반응 속도 테스트: 내 반응 속도는 몇 ms 일까

초록 불이 켜지면

화면의 빛은 수십억분의 몇 초 만에 눈에 닿습니다. 그런데 그 빛을 보고 키를 누르는 손가락은 5분의 1초쯤 뒤에야 움직입니다. 미국 캘리포니아 대학교 데이비스 캠퍼스의 데이비드 우즈(David Woods) 연구진이 성인 1,469명을 꼼꼼하게 잰 연구에서, 화면에 점이 나타났을 때 버튼을 누르기까지 평균 231 ms 가 걸렸습니다. 거의 모든 컴퓨터로 잴 수 있을 만큼 긴 시간이지만, 몸으로는 아무 시간도 걸리지 않은 것처럼 느껴집니다.

이 전시는 내 반응 속도를 직접 재고, 그 시간이 어디서 쓰이는지 보여 줍니다. 무대 위 인물은 책상 앞에 앉은 사람을 투명하게 그린 도식입니다. 밝은 신호가 화면에서 눈으로 들어가 뇌를 지나고, 척수를 타고 내려가 팔을 따라 손가락까지 갑니다. 단계마다 실험으로 알려진 만큼의 시간이 걸립니다.

시험과 무대 쓰는 법

무대 위 띠가 시험 칸입니다. 시각 모드에서 어두운 칸을 누르거나 스페이스 키를 누르고 기다리세요. 칸이 빨갛게 바뀌고, 1.5~4초 사이 아무 때나 초록색으로 바뀝니다. 초록색을 보는 즉시 누르면 됩니다. 다섯 번을 제대로 마치면 중앙값, 평균, 가장 빠른 기록, 기록이 흩어진 정도를 보여 줍니다.

소리 모드는 색 대신 짧은 삐 소리로 같은 시험을 합니다. 브라우저는 소리를 내기 전에 허락을 받아야 하므로 처음 누르면 소리가 켜집니다. 선택 모드에서는 2칸, 4칸, 8칸 가운데 하나에 불이 켜지고, 그 칸 아래 적힌 키를 누르거나 칸을 직접 누릅니다. 색 글자 모드에서는 색 이름이 다른 색 잉크로 적혀 나오고, 글자의 뜻이 아니라 잉크 색을 골라야 합니다.

아래 무대는 지금 하는 시험을 따라갑니다. 신호는 느리게 보기를 바꾸지 않으면 실제보다 20배 느리게 움직이고, 아래쪽 막대가 단계마다 걸리는 시간을 보여 줍니다. 내 기록 반영을 켜면 막대가 내 중앙값만큼 늘어나고, 모형과 나의 차이는 판단 단계에 들어갑니다. 사람마다 가장 크게 다른 곳이 바로 판단이기 때문입니다. 조작 칸에서는 경로(시각·소리), 선택지 수, 나이, 화면 주사율, 마우스나 키보드를 읽는 빈도를 바꿀 수 있습니다. 막대들 아래에는 그래프 네 개가 있습니다. 내 중앙값이 다른 사람들 사이 어디쯤인지, 선택 시험 기록과 힉의 법칙, 색 글자 시험 기록, 내 화면에서 잰 프레임 간격입니다.

230 ms 는 어디에 쓰일까

무대는 단순한 시각 반응을 아홉 단계로 나눕니다. 시간은 어림한 값입니다. 다 더하면 측정한 전체 시간이 되도록 정했고, 단계 사이 경계는 발표된 측정값이 있는 곳에서는 그 값에 맞췄습니다.

이 지연 몫은 설명용이지 장비 보정값이 아닙니다. 231 ms 기준에는 이미 연구 장비의 지연이 들어 있으므로 새 장비 몫을 더한 값이 내 컴퓨터의 정확한 예측은 아닙니다. 망막 앞에는 컴퓨터 몫의 단계가 하나 더 있습니다. 화면이 새 색을 그려야 합니다. 키 뒤에도 하나 있습니다. 키보드나 마우스가 눌렸다는 사실을 컴퓨터에 알려야 합니다. 60 Hz 화면과 1초에 125번 읽는 마우스라면 이 둘이 약 12 ms 를 더합니다. 그래서 모형은 231 ms 가 아니라 243 ms 를 보여 줍니다.

눈은 늦게 출발합니다

빛이 곧바로 신경 신호를 만들지는 않습니다. 막대세포나 원뿔세포 안에서 빛 알갱이 하나가 색소 분자의 모양을 바꾸면, 효소들이 차례로 움직여 세포막의 통로를 닫습니다. 단계마다 시간이 들고, 망막은 그 결과를 두극세포와 신경절세포에 넘긴 뒤에야 눈 밖으로 보냅니다. 여기까지 수십 ms 가 걸리고, 모형은 20 ms 로 잡았습니다.

신경절세포의 섬유가 모여 시신경이 됩니다. 뇌 바로 아래 시신경 교차에서 각 망막 안쪽 절반의 섬유가 반대편으로 건너갑니다. 신호는 시상의 가쪽무릎핵에 닿고, 그곳에서 뒤통수 쪽 1차 시각 피질로 넘어갑니다. 2024년에 발표된 뇌자도(MEG) 기록에서 1차 시각 피질은 시각 자극 뒤 약 48 ms 에 반응을 시작했습니다(참가자 중앙값). 뒤통수에서 뇌파(EEG)로 재는 C1 파는 조금 늦은 60~100 ms 에 가장 커집니다. 원숭이의 세포 하나하나를 기록한 연구에서도 순서는 같았습니다. 시상이 먼저 반응하고, 피질 가운데서는 1차 시각 피질이 가장 먼저 반응했습니다.

