어져, 시력 검사표의 큰 「E」와 같거나 더 큰 물체만 20피트 거리에서 보입니다. 달리 말하면, 낮에 200피트에서 보이는 것을 보려면 20피트까지 다가서야 합니다. 암소시를 쓸 때는 색 지각이 사라지고, 원추세포 민감도가 사라진 낮은 광량에서 시야 중심에 야간 맹점이 나타납니다.

중심 맹점 — 앞유리 기둥이 한쪽 눈을 가리면

각 눈 뒤쪽에서 시신경이 망막과 만나는 자리를 시신경 유두(optic disk)라고 합니다. 여기에는 원추세포도 간상세포도 전혀 없습니다. 그래서 각 눈은 이 지점에서 완전히 보이지 않습니다. 누구나 각 눈에 가진 맹점(blind spot)이 이것입니다.

평소의 양안시(binocular vision), 즉 두 눈을 함께 쓰면 문제가 되지 않습니다. 한 물체가 두 눈의 맹점에 동시에 들어갈 수 없기 때문입니다. 반대로 한쪽 눈의 시야가 물체에 가려지면 — 앞유리 칸막이, 또는 다른 항공기 — 목표가 다른 눈의 맹점에 들어가 발견되지 않은 채 남을 수 있습니다.

그림 17-15는 눈의 맹점을 뚜렷이 보여주는 예입니다.

1. 이 페이지를 팔 길이만큼 떨어뜨려 듭니다.
2. 왼눈을 감거나 누르지 말고, 손이나 평평한 물건으로 완전히 가립니다.
3. 오른눈으로 그림 왼쪽의 비행기를 정면으로 응시합니다. 주변시에 그림 오른쪽의 검은 X가 보입니다.
4. 비행기를 계속 본 채로, 페이지를 천천히 가까이 당깁니다.
5. 페이지가 약 16–18인치(약 41–46cm)가 되면 검은 X가 완전히 사라져야 합니다. 오른눈의 맹점에 상이 맺혔기 때문입니다. X가 사라진 동안 오른눈을 움직이면 다시 나타납니다. 비행기를 계속 봅니다.
6. 비행기를 계속 보면서 페이지를 몇 인치 더 가까이 당기면, 검은 X가 다시 보입니다.
7. 페이지를 몇 인치 앞뒤로 움직여도 X가 안 보이는 구간이 있습니다. 맹점의 범위가 이것입니다.
8. 반대로 오른눈을 가리고 왼눈으로 검은 X를 응시한 뒤 페이지를 가까이 당기면, 이번에는 비행기가 사라집니다.

맹점을 확인하는 다른 방법은, 보름달이 있는 밤 밖에서 비슷한 시험을 하는 것입니다. 왼눈을 가리고 오른눈으로 보름달을 봅니다. 오른눈을 왼쪽으로, 필요하면 약간 위나 아래로 서서히 옮깁니다. 곧 보름달 주변의 큰 무리만 보이고, 달 자체는 사라진 것처럼 느껴집니다.

공허시야 근시 — 초점이 10–30피트로 풀린다

공허시야 근시(empty-field myopia)는 보통 구름 위를 날거나, 기체 밖에 초점을 둘 특정 대상이 없는 연무층 안에 있을 때 생깁니다. 눈이 이완되어 편한 초점 거리를 찾는데, 그 거리는 10–30피트일 수 있습니다. 조종사에게는 보고 있어도 못 보는 상태이고, 위험합니다. 아무리 희미해도 먼 광원을 찾아 거기에 초점을 두면 공허시야 근시가 시작되는 것을 막습니다.

야간 시각과 야간 맹점

밤에 비행할 이유는 많습니다. 다만 야간 비행의 위험은 낮과 다르고, 더 큰 경우가 흔합니다. 야간 기법을 알고 조심하는 조종사는 그 위험을 줄이고, 이 작업에 익숙해지고 능숙해질 수 있습니다.

완전히 어두움에 적응하면 간상세포는 원추세포보다 빛에 약 10,000배 민감한 것으로 추정됩니다. 그래서 야간 시각의 주 수용체가 됩니다. 원추세포는 중심와 근처에 몰려 있으므로, 주변시의 상당 부분도 간상세포가 맡습니다. 중심와에 원추가 몰린 탓에 시야 중심에 야간 맹점(night blind spot)이 생길 수 있습니다. 밤에 물체를 분명히 보려면, 그 상에 간상세포가 노출되게 해야 합니다. 보려는 물체의 중심에서 5–10도 벗어난 곳을 보면 됩니다. 어두운 방의 희미한 불로 시험할 수 있습니다. 불을 정면으로 보면 흐려지거나 아예 사라집니다. 약간 중심에서 벗어나 보면 더 선명하고 밝아집니다.

