제 하루는 24.5시간입니다: 생체 시계와 Non-24 수면 장애에 대하여

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Non-24

규칙적인 생활이 어렵습니다. 잠자리에 들어야 할 시간에는 잠이 오지 않고, 7시간을 채우지 못하면 도저히 일어날 수 없습니다. 수없이 많은 방법을 시도해 봤습니다. 햇빛 쬐기, 전자기기 멀리하기, 운동, 명상, 비처방 약물까지… 제 생활 리듬을 고쳐보려 애썼지만, 번번이 실패했습니다.

혹시 제 생체 시계가 고장 난 걸까요? 여러 연구와 조사를 거쳐 다음과 같은 결론에 도달했습니다.

제 생체 시계는 24시간이 아니라 24.5시간이라는 것을요.

이 말은, 제가 몸의 본능에 따를 경우 매일 잠드는 시간이 전날보다 30분씩 늦어진다는 뜻입니다. 대략 48일마다 제 생활 리듬이 지구를 한 바퀴 도는 셈이죠. 밤낮이 바뀌었다가 다시 돌아오기를 반복하며, 시작도 끝도 없이 계속됩니다.

생체 시계는 정말 존재할까요?

가장 근본적인 질문부터 해볼까요? 생체 시계는 정말 존재하는 걸까요? 여러분은 그저 피곤해서 잠을 자는 건가요, 아니면 몸속에 진짜 알람 시계가 들어있는 걸까요?

지난 세기, 한 과학자는 자원봉사자들을 빛도, 시계도 없는 세상과 단절된 지하 방에 수 주 동안 머물게 했습니다. 그 결과, 외부 시간을 전혀 알 수 없는 상황에서도 사람들은 여전히 규칙적으로 잠들고 깨어나는 것을 발견했습니다. 이는 우리 몸이 외부 신호 없이도 작동하는 자체적인 ‘시계’를 가지고 있다는 증거입니다.

이 시계는 뇌의 시상하부에 있는 시교차상핵(SCN, Suprachiasmatic Nucleus)이라는 작은 신경세포 덩어리에 숨어 있습니다. 이곳은 우리 몸의 총사령탑으로, 체온, 호르몬, 신진대사, 각성도 등 하루를 주기로 오르내리는 모든 시스템, 즉 일주기 리듬(Circadian Rhythm)을 관장합니다.

그렇다면 생체 시계는 대체 어떻게 그렇게 정밀하게 조절되는 걸까요?

세 명의 과학자, 제프리 홀(Jeffrey Hall), 마이클 로스배시(Michael Rosbash), 마이클 영(Michael Young)은 작은 초파리에서 생체 시계의 ‘엔진’을 발견했습니다. 놀랍게도 이 엔진은 뇌 속에 있는 것이 아니라, 우리 몸의 거의 모든 세포 속에 각자의 시계처럼 존재하고 있었습니다.

Brandeis 잡지의 해당 발견 보도
Brandeis 잡지 '자연의 총시계지기': 세 명의 과학자가 초파리에서 생체 시계를 찾아낸 과정.

이 작동 원리는 ‘공장의 자율 정지’라는 비유로 이해할 수 있습니다.

세포 안에 작은 공장이 있다고 상상해 보세요. 이 공장은 PER 단백질(Period 단백질)이라는 제품을 밤낮으로 생산합니다.

  1. 낮에 가동: period라는 유전자가 명령을 내리면, 공장은 PER 단백질 생산을 시작합니다.
  2. 제품 축적: PER 단백질이 세포 안에 조금씩 쌓여 하루의 대부분을 거쳐 점점 더 많아집니다.
  3. 자율 정지: PER 단백질이 충분히 쌓이면, 이 단백질은 거꾸로 세포 핵 안으로 들어가 처음 생산 명령을 내렸던 유전자를 꺼버립니다.
  4. 제품 비우기: 새로운 명령이 없으면 PER 단백질 생산이 중단되고, 기존 단백질은 서서히 분해되어 창고가 비워집니다.
  5. 재가동: 창고가 비워지면 ‘생산 중단 버튼’이 풀리고 유전자가 다시 활성화되어 공장은 다시 생산을 시작합니다…

이 ‘생산 → 축적 → 자율 정지 → 비우기 → 재생산’의 전체 순환이 한 바퀴 도는 데 약 24시간이 걸립니다. 이것이 바로 생체 시계의 한 번 ‘똑딱’거리는 소리입니다.

과학적으로는 이를 전사-번역 음성 피드백 회로(TTFL)라고 부릅니다. 이름은 거창하지만, 본질은 위에서 설명한 스스로 브레이크를 밟는 공장과 같습니다. 특정 단백질이 일정 수준 이상 많아지면 스스로의 생산을 억제하고, 이 ‘축적-비우기’의 오르내림을 통해 세포는 하루의 길이를 정확히 세어내는 것이죠.