시간 대부분은 판단에 씁니다

48 ms 에 시각 피질이 소식을 받았어도 손은 아직 그대로입니다. 우즈 연구진은 따로 잰 손가락 두드리기 시험에서 움직임을 시작하는 데 드는 시간을 구해, 사람마다 반응 시간에서 그만큼을 뺐습니다. 그렇게 얻은 자극을 알아차리는 시간은 약 131 ms 였고, 나이와 상관이 없었습니다. 모형은 48 ms 에서 131 ms 까지를 판단이라고 부릅니다. 1차 시각 피질 다음의 시각 영역들, 본 것과 할 일을 이어 주는 마루엽과 이마엽, 그리고 무언가 바뀌었다고 정하는 일까지 여기에 들어갑니다.

반응에서 가장 들쭉날쭉한 부분도 여기입니다. 주의, 예상, 피로에 따라 길이가 바뀌고, 과제가 선택을 요구하면 늘어나는 곳도 여기입니다. 그래서 내 기록 반영을 켜면 모형은 나와 자신의 차이를 이 단계에 넣습니다.

명령이 내려갑니다: 운동 피질에서 손가락까지

운동 피질은 뇌 꼭대기를 가로지르는 띠입니다. 여기서 나온 섬유는 뇌줄기를 지나며 대부분 반대편으로 건너가고, 척수를 따라 내려갑니다. 손으로 가는 신경은 목뼈 가장 아래쪽 사이에서 척수를 빠져나와 팔을 따라 손가락을 굽히는 아래팔 근육까지 갑니다.

이 길에는 얼마나 걸릴까요? 의사들은 경두개 자기 자극으로 잽니다. 운동 피질 위에 자기 펄스를 주면 손 근육이 움찔하는데, 근육의 전기 반응은 펄스 뒤 약 20 ms 에 나타납니다. 모형은 이 값을 그대로 써서 척수에 7 ms, 팔에 13 ms 를 줍니다. 그다음이 가장 느린 기계적인 부분입니다. 근육의 전기 활동은 힘이 생기기 전에 시작되고, 손가락이 움직일 만큼 힘이 모여야 하며, 키가 내려가 스위치를 닫아야 합니다. 모형은 우즈 연구진이 잰 231 ms 까지 남은 51 ms 를 여기에 줍니다.

소리가 더 빠른 까닭

경로 막대를 소리로 옮기면 출발 부분이 바뀝니다. 소리는 속귀 세포 위의 작은 털 다발을 흔들고, 이 움직임이 이온 통로를 바로 엽니다. 시세포처럼 화학 반응을 여러 번 거칠 필요가 없습니다. 청신경은 신호를 뇌줄기의 여러 정거장을 거쳐 시상의 안쪽무릎핵으로, 다시 관자엽의 청각 피질로 보냅니다.

시각 피질을 잰 2024년 MEG 연구는 청각 피질도 쟀습니다. 청각 피질은 약 25 ms 에 반응을 시작해 시각보다 20 ms 넘게 앞섰습니다. 모형은 그 뒤 단계를 두 감각에 똑같이 두므로 소리 경로가 23 ms 일찍 끝납니다. 실제 비교에서는 차이가 더 크게 나오기도 합니다. 셸턴과 쿠마르가 노트북으로 한 작은 연구에서는 소리 284 ms, 빛 331 ms 가 평균이었습니다. 단거리 출발에는 청각 신호를 씁니다. 이 비교만으로 모든 조건에서 청각이 다른 모든 감각보다 빠르다고 판단할 수는 없습니다.

선택지와 힉의 법칙

단순 반응에는 답이 하나뿐입니다. 선택 모드는 키 2개, 4개, 8개 가운데 하나를 누르게 하고, 그러면 시간이 늘어납니다. 1950년대 초 윌리엄 힉과 뒤이어 레이 하이먼은 선택에 걸리는 시간이 선택지에 담긴 정보량에 따라 늘어난다는 것을 보였습니다. 쉽게 말해 똑같이 그럴듯한 선택지가 두 배가 될 때마다 거의 같은 만큼씩 늘어납니다. 선택지 2개는 1개에서 한 번, 4개는 두 번, 8개는 세 번 두 배가 된 셈입니다.

모형은 두 배마다 100 ms 를 더합니다. 이 기울기는 어림한 값입니다. 힉과 하이먼의 기울기는 키를 어떻게 배치했는지, 얼마나 연습했는지에 따라 달랐습니다. 조작 칸의 그래프는 내 중앙값들을 두 배 횟수에 대해 직선으로 맞추므로 내 기울기를 바로 읽을 수 있습니다. 이 시험처럼 불빛이 바로 아래 손가락과 이어지면 아무렇게나 정한 부호보다 기울기가 대개 작습니다.

