색각이상

우리가 인지하는 색은 대상이 가지고 있는 고유의 색이 아니라 대상이 부분적으로 흡수하고 부분적으로 반사하는빛의 색입니다. 예를 들면 보라색은 430nm, 초록색은 520nm, 노란색은 575nm, 빨간색은 650nm의 파장에서 나타납니다. 가시광선은 전자기파 스펙트럼의 한부분으로 그 파장은 350~750nm에 걸쳐 있습니다.

즉, 색은 가시광선 스펙트럼의 빛 파장의 조합에 의해 만들어지는현상이라고 할 수 있습니다. 그런데 이 색을 인지하는 사람의 색각은 주관적인 감각으로 대상에 고유한물리적 특성 그 자체가 아니라 개개인이 자신의 눈과 뇌신경계를 통해 만들어낸 결과입니다.

따라서 같은 대상을 본다 하더라도 사람에 따라서 색에 대한 인식이 약간씩은 다를 수 있습니다. 그런데 이런 차이는 일상생활에서 의사소통이나 정보교환에 문제가 없는 반면, 미세한색 인식의 차이를 넘어 정상인과 다른 색각을 가지는 경우가 있는데 이를 색각이상이라고 합니다. 색각이상의특징은 어떤 색을 전혀 인지하지 못하거나 다른 색과 구별하지 못하는 것입니다.

색의 인식은 구체적으로 망막내의 시세포 중 하나인 원뿔세포(conecell)의 기능이 좌우합니다. 원뿔세포는 바깥부분의 모양이 원뿔 모양으로 생긴 광수용체세포로서빛을 감지하여 그 자극을 신경신호로 바꾸어줍니다. 이 원뿔세포는 민감하게 반응하는 빛 파장의 영역이종류에 따라 다른데 이러한 특성을 분광민감도(spectral sensitivity)라고 하고, 이것은 각 원뿔세포가 가지는 고유한 특성입니다.

분광민감도에 따라 세 가지 종류로 나눌 수 있는데 긴 파장에 민감한 원뿔세포(long wavelength-sensitive cone; 570~590nm), 중간 파장에 민감한 원뿔세포(medium wavelength-sensitive cone; 535~550nm), 그리고 짧은 파장에 민감한원뿔세포(short wavelength-sensitive cone; 440~450nm) 등입니다. 그리고 각각은 그 파장이 반영하는 색깔에 따라 적색원뿔세포(redcone), 녹색원뿔세포(green cone), 청색원뿔세포(blue cone)로 불리기도 합니다.

결국 이 세 가지 원뿔세포가 자극 받는 비율에 따라 사람은 모든 색을 구별할 수 있게 되는데, 이것을 색각의 삼색설(Trichromatic theory)이라고합니다. 즉 적색, 녹색,청색의 3원색을 배합하여 모든 색을 표현할 수 있다는 개념입니다. 따라서 이러한 원뿔세포의 기능에 이상이 있을 때 바로 색각이상이 생기게 됩니다.

1)빈도

색각이상은 흔한 증상으로 전체 남자 인구의 약 5~8%에서 나타납니다. 서양에서는 남자 8%, 여자는0.5%가 색각이상이라고 하며, 국내에서는 전체 남자의5.9%, 전체 여자의 0.4%가 색각이상이라고 알려져 있습니다.

색각이상 중에서는 일반적으로 녹색약(Deuteranomaly)이가장 많아 전체 색각이상의 25~45%를 차지합니다. 그다음으로 녹색맹(Deuteranopia), 적색맹(Protanopia), 적색약 (Protanomaly)의 순서입니다. 하지만 이 세 가지의 빈도는 서로 비슷하여 각각 전체 남자 인구 중 약 1%에해당합니다. 제삼색각이상이나 완전색맹은 매우 드물어서 약 0.005%의빈도를 보입니다.

색각이상이 있으면 정상색각인과는 다르게 색을 인식하게 되어 일상생활에서 불편할 수 있습니다. 하지만 색을 전혀 구분하지 못하는 경우는 매우 드물어서 대부분의 색각이상자는 색각 검사를 통해 발견되기 전에는스스로 이상을 느끼지 못하는 경우가 많고 큰 불편 없이 일상생활을 할 수 있습니다.

