스마트워치 SpO₂ 측정 오차 구조 분석

스마트워치의 SpO₂ 수치가 사람마다 다르게 기록되는 이유는
단순한 ‘센서 정확도’ 문제가 아니라
손목이라는 환경 자체가 복잡한 광학 조건을 만드는 데서 출발한다.

이 글은 그 오차가 생기는 과정을

간략하게 정리하였다.

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 1. 광학 기반 SpO₂ 측정이 흔들리는 근본 이유

스마트워치는 적·적외선 LED가 피부층을 통과하며 형성하는

미세광의 변화를 읽어 산소포화도를 계산한다.

하지만 손목은
피부 두께, 모세층 배열, 색소 농도, 조직 반투명도 등이
사람마다 조합이 전혀 다르기 때문에
센서가 받는 빛의 균일성이 본질적으로 깨진다.

이 과정에서
센서 내부에는 **‘광량 비대칭 패턴’**이 발생하고,
기기는 이를 정상 신호와 잡음 신호 사이에서 구분해야 한다.

그런데 이 비대칭 패턴은
시간에 따라 미묘하게 흔들리기 때문에
결국 SpO₂ 값도 사용자 고유의 오차 흔적을 갖게 된다.

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2. 광학 기반 SpO₂ 손목 움직임이 만들어내는

   비정상 신호 왜곡

 

손목은 작은 움직임에도
피부 아래 조직의 두께가 순간적으로 달라지는 부위다.

이때 LED가 통과하는 경로가 틀어지면
센서가 받아들이는 파형이 흐트러지고
기기는 이 변형을 진짜 혈류 변화로 오해할 수 있다.

특히,
손목 비틀림, 일시적 힘주기, 얇은 스트랩의 흔들림은
센서 내부의 **위상 동조(phase sync)**를 깨뜨리는데,
이게 무너지면 센서는 일정한 값을 유지하지 못한다.

그 결과
실제 혈중 산소포화도와 관계없는
**‘가상 파형 흔들림(virtual flux drift)’**이 나타나
사용자는 수치가 이유 없이 오르내린다고 느끼게 된다.

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3. 광학 기반 SpO₂ 환경광이 센서 계산을

    흐트러뜨리는 방식

 

스마트워치는 손목 위 외부광을 100% 차단할 수 없다.

햇빛 반사, 실내 조명, 모니터 광선 등이
센서의 적·적외선 신호와 겹치면
빛의 스펙트럼이 뒤섞이는 **‘파장 혼탁 현상’**이 발생한다.

이 혼탁은 단순한 노이즈가 아니라
SpO₂ 알고리즘이 의존하는 파장 비율을 조용히 왜곡하며
기기는 이 값이 정상인지 오류인지 판단하기 위해
과도한 보정을 적용하게 된다.

그 결과
실제보다 SpO₂가 더 낮게 보이거나
반대로 비정상적으로 높게 튀는 왜곡이 나타날 수 있다.

 

 4. 광학 기반 SpO₂ 제조사 알고리즘의 보정 과정에서

    생기는 불가역적 편차

 

마지막 단계에서
스마트워치는 수집된 신호를 알고리즘으로 정리해
최종 SpO₂ 수치를 도출한다.

하지만 제조사마다

• 보정 곡률의 강도
• 파장 반응 해석 로직
• 환경광 제거 공식
  이 모두 다르다.

사용자의 피부색·체온·혈류 속도 등이
이 계산 구조와 잘 맞지 않으면
기기는 내부적으로 수치를 계속 재배열하게 되고,
이 과정에서 **‘연속 보정 편차’**가 누적된다.

즉,
센서가 틀린 것이 아니라
사용자–환경–알고리즘 중 하나라도 어긋나면
오차는 피할 수 없이 발생한다.

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결 론

스마트워치의 SpO₂ 값은
정밀하지만 ‘절대 정확 수치’가 아니다.

빛의 반사 조건, 손목의 움직임, 환경광 간섭,
그리고 제조사 알고리즘의 차이가 합쳐지며
결국 SpO₂는 어디까지나
상황 의존적이고 조건부적인 값이 된다.

따라서 특정 수치에 집착하기보다는
장기적인 변화 흐름을 보는 것이
스마트워치 SpO₂ 기능을 가장 올바르게 활용하는 방법이다.