글자와 색이 다툴 때

1935년 존 리들리 스트룹은 색 이름이 적힌 글자를 보여 주고 잉크 색을 말하게 했습니다. 글자가 다른 색 이름이면 사람들은 느려졌습니다. 글 읽기는 워낙 익숙해서 원하지 않아도 저절로 일어나고, 그러면 글자의 뜻이 잉크 색과 같은 답 자리를 두고 다툽니다.

색 글자 시험은 글자 열 개를 보여 줍니다. 절반은 자기 색으로, 절반은 다른 색으로 적혀 있고, 그래프가 두 평균을 견줍니다. 무엇이 나올지 다 알고 있어도 차이는 흔히 수십 ms 입니다. 효과를 안다고 해서 효과가 꺼지지는 않습니다.

부정 출발과 100 ms 규칙

신호보다 먼저 누르면 부정 출발이고, 이 시험은 그 횟수를 셉니다. 신호 뒤 100 ms 안에 눌러도 부정 출발로 셉니다. 이 규칙은 육상에서 왔습니다. 단거리 선수가 총소리 뒤 0.100초 안에 출발대를 밀면 출발 정보 시스템이 부정 출발로 표시합니다. 누구도 그렇게 빨리 듣고 반응할 수는 없다고 보기 때문입니다. IAAF(지금의 세계육상연맹)가 의뢰해 핀란드 선수들을 잰 연구에서는 80 ms 소리 반응도 나와 기준을 낮추자는 제안이 있었고, 2008 베이징 올림픽 분석에서는 남자 0.109초, 여자 0.121초가 1,000번 출발에 한 번쯤 나오는 기록이었습니다.

컴퓨터에서도 색이 바뀌고 100 ms 안에 누른 것은 거의 틀림없이 짐작으로 누른 것입니다. 이 시험은 리듬으로 맞히지 못하도록 신호 전에 기다리는 시간도 매번 무작위로 바꿉니다.

화면과 마우스, 브라우저가 더하는 시간

내 기록에는 나와 상관없는 지연도 들어 있습니다. 가장 큰 것은 대개 화면입니다. 화면은 정해진 빠르기로 다시 그립니다. 많은 화면이 1초에 60번 그리므로 새 색은 다음 새로 고침 때에야 나타납니다. 평균 반 프레임을 기다리는 셈이고, 60 Hz 에서는 8.3 ms, 240 Hz 에서는 2.1 ms 입니다. 그 뒤 패널이 화소 색을 바꾸는 데도 몇 ms 가 걸립니다.

입력 장치도 기다리게 합니다. USB 마우스와 키보드는 정해진 빈도로 읽힙니다. 125 Hz 라면 8 ms 마다 읽으므로 누른 뒤 평균 4 ms 를 기다리고, 1,000 Hz 게임용 마우스는 약 0.5 ms 를 기다립니다. 터치스크린은 훨씬 더 걸릴 수 있습니다. 마이크로소프트 연구진은 2012년 기기들에서 손가락이 닿은 뒤 화면이 반응하기까지 50~200 ms 를 쟀습니다. 우즈 연구진은 자기 장비의 하드웨어 지연을 18 ms 로 쟀고, 그래서 231 ms 가 보정하면 213 ms 가 됩니다.

시험 칸은 기다리는 동안 잰 내 화면의 실제 프레임 빈도를 보여 주고, 조작 칸의 프레임 그래프는 그 간격이 얼마나 고른지 보여 줍니다. 화면 주사율 막대를 움직이면 30 Hz 화면이 얼마나 더하는지 볼 수 있습니다.

이 페이지가 재는 방법

시도가 시작되면 프레임이 고르게 나오도록 페이지는 3D 무대를 그리지 않고 멈춥니다. 정한 순간이 오면 requestAnimationFrame 콜백 안에서 색을 바꿉니다. 브라우저가 프레임을 그리기 직전에 부르는 함수입니다. 시계는 그다음 애니메이션 프레임의 시각에 출발합니다. 이는 브라우저의 시간 기준이지 픽셀이 실제로 빛을 낸 순간을 센서로 측정한 값이 아닙니다. 누른 시각에는 입력 이벤트 자체의 시각을 써서 처리 함수가 실행되기까지 기다리는 영향을 줄이지만 화면과 운영체제, 입력 장치의 지연까지 제거하지는 않습니다.

소리는 오디오 시계에 맞춰 예약하고, 브라우저의 출력 시각 정보로 페이지 시각으로 바꿉니다. 브라우저가 아는 범위 안에서 오디오 장치의 지연도 여기에 들어갑니다. 기록은 저장하지 않습니다. 페이지를 떠날 때까지 메모리에만 있습니다.

나이, 잠, 연습

반응 시간은 나이에 따라 천천히 바뀝니다. 2015년 연구에서는 18세에서 65세 사이 1년에 약 0.55 ms 씩 늘어, 가장 젊은 무리 217.8 ms 에서 가장 나이 많은 무리 239.1 ms 가 되었습니다. 느려진 곳은 알아차리기가 아니라 움직임을 시작하는 쪽이었으므로, 이 전시의 나이 막대는 변화를 운동 단계에 더합니다. 이 표본에서는 성별이나 학력에 따른 차이가 없었습니다.