색각이상 중에서 가장 흔한 유형인 녹색약은 원뿔세포 광색소의 분광민감도 분포가 정상인의 적색 원뿔세포와녹색 원뿔세포의 민감도 사이에 위치하게 되는데, 이 민감도가 얼마나 정상에서 멀어져 있는지에 따라 증상의정도가 결정됩니다.

이색형 색각인 적색맹이나 녹색맹은 원뿔세포 한 가지가 없으므로 증상이 더 심한 편입니다. 예를 들어 제일 색맹 즉, 적색맹은 장파장의 영역에 반응하는 광색소가없으므로 650 nm 이상의 붉은색에 대하여 둔감하여 붉은색을 검은색으로 본다든지, 검은색 옷을 입어야 하는 자리에 붉은색 계통의 옷을 입고 간다든지 하는 일이 생길 수 있습니다.

제이 색맹 즉, 녹색맹의 경우에는 중간 길이 파장 즉 녹색 계통의색파장에 민감한 원뿔세포가 존재하지 않아서 녹색보다 장파장 쪽은 노란색으로, 녹색보다 단파장 쪽은 파란색으로인지하게 되어 세상을 노란색과 파란색 두 가지 계통의 색으로 감지하는 경향이 생깁니다.

한 연구에 의하면 이상삼색형색각자의 66%, 이색형색각자의 99%가 색각이상으로 인해 일상생활에 불편을 느낀다고 합니다. 색각이상의유형에 따라 실제 색각이상자가 어떻게 사물의 색을 느끼는지를 시뮬레이션하면 다음 그림과 같습니다.

색각이상은 원뿔세포의 이상 정도와 유형에 따라 분류됩니다. 과거에색맹, 색약, 색신 등으로 부르던 개념보다 더 구체적이고질원병리에 근거한 분류라 할 수 있습니다.

1)원뿔세포의 이상 정도에 따라 분류

① 삼색형 색각자(Trichromat)

망막에 세 가지 종류의 원뿔세포 즉, 정상적인 분광민감도를 가진적색, 녹색, 청색 원뿔세포를 모두 가지고 있어 정상적인색인식분별능력을 보유한 정상색각인을 말합니다.

② 이상삼색형 색각자(Anomaloustrichromat)

적색, 녹색, 청색세 가지의 원뿔세포가 모두 존재하지만 이들 중 어느 한 종류의 원뿔세포의 분광민감도가 비정상이어서 해당하는 색의 인식이 정상인과 다른 경우입니다. (원뿔세포 내 광색소가 정상인과 달라 보통 사람보다 약간 다른 파장에 민감하게 반응하도록 유전적으로 정해져있습니다.)

③ 이색형 색각자(Dichromat)

세 가지 원뿔세포 중 두 가지의 원뿔세포만을 가지고 있는 경우로, 해당색인식에 상당한 장애를 갖는 것을 말합니다.

④단색형 색각자(Monochromat)

한 가지의 원뿔세포만 가지고 있거나 혹은 원뿔세포가 전혀 없는 경우를 말합니다. 이런 경우는 드문데 다른 색각이상과 달리 대부분 시력이 매우 나쁘며, 눈이이리저리 흔들리는 안구진탕 현상도 같이 나타나게 됩니다.

2)비정상 원뿔세포의 유형에 따른 분류

① 제일 색각이상(Protan defect)

적색 원뿔세포(red cone)의 기능 이상 혹은 결손이 있는경우입니다. 적색이 빛의 삼원색 중 제1색이므로 제일 색각이상이라고부르는데, 그중에서 적색 원뿔세포가 없는 이색형색각자를 적색맹(protanopia)이라합니다. 또는 적색 원뿔세포가 있기는 하지만 그 광색소가 달라 분광민감도가 정상인과 다른 경우를 적색약(protanomaly)이라고 합니다.

