찜통더위속 선풍기 쐬면 시원해지는 원리는 뭘까

여름철 ‘Cool 과학’의 모든 것

더위가 성큼 다가왔다. 한낮엔 초여름 날씨가 이어지고 있다. 다소 차갑게만 느껴지던 차창 밖 바람이 더할나위 없이 시원하게 느껴지는 요즘이다. 벌써부터 ‘더위와의 전쟁’이 시작된 것일까. 길거리엔 이마에 땀이 송송 밴 채 연신 부채질을 해대는 사람, 골목엔 바닥에 물을 뿌리는 아주머니의 모습도 볼 수 있다. 그러면 바람을 쐬고, 물을 뿌리면 왜 ‘시원함’을 느끼게 되는 걸까.

●더위를 뺏어가는 ‘기화열’(氣化熱)

더위가 성큼 다가왔다. 그늘에 앉아 흘러내리는 땀을 부채질로 식히는 사람들이 자주 띈다. 땀을 바람에 날려버리면 왜 시원해질까. 여기에는 기화열의 증발이라는 과학원리가 숨어 있다.
서울신문 포토라이브러리

부채나 선풍기를 이용해 바람을 일으키면 시원해지는 이유는 증발의 원리로 설명할 수 있다.

공기는 아주 작은 입자로 구성돼 있다. 그 입자가 바람에 의해 우리 피부에 와 부딪히면, 땀 등 수분을 증발시켜 기화열을 흡수한다. 이때 열이 빠져 나가 시원함을 느끼게 되는 것이다. 예컨대 야외에서 조깅을 하면 맞바람을 맞고 땀이 기화열을 방출하며 증발해 시원함을 느낄 수 있다.

하지만 실내 헬스 클럽 등 밀폐된 곳에서 달리면 땀이 바람에 실려 증발하지 못해 무척 덥게 느껴진다.

바닥에 물을 뿌리면 시원하게 느껴지는 것도 마찬가지다. 물이 증발하면서 기화열을 방출하기 때문이다. 물분자들이 햇빛에 의해 증발하면서 땅 표면의 열을 빼앗아가는 것이다. 손등에 알코올을 떨어뜨리면 알코올이 증발하면서 시원해지는 것과 같은 이치다.

●사람의 ‘더위 감지기’는 피부에

아무리 찜통 더위라 해도 기온이 체온인 섭씨 37도를 넘는 경우는 드물다. 열대야라 해도 대부분 30도를 넘지 못한다. 그런데 왜 덥게 느껴지는 것일까. 특히 30도의 목욕물은 미지근한데, 기온이 30도이면 왜 더운걸까.

한마디로 말해 우리 몸의 ‘생체 온도계’는 몸속이 아닌 피부에 있다. 덥다든가 춥다든가 하는 감각은 피부 표면의 온도에 따라 변한다.

체온을 잴 때 체온계를 겨드랑이나 항문에 넣는 것은 그 때문이다. 피부 표면의 온도는 체온보다 약간 낮으며, 기온·습도·열 방사량 등 주위 상태에 따라 느끼는 정도가 달라진다. 흔히 쓰는 ‘체감온도’라는 말이 이것이다.

●땀은 사람 몸의 냉각수, 동물은 혀·귀 등으로

사람을 포함한 대부분의 포유동물은 주위 기온과 관계 없이 항상 체온이 일정하다. 때문에 기온이 올라가 더위를 느끼면 나름대로의 방법으로 열을 몸 밖으로 내보낸다.

사람은 땀을 흘려 과열된 체온을 몸 밖으로 빼낸다. 몸에 있는 약 300만개 가량의 땀샘에서 분비된 땀을 증발시켜 기화열을 발산하는 방법이다. 몸밖으로 빠져 나오는 열량의 80% 이상이 땀의 증발을 통해 이뤄진다.

반면 동물은 땀보다는 몸의 일부를 움직이는 등 독톡한 방법으로 몸안의 열을 빼낸다. 몸에 땀샘이 거의 없어 땀을 흘리기가 어렵기 때문이다.

더운날 개가 “헥헥” 대며 혀를 내미는 것은 그 때문이다. 개는 몸 전체에 땀샘인 에크린(eccrine)이 발달돼 있지 않아 입을 벌려 혀와 호흡을 통해 열을 발산한다.

코끼리와 토끼는 혈관이 발달된 큰 귀를 통해 열을 밖으로 빼낸다. 귀에 여러 갈래의 혈관이 분포된 것은 혈액을 많이 공급, 열의 발산을 쉽게 만들기 위한 것이다.

이영표기자