피로는 더 큰 영향을 줍니다. 앤 윌리엄슨과 앤마리 페이어는 운송·군 종사자 39명을 28시간 동안 재우지 않으며 시험하고, 같은 사람들이 술을 마신 뒤와 견주었습니다. 17~19시간 깨어 있은 뒤 몇몇 시험의 수행 능력은 혈중알코올농도 0.05% 때와 같거나 더 나빴고, 어떤 시험에서는 반응 속도가 최대 50% 느렸습니다. 이것은 무리를 대상으로 한 연구 결과입니다. 어느 한 사람이 운전해도 되는지 판단하는 기준이 아닙니다.

연습은 어느 정도까지 도움이 됩니다. 처음 두세 번은 흔히 느리고, 다섯 번의 중앙값은 유난히 느린 한 번을 무시하므로 한 번의 기록보다 안정적입니다.

모형에서 단순하게 한 것

무대는 도식입니다. 몸에는 얼굴이 없고, 기관은 단순한 모양이며, 실제로는 섬유 수백만 가닥이 모인 신경을 선 하나로 그렸습니다. 머릿속은 실제 비율이 아닙니다. 신호를 따라갈 수 있도록 시상과 피질 영역을 크게 그렸습니다.

단계 시간은 몇 가지 측정값에 맞춘 어림값이고, 실제 단계들은 서로 겹칩니다. 운동 피질은 알아차리기가 끝나기 전에 준비를 시작하고, 피질이 언제 반응하는지도 재는 방법(원숭이 세포 기록, MEG, EEG)에 따라 값이 다릅니다. 운동 피질 단계와 근육 단계를 나눈 지점이 가장 불확실합니다. 모형은 반응을 신호 하나로 그리지만, 뇌는 많은 신호를 한꺼번에 나란히 보냅니다.

짧은 역사

1880년대에 프랜시스 골턴은 런던에서 방문객들을 시험하고, 젊은이의 시각 반응 시간이 190 ms 보다 짧다고 적었습니다. 뒤에 몇몇 연구자는 사람들이 그 뒤로 느려졌다고 주장했습니다. 우즈 연구진은 요즘 컴퓨터가 지연을 따로 더한다고 지적했고, 자기 장비의 지연을 잰 뒤 얻은 평균은 골턴의 참가자들에 대해 예측한 값보다 조금 빨랐습니다.

힉은 1952년에 법칙을 발표했고, 하이먼의 실험이 1953년에 뒤따랐습니다. 1996년 사이먼 소프 연구진은 동물이 있는 사진과 없는 사진의 차이가 사진이 나오고 150 ms 뒤 뇌 신호에 나타난다는 것을 보여, 1초의 몇 분의 1 안에 얼마나 많은 처리가 들어갈 수 있는지 한계를 그었습니다. 최근 연구는 뇌만큼이나 도구를 다룹니다. 컴퓨터와 화면, 온라인 시험이 수십 ms 를 더할 수 있어서, 꼼꼼한 연구는 이제 그 지연을 재서 뺍니다.

신경 전달과 떨어지는 자의 계산

신경 전도 속도와 반응 시간은 다른 양입니다. 계산을 위해 신경 경로를 1 m, 전도 속도를 50~100 m/s로 가정하겠습니다. 이동 시간은 거리를 속도로 나눈 값입니다. 느린 쪽은 1/50 = 0.020 s, 즉 20 ms이고 빠른 쪽은 1/100 = 0.010 s, 즉 10 ms입니다. 경로 길이와 속도는 이 계산의 가정이지 내 팔을 측정한 값이 아닙니다. 신경 섬유를 따라 이동하는 시간만 계산한 것으로, 신호를 알아차리고 반응을 고르거나 키를 누를 만큼 근육에 힘이 생기는 시간은 포함하지 않습니다. 몸의 모든 신경이 같은 속도로 신호를 보내는 것도 아닙니다.

떨어지는 자는 다른 구간을 측정합니다. 도와주는 사람이 자를 수직으로 들고, 벌린 손가락 옆에 0 눈금을 맞춘 뒤 예고 없이 놓습니다. 정지 상태에서 떨어지고 공기 저항을 무시하면 낙하 거리는 d = ½gt²입니다. g = 9.81 m/s²로 두면 t = √(2d/g)로 시간을 구합니다. 손 위에 남은 자 길이가 아니라 처음의 0 눈금부터 잡은 지점까지의 거리를 읽습니다.

표는 계산값을 밀리초 단위로 반올림한 것입니다. 200 ms에는 약 19.6 cm, 300 ms에는 44.1 cm 떨어집니다. 시간이 제곱으로 들어가므로 거리는 두 배 넘게 늘어납니다. 반응이 늦으면 짧은 학용 자가 손 아래로 빠져나갈 수 있습니다. 주변을 비우고 가벼운 자를 쓰며 무거운 물체는 떨어뜨리지 않습니다. 놓기 전의 단서와 손가락을 벌린 폭, 움켜쥐는 움직임도 기록에 영향을 줍니다. 자 잡기와 스페이스 누르기는 다른 과제이므로 값이 다르다는 이유만으로 어느 쪽 시계가 틀렸다고 판단할 수 없습니다.

