직접 만드는 맞춤형 베개(customized pillow)와 3D 프린팅 연구
턱관절 환자분들과 이야기하다 보면 생각보다 자주 나오는 질문이 있습니다.
"베개를 높게 베야 하나요, 낮게 베야 하나요?"
“아침마다 턱이 아프니까 베개가 잘못된 것 같아요. 높이를 잘못 고르면 턱관절이 더 나빠질까요?”
베개를 바꾸고 싶어도 몇 cm가 맞는지 알기 어렵습니다. 매장에서 잠깐 누워본 느낌과 집에서 밤새 잔 느낌도 다르고, 바로 누울 때와 옆으로 누울 때도 필요한 높이가 달라집니다.
어떤 분은 낮은 베개를 쓰면 목과 턱이 편하다고 하고, 어떤 분은 조금 높은 베개로 바꾼 뒤 아침 턱 통증이 줄었다고 합니다. 바로 누워 있을 때는 괜찮지만 옆으로 돌아누우면 귀 앞 턱관절이 아프다는 분도 있습니다.
논문을 찾아보면 베개 높이는 경추의 위치와 목 근육의 활동에 영향을 줄 수 있습니다. 사람마다 필요한 높이가 다를 가능성을 고려해 5mm씩 높이를 조절한 일본 연구도 있습니다.[1][2][3][4]
오복만세치과의 맞춤형 베개 연구도 목이 편한 높이에서 턱까지 편안한지를 확인하려는 질문에서 시작됐습니다.
턱관절 환자는 낮은 베개가 더 좋은가요?
베개는 잠을 자는 몇 시간 동안 머리와 목의 위치를 결정하는 지지 구조물입니다. 너무 낮거나 너무 높으면 머리와 경추가 편안한 위치에서 벗어나고, 이를 보상하려는 일부 목 근육의 활동이 달라질 수 있습니다.
Jiao 등의 연구에서는 옆으로 누운 상태에서 서로 다른 베개 높이를 적용하고 흉쇄유돌근(sternocleidomastoid muscle)과 승모근(trapezius muscle)의 근전도(electromyography, EMG)를 측정했습니다. 높이에 따라 두 근육의 활동과 편안함이 달라졌으며, 중간 조건에서 상대적으로 양호한 결과가 관찰됐습니다.[1]
Sacco 등의 연구는 옆으로 누운 참가자에게 5cm, 10cm, 14cm 폼 베개를 적용했습니다. 세 조건 중 10cm에서 중부 승모근의 활동이 가장 낮고 주관적인 편안함도 높았습니다.[2]
하지만 이 결과는 모든 사람에게 10cm를 권한다는 뜻이 아닙니다. 특정 참가자와 소재에서 세 높이를 비교했을 때 중간 조건이 상대적으로 나았다는 의미입니다.
같은 10cm라도 실제로 누우면 높이가 달라집니다
어깨 폭, 머리 크기, 귀와 어깨 사이 거리와 매트리스의 단단함은 사람마다 다릅니다. 푹신한 매트리스에서는 어깨가 더 들어가고, 단단한 매트리스에서는 덜 들어갑니다.
베개 자체도 눌립니다. 제품 설명에 10cm라고 적혀 있어도 머리를 올린 뒤 깊게 꺼지면 실제 수면 중 높이는 훨씬 낮아집니다. Lei 등의 리뷰는 경추 정렬, 머리·목의 압력 분포, 근육 활동, 체형과 수면 자세를 함께 고려해야 한다고 정리했습니다.[3]
그래서 "좋은 베개는 몇 cm인가요?"보다 다음 질문이 더 정확할 수 있습니다.
내 체형과 수면 자세에서, 실제로 누웠을 때 목과 턱이 함께 편한 높이는 몇 mm일까요?
일본 연구진은 5mm씩 높이를 바꿨습니다
Yamada 등의 2023년 연구에서는 척추 수면 설정법(Set-up for Spinal Sleep, SSS)을 이용해 개인별 베개 높이를 결정했습니다.[4]
평평하고 비교적 단단한 베이스 위에 면 소재를 접어 층을 만들고, 다음 세 단계를 확인했습니다.
