천객만래 [千客萬來] (It has an interminable succession of visitors)

입김이 "하"하고 할 때는 따뜻하고,"후"하고 할 때는 왜 차가울까?


날씨가 많이 쌀쌀해졌다. 가을이 너무 빨리 지나가 버리고 벌써 겨울이 온 것이 아닌가 할 정도이다. 너무 일찍 겨울이야기를 하는 것이 아닌가 싶다. 겨울을 생각하면 지금은 많이 볼 수 없지만 양지바른 곳에서 아이들과 함께 놀다가 손이 시리면, "하"하고 입김으로 손을 따뜻하게 하면서 놀곤 했던 기억이 난다. 그런데 같은 입김이지만 "후"하고 불면 시원한 느낌을 준다. 왜 그런 차이가 날까? 


사람들이 들이마시는 기체는 공기 그 자체이다. 따라서 성분도 공기와 같다. 그것은 산소가 21%, 이산화탄소가 3%에 지나지 않는다. 내쉴 때 호흡은 상황에 따라 꽤 다르지만 보통 바르게 앉아 있을 경우에는 수증기를 제외하고 산소가 16.5%, 이산화탄소가 4%정도이다. 이와같이 들이마신 산소가 전부 이산화탄소로 변하는 것은 아니지만. 적어도 그 일부가 신체속의 포도당(탄소, 수소, 산소로 구성되어 있다.)과 화학반응을 하여, 이산화탄소나 수증기가 되는 것이 확실하다. 우리 몸은 표면을 제외하고 체온을 늘 36 ∼ 37℃로 유지된다. 그러면 내쉬는 숨도 36 ∼ 37℃라고 생각해도 좋다. 36℃ 전후의 기체는 인간의 피부에는 꽤 따뜻하게 느껴진다. 특히 추운 겨울날에는 차가운 손끝을 "하"하고 조용히 불면, 잠깐이기는 하지만 손끝이 따뜻해진다. 그리고 입김은 뿌연 연기로 나온다. 입김속의 수증기가 외기에 닿으면 갑자기 차가워지기 때문에 작은 물방울로 되어 안개처럼 우리 눈에 보인다. 이와같이 내쉬는 숨 그 자체는 따뜻하다. 


그럼에도 불구하고 입을 오므려 "후"하고 내쉬면 시원하게 느껴지는 데는 그 이유는 두가지로 설명할 수 있다. 첫째는 피부 근처의 공기를 확산해버리기 때문이다. 예를 들면 기온이 20℃이지만 피부에 접촉하는 공기까지 완전히 20℃인 것은 아니다. 공기가 조용한 상태에서 사람의 체온때문에 피부 근처의 공기 온도는 20℃보다 높다. "후"하고 부는 입김은 이 안정된 옅은 공기층을 없애 20℃의 공기와 직접 접촉하므로 쉬원하게 느껴진다. 예를 들어, 겨울등산에서 조난을 당해 동사하는 경우가 많은데, 기온뿐만아니라 바람때문에 얼어 죽는 경우도 많은 것 같다. 방한을 위해 옷을 입는 것은 옷 그 자체가 열을 차단하는 효과때문이기도 있지만, 옷과 옷사이, 또는 옷과 피부 사이의 공기층이 열을 차단하는 효과도 있다. 그런데 바람이 강하게 불면 공기가 옷의 빈틈 사이로 들어와 옷안쪽의 공기를 휘저어 공기층의 열차단 효과가 나빠진다. 체온을 급격하게 외부에 빼앗기게 된다. 즉 옷을 입고 있어도 강한 공기의 흐름이 몸을 식히는 것이다. 그래서 기온이 낮아지는 요즈음부터 봄까지는 등산을 할 때에 방풍효과가 있는 방한복을 입어야 한다. 


두 번째 이유는 빠른 기체의 흐름이 피부에서 땀을 증발시키기 때문에 기화열을 빼앗긴다. 기온이나 습도가 같아도 바람부는 날 빨래가 잘 마르는 사실에서도 잘 알수 있을 것이다. 더운 날에는 "후"하고 부는 호흡보다 산들바람이나 선풍기의 기류가 훨씬 효과가 큰 것은 말할 필요도 없다. 같은 입김이지만 서로 다른 효과를 낸다는 것이 참으로 흥미롭다. 

 

Posted by SB패밀리

우리들은 답답한 일상에 지쳤을 때 바닷가에 가서 넓고 푸른 바다를 보며 가슴이 탁 트이는 느낌을 받은 기억이 있을 것입니다. 같은 물방울로 되어 있는데도 얕은 물은 투명하고 파도와 구름은 왜 하얗게 보일까요? 


물은 원래 투명합니다. 어떤 물체가 투명하다는 것은 빛이 흡수되거나 반사되지 않고 대부분 그냥 통과한다는 뜻으로 우리 주변에 흔하기로는 유리가 대표적인 예입니다. 그런데 사실은 물이나 유리와 같이 투명한 물체도 표면에서 약간의 빛이 반사하므로 아무리 창문을 깨끗이 닦아도 열어놓은 것처럼 보이기는 어렵습니다. 안경유리로 흔히 얇은 특수 막을 여러 겹 씌운 코팅렌즈를 사용하는데, 이것은 대개 안경유리 표면에서 반사하는 빛의 양을 최소화하여 물체가 더 잘 보이게 하려는 목적에서입니다. 그렇다고 유리전체를 이런 막으로 씌우면 창문이 없어졌나 깜짝 놀랐네 하는 일이 일어날 수도 있겠지만 값이 너무 비싸지게 됩니다. 게다가 보통 유리를 사용해도 수직으로 입사할 때 반사되는 빛의 양은 전체의 4% 내외이므로 물체를 보는데 별 문제는 없습니다. 


그런데 빛이 수직으로 들어가지 않고 비스듬히 들어가면 반사율은 커지게 됩니다. 유리창을 옆에서 보거나 잔잔한 호수를 멀리서 바라보면 마치 거울처럼 맞은편의 물건이나 풍경을 볼 수가 있는 것은 이 때문입니다. 투명한 물질이라도 바라보는 각도에 따라 투명하지 않게 보일 수도 있는 것입니다. 


이런 유리나 물이 작은 알갱이로 되어 많이 모여 있으면 어떻게 될까요? 


빛이 들어가는 각도가 개별 입자별로 천차만별 일테니 반사율도 제각각 다르고 알갱이 내부로 들어간 빛은 그 내부에서 또 여러 각도로 갈라져 나오면서 퍼지고 다른 알갱이에 반사되곤 합니다. 이렇게 되면 알갱이가 모여 있는 부분을 빛이 그대로 통과할 수 없기 때문에 투명하지도 않고, 또한 평탄한 표면이 아니어서 맞은 편에 있는 상을 비추어 주지도 못합니다. 다만 여러 겹의 복잡한 반사과정을 통해 우리가 눈으로 볼 수 있는 모든 빛이 다 섞여 나오게 되는 데 모든 빛이 다 섞이면 흰색이 되는 것입니다. 



어떤 물체가 우리 눈에 빨간 색이나 파란 색으로 보이는 것은 그 물체가 빨간 색이나 파란 색만 반사하고 나머지 색은 흡수하기 때문인데, 모든 빛이 다 뒤섞여 나온다면 흰색으로 나오는 것입니다. 



물 알갱이인 파도와 구름뿐 아니라 소금이나 흰 설탕 등은 이런 원리 때문에 물질이 투명한데도 흰색으로 보이는 것입니다. 투명한 랩이나 비닐을 구기면 하얗게 보이는 것도 마찬가지 이유입니다. 

Posted by SB패밀리