선택 모형에 숫자를 넣으면

여기서 쓰는 식은 T = a + b log₂(N)입니다. N은 같은 확률로 나오는 반응 선택지 수입니다. 절편 a에는 단순 반응의 기준 시간이 들어가고 b는 선택지가 두 배가 될 때 늘어나는 시간입니다. 전시는 설명용으로 b = 100 ms를 택했으며 사람에게 공통인 상수는 아닙니다. 나이를 46으로 맞추고 시각 경로를 고른 뒤 내 시간 쓰기를 끄면 몸의 기준 시간은 231 ms입니다.

화면과 입력 장치의 몫은 이 계산 뒤에 더합니다. 선택지가 4개에서 8개로 늘면 한 단계가 더해지지, 전체 반응 시간이 두 배가 되지는 않습니다. 가령 2개에서 중앙값 340 ms, 8개에서 460 ms를 얻었다면 두 점 사이 기울기는 (460 − 340)/(3 − 1) = 두 배당 60 ms입니다. 이 두 기록은 계산을 설명하려고 만든 값으로 연구 결과가 아닙니다.

같은 확률이라는 조건도 중요합니다. 한 상자가 훨씬 자주 켜지면 그 반응을 미리 준비해서 빠르게 누를 수 있지만 드문 선택지에는 늦어질 수 있습니다. 연습과 상자 위치에 대응하는 키 배치도 영향을 줍니다. 시간 옆에 오답 수도 기록해야 합니다. 짐작으로 눌러 중앙값만 줄어든 것과 정확도를 유지하면서 시간이 줄어든 것은 다릅니다. 조건마다 유효한 시도 다섯 번은 원리를 보여 주기에는 쓸 만하지만 개인의 힉의 법칙을 정밀하게 추정하기에는 부족합니다.

브레이크를 밟기 전 자동차가 가는 거리

실험실 버튼 시험에서는 예상한 신호를 기다리며 손가락을 준비합니다. 운전자는 예상하지 못한 위험을 알아차리고 제동할지 결정해야 할 수 있습니다. 여기서 얻은 최고 기록을 비상 상황의 반응 시간이라고 보고 도로 안전 계산에 그대로 넣어서는 안 됩니다.

계산 예로 위험을 알아차려 반응하기까지 1.5 s 동안 일정한 속도로 간다고 가정하겠습니다. 이는 예제의 가정이지 보장된 상한이나 법적 기준이 아닙니다. km/h를 3.6으로 나눠 m/s로 바꾼 뒤 1.5 s를 곱합니다.

표는 반응 거리만 나타냅니다. 전체 정지 거리에는 브레이크가 차를 감속시키는 동안 이동한 거리도 들어갑니다. 감속도 A가 일정한 이상 조건에서는 제동 거리가 v²/(2A), 반응 거리는 vt입니다. 속도가 두 배면 반응 거리는 두 배가 되지만 A가 같을 때 제동 거리는 네 배가 됩니다. 실제 감속도는 타이어의 접지력과 도로 경사에 따라서도 달라집니다.

영국 Highway Code의 126번 규칙은 보이는 안전한 거리 안에 멈출 수 있도록 앞차와 간격을 두라고 안내합니다. 고속 도로에서는 적어도 2초 간격, 젖은 길에서는 적어도 두 배, 빙판에서는 최대 열 배까지 더 큰 간격을 권고합니다. 차간 간격은 신경계의 성능을 재는 값이 아닙니다. 차와 도로 상태에 필요한 여유도 포함합니다. 나이와 화면 막대로 이런 위험을 모형화할 수는 없으며, 이 페이지로 수면 부족이나 음주 뒤 운전 가능 여부를 판단할 수도 없습니다.

빠른 기록에 관한 흔한 오해

100 ms 경계는 시험 규칙이지 해부학적 장벽이 아닙니다. 세계육상연맹의 연구 보고서는 핀란드 단거리 선수 7명에게서 80 ms의 청각 반응도 관찰했고 기준 재검토를 권고했습니다. 출발대를 미는 힘으로 측정하는 출발과 키보드를 누르는 행동도 다릅니다. 여기서는 예측해서 누르는 행동을 줄이려고 100 ms 미만을 제외합니다. 제외되었다는 사실만으로 신경계에서 실제로 무슨 일이 일어났는지 확정할 수는 없습니다.

소리 시험이 더 빨랐다고 시각과 청각, 촉각에 고정된 순위가 있다고 결론 내릴 수는 없습니다. 자극 세기와 자극을 가하는 위치, 필요한 동작에 따라 비교가 달라집니다. 이 페이지에는 촉각 자극 시험이 없습니다. 청각 25 ms와 시각 48 ms는 한 연구에서 피질 반응이 시작된 시각이지 버튼을 누르기까지의 전체 시간이 아닙니다. 차이인 23 ms는 모형에 적용한 출발 차이입니다. 촉각 잠복기를 측정한 값도, 모든 사람에게 보장되는 차이도 아닙니다.

주사율이 높은 화면이 신경 전도를 빠르게 만들지는 않습니다. 모형 막대를 바꾸면 계산에 넣는 지연 몫만 달라지며 실제 화면은 바뀌지 않습니다. 모든 기록에서 편의상 12 ms를 뺀다고 보정이 되는 것도 아닙니다. 우즈 연구는 자기 장비를 직접 측정했습니다. 지금 사용하는 화면과 운영체제, 입력 장치는 다를 수 있습니다. 회차를 비교할 때는 장비를 유지하고 몇 ms 차이를 생물학적 변화로 해석하지 않는 편이 낫습니다.