- 옆으로 누웠을 때 머리와 몸통이 한쪽으로 지나치게 꺾이지 않는지
- 바로 누웠을 때 목이 과도하게 접히거나 젖혀지지 않는지
- 실제로 몸을 좌우로 돌릴 때 움직임이 자연스러운지
연구진은 높이를 5mm씩 올리거나 낮추며 비교했습니다. 최종적으로 선택된 개인별 높이는 약 55~85mm, 즉 5.5~8.5cm 범위였습니다. 같은 연구 안에서도 필요한 높이가 3cm가량 달랐습니다.[4]
또 약 4kg의 하중에서 베개 높이 변화가 5mm를 넘지 않도록 단단함을 확인했습니다. 높이를 맞추는 것뿐 아니라 머리를 올린 뒤에도 그 높이가 지나치게 무너지지 않는지가 중요하기 때문입니다.
목 통증 연구에서 84명 중 42명이 의미 있는 감소를 보였습니다
Yamada 연구에는 목 통증이나 어깨 결림을 호소한 84명이 참여했습니다. 개인별 높이를 맞춘 뒤 2주와 3개월에 경과를 확인했고, 42명(50%)에서 목 통증 점수가 3점 이상 감소했습니다.[4]
이 연구에는 대조군이 없어 자연적인 변화, 기대 효과와 생활 변화의 영향을 분리하기 어렵습니다. 연구 대상도 턱관절장애 환자가 아니라 목 통증·어깨 결림 환자였습니다.
따라서 이 논문은 "베개를 맞추면 턱관절장애가 치료된다"는 근거가 아닙니다. 사람마다 베개 높이를 mm 단위로 조절하는 방법이 실제로 연구됐다는 근거로 읽는 것이 정확합니다.
턱과 목은 완전히 따로 움직이지 않습니다
머리와 목의 자세를 바꾸면 씹는 동안 교근(masseter muscle)과 앞쪽 측두근(anterior temporalis muscle)의 활동도 달라질 수 있습니다. Gadotti 등의 작은 예비연구에서는 편안한 최대 전방머리자세에서 씹을 때 교근 활동이 증가했습니다.[5]
수면 이갈이가 있는 8명의 수면다원검사 16건을 분석한 Gouw 등의 연구에서는 턱 근육과 목 근육 사이의 유의한 결맞음(coherence)이 턱·목 근육 조합 에피소드의 84.9%에서 관찰됐습니다.[6]
이 연구들은 머리·목·아래턱을 기능적으로 연결된 계통으로 볼 근거를 제공합니다. 그러나 베개 높이가 턱관절 통증을 줄인다는 직접 연구는 아닙니다.
옆으로 자는 자세가 모두에게 나쁘다는 뜻은 아닙니다
"옆으로 자면 턱관절이 망가진다"고 일반화해서는 안 됩니다. 수면 자세가 턱관절장애의 발생이나 지속에 미치는 영향이 작거나 뚜렷하지 않다는 연구도 있습니다.[7]
그렇지만 실제 진료에서는 다음처럼 말하는 환자분들이 있습니다.
"오른쪽으로 누우면 오른쪽 귀 앞이 아파요."
"옆으로 자면 턱이 반대쪽으로 밀리는 느낌이 나요."
"아픈 쪽으로는 눕지 못하겠어요."
턱관절 연구의 구강행동 질문지에도 "턱에 압력이 가해지는 자세로 자기"가 포함됩니다. 일부 연구에서는 이 행동이 TMD 환자에게 흔하게 보고됐지만, 설문 기반 연관성은 원인과 결과를 증명하지 않습니다.[8]
집단 연구와 개인 환자에게 특정 자세에서 익숙한 통증이 재현되는 현상은 구분해서 봐야 합니다.
턱관절 환자에게는 '그 높이에서 턱도 편한가'를 추가합니다
SSS 연구는 옆으로 눕기, 바로 눕기와 좌우로 돌아눕기를 통해 목에 맞는 높이를 찾았습니다. 오복만세치과에서는 여기에 한 가지 임상적 질문을 더해볼 수 있다고 생각합니다.
