파킨슨병 환자의 자전거 타기, 균형은 어떻게 다를까? 실내 자전거 연구로 본 균형 전략

한눈에 보기: 파킨슨병 환자 중에는 걷기가 힘들어진 뒤에도 자전거 타기는 해내는 분이 많아요. 그런데 이들이 자전거 위에서 실제로 어떻게 균형을 잡는지는 거의 연구된 적이 없었어요. 고려대학교 연구팀은 경증 파킨슨병 환자 39명과 같은 연령대의 건강한 성인 43명을 Ultiracer (얼티레이서) 위에 태우고, 핸들과 안장에 실리는 힘을 하나하나 측정했어요. Ultiracer (얼티레이서)는 실제 도로 위 자전거처럼 좌우로 움직이고 기울어지는 조향형 실내 자전거 플랫폼이에요. 파킨슨병 환자들은 더 천천히 페달을 밟았고, 좌우 흔들림은 오히려 적었으며, 핸들과 엉덩이를 한 덩어리처럼 함께 움직이는 "기울이며 조향하기" 방식을 썼어요. 보통 자전거 초보자에게서 보이는 방식이에요. 이 자전거 주행 지표들은 보행 검사 결과와도 맞아떨어졌고, 두 집단을 AUC 0.945라는 높은 수준으로 구별했어요 (Kang et al., 2025). 핵심은 이거예요. 실내 자전거 한 번의 주행이 균형 훈련이 되는 동시에, 그 사람의 균형 능력이 실제로 어떻게 작동하는지 들여다보는 창이 될 수 있다는 것이에요.

걷기는 힘든데 자전거는 탈 수 있다? 파킨슨병의 자전거 역설

파킨슨병은 전 세계적으로 940만 명 이상이 앓고 있는 질환이에요. 병이 진행되면 균형 장애와 낙상이 늘고, 많은 환자가 보행 동결을 겪어요. 보행 동결은 발이 바닥에 붙은 듯 걸음이 떨어지지 않는 증상이에요 (Kang et al., 2025).

그런데도 파킨슨병 환자 중 상당수는 여전히 자전거를 탈 수 있어요. 가장 잘 알려진 사례는 2010년 영상으로 기록된 네덜란드의 한 환자예요. 보행 동결 때문에 몇 걸음도 떼기 힘들었던 그는 자전거는 부드럽게 탔어요 (Snijders & Bloem, 2010). 페달을 돌리는 동작이 걷기에는 없는 리듬감 있는 움직임 패턴과 외부 신호를 활용하는 것으로 보여요 (Snijders et al., 2011).

이런 이유로 자전거 타기는 파킨슨병에 좋은 운동으로 주목받아 왔어요. 22편의 연구를 종합한 분석에서 자전거 운동은 운동 증상, 균형, 보행 속도, 그리고 파킨슨병 환자용 삶의 질 설문 점수를 개선했어요 (Tiihonen et al., 2021). 하지만 정작 한 가지 질문은 거의 연구되지 않았어요. 파킨슨병 환자는 자전거를 탈 때 어떻게 균형을 잡을까요?

일반 실내 자전거로는 답할 수 없는 이유

일반 실내자전거는 프레임이 바닥에 고정돼 있어서 균형을 잡을 필요가 없어요. 실제 자전거는 달라요. 달리는 자전거는 끊임없이 한쪽으로 기울기 시작하고, 라이더는 핸들 조향, 상체 기울이기, 무릎 움직임으로 이를 바로잡아요 (Cain et al., 2016). 이 과정을 안전하게 연구하려면 넘어질 위험 없이 실제로 움직이는 자전거가 필요해요.

연구는 어떻게 진행됐나요?

연구팀은 리얼디자인테크(RealDesignTech)가 만든 Ultiracer (얼티레이서)를 사용했어요. 논문에서는 Ulti-racer P라는 모델명으로 불러요. 참가자들은 각자의 자전거를 롤러와 슬라이딩 모듈이 달린 플랫폼에 올렸어요. 이 플랫폼은 조향에 따라 자전거가 좌우로 최대 10cm 미끄러지고 살짝 기울어지게 해 주는데, 실제 도로에서 자전거가 만드는 것과 같은 움직임이에요.