전사-번역 음성 피드백 회로(TTFL) 개요도
공장 비유를 과학적 용어로 바꾸면, 한 바퀴는 '전사 → 축적 → 억제 → 분해 → 억제 해제'로 진행되며 약 24시간이 걸립니다. © Philo

마이클 영은 이 시계를 더욱 정밀하게 만드는 두 가지 핵심적인 역할을 하는 단백질을 추가로 발견했습니다. 하나는 TIM 단백질(Timeless)로, 밤에 PER 단백질이 세포 핵 안으로 들어가 생산 중단 버튼을 누르는 것을 돕습니다. 다른 하나는 DBT(Doubletime)로, PER 단백질을 분해하여 그 축적 속도를 늦추는 역할을 합니다. 바로 이 ‘속도 지연’ 덕분에 순환 주기가 10여 시간 만에 끝나지 않고, 24시간에 가깝게 정확히 맞춰지는 것입니다.

모든 세포에는 이와 같은 PER 단백질의 자가 피드백 공장이 있으며, 뇌 속의 SCN은 이 모든 작은 시계들의 총사령탑으로서 이들이 보조를 맞추도록 지휘합니다. 그리고 이 순환이 한 바퀴 도는 데 걸리는 시간은 상당 부분 유전자에 각인되어 있습니다.

네, 생체 시계는 정말 존재하며, 환상이 아닙니다.

이 메커니즘의 발견은 한 번에 이루어진 것이 아닙니다. 1971년 코놉카(Konopka)와 벤저(Benzer)는 생체 시계 이상이 있는 돌연변이 초파리를 발견했습니다. 1984년에는 홀, 로스배시, 영 세 연구실이 거의 동시에 핵심 유전자 period를 복제했습니다. 그 후 1990년대 내내 이들은 위에서 설명한 음성 피드백 회로의 메커니즘을 점차적으로 밝혀냈습니다(예를 들어, 영은 1994년에 timeless 유전자를 발견했습니다). 이 일련의 연구는 2017년 노벨 생리의학상으로 이어졌습니다.

PNAS의 코놉카와 벤저 연구 회고
이야기의 시작: 1971년 코놉카와 벤저가 생체 시계 이상이 있는 돌연변이 초파리를 발견했습니다.
2017년 노벨 생리의학상 세 명의 수상자
결실: 2017년 노벨 생리의학상은 홀, 로스배시, 영에게 수여되었습니다.

다만 시계를 조절하는 단백질은 초파리와 포유류가 조금 다릅니다. 초파리에서는 PER 단백질이 계속 축적되다가 TIM 단백질(열쇠)과 함께 세포 핵으로 들어가는데, 생산 라인을 멈출 권한은 TIM에게 있습니다. 반면 사람의 세포에서는 PER 단백질이 CRY 단백질(열쇠)과 함께 세포 핵으로 들어가며, 생산을 멈출 권한은 CRY에게 있습니다.

이 사슬에서 어느 한 고리라도 문제가 생기면, 생체 시계는 제대로 돌아가지 않게 됩니다.

대부분의 사람 생체 시계는 24시간이 아닙니다

여기에 많은 사람이 알지 못하는 사실이 있습니다.

만약 한 사람이 외부 시간 신호로부터 완전히 단절된다면, 그의 생활 주기(수면-각성 주기)는 몇 시간이 될까요?

정답은 약 24.2시간으로, 24시간보다 약간 깁니다. 즉, 거의 모든 사람의 생체 시계는 선천적으로 지구의 시간보다 조금씩 느리게 작동한다는 뜻입니다.

Science 저널: 인간 일주기 리듬이 24시간에 가깝다는 연구
Czeisler 등은 1999년 'Science'에 발표한 연구에서 인간의 내인성 리듬이 약 24.18시간임을 측정했습니다.

그렇다면 왜 대부분의 사람들은 규칙적인 생활을 유지할 수 있을까요? 답은 ‘빛’입니다.

우리 망막에는 특별한 세포(ipRGC)가 있습니다. 이 세포들은 이미지를 형성하는 역할은 하지 않고, 단지 ‘지금 빛이 있는지 없는지’를 SCN에 보고하는 역할을 합니다. 이 과정을 ‘광동조(Entrainment)‘라고 합니다. 매일 아침의 빛은 느리게 가는 시계를 조금 앞당겨 다시 24시간에 맞춰주는 역할을 합니다. 정상적인 사람들은 이 메커니즘을 통해 매일 조금씩 늘어나는 10여 분을 조절합니다.

정상인의 수면 주기
정상인의 수면 주기: 잠드는 시간과 일어나는 시간이 일정하고, 수면 패턴이 흐트러지지 않습니다. © Philo

하지만 소수의 사람들에게는 이 ‘매일 빛으로 시간을 맞추는’ 메커니즘에 문제가 생겨, 아래에서 설명할 두 가지 수면 장애로 나타나게 됩니다.

