애플워치 울트라3 VO2max 정확도, 실험실 CPET와 직접 비교해봤더니

손목시계가 내 심폐능력을 정말 알까?

지난달 러닝 크루 모임에서 흥미로운 논쟁이 벌어졌어요. 풀마라톤 3시간대 기록을 가진 선배가 애플워치를 보며 "내 VO2max가 52라는데, 이거 믿어도 돼?"라고 물었거든요. 옆에 있던 후배는 "저는 48인데 선배보다 높게 나올 때도 있어요"라며 고개를 갸웃했죠.

솔직히 저도 궁금했습니다. 손목에 차는 시계가 병원 검사실에서 마스크 쓰고 러닝머신 뛰며 측정하는 그 복잡한 수치를 얼마나 정확히 잡아낼 수 있을까요?

CPET가 뭐길래 '골드 스탠다드'일까

심폐운동부하검사, 영어로 Cardiopulmonary Exercise Testing이라 부르는 CPET는 운동 중 들이마시는 산소와 내뱉는 이산화탄소를 실시간으로 분석해요. 입과 코를 완전히 덮는 마스크를 쓰고, 점점 빨라지는 러닝머신이나 무거워지는 자전거 페달을 밟으며 한계까지 밀어붙이죠.

이 검사의 핵심은 '직접 측정'이에요. 애플워치나 가민 같은 웨어러블은 심박수와 움직임 데이터로 VO2max를 '추정'하지만, CPET는 실제로 몸이 소비하는 산소량을 잡아냅니다. 검사 비용이 30-50만원 정도 들고, 병원 예약에 2시간은 잡아야 하니까 쉽게 받기 어렵죠.

그래서 손목시계 추정치가 이 값에 얼마나 가까운지가 중요한 거예요.

애플워치는 VO2max를 어떻게 추정할까

애플은 VO2max 추정 알고리즘의 세부 내용을 공개하지 않아요. 저희가 찾아본 범위에서는 울트라3만 따로 검증한 동료심사 논문도 아직 없습니다. 알려진 건 기본 방식이에요. 야외 걷기, 달리기, 하이킹 중에 광학 센서로 잰 심박수와 GPS로 잰 속도의 관계를 보고 VO2max를 추정합니다.

같은 속도에서 심박수가 낮을수록 추정치가 올라가는 구조예요. 합리적인 방식이지만, 실제로 들이마시고 내뱉는 산소를 재는 게 아니라 간접적으로 추론한다는 한계가 있죠.

독립 검증 연구: 세 편의 결과

독립 연구진이 애플워치 추정치를 CPET와 직접 비교한 연구가 최근 몇 편 나왔어요. 애플워치 시리즈 7(19명), 2025년 PLOS One에 실린 애플워치 연구(30명), 애플워치 시리즈 10(40명)을 대상으로 한 연구입니다.

세 연구 모두 참가자가 실험실에서 호흡가스를 분석하는 최대 운동부하검사를 받고, 이 값을 애플워치가 야외 운동 후 내놓은 추정치와 비교했어요.

결과: 평균 13% 안팎의 차이, 대체로 낮게

2025년 PLOS One 연구에서 애플워치는 VO2max를 평균 6.1ml/kg/min 낮게 추정했고, 평균 절대 백분율 오차는 13.3%였어요. 95% 일치 한계는 대략 -6에서 +18ml/kg/min까지 넓게 퍼졌습니다.

시리즈 10 연구도 거의 같은 그림이었어요. 평균 6.3ml/kg/min 과소추정, 평균 절대 백분율 오차 13.2%. 체력 백분위 구간을 정확히 맞힌 참가자는 14%에 그쳤죠. 쉽게 말하면 실제 VO2max가 45인 사람의 시계 수치가 30대 후반에서 50 근처까지 어디든 나올 수 있다는 뜻이에요.

연구팀은 개인 단위의 일치도는 낮지만, 집단 수준의 연구에는 쓸모가 있을 수 있다고 결론 내렸어요.

체력 수준에 따라 달라지는 오차

시리즈 7 연구에서는 실험실 VO2max 평균이 45.9ml/kg/min, 시계 평균이 41.4ml/kg/min이었고 평균 절대 백분율 오차는 15.8%였어요. 연구팀은 다른 스마트워치처럼 애플워치도 체력이 낮은 사람은 과대추정하고, 체력이 매우 좋은 사람은 과소추정하는 경향이 있다고 설명했습니다.