연구 참가자는 다음과 같아요.

• 경증 파킨슨병 환자 39명: 평균 나이 약 65세, 대부분(84.6%)이 호엔-야(Hoehn and Yahr) 1~2단계였고, 약효가 작용하는 상태에서 검사했어요.
• 건강한 성인 43명: 나이, 성비, 체격, 자전거 경험이 비슷했어요.

참가자들은 화면 속 중앙선을 따라 편안한 속도로 30초씩 세 번 직진 주행을 했고, 물리치료사 두 명이 곁에서 안전을 지켰어요. 헤드셋과 시트포스트에 넣은 힘 센서가 핸들과 안장에 가해지는 힘을 기록했고, 다른 센서들이 좌우 이동과 속도를 측정했어요. 모든 참가자는 균형 척도, 다리 근력, 근활성도, 초음파, 그리고 GAITRite 매트를 이용한 보행 분석 같은 표준 임상 검사도 받았어요.

연구팀은 주행 데이터로 세 가지 새로운 지표를 만들었어요.

• 자전거 흔들림 지수(Bicycle Sway Index): 자전거가 중앙선에서 얼마나 벗어났는지
• 핸들-안장 협응 지수(Handle-Saddle Coordination Index): 핸들과 안장에 실리는 힘이 같은 방향으로 함께 움직이는지(기울이기와 조향을 한 덩어리로 하는 방식), 아니면 반대 방향으로 움직이는지(기울어짐을 조향으로 상쇄하는 방식)
• 센서 변동 지수(Sensor Fluctuation Index): 핸들과 안장에 실리는 힘이 순간순간 얼마나 출렁이는지

연구 결과: 파킨슨병 환자의 자전거 타기는 무엇이 달랐을까?

1. 파킨슨병 환자는 훨씬 천천히 탔어요. 스스로 고른 평균 속도가 시속 6.49km로, 건강한 그룹의 시속 10.28km보다 느렸어요.

2. 흔들림은 더 많은 게 아니라 더 적었어요. 연구팀은 파킨슨병 그룹이 더 많이 흔들릴 거라고 예상했어요. 그런데 결과는 반대로 17.1mm 대 22.8mm로 흔들림이 더 적었어요. 연구팀은 이를 걷기가 불안정할 때 보폭을 줄이고 천천히 걷는 것과 비슷한 보호 전략으로 봤어요.

3. 상체와 하체를 한 덩어리로 묶어서 썼어요. 핸들-안장 협응 지수는 파킨슨병 그룹이 0.47, 건강한 그룹이 0.11이었어요. 쉽게 말해 파킨슨병 환자는 핸들과 안장에 같은 방향으로, 같은 순간에 힘을 주는 경향이 있었어요. 건강한 노인은 핸들과 엉덩이를 따로, 또는 서로 반대 방향으로 쓰는 경우가 많았어요. 앞선 연구에서도 자전거 초보자는 이렇게 핸들과 안장에 실리는 힘을 함께 쓰는 균형 전략을 보였고, 숙련자는 조향과 기울이기를 따로 조절했어요 (Cain et al., 2016).

4. 자전거 지표는 실제 걷기 능력과 맞아떨어졌어요. 파킨슨병 그룹에서 "기울이며 조향하기" 결합이 강할수록 보행 지표가 나빴고, 이는 나이, 근력, 증상 정도, 균형 점수, 체격을 보정한 뒤에도 마찬가지였어요. 흥미롭게도 표준 파킨슨병 운동 점수(UPDRS 3부)와는 연관이 없었는데, 이 척도의 18개 항목 중 균형과 보행에 관한 항목은 2개뿐이에요.

5. 짧은 주행만으로 두 집단을 잘 구별했어요. 평균 자전거 속도 하나만으로도 AUC가 0.880으로, 보행 속도보다 높았어요. 속도, 협응 지수, 핸들 힘의 변동, 성별을 합친 간단한 모델은 AUC 0.945, 정확도 91.4%에 이르렀어요 (Kang et al., 2025). (AUC는 동전 던지기 수준인 0.5부터 완벽한 구별인 1.0까지의 값이에요.)