DSPD와 Non-24

비교적 흔한 수면 장애 두 가지는 DSPD(수면 위상 지연 증후군)와 Non-24(비24시간 수면-각성 장애)입니다.

**DSPD(수면 위상 지연 증후군)**는 만성적인 일주기 리듬 교란으로, 환자의 생체 시계가 일반적인 시간보다 현저히 뒤로 밀려 있습니다. 환자는 보통 새벽 2시 이전에 잠들 수 없으며, 강제로 일찍 일어날 경우 극심한 고통을 느끼지만, 자신의 자연적인 리듬에 따라 잠들면 수면의 질은 정상입니다.

DSPD를 간단히 설명하자면, 밤 23시가 되기 전에는 잠이 오지 않지만, 일단 잠이 들면 78시간을 자고 나면 개운하게 일어날 수 있고, 낮 동안에도 에너지가 넘친다는 것입니다. 최근에는 성인 ADHD와 DSPD가 높은 상관관계를 보이며, DSPD가 ADHD 환자에게 가장 흔한 일주기 리듬 장애로 밝혀지는 연구가 많습니다.

DSPD의 수면 주기
DSPD의 수면 주기: 생활 리듬이 안정적으로 흐트러지지 않지만, 전체 수면 시간이 정상인보다 확연히 늦습니다. © Philo

**비24시간 수면-각성 장애(Non-24-hour sleep-wake disorder, 줄여서 Non-24)**는 희귀한 일주기 리듬 교란입니다. 환자의 생체 시계 주기가 24시간을 초과하여(보통 25시간 정도) 잠드는 시간과 일어나는 시간이 매일 1~2시간씩 뒤로 밀려나며, 정상적인 사회생활 리듬에 적응할 수 없습니다.

간단히 말해, Non-24는 매일 잠드는 시간이 전날보다 늦어지고 계속해서 밀려나다가 밤낮이 뒤바뀌고, 다시 앞으로 돌아오며 완전한 순환을 형성하는 것입니다. 시작도 끝도 없이 계속 순환하는 것이죠.

Non-24의 수면 주기
Non-24의 수면 주기: 잠드는 시간이 매일 뒤로 밀려나 계단처럼 계속해서 하강하며 반복됩니다. © Philo

그렇다면 어떤 사람들은 왜 빛에 의해 시계가 맞춰지는 능력을 완전히 잃게 될까요? 가장 흔한 경우는 전맹(완전 실명) 환자들입니다. 매우 많은 비율의 전맹 환자들(특히 빛을 전혀 감지하지 못하는 사람들)에게서 Non-24 증상이 나타납니다. 생체 시계를 조절하는 빛 신호가 눈을 통해 전달되어야 하는데, 빛을 받지 못하면 시계는 그저 뒤로 밀려날 수밖에 없기 때문입니다. 하지만 시력이 정상인 사람들 중에서도 극히 일부는 빛으로 생체 시계를 조절하지 못하는 경우가 있습니다.

마지막으로 두 가지를 덧붙이자면, 첫째, DSPD와 Non-24는 정의상 상호 배타적이므로 한 사람이 둘 중 하나만 해당하고 동시에 둘 다일 수는 없습니다. 둘째, DSPD와 정반대인 FASPS(가족성 수면 위상 전진 증후군)라는 경우도 있습니다. 이 환자들은 매일 아주 이른 시간, 예를 들어 새벽 56시에 극심한 졸음을 느껴 잠자리에 들고, 새벽 23시에 깨어납니다.

내 생체 시계 유형을 어떻게 알 수 있을까요?

그렇다면 자신의 생체 시계가 어떤 유형에 속하는지 어떻게 알 수 있을까요?

가장 간단한 방법은 몇 주 동안 꾸준히 수면 일기를 기록하는 것입니다. 스마트 워치가 있다면 요즘 스마트 워치에도 수면 주기 기록 기능이 있으니 활용해 보세요. 그리고 의도적으로 알람을 맞추지 않았을 때 자신이 몇 시에 잠들고 몇 시에 일어나는 경향이 있는지, 그리고 이 상태가 안정적인지, 일어난 후에는 에너지가 넘치는지 아니면 수면 부족을 느끼는지 관찰해 보는 것입니다.

스마트 워치 속 수면 기록
스마트 워치/앱의 수면 기록은 이렇게 생겼습니다. 몇 주간 꾸준히 기록하면 자신의 수면 패턴이 안정적인지 아니면 불규칙한지 알 수 있습니다.