그 높이에서 턱도 편한가요?
바로 누웠을 때에는 턱이 뒤로 밀리는 느낌, 귀 앞 압박감, 관자놀이 긴장과 이를 물고 싶은 느낌이 생기는지 관찰합니다.
오른쪽과 왼쪽으로 각각 누웠을 때에는 목이 꺾이지 않는지뿐 아니라 볼이 지나치게 눌리는지, 아래턱이 반대 방향으로 밀리는지와 평소 턱 통증이 재현되는지도 비교합니다.
이 과정은 확립된 턱관절 진단검사가 아닙니다. 목 통증 연구의 높이 조절법을 턱관절 환자의 수면 환경에 응용해보는 오복만세치과의 임상적 제안입니다.
집에서는 큰 타월 하나로 높이를 비교할 수 있습니다
비싼 베개를 바로 사기 전에 평평하고 쉽게 꺼지지 않는 베이스 위에 큰 면 타월이나 얇은 면 담요 하나를 반복해서 접어볼 수 있습니다. 작은 수건 여러 장을 느슨하게 쌓으면 밤사이 서로 밀릴 수 있으므로, 하나의 큰 천을 아코디언처럼 접고 전체를 커버 안에 넣는 편이 형태를 유지하기 쉽습니다.
현재 높이에서 5mm 안팎을 더하거나 빼고 다음을 차례로 비교합니다.
- 옆으로 누워 머리와 몸통의 정렬을 봅니다.
- 바로 누워 목과 턱이 편한지 봅니다.
- 좌우로 돌아눕는 동작이 자연스러운지 봅니다.
- 양쪽으로 누웠을 때 턱이 눌리거나 옆으로 밀리는지 봅니다.
- 다음 날 아침 목·턱·관자놀이의 불편감을 각각 0~10점으로 기록합니다.
하루의 느낌만으로 결론 내리기보다 비슷한 경향이 반복되는지 확인합니다. 통증이 분명히 증가하면 "적응해야 한다"며 참고 계속 사용할 필요는 없습니다.
목에는 편하지만 턱에는 불편한 높이도 있을 수 있습니다
옆으로 누웠을 때 목의 정렬만 보면 어느 정도 높이가 필요할 수 있습니다. 하지만 높이가 달라지면 얼굴과 아래턱에 전달되는 압력도 달라질 수 있습니다.
반대로 턱의 압박을 줄이려고 베개를 지나치게 낮추면 목이 매트리스 쪽으로 기울 수 있습니다. 결국 턱관절 환자의 베개는 목의 최적점 하나가 아니라 목과 턱이 함께 비교적 편한 범위를 찾는 과정일 수 있습니다.
타월 한 장에서 3D 프린팅 아이디어가 시작됐습니다
이 연구를 읽으며 이수영 원장은 다른 생각을 했습니다.
"타월로 찾은 높이를 디지털 설계값으로 바꿀 수 없을까?"
먼저 타월을 접으며 65mm, 70mm, 75mm처럼 편한 높이를 찾습니다. 그 값을 캐드(computer-aided design, CAD)에 입력하면 같은 높이를 다시 만들고, 필요할 때 70mm 버전 1(Version 1)을 72mm 버전 2(Version 2)로 수정할 수 있습니다.
개인맞춤은 머리 모양을 그대로 복제하는 것으로 끝나지 않을 수 있습니다. 실제로 사용하고 반응을 확인한 뒤 수정하는 측정 → 제작 → 사용 → 평가 → 수정의 과정이 더 중요할 수 있습니다.