② 제이 색각이상(Deutan defect)

녹색 원뿔세포(green cone)의 기능 이상 혹은 결손이있는 경우입니다. 녹색 원뿔세포가 없는 이색형색각자를 녹색맹(deuteranopia),녹색원뿔세포가 있지만 그 광색소가 비정상적인 경우를 녹색약(deuteranomaly)이라고합니다.

③ 제삼 색각이상(Tritan defect)

청색 원뿔세포(blue cone)의 기능 이상 혹은 결손이 있는경우이고 이는 전체 인구의 0.005% 이하에서 나타나는 매우 드문 형태입니다. 선천성 색각이상의 99%는 제일 혹은 제이 색각이상입니다. 청색 원뿔세포가 없는 이색형색각자를 청색맹(Tritanopia), 있지만그 광색소가 비정상적인 경우를 청색약(Tritanomaly)이라고 합니다. 원뿔세포의 이상 정도 그리고 이상 세포의 유형에 따른 위 두 가지 분류를 종합하여 색각이상을 요약

3)색각이상에 대한 기존 용어의 문제점

기존에 쓰이던 색맹, 색약, 적록색맹등의 표현은 현재 기준에서 본다면 부적절한 면이 있습니다. 색각이상자 전체를 통틀어 색맹이라고 부르기도했는데 ‘맹’이란 단어는 말 그대로 전혀 볼 수 없다는 의미이기때문에 색맹이라고 하면 색을 전혀 볼 수 없다는 의미로 전달될 수 있습니다.

하지만 실제 색각이상자들은 색의 분별 능력이 떨어져 있는 상태이지 색을 전혀 보지 못하는 상태는 아니기때문에, 이 색맹이란 용어는 색각이상자 전체를 대변하기에는 부적절하며 또한 부정적인 의미를 담을 수있습니다. 그러므로 매우 드문 경우인 단색형색각자를 제외하고는 가급적 사용하지 않는 것이 좋습니다.

적록색맹, 혹은 적록색약이라고 부르던 용어도 색각이상 발생 원리에맞게 적색 원뿔세포의 이상인 경우 적색맹 혹은 적색약으로, 녹색 원뿔세포의 이상인 경우 녹색맹 혹은녹색약으로 부르는 것이 더 바람직할 것입니다.

색각이상에 대한 검사는 그 검사 목적에 따라 선별검사(Screening),정도판정검사(Grading), 진단확정검사(Diagnostic),직업적성검사(Vocational)로 나눌 수 있습니다. 각검사의 구체적 종류는 다음과 같습니다.

1)가성동색표 검사(Pseudoisochromatic plates test)

가성동색표는 동일한 색점으로 구성된 숫자나 모양을 혼동하기 쉽도록 비슷한 색의 색점과 함께 배열해 둔 검사표입니다. 정상 색각자들은 쉽게 숫자나 모양을 알 수 있지만 색각이상자들은 주변색과의 혼동으로 형태를 알아보지 못하거나다른 숫자로 혼동하게 만들어져 있습니다.

2)이시하라 색각 검사(Ishihara pseudoisochromatic plates test)

1917년 일본 안과 의사 이시하라에 의해 처음 만들어진 이래수차례 개정을 거쳐 현재 전 세계적으로 가장 널리 이용되는 색각검사법입니다. 휴대가 간편하고 검사 방법도간단해 손쉽게 이용할 수 있으며, 대부분의 색각이상자를 발견할 수 있는 높은 민감도(90~95%)를 가진 우수한 선별검사입니다. 다만 드물게 정상인데도색각이상자로 판정되는 경우(위양성)나 색각이상이 있는데도정상으로 판정되는 경우(위음성)가 있어 사용할 때 참고해야할 것입니다.

색표의 개수에 따라 각각 38, 24, 14 표 판본이 있는데제1색각이상과 제2색각이상 즉, 적록색각을 발견할 수 있으며 제3색각이상은 발견할 수 없습니다. 일반적으로 제1색각이상과 제2색각이상을구별할 수 없으나 38표 판본에서는 두 이상을 구별할 수 있는 진단색표(diagnostic plates)가 제공됩니다. 숫자를 읽지 못하는소아나 성인들을 위한 줄잇기(trails) 검사색표도 있으나 경도, 중등도, 고도의 색각이상의 정도를 구분할 수는 없습니다.