예를 들어 실험실에서 67ml/kg/min이 나오는 사이클 선수의 시계가 50대 후반을 보여준다고 해도 이상한 일이 아니에요. 게다가 애플워치는 야외 걷기·달리기·하이킹에서만 추정치를 만들기 때문에, 사이클 훈련은 수치에 직접 반영되지 않습니다.

왜 심박수만으로는 한계가 있을까

여기서 근본적인 질문이 나와요. 애플워치든 가민이든, 손목 광학 센서로 잡는 건 결국 심박수와 그 변동성이에요. VO2max는 심박수, 일회박출량, 동정맥 산소차 세 가지의 곱인데, 시계는 이 중 하나만 직접 측정하고 나머지는 추정해야 하죠.

훈련된 운동선수의 심장은 일반인과 다르게 작동해요. 같은 심박수 140bpm이라도, 엘리트 선수의 심장은 한 번 뛸 때 훨씬 많은 혈액을 뿜어냅니다. 일회박출량이 크다는 뜻이에요. 하지만 손목시계는 이걸 구분하지 못해요. 그래서 심박수 기반 추정은 훈련 수준이 올라갈수록 실제보다 낮게 나오는 경향이 있습니다.

2022년 Sports Medicine에 실린 체계적 고찰·메타분석은 웨어러블과 실험실 검사를 비교한 14개 연구를 묶었어요. 운동 데이터를 쓰는 기기는 평균 편향이 거의 없었지만(-0.09ml/kg/min), 95% 일치 한계는 약 -9.9에서 +9.7ml/kg/min으로 넓었습니다. 안정 시 데이터에 의존하는 기기는 VO2max를 과대추정했고 오차도 더 컸어요. 연구진은 집단 수준에서는 쓸 만하지만 개인 단위 오차는 크다고 결론 내렸습니다.

그래서, 내 시계 숫자를 어떻게 해석해야 할까

핵심은 '절대값'보다 '변화 추이'에 집중하라는 거예요. 예를 들어 겨울 동안 훈련량을 늘렸더니 애플워치 VO2max가 46에서 49로 오르고, 같은 기간 5km 기록도 빨라졌다면 체력이 좋아졌다는 신호로 볼 만하죠. 시계가 정확히 몇인지는 몰라도 방향성은 참고할 수 있어요.

반대로 출장이 잦았던 두 달간 숫자가 꾸준히 떨어졌다면, "요즘 관리를 못 했구나" 하는 신호로 받아들일 수 있고요. 다만 시계가 변화를 얼마나 정확히 따라가는지는 아직 장기 검증 연구가 부족하다는 점도 기억해 두세요.

그래서 웨어러블 VO2max는 진단 도구가 아니라 대략적인 추세를 보는 도구로 쓰는 게 맞아요. 하루 이틀의 변동보다 몇 주에서 몇 달에 걸친 흐름을 보세요.

다른 기기들과 비교하면?

가민, 폴라 등도 심박수와 운동 데이터를 바탕으로 VO2max를 추정해요. 2022년 메타분석에서 운동 기반 알고리즘을 쓰는 기기들은 평균 편향은 작았지만 개인 단위 오차가 컸습니다. 최신 모델들을 같은 조건에서 직접 비교한 연구는 아직 적어서, 특정 브랜드가 확실히 더 정확하다고 말하기 어려워요.

앞으로 기대할 수 있는 것들

앞으로 운동 중 혈중 산소나 다른 생체 신호를 알고리즘에 더 잘 통합한다면 추정이 정교해질 여지는 있어요. 다만 이런 개선이 실제로 정확도를 높이는지는 독립 검증 연구로 확인돼야 합니다.

더 먼 미래에는 비침습 혈류량 측정이나 근적외선 분광법이 웨어러블에 들어올 수도 있어요. 그때쯤이면 손목시계가 지금보다 훨씬 CPET에 가까운 정확도를 낼지도 모르죠.

하지만 지금 당장은, 시계 숫자에 일희일비하기보다 꾸준히 운동하고 그 변화를 지켜보는 게 현명한 접근이에요. 숫자 자체보다 숫자가 움직이는 방향이 중요하니까요.