같은 TPU라도 내부 구조에 따라 단단함이 달라집니다
열가소성 폴리우레탄(thermoplastic polyurethane, TPU)은 유연한 필라멘트로 출력할 수 있습니다. 같은 TPU라도 격자(lattice)의 셀 모양, 크기와 밀도를 바꾸면 압축 특성이 달라집니다.[9][10][11]
최근 연구는 단순한 채움 비율(infill percentage)을 넘어 개방형·폐쇄형 셀과 자이로이드(Gyroid), 다이아몬드(Diamond), 슈바르츠 P(Schwarz P) 같은 삼중주기 최소곡면(triply periodic minimal surface, TPMS) 구조를 비교합니다.[10][11]
이 기술을 베개에 응용한다면 후두부, 경추, 얼굴과 아래턱 주변을 서로 다른 압축 특성으로 설계하는 아이디어를 시험할 수 있습니다. 하지만 어떤 구조가 턱관절 환자에게 적합한지는 아직 알려져 있지 않습니다.
3D 프린터는 답이 아니라 답을 시험하는 도구였습니다
오복만세치과에서는 융합 적층 조형(fused deposition modeling, FDM) 3D 프린터로 실제 베개 형태의 첫 프로토타입을 제작했습니다.
직접 만들어보니 "출력할 수 있는가"보다 다음 질문이 더 어려웠습니다.
- 몇 mm 높이가 적절한가?
- 머리를 올렸을 때 몇 mm까지 압축되어야 하는가?
- 후두부와 경추는 각각 얼마나 지지해야 하는가?
- 옆으로 누웠을 때 얼굴은 얼마나 들어가야 하는가?
- 아래턱이 옆으로 밀리는 힘을 어떻게 측정하고 줄일 것인가?
3D 프린터는 좋은 베개를 자동으로 만들어주는 답이 아니었습니다. 측정하고 찾은 답을 실제 물체로 만들어 비교하는 도구에 가까웠습니다.
그래서 지금은 '턱관절 치료용 베개'라고 부르지 않습니다
현재 확인된 근거는 다음과 같습니다.
- 베개 높이에 따라 목 근육 활동이 달라질 수 있습니다.
- 개인별 높이를 5mm 단위로 조절한 목 통증 연구가 있습니다.
- 머리·목 자세와 저작근 활동은 완전히 독립적이지 않습니다.
- TPU 격자의 구조를 바꾸면 압축 특성을 바꿀 수 있습니다.
반면 다음 내용은 아직 직접 입증되지 않았습니다.
- 5mm씩 높이를 조절하면 턱관절장애가 치료된다.
- 특정 TPU 격자가 턱관절 통증을 줄인다.
- 얼굴과 하악 부분을 부드럽게 만든 3D 프린팅 베개가 일반 베개보다 효과적이다.
따라서 현재 제작한 것은 완성된 의료기기나 판매용 치료 제품이 아닙니다.
턱관절 환자의 수면 환경을 연구하기 위한 FDM 3D 프린팅 맞춤형 베개 프로토타입입니다.
목표는 모든 사람에게 같은 베개를 판매하는 것이 아닙니다
사람마다 적절한 높이가 다르다는 것이 출발점인데, 모든 사람에게 같은 모양의 베개를 권한다면 처음 질문과 모순됩니다.
오복만세치과가 생각하는 목표는 하나의 "오복만세 베개"를 만드는 것이 아닙니다. 각 사람에게 편한 조건을 어떻게 찾고, 그 조건을 어떻게 기록하며, 다시 재현하고 수정할 것인가를 연구하는 것입니다.
높이 하나에서 시작해 압축량과 위치별 압력, 아래턱에 전달되는 힘의 방향까지 측정할 수 있다면 버전 1과 버전 2를 비교하는 연구도 가능해질 수 있습니다.
통증이 심하거나 악화된다면 베개만으로 해결하려 하지 마세요
베개를 바꾸는 동안 턱 통증이 뚜렷하게 심해지거나 입이 잘 벌어지지 않고, 턱이 반복해서 걸리거나 교합이 갑자기 달라진다면 자가 조절을 중단하고 원인을 확인해야 합니다.
팔·손의 저림이나 근력 저하, 보행 이상, 심한 두통·어지럼증, 발열 또는 외상 뒤 시작된 통증이 있다면 베개 높이만의 문제로 보지 말고 필요한 진료를 받아야 합니다.
