AI가 우리 아이의 운동 능력을 예측한다? 최신 연구로 알아보는 유아 신체발달의 과학

AI가 우리 아이의 운동 능력을 예측할 수 있다는 사실, 알고 계셨나요? 놀이터에서 또래보다 뒤처지는 것 같아 걱정되는 부모님들, 우리 아이 신체 발달이 정상적인지 궁금한 부모님들에게 희소식이 있습니다. 최근 인공지능 기술이 1,734명의 유아를 분석하여 86.2%의 정확도로 아이의 신체 발달을 미리 예측하고, 맞춤형 운동 프로그램을 제공할 수 있다는 놀라운 연구 결과가 발표되었습니다.

 

출처: Pixabay

1,734명의 아이들이 알려준 비밀

2025년 9월 PLOS ONE이라는 세계적인 과학 저널에 발표된 연구를 소개합니다. 중국의 왕샤오펀(Xiaofen Wang) 박사와 장양(Yang Jiang) 박사 연구팀은 4세부터 6세까지 유아 1,734명을 대상으로 대규모 연구를 진행했습니다. 이 연구의 핵심은 바로 '신체문해력(Physical Literacy)'이라는 개념입니다.

신체문해력이란 무엇일까요? 단순히 달리기를 빨리 하거나 공을 잘 던지는 것만을 의미하지 않습니다. 신체문해력은 아이가 자신의 몸을 얼마나 잘 이해하고 조절할 수 있는지, 다양한 신체활동에 참여하고 즐길 수 있는 능력이 있는지, 그리고 평생 건강한 생활습관을 유지할 수 있는 기초가 얼마나 탄탄한지를 종합적으로 평가하는 개념입니다.

AI는 어떻게 아이의 미래를 예측할까?

연구팀은 최첨단 인공지능 기술인 '앙상블 학습(Ensemble Learning)' 모델을 활용했습니다. 이 모델은 XGBoost, Random Forest, Support Vector Machine 등 여러 개의 AI 알고리즘을 결합한 것으로, 마치 여러 명의 전문가가 함께 회의를 하듯이 더욱 정확한 예측을 가능하게 합니다.

놀랍게도 이 AI 시스템은 86.2%라는 매우 높은 예측 정확도를 달성했습니다. 이는 100명의 아이를 예측하면 86명 정도를 정확하게 맞출 수 있다는 의미입니다. 의학 분야에서도 이 정도의 정확도면 실제 임상에서 활용할 수 있는 수준으로 평가됩니다.

아이의 신체 발달에 영향을 미치는 16가지 요인

연구팀은 아이들의 신체문해력에 영향을 미치는 16가지 요인을 분석했습니다. 그 중에서도 특히 중요한 요인들을 살펴보겠습니다.

가장 중요한 요인: 엄마의 운동 습관

연구 결과에서 가장 놀라운 발견은 어머니의 운동 빈도가 아이의 신체문해력을 예측하는 가장 강력한 변수라는 점입니다. 엄마가 규칙적으로 운동하는 가정의 아이들이 그렇지 않은 가정의 아이들보다 신체문해력이 유의하게 높았습니다.

이는 단순히 유전적 요인 때문이 아닙니다. 엄마가 운동하는 모습을 보며 자란 아이들은 신체활동을 자연스럽고 즐거운 것으로 인식하게 됩니다. "엄마도 운동하니까 나도 해볼래요"라는 태도가 자연스럽게 형성되는 것이죠. 이를 교육학에서는 '모델링(Modeling)' 효과라고 부르며, 알버트 반두라(Albert Bandura)의 사회학습이론으로 설명할 수 있습니다.

중강도 신체활동 시간(MVPA)

MVPA는 Moderate to Vigorous Physical Activity의 약자로, 중간 정도에서 격렬한 수준의 신체활동을 의미합니다. 쉽게 말해, 약간 숨이 차고 심장이 빨리 뛰는 정도의 활동입니다. 공원에서 뛰어놀기, 자전거 타기, 술래잡기 같은 활동이 여기에 해당합니다.

연구 결과 MVPA 시간이 많은 아이일수록 신체문해력이 높았습니다. 세계보건기구(WHO)는 3-4세 유아는 하루 180분 이상, 5-17세 아동청소년은 하루 60분 이상의 신체활동을 권장하고 있습니다. 그런데 현실은 어떨까요? 최근 한국 연구에 따르면 우리나라 유아들의 60% 이상이 권장량에 미치지 못하는 것으로 나타났습니다.

좌식 행동: 조용한 건강의 적

좌식 행동(Sedentary Behavior)은 앉거나 누워서 에너지 소비가 매우 적은 상태를 의미합니다. TV 시청, 스마트폰 사용, 차에 앉아 있기 등이 대표적입니다. 연구 결과 좌식 시간이 긴 아이일수록 신체문해력이 낮았습니다.