2)H-R-R색각검사 (Hardy-Rand-Rittler pseudoisochromatic platestest)

동그라미, 세모, 가위의세 가지 모양을 발견하는 검사로 숫자에 익숙하지 않은 소아나 성인에게 적용할 수 있는 검사입니다. 24개의색표로 구성되며 이시하라 검사만큼 색각이상의 발견 민감도가 높지는 않지만 이시하라 검사가 못하는 제3색각이상도발견할 수 있습니다. 따라서 후천성 색각이상의 진단에도 유용하게 쓰입니다. 경도, 중등도, 고도의정도 판정도 할 수 있도록 구성되어 있습니다.

3)색배열법 검사

색 순서대로 배열된 일련의 색패들을 무작위로 섞은 후 다시 원래의 순서대로 배열하는 방법으로, 색각이상을 분류하고 그 정도를 판정할 수 있게 하는 색각검사법입니다. 선천성색각이상자의 약 50%는 이 색배열 검사를 정상적으로 통과하기 때문(이상삼색형색각자, 경도 색각이상)에 이 색배열 검사는 색각이상이있는지 없는지를 판단하기 위한 목적이 아니라 색각이상을 제일, 제이,제삼 색각이상으로 분류하고 그 정도를 판정하기 위한 검사입니다.

① FM 100 색상검사(Farnsworth-Munsell100-hue test)

85개의 서로 다른 색패를 네 상자에 나누어 담고 이를 색 순서대로배열하도록 하여 인접한 색과 구분할 수 있는지를 측정하여 검사하는 방법입니다. 인접하지 않은 색패를잘못 인식하여 인접하게 배열할수록 오류값이 증가하며 오류값의 총합(total error score)과그 패턴으로 색각이상의 종류와 정도를 판정할 수 있습니다.

검사시행 및 분석에 상대적으로 시간이 많이 걸리는 단점이 있으나 색각이상의 정도를 정량적으로 정확히 구분할수 있고, 제삼색각이상에 대한 검사도 가능하여 후천성 색각이상자의 추적관찰에도 이용될 수 있는 장점이있습니다.

②패널 D-15 검사

15개의 색패를 색 순서대로 배열하도록 한 뒤 색패의 뒷면에표시된 숫자를 번호 1번부터 기록용지에 연결하여 배열된 모양에 근거하여 색각이상을 판정합니다. 기록 용지 그림상 교차왕복횡단선이 2개 이상일 때 불합격으로 판정하며중등도 이상의 색각이상이 있는 것으로 판정할 수 있습니다. 경도의 색각이상은 이 검사를 정상인처럼 통과합니다. 기록용지의 지시선 축 중 어느 방향과 횡단선이 일치하는가에 따라서 제일, 제이, 제삼 색각이상으로 분류합니다.

③ 색각경 검사(Anomaloscope)

각경 검사는 선천성 색각이상의 진단과 분류, 정도 판정에 민감하고가장 정확한 결과를 보여 모든 색각검사의 표준이 되는 검사입니다. 색각경 내의 아래쪽 반원 노란색과일치시키기 위하여 위쪽 반원의 적색과 녹색을 피검사자가 적당히 혼합하여 (color matching) 색각이상을진단하는 방법입니다. 

하지만 사용법이 어려워 검사자가 상당히 숙련되어야 하고 검사 시간이 오래 걸리며 장비 가격이 비싸다는 단점이있어 실제 사용은 매우 제한적입니다. 제삼색각이상 혹은 후천색각이상에는 이용될 수 없고 단지 선천적으로색각이상인 제일, 제이색각 이상이 대상이 됩니다. 색각경은 Nagel과 Neitz의 두 모델이 있습니다.

④ 색등 검사(Lantern test)

색등 검사란 특정 직업에서 업무수행 적성 평가를 위한 목적으로 이용되는 검사로 철도, 선박, 항공 업무 종사자들을 대상으로 실제 신호의 식별 능력이 있는지판정하는 데 사용합니다. 운전면허 취득 시 시행하는 삼색등 검사도 업무수행능력평가에 근거를 둔 색등검사의일종입니다.

