P-02 · PRINCIPLES
PEMF의 원리
펄스가 어떻게 만들어지는지, 그리고 연구 조건이 결과를 읽는 데 왜 중요한지를 정리합니다. 이 페이지는 물리적인 개념을 설명하는 곳이며, 효과가 있다·없다를 다루지 않습니다.
자기장과 전자기장
자기장은 자석 주위에서 쇠붙이가 끌려오는, 바로 그 힘이 미치는 공간입니다. 자석뿐 아니라 전류가 흐르는 전선 주위에도 자기장이 생깁니다. 전선을 여러 번 감아 만든 코일이라면 더 그렇습니다.
이때 흐르는 전류를 세게 했다 약하게 했다 바꾸면, 자기장의 세기도 따라서 바뀝니다. 그리고 세기가 변하는 자기장은 다시 주변에 전기적인 변화를 만들어냅니다. 전기와 자기가 이렇게 서로 맞물려 함께 작용하는 상태를 전자기장이라고 부릅니다.
PEMF가 다루는 신호는 대부분 주파수가 아주 낮은 편입니다. 이 사이트에 정리된 연구에서도 1초에 몇 번에서 몇백 번 정도, 즉 수 Hz에서 수백 Hz 범위가 자주 보고됩니다. 각 연구가 실제로 사용한 값은 자료마다 연구 조건 항목에 적어 두었습니다.
펄스는 어떻게 만들어지나요
코일에 흐르는 전류를 짧게 켰다가 끄고, 다시 켰다가 끄는 동작을 되풀이해 봅시다. 그러면 자기장도 같은 박자로 켜졌다 꺼졌다 합니다. 이 켜짐과 꺼짐 한 번을 펄스라고 부릅니다. 아래 네 가지가 이 펄스의 성격을 결정합니다.
- 주파수(Hz) — 1초 동안 이 동작이 몇 번 반복되는지입니다. 10 Hz라면 1초에 열 번입니다.
- 펄스 폭 — 한 번의 펄스가 켜져 있는 시간입니다. 워낙 짧아서 1,000분의 1초 단위로 적는 경우가 많습니다.
- 듀티 사이클 — 켜졌다 꺼지는 한 주기 가운데 켜져 있는 시간이 차지하는 비율입니다. 1초 주기에서 0.3초만 켜져 있으면 30%입니다.
- 자기장 세기 — 펄스가 켜졌을 때 만들어지는 자기장이 얼마나 센지입니다.
주파수가 같아도 펄스 폭과 듀티 사이클이 다르면 신호의 모양 자체가 달라집니다. 그래서 논문이 ‘PEMF를 적용했다’고만 쓰고 이 값들을 밝히지 않으면, 다른 연구와 조건이 같은지 다른지를 확인할 방법이 없습니다.
조건이 바뀌면 신호는 어떻게 달라질까요
막대를 움직이면 신호의 모양이 어떻게 달라지는지 눈으로 볼 수 있습니다. 개념을 이해하기 위한 그림일 뿐, 연구 결과를 예측하는 도구가 아닙니다.
같은 이름이어도 같은 연구가 아닙니다
이 사이트에 정리된 자료 가운데 네 건의 조건을 나란히 놓아 보았습니다. 논문에 적혀 있는 값만 그대로 옮겼습니다.
| 연구 | 주파수 | 자기장 세기 | 1회 적용 시간 |
|---|---|---|---|
| 섬유근통에서의 저주파 펄스전자기장 요법: 무작위, 이중맹검,… 무작위 대조 임상시험(RCT) · 2009 | 0.1~64 Hz | 평균 40 mT | 1회 30분, 1일 2회 |
| 무릎 골관절염 치료에서 펄스전자기장 요법의 추가 효과: 무작… 무작위 대조 임상시험(RCT) · 2010 | 50 Hz | 30 G | PEMF 또는 가짜 PEMF 1회 30분(전체 세션 55분) |
| •O2−와 H2O2 유도를 통해 사람 조골세포에서 항산화 방… 세포 실험(in vitro) · 2017 | 기본 주파수 16 Hz | 6~282 µT(적용기 6 mm 상방 B field 진폭) | 1회 7분 |
| 흰쥐 경골 성장판에 대한 펄스전자기장 자극의 영향: 생체 내… 동물 실험(in vivo) · 2021 | 28 Hz | 20 Gauss | 1일 10시간 |
회색으로 표시된 칸은 논문에 그 값이 적혀 있지 않거나, 아직 확인하는 중인 항목입니다. 보시다시피 조건이 이만큼 다릅니다. 그래서 어느 한 연구의 결과를 다른 조건에 그대로 옮겨 적용할 수 없습니다.
‘윈도우 효과’라는 표현
자극을 세게 할수록 반응도 그만큼 커질 것 같지만, 일부 연구에서는 그렇지 않았습니다. 특정 주파수와 세기가 맞물리는 좁은 구간에서만 변화가 관찰됐다는 보고가 있고, 이를 가리켜 '윈도우 효과'라고 부릅니다.