특히 코로나19 팬데믹 이후 유아들의 좌식 시간이 급격히 증가했다는 점에서 이 결과는 더욱 주목할 만합니다. 2020년 대한소아청소년과학회 조사에 따르면 팬데믹 기간 동안 아동의 하루 평균 스크린 타임이 2배 이상 증가했습니다.

수면의 질과 양

충분하고 질 좋은 수면도 신체문해력과 밀접한 관련이 있었습니다. 미국수면의학회(American Academy of Sleep Medicine)는 3-5세 유아에게 하루 10-13시간의 수면을 권장합니다. 수면 부족은 신체 회복을 방해할 뿐만 아니라 집중력과 운동 수행 능력을 저하시킵니다.

가족 운동 환경

집 근처에 공원이나 놀이터가 있는지, 가족이 함께 운동하는 문화가 있는지, 운동 용품이 집에 구비되어 있는지 등도 중요한 요인으로 나타났습니다. 이는 브론펜브레너(Bronfenbrenner)의 생태학적 체계 이론으로 설명할 수 있습니다. 아이의 발달은 개인의 능력만이 아니라 주변 환경의 영향을 크게 받는다는 것이죠.

누리과정과의 연결: 교육 현장에서의 의미

이 연구는 우리나라 누리과정의 '신체운동·건강' 영역과 깊은 연관이 있습니다. 2019 개정 누리과정에서는 신체운동·건강 영역을 다음과 같이 세분화하고 있습니다.

신체 인식 및 조절 AI 시스템이 평가하는 신체문해력은 바로 이 부분과 직결됩니다. 아이가 자신의 몸을 어떻게 인식하고 조절하는지를 객관적으로 측정할 수 있게 해줍니다.

신체활동 즐기기 MVPA 시간 측정을 통해 아이가 얼마나 활동적으로 신체활동에 참여하는지 파악할 수 있습니다. 단순히 '운동을 시킨다'가 아니라 '즐겁게 참여한다'는 관점에서 접근할 수 있게 됩니다.

안전하게 생활하기 수면 시간과 질을 건강 지표로 분석함으로써 아이의 전반적인 생활 안전을 평가할 수 있습니다.

건강하게 생활하기 좌식 행동 감소와 활동적인 생활습관 형성을 지원하여 평생 건강의 기초를 다집니다.

가정과 연계한 신체활동 지도 유치원에서의 활동을 집에서도 함께 할 수 있도록 하며, 부모님의 역할이 아이들에게 매우 중요함을 알려줄 필요도 있습니다.

우리 아이를 위한 실천 방안

이 연구 결과를 바탕으로 부모님들과 교육 현장에서 실천할 수 있는 구체적인 방법을 제안합니다.

1. 부모가 먼저 움직이세요

어머니의 운동 빈도가 가장 중요한 예측 변수라는 연구 결과를 기억하시나요? 아이에게 "운동해라"라고 말하기보다, 부모가 직접 운동하는 모습을 보여주는 것이 훨씬 효과적입니다.

• 주말에 가족과 함께 공원 산책하기
• 저녁 식사 후 동네 한 바퀴 걷기
• 집에서 간단한 스트레칭이나 요가를 아이와 함께 하기

"엄마/아빠도 운동하니까 재미있구나"라는 인식을 심어주는 것이 핵심입니다.

 

2. 하루 60분 이상 뛰어놀 시간 확보하기

세계보건기구의 권장사항에 따라 유아에게 충분한 신체활동 시간을 보장해야 합니다. 한 번에 60분을 채우기 어렵다면 여러 번에 나누어도 좋습니다.

• 등원/하원 시 가능하면 걸어가기
• 점심시간 후 야외 놀이 시간 확보
• 실내에서도 춤추기, 풍선 치기 등 활동적인 놀이

중요한 것은 '즐겁게' 움직이는 것입니다. 억지로 시키면 오히려 운동을 싫어하게 될 수 있습니다.

 

3. 스크린 타임 관리하기

미국소아과학회(American Academy of Pediatrics)는 2-5세 아동의 스크린 타임을 하루 1시간 이하로 제한할 것을 권장합니다. 좌식 시간을 줄이는 것이 신체문해력 향상의 핵심입니다.

• TV 시청 시간을 정해두고 지키기
• 스마트폰, 태블릿 사용 규칙 만들기
• 스크린 대신 책 읽기, 블록 놀이, 역할 놀이로 대체하기

부모가 먼저 식사 시간이나 아이와 함께 있을 때 스마트폰을 내려놓는 모습을 보여주는 것도 중요합니다.