물체를 정면으로 보면 상은 주로 중심와에 맺히고, 세부는 거기서 가장 잘 보입니다. 밤에는 원추세포가 민감도를 많이 잃고 간상세포가 더 민감해지면서, 시야 중심의 물체를 보는 능력이 줄어듭니다. 중심에서 벗어난 보기가 이 야간 맹점을 보완합니다. 밤에는 선명도(시력)와 색이 사라지는 것과 함께, 거리 지각과 크기 판단도 잃을 수 있습니다.

암순응 — 간상은 약 30분

암순응(dark adaptation)은 사람의 눈이 어두운 환경에 맞추는 조정입니다. 방금 나온 환경의 광량이 클수록 이 조정은 더 오래 걸립니다. 밝은 방에서 어두운 방으로 가는 쪽이, 어스름한 방에서 어두운 방으로 가는 것보다 오래 걸립니다.

원추세포는 광량 변화에 빨리 적응하지만, 간상세포는 훨씬 오래 걸립니다. 밝은 햇빛이 드는 곳에서 어두운 영화관으로 들어가는 것이 이 암순응 시간의 예입니다. 간상세포가 어두움에 완전히 적응하는 데는 약 30분이 걸릴 수 있습니다. 그러나 밝은 빛 한 번이면 야간 적응이 완전히 깨지고, 적응 과정이 반복되는 동안 야간 시력은 심하게 손상된 채로 남습니다.

주사와 중심외 주시 — 한 지점에 2–3초를 넘기지 않는다

주사(scanning) 기법은 밤에 물체를 식별하는 데 매우 중요합니다.

1. 오른쪽에서 왼쪽, 또는 왼쪽에서 오른쪽으로 봅니다.
2. 물체를 알아볼 수 있는 가장 먼 거리(위)에서 시작해, 항공기 위치(아래) 쪽으로 안쪽을 봅니다.
3. 멈출 때마다 약 30도 폭을 봅니다. 멈추는 시간은 필요한 세부 정도에 따르되, 한 번에 2–3초를 넘기지 않습니다.
4. 다음 주시점으로 옮길 때는 이전 시야와 10도 겹칩니다.

중심외 주시(off-center viewing)는 야간 비행에서 쓸 수 있는 또 다른 주사입니다. 물체의 위, 아래, 또는 양옆으로 10도 벗어난 곳을 보는 기법입니다. 이렇게 하면 주변시가 물체와 접촉을 유지합니다.

중심외 시각으로 한 물체를 2–3초보다 오래 보면 상이 사라집니다. 간상세포가 광화학 평형에 도달해, 장면이 바뀔 때까지 더 반응하지 않기 때문입니다. 잠재적으로 위험한 운용 상태가 됩니다. 이 야간 시각의 한계를 넘기려면 이 현상을 알고, 한 물체를 2초 또는 3초보다 오래 보지 않아야 합니다. 눈을 한 중심외 점에서 다른 점으로 옮기면, 주변시가 그 물체를 계속 잡습니다.

야간 시력을 지키는 방법

암순응을 돕고 눈을 어두움에 적응된 상태로 유지하는 방법이 몇 가지 있습니다. 조종사와 승무원이 야간 시력을 보호하는 단계는 다음과 같습니다.

선글라스 — 밤에 날 예정이면 낮에 N-15

야간 비행이 예정되어 있으면, 밝은 햇빛에 노출될 때 조종사와 승무원은 중성 농도(neutral density, N-15) 선글라스 또는 같은 정도의 필터 렌즈를 써야 합니다. 이 예방은 밤의 암순응 속도를 높이고 야간 시각 민감도를 개선합니다.