여러 연구에서 제안되고 관찰된 개념이기는 합니다. 다만 어떤 조건에나 똑같이 들어맞는 법칙으로 정리된 상태는 아닙니다.
몸에서 어떤 일이 일어나는지 — 연구가 제안한 경로
자극을 받은 뒤 몸 안에서 어떤 과정을 거쳐 변화가 생기는지를 ‘작용 기전’이라고 부릅니다. 아래는 이 사이트에 정리된 관련 자료가 논문에서 밝힌 내용입니다. 밝혀진 사실이 아니라 연구진이 제시한 가능성입니다.
용어집
연구자료를 읽다 보면 되풀이해서 나오는 말들입니다. 각각 무슨 뜻인지 풀어서 적었습니다.
- 주파수 (Frequency, Hz)
- 1초 동안 펄스가 몇 번 반복되는지를 나타내는 값입니다. 10 Hz는 1초에 열 번 켜졌다 꺼진다는 뜻입니다. PEMF 연구에서 가장 자주 보고되는 조건입니다.
- 자기장 세기 (Intensity)
- 자기장이 얼마나 센지를 나타내는 값입니다. 연구마다 mT(밀리테슬라), μT(마이크로테슬라), G(가우스) 가운데 하나로 적으며, 1 mT는 10 G와 같습니다.
- 파형 (Waveform)
- 신호를 그래프로 그렸을 때 나타나는 모양입니다. 위아래로 부드럽게 오르내리면 사인파, 네모나게 켜졌다 꺼지면 사각파입니다. 연구마다 다릅니다.
- 펄스 폭 (Pulse width)
- 펄스 하나가 켜져 있는 시간입니다. 아주 짧기 때문에 1,000분의 1초(ms)나 100만분의 1초(μs) 단위로 적습니다.
- 듀티 사이클 (Duty cycle)
- 켜졌다 꺼지는 한 주기 가운데 켜져 있는 시간이 차지하는 비율입니다. 1초 주기에서 0.3초만 켜져 있다면 30%입니다.
- 버스트 (Burst)
- 펄스 여러 개를 한 묶음으로 몰아서 내보내는 방식입니다. 묶음과 묶음 사이를 얼마나 띄우는지가 또 하나의 조건이 됩니다.
- 윈도우 효과 (Window effect)
- 세기를 올릴수록 반응이 커지는 것이 아니라, 특정 주파수와 세기가 맞물리는 좁은 구간에서만 변화가 보였다는 보고입니다. 몇몇 연구에서 관찰되고 제안된 개념일 뿐, 모든 경우에 들어맞는 법칙으로 확정된 것은 아닙니다.
- 전임상 (Preclinical)
- 사람에게 적용해 보기 전 단계의 연구입니다. 접시에 배양한 세포로 하는 실험(in vitro)과 살아 있는 동물로 하는 실험(in vivo)이 여기에 들어갑니다.
- 무작위 대조시험 (RCT)
- 참여자를 제비뽑기하듯 우연에 맡겨 두 집단으로 나눈 뒤, 한쪽에만 적용해 결과를 비교하는 연구 방식입니다. 사람을 대상으로 한 연구 가운데 신뢰도가 높은 설계로 봅니다.
- 이중맹검 (Double-blind)
- 누가 진짜 자극을 받았는지 참여자도, 결과를 평가하는 사람도 모르게 한 채로 진행하는 방식입니다. 기대감이나 선입견이 결과에 섞이는 것을 줄이기 위해서입니다.
- 위약 대조 (Sham/Placebo)
- 기계를 대 보는 절차는 똑같이 하되 실제로는 자극을 주지 않는 비교 집단을 두는 설계입니다. 자극 자체의 효과인지 가려내기 위해서입니다.
- 메타분석 (Meta-analysis)
- 같은 주제를 다룬 여러 연구의 숫자를 통계적으로 하나로 합쳐 종합적인 값을 계산하는 방법입니다.
- 체계적 문헌고찰 (Systematic review)
- 어떤 자료를 어떻게 찾고 고를지 기준을 미리 정해 두고, 그 기준에 맞는 연구를 빠짐없이 모아 정리한 연구입니다.
- 병행 중재 (Co-intervention)
- PEMF와 함께 운동이나 약물 같은 다른 처치를 같이 적용한 경우입니다. 결과가 좋아지더라도 PEMF 때문인지 가려내기 어렵습니다.
- 이상반응 (Adverse event)
- 연구 기간에 참여자에게 나타난, 바람직하지 않은 변화입니다. 통증, 어지럼, 중도 하차 같은 것이 여기에 들어갑니다. 보고된 사례가 없다는 것이 곧 안전하다는 뜻은 아닙니다.