전극의 크기가 작아질 때 그 아래에서 나타나는 변화로 옳은 것은?

전류밀도는 단위면적당 전류량이므로 같은 전류를 흘려도 전극이 작을수록 그 아래의 전류밀도가 높아져 자극감이 강해지고 화상 위험도 커진다. 따라서 자극을 집중시키려는 쪽을 작은 전극으로, 분산시키려는 쪽을 큰 전극으로 둔다.

전극 크기와 전류밀도의 관계

전기치료에서 같은 전류를 흘려도 전극이 작은 쪽과 큰 쪽에서 느끼는 자극이 다른 이유를 묻는 문제입니다. 핵심은 전류의 총량이 아니라 단위 면적당 전류, 즉 전류밀도(current density)입니다. 전극의 크기·배치는 환자의 안전과 치료 효과를 좌우하므로 전기치료 이론에서 가장 먼저 배우는 원리 중 하나입니다.

정답은 보기 4번 전류밀도가 높아진다입니다. 전류밀도는 전류를 전극 접촉 면적으로 나눈 값에 해당합니다. 전류가 직렬회로에서 일정하게 흐른다면, 전극 면적이 작아질수록 같은 전류가 더 좁은 피부에 집중되므로 전류밀도가 올라갑니다. 전류밀도가 높아지면 감각신경과 운동신경이 더 쉽게 역치에 도달하고 자극감이 강해지며, 지나치면 열이 한곳에 모여 화상 위험도 커집니다.

보기별 해설

1번: 전기저항이 사라진다 — 전극 크기가 변해도 피부와 조직의 저항은 사라지지 않습니다. 오히려 접촉 면적이 줄면 저항은 약간 커질 수 있습니다. 저항이 없어진다는 표현은 물리적으로 성립하지 않습니다.

2번: 자극이 깊이 침투한다 — 전류의 침투 깊이는 전극 크기보다 전극 간 거리, 조직의 전도도, 주파수 등에 더 크게 좌우됩니다. 전극이 작으면 표면에 자극이 집중되는 경향이 있어 깊게 들어간다고 보기 어렵습니다.

3번: 극성이 반대로 바뀐다 — 극성은 장치의 출력 단자(양극·음극)에서 정해지며 전극 크기와 무관합니다. 크기를 바꾼다고 양극이 음극이 되지 않습니다.

5번: 전류밀도가 낮아진다 — 작은 전극에서는 반대로 높아집니다. 전류밀도가 낮아지는 것은 전극이 커졌을 때입니다. 방향을 거꾸로 이해하면 이 보기를 고르게 되므로 주의해야 합니다.

임상 적용 관점

실제 치료에서는 이 원리를 의도적으로 활용합니다. 자극을 모아야 하는 곳에는 작은 전극을 쓰고, 자극을 흩어 편안하게 하려는 쪽에는 큰 전극을 둡니다. 소형 전극을 근 운동점에 대고 큰 분산 전극을 먼 곳에 두는 방식이 대표적이며, 전극 가장자리와 모서리에는 전류가 몰리기 쉬우므로 접촉이 불량하면 국소 화상이 생길 수 있어 전극 접촉과 젤·스펀지 상태를 점검해야 합니다.

작은 전극을 쓸 때의 위험도 구체적으로 알아 두어야 합니다. 같은 전류라도 전극 면적이 절반이 되면 전류밀도는 두 배가 되므로, 환자가 편하게 느끼던 강도에서 갑자기 따끔한 통증을 느낄 수 있습니다. 직류나 이온삼투 같은 화학적 효과가 있는 전류에서는 전류밀도가 높을수록 피부 손상이 쉽게 생기므로 전극 크기에 맞춰 허용 전류를 제한하는 것이 안전 기준입니다. 이런 이유로 전극을 바꾸거나 자를 때 면적을 임의로 줄이지 않습니다.

정리하면 같은 전류에서 전극이 작아질수록 전류밀도가 높아지고, 이것이 자극감과 화상 위험을 키우는 원리이므로 정답은 4번입니다.