체성분분석기는 옴의 법칙의 원리라던데, 이게 무슨말인가요?
헬스장이나 보건소 등에 가면 우리몸에서 지방이나 근육이 얼마나 분포하는지 비율을 알려주는 기계인 체성분분석기가 있잖아요.
이 기계장치가 옴의 법칙과 관련이 있다던데, 어떤 원리인지 알려주세요~
안녕하세요. 김재훈 과학전문가입니다.
체성분분석기는 우리 몸에 약한 전류를 보내고, 전류가 흐르는 정도를 통해 체지방량, 근육량, 체수분량 등을 측정하는데요, 이 원리가 바로 옴의 법칙입니다. 간단히 말해, 전류는 물을 따라 잘 흐르고 지방은 전류를 통하기 어려워 저항이 크다는 점을 이용하는 것입니다
안녕하세요. 홍성택 과학전문가입니다.
전기적인 회로에서 전류가 흐를 때 전기 임피던스(전기 저항)와 관련이 있는 법칙으로, 전류가 흐르는 회로에서 전기 임피던스는 전류의 크기와 주파수에 비례합니다. 체성분분석기는 이 원리를 이용하여 전기적인 신호를 몸을 통해 보내어 전기 임피던스를 측정하고, 이를 토대로 체지방과 근육 등의 체성분을 분석합니다.
안녕하세요. 김연숙 과학전문가입니다. 옴의법칙(V=I•R)(V=전압<볼트>, I=전류<암페어>, R=저항<옴>)은 쉽게말해 전류는 저항에 반비례한다는 공식입니다.
사람의 몸을 구성하는 성분 (무기질, 체지방, 단백질, 체수분)은 건강과 밀접한 관련이 있습니다. 우리 몸에 70%를 차지하는 물은 나트륨 칼륨 등 이온이 섞여있어 전기가 잘 통하는 도체입니다. 반면 수분이 없는 지방은 전류가 흐르기 힘들어 저항값이 높으며 수분이 많은 근육은 전류가 잘 흘러 저항값이 낮습니다.
따라서 체성분분석기는 발판이나 손잡이 금속 부분을 통해 우리 몸에 전류를 흘려보내고 거기서 잘생하는 저항값을 읽어 체성분을 분석해냅니다. 옴의 법칙의 원리를 이용한 생체전기임피던스법(BIA)을 적용한 것입니다.
이해가 잘 되셨다면 좋겠습니다. 감사합니다.
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.
▲체성분분석기의 원리 = 옴의 법칙▲
맨발로 체성분분석기 위에 올라가 손잡이를 양손으로 1~2분 정도만 잡고 있었을 뿐인데(발판과 손잡이의 전극판을 통하여 미세 전류를 통과시킨다.), 어떻게 그 짧은 시간 안에 내 몸 속의 성분들을 분석할 수 있을까?
인체를 구성하는 성분은 크게 체수분과 체지방, 그리고 단백질 및 무기질의 네 가지로 구분된다.
체성분분석기로 측정했을 때 나오는 분석 결과표에 ‘세포 내 수분 00.0ℓ, 세포 외 수분 00.0ℓ, 단백질 00.0kg, 무기질 0.00kg, 체지방 00.0kg’로 표시되는 것은 바로 이런 이유 때문이다.
체성분분석기는 저항이 크면 전류가 적게 흐른다는 ‘옴의 법칙(Ohms law)’과 관련이 있다.
공식으로 정의하면
전압(V)=전류(I)×저항(R) 으로서, 전류의 세기는 두 점 사이의 전위차에 비례하고 전기저항에 반비례함을 나타내는 법칙이다.
우리 몸은 70% 정도가 물(수분)로 이뤄져 있지만 지방에는 수분이 없어 전류가 흐르기 힘들다.
지방이 많다는 것은 저항이 크다는 의미다.
반면에 지방을 뺀 근육은 73%가 수분이어서 저항이 작다.
이런 원리로 체성분분석기는 우리 몸에 600~800마이크로암페어(μA) 정도의 약한 전류를 흘려서 발생하는 저항 값으로 체지방 등을 분석해낸다.
저항값이 크다면 체지방이 많다고 판단할 수 있다.
체지방 외에도 체성분분석기는 흘려주는 전류의 주파수를 다양하게 보내 세포내 수분과 세포외 수분을 구분해 측정할 수 있다.
저주파 전류는 세포막을 잘 통과하지 못하지만 고주파 전류는 세포 속까지 흐른다.
이때 저주파와 고주파 전류가 흐르면서 나타나는 저항 값의 차이를 이용해 세포 안팎에 있는 수분량 비율을 구할 수 있다.
세포외 수분이 비정상적으로 많아져 전체의 40% 이상이면 부종으로 판단하는데, 질환으로는 신부전(콩팥), 간경변증(간) 또는 짜게 먹거나 단백질섭취 부족 등의 원인이 되는 증상이다.