산소 — 4,000피트부터 야간 시력이 떨어진다

도움 없는 야간 시각은 망막 간상세포의 최적 기능과 민감도에 달립니다. 간상세포에 산소가 모자라면(저산소증) 민감도가 크게 줄어듭니다. 선명하고 뚜렷한 시각, 최선이 20/20과 같은 시각에는 상당한 산소가 필요하고, 밤에는 더 그렇습니다. 보충 산소 없이 개인의 야간 시력은 기압 고도(pressure altitude) 4,000피트 위부터 측정될 만큼 떨어집니다. 고도가 오르면 쓸 수 있는 산소가 줄어 야간 시력이 더 나빠집니다. 피로가 겹치면 생리적 안녕이 더 줄어듭니다. 고도 노출에 피로가 더해지면 사고로 이어지기 쉬운 조합입니다. 실제로 밤 12,000피트에서 비행하면, 평소 시각의 요소가 빠지거나 초점이 안 맞는 것을 볼 수 있습니다. 빠진 요소는 디지털 영상의 빠진 화소처럼 보이고, 초점이 안 맞는 시각은 어둡고 바랜 듯합니다.

저산소성 저산소증(hypoxic hypoxia)의 영향을 받는 조종사에게, 단순히 더 낮은 고도로 강하하는 것만으로는 시각을 회복하기에 부족할 수 있습니다. 예를 들어 8,000피트에서 12,000피트로 올라가 30분을 있었다고, 8,000피트로 내려간다고 문제가 바로잡히지는 않습니다. 시력이 돌아오는 데 1시간이 넘게 걸릴 수 있습니다. 고도와 피로는 조종사가 보는 능력에 깊은 영향을 줍니다. (역주: 야간 시력 저하는 생리 사실이고, 보충 산소 의무 고도는 국내 항공안전법 기준이 다를 수 있으니 확인 필요)

강한 조명과 조종실 조명

비행 중 강한 조명 지역을 만나면, 항공기를 돌려 그 조명 지역의 가장자리로 비행합니다. 눈이 한 번에 그처럼 많은 빛에 노출되지 않습니다. 가능하면 밝게 들어선 시가지 바로 위를 날지 않도록 경로를 잡습니다.

조종실 조명은 그 빛이 야간 시력을 독차지하지 않도록 가능한 한 낮게 둡니다. 원하는 비행 고도에 도달한 뒤, 비행 조건에 맞출 시간을 둡니다. 계기 조명을 다시 맞추고, 밖의 참조에 방향을 잡는 일이 포함됩니다. 이 조정 동안 야간 시력은 최적의 야간 적응에 이를 때까지 계속 나아져야 합니다. 지도, 차트, 체크리스트를 읽어야 할 때는 어두운 백색광 손전등을 쓰고, 자신이나 다른 승무원의 눈에 비추지 않습니다.

비행장에서 할 수 있는 것

조종사가 비행장 운용 방식을 정할 수 없는 경우가 많습니다. 그래도 야간 비행을 더 안전하게 하고 야간 시력을 지키려면 다음을 할 수 있습니다.

• 비행장 조명은 쓸 수 있는 가장 낮은 밝기로 줄입니다.
• 정비 인력은 전조등과 손전등의 불빛을 통제합니다.
• 항공기를 비행장에서 조명이 가장 적은 쪽에 세웁니다.
• 접근·출발 경로는 조명이 야간 시력을 해칠 수 있는 고속도로와 주거 지역을 피해서 잡습니다.

자초 스트레스 — 흡연이 야간 시력을 가장 깎는다

야간 비행은 낮 비행보다 더 피로하고 스트레스가 클 수 있고, 스스로 만드는 스트레스 요인이 야간 시력을 제한하는 경우가 많습니다. 자초 스트레스(self-imposed stress)의 원인을 알면 이 종류의 스트레스를 통제할 수 있습니다.

약물

약물은 낮의 시력을 심각하게 떨어뜨리고, 밤에는 더합니다. 아픈 조종사는 비행 중에 어떤 약이 적절한지 항공신체검사 의사(AME) 또는 비행 군의관에게 문의해야 합니다.

탈진

야간 비행 중 피로해진 조종사는 정신적으로 또렷하지 않고, 즉각 대응이 필요한 상황에 더 느리게 반응합니다. 탈진한 조종사는 상황의 한 측면에만 집중하고 전체 요구를 고려하지 않는 경향이 있습니다. 피로 정도에 따라 수행이 안전 위험이 될 수 있고, 올바른 주사 대신 계기에 고정되거나 한곳을 응시하며 여러 일을 동시에 하지 못할 수 있습니다.

