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우리가 느끼는 온도! ‘체감온도의 원리’

  • 2015.06.29.
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체감온도의 원리

 

우리는 하루를 시작하면서 꼭 챙겨보는 것이 바로 ‘일기예보’입니다.

그날 하루가 더울지, 추울지, 비가 오는지, 눈이 오는지 아니면 해가 쨍쨍한지 등을 판단하고 그날의 코디를 결정하고는 하지요. 그런데 우리는 일기예보에서 그날의 낮과 저녁의 온도를 이야기해 주면서 함께 ‘체감온도’라는 말하고는 합니다.

쉽게 예를 들어서 기상 캐스터가 “오늘 낯의 온도는 영상 15℃이지만 바람이 강하게 물어 체감온도는 그보다 더 낮을 것으로 보입니다”같은 말을 듣습니다.

또한 간혹 겨울에 이런 경험을 하고는 합니다. 분명 어제보다 기온은 높아졌는데, 이상하게 오늘 날씨가 어제보다 더 매섭고 춥게 느껴질 때가 있습니다. 왜 그런 걸까요?

이유는 바로 추위를 느끼는 요소에는 기온 외에도 여러 가지가 존재하기 때문입니다.

바람이나 습도, 햇볕에 따라 추위를 느끼는 정도가 달라질 수 있습니다.
그래서 덥거나 춥다고 느끼는 정도를 숫자로 나타낸 온도를 만들었는데, 이것이 바로 ‘체감온도’입니다.

오늘은 체감온도에 대해서 알아보고자 합니다.

 

체감온도의 원리

 

◆ 체감온도를 만들어낸 탐험가!

공기의 온도를 의미하는 기온은 온도계를 이용해 측정하는 기계적인 온도를 이야기합니다. 그러나 ‘체감온도’는 측정하는 온도가 아니라 계산하는 온도라고 할 수 있습니다. 추위와 더위를 느끼는 정도는 상대적이기 때문에 숫자로 나타내는 것이 좀처럼 쉽지 않기 때문입니다.

그렇다면 체감온도를 처음 계산한 사람은 누구일까요? 놀랍게도 과학자가 아닌 미국의 탐험가 ‘폴 사이플’과 ‘찰스 파셀’이 ‘체감온도’를 만들었습니다. 이들은 남극을 6번이나 정복하면서 체감온도의 필요성을 절실하게 느꼈는데요.

1939년 사이플과 파셀은 남극에서 플라스틱 실린더에 물을 채워 건물 위에 매달고 실험을 하였습니다. 바람과 기온에 따라 실린더의 물이 어는 시간을 5분 간격으로 측정하고, 그런 다음 피부의 단위 면적당 열이 손실되는 양을 계산해 체감온도를 구하는 식을 만들었습니다. 최초의 체감온도 계산식입니다.

하지만 사이플과 파셀이 만든 체감온도 계산식은 당시 겨울철 야외활동과 군 작전 훈련에 널리 쓰였지만 물이 어는 것을 피부의 열손실에 적용했다는 점과 이 계산식으로 체감온도를 구하면 실제보다 과장된 값이 나온다는 점 때문에 학자들의 비판을 피할 수 없었습니다.

 

◆ 기온이 높아도 더 추운 이유는 무엇일까요?

체감온도를 구하는 방법에는 여러 종류가 있습니다. 체감온도는 환경이나 사람에 따라 주관적인 느낌을 숫자로 나타낸 것이기 때문인데요. 체감온도 계산식이 여럿 있지만 우리나라 기상청에서 쓰는 계산식은 캐나다와 미국에서 2001년에 만든 JAG/TI 모델을 사용하고 있습니다.

캐나다와 미국은 매년 극심한 추위 때문에 목숨을 잃는 사람이 많아 체감온도에 대한 높은 관심을 보입니다. 여기서 만든 체감온도 계산식은 직접 사람을 대상으로 실험해 만든 것이다. 실험에 참가한 12명의 사람은 얼굴 중 코, 턱, 이마, 뺨에 센서를 붙이고, 기온과 바람의 속력을 다르게 했을 때 피부의 온도와 열손실이 어떻게 되는지 측정해 공식을 만들었습니다.

사이플과 파셀의 계산식은 물이 어는 시간을 측정해서 만들었지만, 캐나다와 미국에서 만든 JAG/TI 계산식은 사람을 대상으로 실험해 만들었다는 점에서 의미가 있습니다.

계산기를 이용해 체감온도를 구하면 기온이 영하 10℃에 바람의 속력이 시속 5km라고 가정하였을 때 체감온도는 영하 13℃이고, 기온이 영하 5℃에 바람의 속력이 시속 40km라고 했을 때 계산에 따르면 체감온도는 영하 14℃로 계산이 됩니다. 두 경우를 비교하면 기온이 5℃ 더 높더라도 바람이 더 셀 때는 체감온도가 더 낮아진다는 사실을 알 수 있는데 물론 비가오거나 눈이 내리는 등 다른 변수가 있으면 값이 달라질 수 있습니다.

 

체감온도의 원리

 

◆ 기온과 풍속에 따른 체감온도와 체감 증상

우리나라 기상청은 온도와 바람의 속력에 따라 체감온도를 계산한 뒤 그 값을 4단계로 나눴는데, 체감온도에 따른 증상과 대처 방법을 제시해 추위를 대비할 수 있게 한 것입니다. 그러나 이 계산식에도 여전히 한계는 있습니다. 체감온도에 영향을 주는 또 다른 요소인 태양열, 습도, 추위에 대한 개인적인 차이를 고려하지 않았다는 것입니다.

높은 온도에서는 피부에 접하는 공기의 습도가 체감온도에 영향을 주므로, 기온과 상대적인 습도를 바탕으로 계산하는 열지수를 대신 사용합니다.

한편, 체감온도는 인종에 따라서도 다를 수 있습니다. 알래스카에 사는 사람과 열대지방에 사는 사람은 같은 온도여도 느끼는 추위가 다르다는 것입니다. 그래서 우리나라는 현재 캐나다와 미국에서 개발한 체감온도 계산식을 쓰고 있지만, 우리 실정에 맞는 체감온도를 구하기 위해 노력중에 있습니다.

실제로 우리나라 사람 20대 남녀 18명을 선발해 실험한 결과, 성별에 따라서는 남성의 피부온도가 여성의 피부온도보다 높아 여성이 남성보다 추위를 더 많이 타는 것으로 밝혀지기도 하였습니다. 또 남성과 여성의 피부온도 차이는 기온이 낮아질수록 컸습니다.

그렇다면, 겨울철 쉽게 체감온도를 높일 수 있는 방법은 무엇이 있을까요? 겨울철 보온을 위해 목도리, 장갑, 모자를 갖춰 입는데, 모자나 장갑보다는 목도리의 보온 효과가 큽니다.

목은 추위에 민감할 뿐 아니라, 목이 차가우면 뇌로 올라가는 혈관이 수축되면서 혈액 공급이 되지 않아 위험하기도 합니다. 일반적으로 추위는 심장에서 멀수록 더 많이 느끼게 되므로 손이나 발, 귀, 코 등 몸 끝을 따뜻하게 하는 것이 체감온도를 높이는 방법 중 하나입니다.

체감온도를 소개하는데 쉬운 이해를 위해서 겨울을 예로 들었지만 무더운 여름에도 간혹 저녁에 쌀쌀해져 낭패를 보는 일도 있을 수 있으니 일기예보를 꼭 확인하셔서 건강한 여름 보내시기를 바랍니다.

 

 

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