참는 것도 반응입니다: 고/노고 시험

누르는 것은 반응의 절반일 뿐입니다. 고/노고 시험에서 초록 원은 누르라는 뜻이고 빨간 사각형은 아무것도 하지 말라는 뜻입니다. 모양 20개가 한 세트입니다. 고 모양 14개와 노고 모양 6개가 섞인 순서로 나와서 세어 가며 맞힐 수 없습니다. 빨간 사각형이 나온 뒤 900 ms 동안 아무것도 누르지 않으면 참은 것으로 셉니다. 빨간 사각형에서 누르면 실수이고, 이 수는 부정 출발과 따로 셉니다.

생각 자체는 오래되었습니다. 1868년 네덜란드 생리학자 프란시스퀴스 돈더르스는 반응을 세 가지로 나눠 시간을 쟀습니다. 늘 누르는 단순 반응, 맞는 키를 누르는 선택 반응, 그리고 한 신호에는 누르고 다른 신호에는 가만히 있는 「c 반응」입니다. 한 시간에서 다른 시간을 빼서 늘어난 생각 단계가 얼마나 걸리는지 재려고 했습니다. 단계를 하나 더하면 다른 단계도 바뀔 수 있어서 이 빼기 방법에는 알려진 약점이 있지만, 고/노고 과제 자체는 수면 연구부터 충동성 연구까지 지금도 널리 쓰입니다.

2007년 파블로 고메스, 로저 래트클리프, 마누엘 페레아는 같은 과제의 고/노고판과 두 선택판에 판단 모형 하나를 맞춰 보았습니다. 증거가 차곡차곡 쌓이다가 문턱에 닿으면 반응하는 확산 모형입니다. 가장 잘 맞은 모형은 두 판에서 증거를 모으는 방식은 그대로 두고, 반응을 내보내는 기준과 판단이 아닌 부분의 시간만 바꾼 것이었습니다. 쉽게 말해 뇌가 모양을 판단하는 방식은 같고, 누름을 내보낼지 정하는 방식만 다릅니다.

내 세트에서 볼 것은 이렇습니다. 고 중앙값은 대개 시각 시험 중앙값과 비슷하거나 조금 느립니다. 누를 때마다 작은 확인이 하나 붙기 때문입니다. 서두르면 실수가 나오고, 아주 천천히 하면 실수는 사라지지만 중앙값이 커집니다. 골키퍼나 타자가 다뤄야 하는 것도 이 빠르기와 정확도 사이의 맞바꿈입니다.

눈가로 볼 때

가장자리 시험은 눈을 판 한가운데 십자에 두게 하고, 점을 가운데나 네 테두리 중 한 곳 근처에 무작위로 띄웁니다. 점 10개가 한 세트이고, 두 자리에 5개씩입니다. 옆 칸에 가운데 중앙값과 가장자리 중앙값이 나옵니다.

노트북에서는 판이 시야의 몇 도밖에 차지하지 않아서 보이는 차이가 작고, 오차 안에 들 수도 있습니다. 망막 한가운데인 중심오목에는 원뿔세포가 빽빽해서 자세한 모양을 봅니다. 거기서 멀어지면 원뿔세포가 줄고 막대세포가 많아집니다. 시야 가장자리는 움직임과 빛은 잘 알아채지만 모양은 잘 못 봅니다. 갑자기 나타난 점은 어디서든 알아채기 쉬워서, 작은 화면에서 가장자리 점은 시간이 별로 더 들지 않습니다.

실제 생활은 훨씬 넓은 시야를 씁니다. 2014년 스위스 베른의 연구에서는 20~78세 117명이 둥근 천장에 비춘 일상 장면 사진을 훑다가 목표가 나타나면 단추를 눌렀습니다. 가운데에서 10° 떨어진 목표는 약 0.62초, 30°는 약 0.74초, 50°는 약 0.88초가 걸렸습니다. 이 과제는 복잡한 사진 속에서 목표를 찾고 방해 자극과 구별하는 일까지 들어 있어서 단순 반응보다 훨씬 깁니다. 가장 바깥인 50°에서는 41세 무렵부터 나이가 들수록 목표를 놓치는 일이 늘었습니다. 무대 아래 10°, 30°, 50° 카드에 이 값이 있습니다.

촉각과 진동 시험

안드로이드 휴대폰에서 진동 시험은 무작위 순간에 휴대폰을 진동시키고 내가 누르는 시간을 잽니다. 여러 브라우저가 페이지에 진동 요청을 허락하지만, 모터가 실제로 언제 돌기 시작했는지 알려 주는 브라우저는 없습니다. 그래서 시계는 페이지가 요청을 보낼 때 시작하고, 모터가 돌기 시작하는 시간은 기록 안에 남습니다. 진동 기록은 촉각 반응의 위쪽 한계로 보세요. 아이폰과 데스크톱 컴퓨터는 웹 페이지에 진동을 주지 않아서, 단추는 시험 대신 그 이유를 알려 줍니다.

