눈은 어떻게 초점을 맞출까

빛은 각막, 동공, 수정체를 차례로 지나 망막에 닿고, 그곳의 두 가지 세포가 빛을 신경 신호로 바꿉니다.

빛이 지나가는 길

지금 이 화면에서 눈을 떼어 방 건너편에 있는 무언가를 보았다가, 다시 이 화면으로 돌아와 보세요. 잠깐 동안 글자가 흐리게 보이다가 곧바로 다시 또렷해집니다. 바로 그 반 초 사이에, 여러분 눈 속에 있는 고리 모양 근육이 수정체의 모양을 바꾼 것입니다. 이 단원에서는 빛이 눈 속을 지나가는 길을 처음부터 따라가 보고, 눈이 가까이 있는 것과 멀리 있는 것에 모두 초점을 맞춰 또렷하게 보는 방법을 봅니다.

미국 국립안연구소(National Eye Institute)는 빛이 지나가는 경로를 몇 단계로 나누어 설명합니다. 빛은 먼저 눈 앞쪽에 있는 투명한 돔인 각막(cornea)을 지나며 꺾입니다. 각막은 이렇게 들어오는 빛을 꺾어 눈이 초점을 맞추도록 돕는데, 이 꺾임이 초점을 맞추는 첫 단계입니다. 그다음에는 빛 가운데 일부가 색이 있는 홍채(iris) 한가운데에 뚫린 구멍인 동공(pupil)을 지납니다. 홍채는 민무늬근이라서 밝은 빛 속에서는 동공을 작게, 어두운 빛 속에서는 동공을 크게 만듭니다. 그래서 홍채는 눈으로 들어오는 빛의 양을 조절합니다. 이어서 빛은 그 뒤에 있는 수정체(lens)를 지나는데, 수정체는 각막과 함께 일하면서 빛을 눈 뒤쪽에 있는 망막(retina)의 한 점에 모읍니다.

망막은 빛이 신경 신호로 바뀌는 자리입니다. 빛을 신호로 바꾸는 이 일을 하는 것은 두 종류의 광수용체 세포(photoreceptor cell)입니다. 막대세포(rod)는 희미하고 어두운 빛에서 일하고, 색은 느끼지 못합니다. OpenStax 교과서에 따르면 막대세포는 아주 예민해서 광자 하나만으로도 신호를 낼 수 있습니다. 원뿔세포(cone)는 그보다 밝은 빛이 있어야 일하고, 모두 세 가지 종류가 있습니다. 그래서 뇌는 이 세 종류가 저마다 얼마나 세게 반응했는지를 서로 견주어 색을 알아냅니다. 이렇게 생긴 신호는 시신경(optic nerve)을 따라 눈을 떠나 뇌로 가고, 뇌가 이 신호를 여러분이 보는 장면으로 바꿉니다.

세 겹의 막과 두 가지 액체

눈알의 벽은 세 겹으로 되어 있습니다. 먼저 바깥층은 눈알 겉면의 약 6분의 5를 덮는 질기고 하얀 공막(sclera)과, 앞쪽의 투명한 각막으로 이루어집니다. 가운데층에는 작은 혈관이 가득한 맥락막(choroid)이 있고, 섬모체(ciliary body)와 홍채도 이 층에 함께 있습니다. 그리고 가장 안쪽 층이 바로 망막입니다. 눈 속에서 수정체 앞에 있는 공간은 물처럼 묽은 액체인 방수(aqueous humor)로 차 있고, 수정체 뒤에 있는 더 큰 공간에는 그보다 걸쭉한 젤인 유리체(vitreous humor)가 들어 있습니다. 또 눈물샘(lacrimal gland)에서 나온 눈물은 눈의 앞면을 촉촉하게 적시고 작은 먼지 같은 알갱이를 씻어 냅니다.

가까운 것과 먼 것에 초점 맞추기

사진기는 렌즈를 앞뒤로 움직여서 거리에 맞게 초점을 맞춥니다. 눈은 그 대신 수정체의 모양 자체를 바꿉니다. 섬모체는 수정체를 둘러싼 고리 모양의 근육인데, 섬모체띠(zonule)라는 가는 섬유들로 수정체 가장자리와 이어져 있습니다. 멀리 있는 것을 볼 때는 수정체가 당겨져 더 납작해집니다. 가까이 있는 것을 볼 때는 수정체가 더 둥글어지고, 그래서 빛을 더 세게 꺾어 가까운 곳에 초점을 맞춥니다. 위의 3D 모형에서 등불을 눈 쪽으로 가까이 가져올수록 수정체가 두꺼워지는 모습을 볼 수 있습니다.

때로는 빛이 망막 위의 정확한 자리에 모이지 않을 때도 있습니다. 미국 국립안연구소는 이런 경우를 굴절 이상(refractive error)이라고 부릅니다. 먼저 근시(myopia)는 빛이 망막보다 앞에서 모이기 때문에 멀리 있는 것이 흐리게 보이는 상태입니다. 눈알이 앞뒤로 너무 길게 자랐거나 각막이나 수정체의 모양 때문에 생기며, 보통 6세에서 14세 사이에 처음 시작됩니다. 반대로 원시(hyperopia)는 빛이 망막 뒤에서 모이려 해서 가까이 있는 것이 흐리게 보이는 상태이고, 눈알이 너무 짧거나 각막이나 수정체의 모양 때문에 생깁니다. 노안(presbyopia)은 이 둘과는 원인이 다릅니다. 45세쯤이 지나면 수정체가 점점 단단해지고 탄력이 줄어들어서, 가까운 것을 볼 만큼 충분히 둥글어지지 못합니다. 이런 굴절 이상을 바로잡는 가장 흔한 교정 방법은 안경이나 콘택트렌즈입니다.

가장 또렷한 곳과 보이지 않는 곳

이 문단 한가운데에 있는 한 단어에 눈을 꼭 고정해 두세요. 그러면 눈을 움직이지 않는 한, 줄의 처음과 끝에 있는 글자는 읽기가 어렵습니다. 그 까닭은 망막 한가운데에 중심오목(fovea)이라는 작은 오목한 부분이 있기 때문입니다. 여기에는 빛을 가로막는 혈관이 없고, 원뿔세포가 아주 빽빽하게 모여 있습니다. 그래서 우리 눈은 그때그때 중요한 것이 중심오목에 맺히도록 쉬지 않고 움직입니다. 그 조금 옆에는 신경 섬유가 모여 눈을 빠져나가는 시신경 원판(optic disc)이 있습니다. 여기에는 막대세포도 원뿔세포도 전혀 없어서, 누구의 눈에나 맹점(blind spot)이 있습니다. 아래에 있는 그림 카드로 여러분 자신의 맹점을 찾아볼 수 있습니다.

이 내용은 몸의 구조와 작동을 배우기 위한 교육 자료입니다. 의학적 조언이 아니며 진단이나 치료에 쓰지 않습니다.