편안한 높이를 찾고 기록하는 과정
타월로 높이를 조절하면서 목이 편한지, 옆으로 누웠을 때 턱이 눌리거나 밀리는 느낌은 없는지 살펴볼 수 있습니다. 편안했던 높이를 기록하면 이후 비교할 기준이 됩니다.
오복만세치과 이수영 원장은 턱관절 환자에게 맞는 맞춤형 베개(customized pillow)도 중요하다고 생각합니다. 그래서 타월로 편안한 높이를 찾는 단계에서 그치지 않고, 그 값을 디지털 설계로 옮겨 3D 프린터로 제작하고 다시 수정하는 개발을 계속하고 있습니다.
아직은 턱관절장애 치료 효과가 입증된 완성품이 아니라 연구용 프로토타입을 발전시키는 과정입니다. 높이와 압축량, 머리·목을 받치는 위치와 옆으로 누웠을 때 턱에 전달되는 압력을 어떻게 조절할지 하나씩 확인하고 있습니다. 이 과정에서 얻은 성과를 가능한 이른 시일 안에 공개할 수 있기를 기대합니다.
참고문헌
- Jiao R, et al. The impact of pillow height on neck muscle activity: a pilot study. Sleep Breath. 2024. DOI: 10.1007/s11325-024-03219-6
- Sacco ICN, et al. The Effect of Pillow Height on Muscle Activity of the Neck and Mid-Upper Back and Patient Perception of Comfort. J Manipulative Physiol Ther. 2015;38(6):375-381. PubMed PMID: 26209581
- Lei JX, et al. Ergonomic Consideration in Pillow Height Determinants and Evaluation. Healthcare. 2021;9(10):1333. DOI: 10.3390/healthcare9101333
- Yamada S, Hoshi T, Toda M, et al. Changes in neck pain and somatic symptoms before and after the adjustment of the pillow height. J Phys Ther Sci. 2023;35(2):106-113. DOI: 10.1589/jpts.35.106
- Gadotti I, Hicks K, Koscs E, et al. Electromyography of the masticatory muscles during chewing in different head and neck postures: A pilot study. J Oral Biol Craniofac Res. 2020;10(2):23-27. DOI: 10.1016/j.jobcr.2020.02.002
- Gouw S, et al. Coherence of jaw and neck muscle activity during sleep bruxism. J Oral Rehabil. 2020;47(4):432-440. DOI: 10.1111/joor.12932
- Mundt AK, Helkimo M, Magnusson T. Sleeping position and reported quality of sleep: a comparison between subjects demanding treatment for temporomandibular disorders and controls. J Oral Rehabil. 2012. PubMed PMID: 22372306
- Yap AU, Kim S, Lee BM, Jo JH, Park JW. Sleeping and waking-state oral behaviors in TMD patients: their correlates with jaw functional limitation and psychological distress. Clin Oral Investig. 2024. PMC 원문
- de la Rosa S, Mayuet PF, Silva CS, et al. Design and characterization of 3D-printed TPU-based lattice structures: application to methodology for the design of personalized therapeutic products. Rapid Prototyp J. 2024;30(11):72-86. DOI: 10.1108/RPJ-08-2023-0287
- de la Rosa S, Mayuet Ares PF, Rodríguez-Parada L. Design of Flexible TPU-Based Lattice Structures for 3D Printing: A Comparative Analysis of Open-Cell Versus Closed-Cell Topologies. Polymers. 2025;17(9):1133. DOI: 10.3390/polym17091133
- Claybrook FR, Southee DJ, Mohammed M. Mechanical evaluation of elastomeric thermoplastic polyurethane additively manufactured triply periodic minimal surface area lattice structures for adjustable cushioning properties. Rapid Prototyp J. 2024. DOI: 10.1108/RPJ-08-2023-0299
※ 이 글은 베개 높이·목 근육·저작근 및 유연 소재 3D 프린팅에 관한 서로 다른 연구를 연결해 앞으로의 연구 질문을 설명합니다. 맞춤형 3D 프린팅 베개가 턱관절장애를 치료한다는 임상 근거는 아직 없습니다.