 

4. 수면 패턴 확립하기

규칙적인 수면 시간은 신체 발달에 필수적입니다.

• 매일 같은 시간에 자고 일어나기
• 잠들기 1시간 전부터 스크린 끄기
• 편안한 수면 환경 조성(어두운 방, 적절한 온도, 조용한 환경)
• 잠들기 전 책 읽어주기나 조용한 음악 듣기

미국수면의학회 권장사항에 따르면 3-5세 유아는 하루 10-13시간의 수면이 필요합니다.

 

5. 운동 친화적 환경 만들기

집 안팎에 아이가 자연스럽게 움직일 수 있는 환경을 조성하세요.

• 집에 공, 줄넘기, 훌라후프 등 간단한 운동 도구 구비
• 주말에 갈 수 있는 공원, 놀이터 정보 파악
• 아파트 단지 내 놀이터 적극 활용
• 날씨가 좋지 않을 때를 대비한 실내 놀이 계획

AI 기술의 미래: 조기 개입의 가능성

이 연구의 가장 큰 의의는 AI가 신체 발달 지원이 필요한 아이를 조기에 식별할 수 있다는 점입니다. 86.2%의 예측 정확도는 임상적으로 의미 있는 수준입니다.

만약 유치원이나 어린이집에서 이러한 AI 평가 시스템을 도입한다면 어떻게 될까요? 선생님들은 각 아이의 신체 발달 수준을 객관적으로 파악하고, 개별 맞춤형 신체활동 프로그램을 제공할 수 있을 것입니다. 특히 발달이 느린 아이들을 조기에 발견하여 적절한 지원을 제공한다면, 또래와의 격차를 줄이고 아이의 자존감을 높일 수 있습니다.

현재 한국의 일부 유치원에서는 웨어러블 디바이스를 활용하여 유아의 신체활동량을 측정하는 시범 사업을 진행하고 있습니다. 앞으로 이러한 기술이 더욱 발전하면 모든 아이들이 자신에게 맞는 최적의 신체활동 프로그램을 제공받을 수 있을 것입니다.

주의할 점: AI는 도구일 뿐입니다

AI 기술이 아무리 발전해도 부모와 교사의 역할을 대체할 수는 없습니다. AI는 객관적인 데이터와 예측을 제공하는 도구일 뿐이며, 실제로 아이와 함께 뛰어놀고, 격려하고, 정서적 지원을 제공하는 것은 여전히 사람의 몫입니다.

또한 개인정보 보호 문제도 중요합니다. 아이들의 신체 데이터를 수집하고 분석할 때는 반드시 부모의 동의를 받아야 하며, 데이터가 안전하게 관리되어야 합니다. 유럽의 GDPR(일반 데이터 보호 규정)이나 우리나라의 개인정보보호법에 따라 엄격한 기준을 준수해야 합니다.

결론: 움직이는 아이가 건강한 어른이 됩니다

1,734명의 아이들을 분석한 이 연구는 명확한 메시지를 전달합니다. 우리 아이의 신체 발달은 단순히 타고난 운동 신경의 문제가 아니라, 가정 환경, 특히 부모의 생활습관과 밀접하게 연관되어 있다는 것입니다.

엄마가 규칙적으로 운동하고, 아이에게 충분히 뛰어놀 시간을 주며, 스크린 타임을 관리하고, 규칙적인 수면 패턴을 확립하는 것. 이 네 가지만 실천해도 우리 아이의 신체문해력은 크게 향상될 수 있습니다.

AI 기술은 이러한 노력을 더욱 효과적으로 만들어주는 강력한 도구입니다. 하지만 기억하세요. 가장 중요한 것은 기술이 아니라 부모와 교사가 아이에게 보여주는 살아있는 모델입니다. "엄마도 움직이니까 나도 움직이고 싶어요"라는 마음이 아이의 평생 건강을 좌우합니다.

오늘부터 당장 실천해보세요. 아이와 함께 공원을 산책하고, TV를 끄고 함께 춤을 추고, 일찍 잠들 수 있도록 도와주세요. 이러한 작은 변화들이 모여 우리 아이의 밝은 미래를 만들어갑니다.

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참고문헌

Wang, X., & Jiang, Y. (2025). Application of machine learning models in predicting physical literacy in 4–6-year-old children: A comprehensive analysis of individual and family factors. PLOS ONE, 20(9), e0332997. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0332997

교육부, 보건복지부 (2019). 2019 개정 누리과정 해설서.

World Health Organization (2020). WHO guidelines on physical activity and sedentary behaviour for children and adolescents.

American Academy of Pediatrics (2016). Media and Young Minds. Pediatrics, 138(5).

American Academy of Sleep Medicine (2016). Recommended Amount of Sleep for Pediatric Populations.