# 전류 20 mA를 면적 4 cm²와 20 cm² 전극에 각각 적용할 때 전류밀도의 비교로 옳은 것은?

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> subject: 과목별 모의고사 | 물리치료 기초

## 문제

전류 20 mA를 면적 4 cm²와 20 cm² 전극에 각각 적용할 때 전류밀도의 비교로 옳은 것은?

## 보기

1. 20 cm² 전극이 5배 크다
2. 4 cm² 전극이 16배 크다
3. 4 cm² 전극이 5배 크다 **✔ 정답**
4. 20 cm² 전극이 4배 크다
5. 두 전극의 전류밀도가 같다

**정답: 3**

## 해설

전류밀도는 전류÷전극 면적이다. 같은 20 mA에서 4 cm² 전극은 5 mA/cm², 20 cm² 전극은 1 mA/cm²로 5배 차이가 난다. 면적이 작을수록 밀도가 커져 자극과 화상 위험이 커지므로 활성전극은 작게, 분산전극은 크게 쓴다.

## 심화 해설

전류밀도(current density)는 단위 면적당 흐르는 전류의 양으로, 전기치료에서 자극 강도의 생리적 효과를 결정하는 핵심 변수입니다. 전류밀도는 전류량(mA) ÷ 전극 면적(cm²)으로 계산합니다. 동일한 전류 20 mA를 적용하므로, 전극 면적이 작을수록 전류밀도는 커집니다.

전류밀도는 전극 면적에 반비례합니다. 면적 4 cm² 전극의 전류밀도는 20 mA ÷ 4 cm² = 5 mA/cm²이고, 면적 20 cm² 전극의 전류밀도는 20 mA ÷ 20 cm² = 1 mA/cm²입니다. 따라서 4 cm² 전극의 전류밀도가 20 cm² 전극보다 5배 큽니다.

| 구분 | 4 cm² 전극 | 20 cm² 전극 |
| --- | --- | --- |
| 전류량 | 20 mA | 20 mA |
| 전류밀도 | 5 mA/cm² | 1 mA/cm² |
| 비교 | 5배 높음 | 기준 |

혼동 주의! 전류밀도 비교 문제에서 ‘전극 크기’와 ‘전류밀도’의 비율을 혼동하기 쉽습니다. 면적비는 20 : 4 = 5 : 1이지만, 전류밀도는 면적에 반비례하므로 4 cm² 전극이 5배 높습니다. 보기 1번처럼 ‘20 cm² 전극이 5배 크다’는 면적 자체를 서술한 것이지 전류밀도를 말한 것이 아닙니다.

임상적으로 전류밀도는 자극의 안전성과 효과를 좌우합니다. 전극 면적이 작으면 동일 전류에서 전류밀도가 높아져 피부 감각 자극이나 통증 유발 가능성이 커지고, 화상 위험도 증가합니다. 반대로 전극 면적이 크면 전류밀도가 낮아져 자극 강도가 약해질 수 있습니다. 경피신경전기자극(TENS)이나 기능적 전기자극(FES)을 적용할 때 전극 크기와 배치를 조절하는 이유도 여기에 있습니다. 특히 근거 자료[4]에서 척수손상 환자의 경직(spasticity)에 TENS와 FES를 적용한 연구에서도 전극 배치와 자극 파라미터가 치료 효과에 영향을 미치는 변수로 다뤄집니다. 전극 크기가 작을수록 국소적인 고강도 자극이 가능하지만, 넓은 부위를 자극하려면 큰 전극으로 전류밀도를 낮추어 불편감 없이 치료 강도를 확보해야 합니다.

핵심! 전류밀도 공식 J = I / A에서 전류(I)가 일정할 때 면적(A)이 작을수록 전류밀도(J)는 커집니다. 국시에서는 단순 계산보다 ‘반비례 관계’와 ‘작은 전극일수록 자극 강도가 강하다’는 임상적 의미를 함께 묻는 경향이 있으므로, 수치 계산과 생리적 효과를 연결해 기억해야 합니다.참고 문헌 (논문 출처)

- [4]Comparison of transcutaneous electrical nerve stimulation (TENS) and functional electrical stimulation (FES) for spasticity in spinal cord injury - A pilot randomized cross-over trial.RCT/임상시험Sivaramakrishnan A, Solomon JM, Manikandan N (2018) · DOI: 10.1080/10790268.2017.1390930

## 임상 시나리오

전기치료 전극 선택과 전류밀도 관리작은 전극일수록 자극 강도가 높아진다
전류밀도는 단위 면적당 전류량으로, 전류량을 전극 면적으로 나누어 계산합니다. 동일한 전류를 적용할 때 전극 면적이 작을수록 전류밀도는 증가하므로, 4 cm² 전극은 20 cm² 전극보다 5배 높은 전류밀도를 가집니다.

임상에서 전극 크기는 자극의 강도와 안전성을 결정합니다. 작은 전극은 국소 부위에 고강도 자극을 집중시킬 수 있어 심부 근육이나 특정 통증점을 표적으로 할 때 유용하지만, 전류밀도가 높아져 피부 불편감이나 화상 위험이 증가할 수 있습니다.

주의넓은 부위를 자극하거나 감각이 예민한 환자에게는 큰 전극을 사용하여 전류밀도를 낮추어야 합니다. 특히 TENS나 FES 적용 시 전극 크기와 배치를 조절하지 않으면 통증 유발이나 피부 손상이 발생할 수 있으므로, 치료 전 반드시 전극 상태와 환자 피부를 확인하고 전류밀도를 계산하여 안전한 범위 내에서 강도를 설정해야 합니다.

## 핵심 개념

- **전류밀도** — 단위 면적당 흐르는 전류의 양으로, 전류량(mA)을 전극 면적(cm²)으로 나누어 계산합니다.
- **전류량** — 회로를 통해 흐르는 전하의 양으로, 전기치료에서는 mA 단위로 표시합니다.
- **전극 면적** — 피부에 접촉하는 전극의 크기로, 전류밀도와 반비례 관계에 있습니다.
- **반비례 관계** — 한 변수가 증가할 때 다른 변수가 감소하는 관계로, 전류가 일정할 때 면적이 작을수록 전류밀도는 커집니다.
- **TENS** — 경피신경전기자극(Transcutaneous Electrical Nerve Stimulation)으로, 전극을 통해 피부에 전기 자극을 가하여 통증을 조절하는 치료법입니다.

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