파킨슨병 재활 운동에 주는 의미

이 연구는 진단 검사를 만드는 것이 아니라 균형을 잡는 방식을 살펴본 연구예요. 또 경증 파킨슨병 환자가 직선으로 주행한 경우만 다뤘기 때문에, 더 다양한 환자와 주행 과제로 결과를 확인해야 해요. 그래도 연구팀은 몇 가지 실질적인 결론을 내렸어요.

• 자전거 타기로 동적 균형을 훈련할 수 있어요. 파킨슨병 환자는 안정을 위해 타는 방식을 스스로 바꾸기 때문에, 움직이는 자전거는 현실감 있고 적당히 도전적인 균형 운동이 돼요.
• 야외 자전거로 돌아갈 시점을 판단하는 데 도움이 될 수 있어요. 언젠가는 자전거 주행 지표가 재활 과정에서 야외 자전거를 타도 될 만큼 안정적인지 판단하는 데 쓰일 수 있어요.
• 훈련과 평가를 함께 할 수 있어요. 연구팀은 아직 야외에서 탈 준비가 안 된 환자에게 이 조향형 실내 자전거 시스템이 균형 조절을 연습하면서 동시에 객관적으로 평가받을 수 있는 "안전하고 역동적인 재활 도구"라고 설명했어요.

이 결과는 같은 연구팀의 또 다른 연구와도 이어져요. 같은 플랫폼에서 단 30초 주행 데이터로 AI가 초기 파킨슨병과 건강한 노화를 구별한 연구예요. 자세한 내용은 자전거 30초로 파킨슨병 조기 발견? AI 연구 결과에서 확인해 보세요.

우리 센터에도 동적 균형 훈련을

Ultiracer (얼티레이서)는 넘어질 걱정 없이 야외에서처럼 기울이고, 흔들리고, 조향할 수 있게 해 주고, 주행할 때마다 균형과 협응 능력을 측정해요. 힐링케어 실증지원 사업단(Healing Care Empirical Support Team)이 어르신 10명과 진행한 연구에서 참여자들은 Ultiracer (얼티레이서)의 운동 중 안정성을 5점 만점에 4.6점으로 평가했어요 (Healing Care Empirical Support Team, 2023). 신경과, 물리치료, 노인 돌봄, 웰니스 분야에서 환자나 회원을 위해 Ultiracer (얼티레이서)를 검토하고 싶거나 연구 협력을 논의하고 싶다면 문의하기로 연락 주세요. 데모를 준비해 드릴게요.

참고 문헌

• Cain, S. M., Ashton-Miller, J. A., & Perkins, N. C. (2016). On the skill of balancing while riding a bicycle. PLOS ONE, 11(2), e0149340. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0149340
• Healing Care Empirical Support Team. (2023). Demonstration of senior exercise capacity and function improvement using the balance training cycling system (Final report, Validation Test Support A-7). Gyeonggi Business & Science Accelerator; Industry-Academia Cooperation Office, Kyung Hee University.
• Kang, S., Park, J.-W., Kim, Y., Moon, J., Lee, Y., Lee, C.-N., Kim, J., Kim, S.-J., & Kim, B.-J. (2025). Biomechanical analysis of patients with mild Parkinson's disease during indoor cycling training. Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation, 22, 127. https://doi.org/10.1186/s12984-025-01657-1
• Snijders, A. H., & Bloem, B. R. (2010). Cycling for freezing of gait. New England Journal of Medicine, 362, e46. https://doi.org/10.1056/NEJMicm0810287
• Snijders, A. H., Toni, I., Ružička, E., & Bloem, B. R. (2011). Bicycling breaks the ice for freezers of gait. Movement Disorders, 26(3), 367-371. https://doi.org/10.1002/mds.23530
• Tiihonen, M., Westner, B. U., Butz, M., & Dalal, S. S. (2021). Parkinson's disease patients benefit from bicycling: A systematic review and meta-analysis. npj Parkinson's Disease, 7, 86. https://doi.org/10.1038/s41531-021-00222-6