(2) Night Vision

Night Vision

 

조도가 낮은 조건에서 인간은 시력 저하를 경험한다 [그림 11-1]. 시력을 위해 눈과 뇌가 함께 작용하므로 눈의 기능을 이해하면 야간 시력을 크게 향상시킬 수 있는 행동을 취할 수 있다.

(출처: 네이버 지식백과)

Anatomy of the Eye

 

∙물체에서 나오는 빛은 각막을 지나 동공으로 향한다.

 

∙동공의 확장/수축은 홍채에 의해 조절된다. 동공은 카메라의 조리개와 유사한 기능을 수행한다(즉, 빛의 양을 조절함).

 

∙수정체는 동공 뒤에 위치한다. 수정체의 기능은 망막 표면에 빛을 집중시키는 것이다.

 

∙망막은 안구의 내부 막이다. 망막에는 원추세포와 간상세포라 불리는 감광성 세포가 있다. 망막은 사진 카메라의 필름과 유사한 기능을 수행한다(즉, 이미지를 기록함).

 

∙황반이라 불리는 망막의 중심(대략 지름이 4.5mm)에는 원추세포가 간상세포보다 더 많이 존재한다. 황반의 정확한 중심에는 중심와라 불리는 아주 자그마한 함몰 부위가 있다. 중심와에는 원추세포만이 존재한다. 원추세포는 주간일 때, 그리고 조도가 높을 때 사용된다. 원추세포는 중심시(central vision)와 관련되어 있으며 이들은 세부 사항을 감지하고, 색깔을 인지하고, 멀리 있는 물체를 식별한다.

 

∙간상세포는 주로 망막의 주변에 존재한다. 간상세포는 야간일 때, 그리고 조도가 낮을 때 사용된다. 간상세포는 주변시(peripheral vision)와 관련되어 있으며 이들은 위치를 감지한다. 허나 세부사항을 감지하거나 색깔을 인지하는데 간상세포가 사용될 수는 없다.

 

∙간상세포는 야간 시력을 가능하게 해준다. 햇빛과 달빛에서도  간상세포와 원추세포가 모두 기능하긴 하지만 정상적인 빛이 없어지면 야간 시력 과정이 거의 전적으로 간상세포에 의존한다.

 

∙빛 에너지(이미지)가 눈에 들어오면 원추세포와 간상세포에 의해 전기 신호로 변환된다. 그리고 전기 신호는 시신경을 통해 뇌의 뒤쪽(후두엽)으로 전달된다. 후두엽은 전기 신호를 해석한 다음 실제 물체의 이미지를 만든다.

 

Types of Vision

 

Photopic Vision. 주간일 때, 혹은 조도가 높을 때에는 눈이 중심시(중심와)에 의존한다. 이는 물체의 선명한 이미지와 색깔을 인지 및 해석하기 위함이다. [그림 11-2]

Mesopic Vision. 새벽, 해질녘, 혹은 보름달 아래에서 발생하며 시력과 색각이 감소되는 것이 특징이다. 이러한 조건에서 적절한 시력을 유지하기 위해선 중심시(중심와)와 주변시(간상세포)가 조합되어야 한다.

 

Scotopic Vision. 야간일 때, 혹은 조도가 낮을 때에는 시력과 색각을 유지하는데 있어 중심시(중심와)가 효과적이지 못하다. 이러한 조건에서 물체를 몇 초 이상 정면으로 바라보면 물체의 이미지가 완전히 사라진다(night blind spot). 대신에 주변시(off center scanning)를 사용하면 어둠 속에서 매우 흐릿한 물체를 볼 수 있다. 

 

Night Blind Spot

 

“Night Blind Spot”은 조도가 낮을 때 중심와에 간상세포가 없기 때문에 발생한다. [그림 11-3] 이로 인해 시야의 중심으로부터 5~10도가 영향을 받는다. 만약 야간에 물체를 정면으로 바라보면 물체를 감지하지 못할 수 있다. 조종사와 물체 사이의 거리가 멀어질수록 night blind spot이 더 큰 물체를 감출 수 있다.