촉각 자체는 빠른 감각입니다. 2009년 영국 브래드퍼드 대학 연구에서 훈련받은 관찰자 5명은 같은 장비로 잰 평균이 빛 206.9 ms, 소리 161.3 ms, 피부를 톡 치는 자극 192.3 ms였습니다. 2개나 3개 감각을 한꺼번에 지켜봐야 할 때 빛과 소리 반응은 눈에 띄게 느려졌지만 촉각은 거의 바뀌지 않았습니다. 연구진은 신경계가 촉각을 먼저 처리하는 것일 수 있다고 봅니다.

화면 속 자 잡기

자 시험은 학교에서 하던 실험을 화면으로 옮긴 것입니다. 50 cm 자가 0 눈금을 주황색 막대(손가락)에 맞춘 채 걸려 있다가 무작위 순간에 떨어집니다. 떨어지는 모양은 진짜 자와 똑같이 d = ½gt²를 따르고, 중력 가속도는 표준값 g = 9.80665 m/s²입니다. 누르면 자가 멈추고, 막대에 걸린 눈금이 떨어진 거리이며, 시간은 t = √(2d/g)로 나옵니다.

같은 식으로 카드의 시간을 구합니다. 10 cm는 142.8 ms, 20 cm는 202.0 ms, 30 cm는 247.4 ms, 자 끝인 50 cm는 319.3 ms입니다. 319 ms가 지나도 누르지 않으면 자가 빠져나가고 그 기록은 세지 않습니다. 떨어지기 시작한 첫 몇 ms는 자가 거의 움직이지 않아 잘 보이지 않습니다. 첫 16.7 ms 프레임 동안 1.4 mm만 내려갑니다. 진짜 실험도 처음 움직임이 느린 것은 같습니다. 화면판에는 화면과 마우스 지연도 들어 있어서, 손으로 잡은 자보다 보통 몇 cm 더 내려간 값이 나옵니다. 조작 탭의 계산 칸은 진짜 자로 잡은 눈금을 거꾸로 시간으로 바꿉니다.

기기 몫을 빼는 법

시험 아래 「이 기기 점검」을 누르세요. 2초 동안 페이지는 브라우저가 그리는 프레임 사이 간격을 재고, 판 위에서 마우스를 움직이면 브라우저가 프레임 사이에 모아 둔 원래 포인터 보고 사이 간격도 잽니다. 마우스는 정해진 빠르기로 보고합니다. 흔히 1초에 125번, 500번, 1,000번이고, 간격의 중앙값을 보면 어느 것인지 알 수 있습니다. 1초에 100번보다 느리게 나오면 마우스를 고르게 움직이지 않았다는 뜻이라 값을 내놓지 않습니다.

그런 다음 아는 부분을 중앙값에서 뺍니다. 화면 몫은 반 프레임입니다. 새 색은 다음 갱신을 평균 반 프레임 기다리기 때문입니다. 마우스를 쟀다면 보고 간격의 절반도 뺍니다. 결과는 「중앙값에서 아는 기기 지연을 뺀 값」으로 나옵니다. 정직한 보정이지만 전부를 뺀 것은 아닙니다. 웹 페이지가 전혀 볼 수 없는 지연이 여럿 남습니다. 화면 화소가 색을 바꾸는 시간, 키보드 회로나 터치 패널을 읽는 시간, 운영체제가 이벤트를 넘기는 시간입니다. Woods 연구진은 광센서로 자기 실험 장비에서 이런 지연을 18 ms로 쟀고, 마이크로소프트 연구진은 2012년 터치 기기에서 터치와 화면 반응 사이를 50~200 ms로 쟀습니다. 그래서 이 페이지가 보정한 값도 아직 실제보다 조금 큽니다.

소리 시험은 이미 삐 소리가 스피커를 떠나는 때부터 시간을 잽니다. 오디오 시계와 브라우저가 알려 주는 출력 시각을 쓰기 때문입니다. 블루투스 이어폰은 출력 지연이 길 수 있고, 브라우저가 그 값을 알려 주면 기기 점검에 나옵니다.

느린 기록, 깜빡 놓침, 연습

아주 느린 기록 몇 개가 평균을 크게 끌어당길 수 있어서 이 시험은 중앙값을 보여 줍니다. 조작 탭의 「내 기록」은 한 걸음 더 나아가 느린 이상치를 표시합니다. 중앙 절대 편차를 씁니다. 기록마다 중앙값에서 떨어진 거리를 구하고 그 거리들의 중앙값을 낸 다음, 0.6745로 나눠 정규분포에서 표준편차와 맞춥니다(NIST의 척도 맞춘 MAD 정의). 중앙값보다 이 값의 3배 넘게 느린 기록은 빨갛게 표시하고, 그 기록을 넣은 중앙값과 뺀 중앙값을 둘 다 보여 줍니다. 100 ms 미만의 빠른 기록은 여기서 말하는 이상치가 아닙니다. 이미 부정 출발로 빠졌습니다.