  색각이상의 유전

색각이상은 성염색체 관련 열성유전이며 X염색체의 색각유전자에이상이 있을 때 남자는 증상이 나타나는 색각이상자가 되고 여자들은 보인자가 됩니다. 아들은 모계 쪽의유전을, 딸은 부계 쪽의 유전을 받습니다. 그렇기 때문에아버지가 색각이상이라고 해서 아들이 색각이상이 되는 것은 아니며 오히려 아들은 모두 정상, 딸들은 모두보인자가 됩니다.

어머니가 보인자이고 아버지가 정상인 경우 아들이 색각이상이 될 확률은 임신마다 50%이며 또 딸이 보인자가 될 확률 역시 임신마다 50%입니다. 성염색체 관련 유전의 특성상 여성은 보인자가 될 수는 있어도 증상이 있는 색각이상자가 되지는 않는 것이 일반적이지만, 매우 드물게 아버지가 색각이상자이고 어머니가 색각이상보인자인 경우에는 그 딸에게서 색각이상이 나타날 수 있습니다. 또한 두 X염색체 중 한 개가 비활성화된 경우(Lyonization), 혹은 색각이상유전자를 가진 터너증후군인 경우 여성에서도 드물게 색각이상이 나타날 수있습니다.

  후천성 색각이상

후천성 색각이상은 안질환 혹은 뇌질환에 의해 발생하는 색각이상으로 전체 색각이상의 인구 중 약 1% 미만입니다. 대표적으로 원뿔세포의 기능 이상을 초래하는 망막질환이원인이 될 수 있으며 당뇨망막병증, 연령관련황반변성, 중심성맥락망막병증, 망막색소상피변성증, 스타가르트병, 원뿔세포이영양증 등 다양한 질환이 색각이상을 초래할 수 있습니다.

또한 색각 정보를 뇌로 전달하는 시신경의 이상이 있을 때에도 색각이상이 나타나는데 시신경염, 각종 시신경병증, 녹내장 등이 원인이 됩니다. 후두엽 뇌경색, 뇌종양, 파킨슨병등 뇌질환에서도 후천성 색각이상이 나타나며 유기용제, 스티렌 등 산업물질에 의한 독성 반응에 의해서도색각이상이 나타난다고 합니다. 후천성 색각이상은 선천성 색각이상과 달리 대부분 제삼색각이상 즉 청색약혹은 청색맹으로 나타납니다.

색각이상은 원뿔세포의 기능이 문제인 선천성이기 때문에 아직까지는 근본적인 치료가 불가능합니다. 다만 착색 콘택트렌즈나 안경으로 색각이상을 부분적으로 보정해줄 수는 있는데,이시하라 가성동색표 검사 색표를 맞히는 등 부분적인 개선 정도입니다.

그렇기 때문에 색 분별 능력 자체를 개선시키는 것이 아니라 인접한 두 색의 대비를 증강시킴으로써 한쪽은밝게 한쪽은 상대적으로 어둡게 만들어 명암차, 밝기의 차이를 증강시켜 두 색을 좀 더 쉽게 구분할 수있도록 해주는 방법입니다.

따라서 실제 색 인식능력은 오히려 감소할 수도 있습니다. 현재시중에서 구입할 수 있는 콘택트렌즈는 주요 국가의 식품의약품안전청 허가를 받은 상태입니다. 7~8가지색을 이용한 서로 다른 종류의 렌즈로 제공되며 직접 색각이상자에게 검사하여 가장 효과 있는 색의 렌즈를 선택할 수 있습니다. 마젠타 색상이 제일 많이 이용됩니다.

하지만 이 방법은 모든 색각이상자에게 도움이 되는 것은 아니고, 해당색상의 구별이 그 사람의 업무나 생활에 매우 중요한 경우에 한하여 선택적으로 적용할 수 있습니다. 그러나이 렌즈가 기타 생활, 업무에는 방해가 될 수도 있으므로 안과 전문의와 상담, 검사 후에 대단히 신중하게 결정하는 것이 좋습니다.