나쁜 체력

나쁜 체력을 넘기려면 규칙적인 운동 프로그램에 참여해야 합니다. 체력이 있는 사람은 비행 중 덜 피로해지고 야간 주사 효율이 더 낫습니다. 다만 하루의 운동이 너무 많으면 승무원이 야간 비행에 쓰기에는 너무 피로할 수 있습니다.

알코올

알코올은 진정제이고, 쓰면 협조와 판단이 모두 손상됩니다. 그래서 알코올에 영향받은 조종사는 야간 시각의 올바른 기법을 적용하지 못합니다. 물체를 응시하고 주사를 소홀히 하기 쉽습니다. 마신 양이 야간 시각이 영향받는 정도를 정합니다. 알코올의 효과는 오래가고, 잔여 효과도 시각 주사 효율을 떨어뜨릴 수 있습니다.

담배 — 해면에서 야간 시력 20%

자초 스트레스 가운데 야간의 시각 민감도를 가장 많이 떨어뜨리는 것은 흡연입니다. 흡연은 적혈구 헤모글로빈이 나르는 일산화탄소의 양을 크게 늘립니다. 혈액이 산소와 결합할 능력이 줄어, 혈액 속 산소가 적어집니다. 일산화탄소 중독으로 생긴 저산소증은 주변시와 암순응에 영향을 줍니다. 결과는 고도로 생긴 저산소증과 같습니다. 담배를 연속으로 3개비 피우거나, 24시간 안에 20–30개비를 피우면 헤모글로빈 용량의 8–10%가 포화될 수 있습니다. 흡연자는 해면에서도 야간 시력의 20%를 잃습니다. 생리적 고도(physiological altitude) 5,000피트와 같습니다.

저혈당과 영양 결핍

식사를 거르거나 미루면 혈당이 낮아져 야간 비행 수행이 손상됩니다. 낮은 혈당은 위 수축, 주의 분산, 습관 패턴의 붕괴, 주의 지속 시간의 단축으로 이어질 수 있습니다. 마찬가지로 비타민 A를 충분히 먹지 않아도 야간 시력이 손상될 수 있습니다. 비타민 A가 많은 음식에는 달걀, 버터, 치즈, 간, 살구, 복숭아, 당근, 호박, 시금치, 완두, 그리고 대부분의 잎채소가 있습니다. 비타민 A를 많이 먹는다고 야간 시력이 늘지는 않습니다. 부족하면 분명히 떨어집니다.

밤의 거리 판단 — 운동 시차와 기하 원근

거리 추정과 깊이 지각에 작용하는 기제와 단서를 알면, 밤에 거리를 판단하는 데 도움이 됩니다. 단서는 단안일 수도, 양안일 수도 있습니다. 거리 추정과 깊이 지각을 돕는 단안 단서에는 운동 시차, 기하 원근, 망막 상 크기(retinal image size), 대기 원근이 있습니다.

운동 시차

운동 시차(motion parallax)는 풍경을 가로질러 움직이는 관찰자가 볼 때, 정지한 물체가 움직이는 것처럼 보이는 현상입니다. 조종사나 승무원이 진행 방향과 직각으로 기체 밖을 보면, 가까운 물체는 뒤로, 진행 경로를 지나, 또는 진행과 반대로 움직이는 것처럼 보입니다. 먼 물체는 진행 방향으로 움직이거나 멈춰 보입니다. 겉보기 움직임의 빠르기는 관찰자와 물체 사이의 거리에 달립니다.

기하 원근

물체는 거리와 각도에 따라 모양이 달라 보일 수 있습니다. 기하 원근(geometric perspective) 단서는 선형 원근, 겉보기 단축, 시야 속 수직 위치입니다.

• 선형 원근(linear perspective) — 활주로등, 전선, 철로 같은 평행선은 관찰자로부터 거리가 늘수록 모이는 경향이 있습니다. 그림 17-21A.
• 겉보기 단축(apparent foreshortening) — 물체나 지형의 실제 모양이 멀리서 보면 타원에 가깝게 보입니다. 그림 17-21B.
• 시야 속 수직 위치(vertical position in the field) — 관찰자에게서 먼 물체나 지형은 가까운 것보다 지평선 쪽으로 더 높이 보입니다. 그림 17-21C.

다음 편은 대기 원근과 양안 단서, 그리고 밤의 시각 착각입니다.

이 글은 미국 연방항공청(FAA)의 Pilot’s Handbook of Aeronautical Knowledge(FAA-H-8083-25B)(퍼블릭 도메인)를 번역·재구성한 시리즈입니다.