이상치를 다루는 정답 규칙은 하나가 아닙니다. 2021년 알렉산더 베르거와 마르쿠스 키퍼는 흔히 쓰는 방법 10가지를 모의실험으로 비교했습니다. 아무것도 빼지 않으면 치우침이 가장 컸고, 자료의 퍼짐을 기준으로 자르면 치우침이 작았습니다. 이 페이지는 두 중앙값을 다 보여 주니, 내 기록에서 그 선택이 얼마나 차이 나는지 직접 볼 수 있습니다.

패널은 500 ms 이상인 깜빡 놓침도 셉니다. 수면 연구자들은 정신운동 경계 검사(PVT)에서 같은 기준을 씁니다. 10분 동안 숫자가 무작위로 나타나면 최대한 빨리 누르는 검사입니다. 마티아스 바스너와 데이비드 딩어스의 검토에서 잠이 모자랄 때 가장 뚜렷하게 늘어난 것이 깜빡 놓침이었습니다. 짧은 온라인 시험에서 몇 번 나오는 깜빡 놓침은 보통 피곤함보다 딴 데를 본 탓이지만, 줄줄이 나오면 눈여겨볼 만합니다.

「회차별 기록」 그래프는 모든 기록을 점으로 찍고 최근 5회 중앙값을 선으로 긋습니다. 대부분 처음 열 몇 번 사이에 기다림의 리듬을 익히며 조금 빨라지고, 패널은 뒤쪽 절반과 앞쪽 절반의 차이를 적어 줍니다. 「이 기기에 기록 남기기」를 켜면 기록이 이 브라우저에만 최대 60일 저장되고, 「날짜별 기록」 그래프에 하루에 점 하나가 찍힙니다. 어디로도 보내지 않고, 「내 기록 지우기」를 누르면 바로 사라집니다.

실제 생활의 시간 예산

무대 아래 카드는 이제 61개이고, 카드를 누르면 그 시간이 무대 시간 띠의 모형 옆에 표시됩니다. 도로나 공의 시간이 신호가 지나는 길과 어떻게 비교되는지 볼 수 있습니다.

도로에서 중요한 시간은 단추 누르기보다 훨씬 깁니다. 미국 도로 설계는 AASHTO 지침서에 따라 운전자가 위험을 보고 제동을 시작하기까지 2.5초를 잡습니다. 미국 연방도로청(FHWA)은 이 값을 요한손과 루마르의 연구로 설명합니다. 제동할 것을 알고 있던 운전자 321명은 평균 0.66초가 걸렸고, 같은 운전자들이 갑자기 제동해야 했을 때는 약 1.0초 더 걸렸습니다. FHWA의 자전거 길 연구에서는 정지 표지가 나타난 것을 본 자전거 이용자가 평균 0.9초 뒤 제동을 시작했습니다. 영국 도로교통법 안내서 표는 약 0.67초를 쓰고, 시속 30마일에서는 제동 거리 14 m 앞에 생각하는 거리 9 m가 붙습니다.

운동 경기에서는 경기장 크기가 시간을 정합니다. 테니스 코트 길이 23.77 m를 시속 200 km 서브가 같은 속도로 날면 0.43초가 걸립니다. 실제로는 느려지고 대각선으로 날아가서 더 걸립니다. 투수판에서 홈 플레이트까지 18.44 m를 시속 160 km 직구는 약 0.41초에 날아오고, 투수가 실제로 공을 놓는 곳에서 재면 그보다 짧습니다. 이 값들은 공식 규격으로 이 페이지에서 계산한 것입니다. 단거리 출발은 규칙이 반응 자체를 정하는 유일한 곳입니다. 세계육상연맹 규정은 출발대에서 0.100초 안에 나온 반응을 부정 출발로 보고, 이 시험도 같은 100 ms 한계를 씁니다.

화면에서 해 보기

먼저 시각 시험에서 같은 스페이스 키로 유효한 시도 다섯 번을 마칩니다. 중앙값과 평균, 부정 출발을 기록합니다. 유난히 느린 시도 하나는 가운데 순위의 값이 그대로여도 평균을 바꿀 수 있습니다. 장비를 바꾸지 않고 다시 측정한 뒤에야 한 번의 좋은 기록이 지속적인 변화인지 판단합니다.

다음에는 선택 시험으로 옮겨 2개와 4개, 8개 상자에서 각각 한 묶음을 마칩니다. 상자 아래에 적힌 키를 사용합니다. 중앙값이 위의 두 배 규칙과 얼마나 비슷한지 그래프에서 비교하고 오답도 함께 확인합니다. 중간에 화면 누르기로 바꾸면 움직임과 입력 경로도 달라지므로 별도 비교라고 적습니다.

마지막으로 내 시간 쓰기를 끄고 입력 빈도를 125 Hz로 유지한 채 화면 주사율 60 Hz와 240 Hz를 비교합니다. 모형의 화면 몫은 8.33 ms에서 2.08 ms로 6.25 ms 줄어듭니다. 주사율을 고정한 뒤 입력 빈도를 125 Hz에서 1,000 Hz로 바꾸면 그 몫은 4 ms에서 0.5 ms로 줄어듭니다. 이 계산은 막대의 변화를 설명합니다. 측정한 프레임 간격 그래프는 막대 설정이 아니라 실제 브라우저 프레임 사이 간격을 나타냅니다. 어느 쪽도 픽셀 응답이나 키보드 스위치 지연을 직접 측정한 값은 아닙니다.