Vision Under Dim and Bright Illumination

 

어둠에 대한 눈의 적응(암순응)은 야간 시력의 또 다른 중요한 측면이다. 어두운 방에 들어간 후 눈이 어둠에 적응하기 전까지는 아무것도 보기 어렵다. 어두운 영화관에 들어갈 때 대부분 이를 경험한다.

 

시력은 어둠 속에서 점점 빛에 민감해진다. 시력이 어둠에 최대로 적응하는데 최대 30분이 걸릴 수 있다. 항공기의 anti-collision lights를 바라보았다 하여 암순응이 손상되지는 않는다. 왜냐하면 섬광의 지속시간이 아주 짧기 때문이다(1초 미만). 허나 암순응이 완료된 눈으로 밝은 빛(searchlights, landing lights, flares, 등등.)을 1초 이상 바라보면 야간 시력이 일시적으로 손상된다. 빛에 노출될 때 조종사는 한쪽 눈을 감아서 해당 눈의 암순응을 보호할 수 있다(단, 그렇게 하는 것이 안전한 경우).

 

Factors Affecting Vision

 

∙주간에는 좋은 해상도 덕분에 멀리 있는 물체를 식별하는데 유리하다. 야간에는 흐릿한 물체의 식별 거리가 제한되며 세부 해상도가 떨어진다.

 

∙지표면의 참조점이나 수평선이 연기, 안개, 스모그, 연무, 먼지, 얼음 입자, 혹은 그 기타 현상들로 인해 가려질 수 있다. 이는 커다란 수역에 인접한 공항, 혹은 인구 밀도가 낮은 지역에 인접한 공항에서 더더욱 그러하다. 이러한 상황은 수상 비행, 야간 비행, 그리고 저시정 조건 비행 도중 흔히 발생한다.

 

∙굴절성 눈 장애(예를 들어 근시, 원시, 난시, 노안)는 주간 시력과 야간 시력에 영향을 미친다.

 

∙스트레스(예를 들어 자가 투약, 음주[숙취 포함], 담배[금단 포함], 저혈당, 수면 부족/피로, 그리고 극심한 정서적 혼란)는 시력을 손상시킬 수 있다.

 

∙추가 산소 없이 낮은 기압에(주간에는 10,000ft 이상, 그리고 밤에는 5,000ft 이상에) 노출되면 저산소증이 발생하여 시력이 저하될 수 있다.

 

∙일산화탄소가 혈액에 미치는 영향으로 인해 흡연자들은 지상에 있어도 8,000ft 상공에서 비행하는 것과 유사한 생리적 효과를 경험할 수 있다. 따라서 흡연자는 비흡연자보다 저산소증에 더 취약하다.

 

∙시력에 부정적인 영향을 미칠 수 있는 다른 요인으로는 앞 유리의 김, 조종실 및/혹은 계기의 부적절한 조명, 계기 스크래치, 붉은색 조종실 조명, 부적절한 조종실 환경 조절(온도 및 습도), 부적절한 선글라스 및/혹은 맞춤 안경/콘택트렌즈, 그리고 비행 도중 계속되는 시각 업무가 있다. 붉은색 조명은 항공 차트의 색깔들을 왜곡한다. 따라서 조종사는 최적의 야간 시력이 필요한 경우에만 이를 사용해야 한다. 지도와 계기를 읽어야하는 경우에는 흐릿한 백색 조종실 조명을 사용할 수 있다.

 

∙monovision contact lenses(원시용 콘택트렌즈 하나와 근시용 콘택트렌즈 하나)는 시력을 번갈아서 사용하게 만든다. 즉, 한 번에 한쪽 눈만 사용하고 다른 눈은 사용하지 않아서 양안시(binocular vision)와 깊이 감각이 손상된다. FAA는 비행 도중 이러한 렌즈를 사용하지 말 것을 권장한다.

 

∙조종실 내 깜박거리는 조명, anti-collision lights, 혹은 그 외 항공기 등화들은 뇌의 기능에 간섭할 수 있다. 드물기는 하지만 1 ~ 20Hz의 주파수에서 이러한 현상이 발생할 수 있다. 이러한 상황이 계속되면 메스꺼움, 어지러움, 의식 불명, 두통, 혹은 혼란이 발생할 수 있다. 조종사는 이러한 불빛들을 없애거나 차단해야 한다.

 

∙선글라스가 암순응 과정을 도울 수 있다.