재미있는 과학상식-헬륨가스와 목소리 변화

헬륨가스가 든 풍선을 불면 목소리가 제 목소리가 아닌 다른 목소리로 변한다. 목소리가 바뀌지만 사춘기를거치면서 나타나는 변성이 아니라 디즈니 만화영화의 도널드 덕과 같은 이상한 목소리를 낸다.

헬륨 풍선은 보통 산소 20%, 헬륨 80%로 채워진다. 헬륨 1분자는 1개 원자로 되어있는 단원자 분자이다. 따라서 원자 2개로 1분자를 이루는 2원자 분자보다 음성의 속도는 2배이나 파장은 절반이다.

또 헬륨은 질소 등과 비교할 때 밀도가 작다. 음성의 속도(공기 중 15℃ 기온에서 매초 340m)는 밀도에 반비례하여 빨라진다. 그러므로 헬륨가스를 흡입하면 음성의 속도가 빨라진다.

또 목소리는 성대에서 목까지 즉 성도의 공명으로 울린다.이에 따라 성도의 공명 진동수가 빨라지면 음성도 높아지게 되는 것이다.

헬륨은 단원자 분자이므로 인체에는 아무런 해가 없다. 잠수작업용의 인공 공기도 이 헬륨과 산소의 혼합 가스를 쓰고 있다. 잠수 때 인공 공기로 헬륨을 사용하는 이유는 질소흡입에 의한 어지러움이나 산소 중독 등의 고압 신경 증후군이 가장 적기 때문이다.

최창희기자 cch@imaeil.com