관찰 결과를 통해 대략적으로 자신에게 맞는 유형을 찾을 수 있습니다. 만약 안정적으로 늦게 자는 경향이 있다면(항상 2~3시에 잠들지만 충분히 자면 정신이 맑다면) DSPD에 가깝습니다. 만약 잠드는 시간이 매일 전날보다 늦어지고 계속 뒤로 밀린다면 Non-24입니다. 반대로 아주 일찍 잠들고 아주 일찍 깬다면 FASPS입니다. 물론, 정확한 진단은 전문 수면 클리닉에서 받아야 합니다.

생체 시계가 24시간이 아닐 때, 저의 해결책

생체 시계는 유전자에 각인되어 있습니다. 생체 시계는 유전자에 각인되어 있습니다. 생체 시계는 유전자에 각인되어 있습니다.

제 생체 시계는 24.5시간이고, 48일마다 한 주기를 돕니다. 제가 몸의 본능에 거스르려 하면 잠들지 못하거나/일어나지 못하거나/극심한 피로감을 느끼며, 수면의 질과 업무 효율에 심각한 영향을 미칩니다.

이 점을 받아들이는 것이 저에게는 매우 중요했습니다. 왜 제때 잠들지 못하는지, 왜 꾸준히 일찍 일어나지 못하는지 더 이상 스스로를 비난하지 않게 되었기 때문입니다. 저는 제 리듬에 맞는 업무 방식을 찾기 시작했습니다.

그래서 저는 24시간 사회 시계 따위는 집어치우고, 제 생체 시계가 24.5시간이니, 이 출고 설정 그대로 자연적인 리듬에 순응하기로 결정했습니다. 오직 이런 상태에서만 저는 깨어 있는 동안 명료함을 유지하고, 잠자는 동안 질 높은 수면을 취할 수 있습니다. 대부분의 사람들과는 다를 뿐, 충분히 규칙적입니다.

게다가 신체 호르몬 조절과 소화 기관의 리듬 또한 생체 시계를 따라 움직이기 때문에, 제 생체 시계의 자연스러운 상태에 순응하는 것이 저에게는 최적의 선택입니다.

다만 사회적인 관점에서 보면, 전 사회의 업무와 사회생활은 아침 9시부터 오후 5시처럼 고정되어 있습니다. 이는 DSPD 환자나 Non-24 환자에게 심각한 갈등을 초래하여 업무 효율 저하, 건망증, 집중력 부족 등을 야기할 수 있습니다. 그래서 많은 사람이 사회 시계에 더 잘 적응하기 위해 전문 의료의 도움을 받기로 선택합니다. 예를 들어 광선 요법, 멜라토닌, 그리고 Non-24에 특화된 임상 약물인 타시멜테온(Tasimelteon) 등이 있습니다.

전 세계 99.999%의 사람들은 일찍 자고 일찍 일어나는 규칙적인 수면을 정상으로 여기지만, 제 몸은 ‘아니요’라고 말합니다. 그런 ‘정상적인’ 방식은 제 몸과 마음에 엄청난 고통을 안겨주기 때문입니다. 그리고 일찍 일어나지 못하는 사람들은 게으르다고 여겨지거나, 일찍 잠들지 못하는 사람들은 미루는 습관이 있거나 자제력이 없다고 비난받을 수도 있습니다.

저는 여러분이 게으르거나 자제력이 없는 것이 아니라, 그저 선천적으로 다른 사람들과 다를 뿐이라고 말하고 싶습니다. 사회는 수면 장애에 대한 낙인찍기를 없애야 합니다.

모두가 숙면을 취하시길 바랍니다.

참고 자료

  1. 생체 시계 분자 메커니즘 및 2017년 노벨 생리의학상 공식 발표: NobelPrize.org
  2. period 유전자 연구의 간략한 역사 (1971년 Konopka와 Benzer의 돌연변이 발견, 1984년 유전자 복제): PNAS — Cracking the Clock, Brandeis Magazine
  3. 인간 내인성 일주기 리듬 주기는 약 24.18시간: Czeisler et al., Science, 1999, Stability, Precision, and Near-24-Hour Period of the Human Circadian Pacemaker
  4. 성인 ADHD와 수면 위상 지연/일주기 리듬 교란의 높은 상관관계: ADHD as a circadian rhythm disorder (2025), Adult ADHD and clinical correlates of DSPD
  5. Non-24는 전맹 집단에서 높은 발병률, Tasimelteon 3상 임상 시험 (SET 및 RESET): Lockley et al., The Lancet, 2015, 링크
  6. Tasimelteon (Hetlioz)은 2014년 1월 FDA 승인을 받은 최초의 Non-24 치료제: Hetlioz FDA Approval History

이 글은 6시간 이상의 노력을 기울여 정성껏 작성되었습니다. Created all by heart, more than 6 hours of effort.

표지, TTFL 회로도, 정상 / DSPD / Non-24 세 가지 수면 주기 다이어그램 © Philo, GoShipFast로 제작.