체감온도의 과학…해가 떴는데도 더 추워

올겨울 들어 서울 낮 최고기온이 처음으로 영하권에 머물 것으로 예상되는 5일 오전 서울 광화문 거리에서 시민들이 두터운 옷차림으로 추위 피해 발걸음을 재촉하고 있다. [연합뉴스]

직장인들이 한참 출근하던 5일 오전 9시를 전후해 서울의 체감온도는 영하 9.8도까지 떨어졌다.
이날 서울의 아침 최저기온은 오전 7시 25분에 기록한 영하 4.7도로 오전 9시에는 영하 4.5도로 0.2도 상승했다.
하지만, 체감온도는 반대로 영하 7.3도에서 2.5도나 더 떨어진 것이다.

5일 9시 서울 체감온도 -9.8도 #바람 강할수록 체감온도 낮아져 #6일 아침 서울 -9도, 체감 -13도

체감온도가 이처럼 뚝 떨어진 것은 바로 바람 때문이다.
오전 7시 25분에는 풍속이 시속 5.4㎞(초속 1.5m)로 비교적 잔잔했지만, 오전 9시에는 시속 14.4㎞(초속 4m)로 제법 강해졌다.

기상청 관계자는 "6일 아침은 5일보다 기온이 3~5도 더 하강해 내륙을 중심으로 영하 12도 이하, 그 밖의 지역에서도 영하 10도 이하로 떨어질 것"이라고 밝혔다.

서울은 6일 아침 영하 9도까지 떨어지겠고, 시속 7㎞의 바람이 불어 체감온도는 영하 13도 가까이 떨어지겠다.

이에 따라 기상청은 한파주의보를 5일 오후 10시를 기해 경기도 가평·양평·동두천, 강원도 춘천·태백, 충북 제천·증평·음성·충주·괴산, 경북 북동 산지와 영양·봉화·청송·의성·군위 등으로 확대한다고 발표했다.

피부의 열 빼앗기는 정도 나타내 

서울의 체감온도가 영하 14도까지 떨어지는 등 매서운 한파가 찾아온 지난 2월 8일 오전 서울 종로구 세종대로 네거리에서 시민들이 출근길을 서두르고 있다. [연합뉴스]

체감온도는 실외에 있는 사람이나 동물의 피부가 차가운 공기와 바람에 노출됐을 때 열을 얼마나 뺏기느냐를 나타내는 것이다.

바람이 강해질수록 피부의 열 손실은 커지게 되고, 결국 내부 체온까지 떨어뜨리게 된다.
바람이 불면 피부 주변을 담요처럼 감싸고 있는 얇은 공기층이 달아나고 열 손실도 커지는 것이다.

기상청에서는 2001년 미국 기상청과 캐나다 기상청이 구성한 온도지수 연구그룹(Joint Action Group for Temperature Indices)이 발표한 체감온도 산출 식을 활용하고 있다.

체감온도 계산식. [자료 기상청]

이 식에 따르면, 영하 10도에서 풍속이 시속 5㎞(초속 1.4m)일 때 체감온도는 영하 13도이지만, 풍속이 시속 30㎞(초속 8.3m)가 되면 체감온도가 영하 20도까지 떨어져 강한 추위를 느끼게 된다.

일부에서는 "바람으로 인해 피부의 열을 빼앗기는 정도가 인종마다 다를 수 있기 때문에, 미국·캐나다에서 만든 체감온도 지수가 한국인에게 맞지 않을 수도 있다"는 지적도 나온다.

체감온도 25도 아래에서 15분이면 동상 걸려

3일 오전 제주 한라산 국립공원 영실매표소에 고드름이 달려있다. [연합뉴스]

기온뿐만 아니라 체감온도에도 주의를 기울여야 하는 것은 사람의 건강과도 관련이 있기 때문이다.
체감온도가 영하 25도 아래이면 10~15분 이내에 동상이 걸린다.
체감온도가 영하 45도보다 낮으면 노출된 피부가 몇 분 내에 얼어붙는다.

체감온도는 몸의 영양 상태나 심리상태, 옷차림, 주거상태에도 영향을 받는다.
양지쪽에서는 추위를 덜 느끼게 된다.
외풍이 심한 낡은 집에서 외롭게 겨울을 나는 이들이 훨씬 더 추위를 느끼게 되는 셈이다.

여성이 추위에 약한 이유는

세밑한파가 몰아친 지난해 12월 26일 오후 서울 광화문광장에서 두터운 옷을 입은 시민들이 발걸음을 재촉하고 있다. [뉴스1]

일반적으로 여성은 남성보다 피하지방이 두꺼워 추위에 강하다고 알려져 있다.
하지만, 지난 2011년 공개된 인제대 정우식 교수팀의 연구에 따르면 여성이 남성보다 기온에 민감해 체온이 더 잘 떨어지는 것으로 나타났다.

여성은 체중이 같을 경우 남자보다 몸의 표면적이 더 넓지만 열을 발생시키는 근육량이 적은 탓이다.

정 교수팀은 또 추위에 노출됐을 때 얼굴 중에서도 왼쪽 뺨의 온도가 오른쪽 뺨보다 높게 유지된다는 사실도 알아냈다.
원인은 왼쪽 뺨이 심장에 더 가깝기 때문으로 추정된다.

빌딩풍 위력…사람도 날려버려

기온과 풍속을 동시에 측정하는 장면 [중앙포토]

겨울철 도심에서는 빌딩 사이로 강한 바람이 불면서 체감온도가 더 떨어져 훨씬 춥게 느껴진다.

도심 빌딩으로 인해 공기의 흐름, 즉 바람이 뒤바뀌면서 나타나는 이른바 빌딩풍(風), 혹은 도심 협곡풍 탓이다.

넓은 공간을 천천히 지나던 바람이 빌딩 사이 좁은 공간에 집중되면서 속도가 빨라지는 것이다.

도시에서 줄지어 길게 늘어서 있는 빌딩들이 마치 거대한 협곡의 절벽처럼 작용하고, 그 빌딩 숲 사이를  지날 때 바람도 더욱 강해지기 때문에 전문가들은 이를 도시 협곡풍이라고도 부른다.

액체나 기체 같은 유체가 흐를 때 단면적이 큰 곳은 흐름이 느리고 압력이 높지만, 단면적이 작은 곳에서는 흐름이 빠르고 압력이 낮아진다는 베르누이의 원리(Bernoulli's Principle)가 작용한 탓이다.

강한 도시 협곡풍은 빌딩이 높고 골목이 좁을수록 거세진다. 높은 빌딩이 햇볕까지 차단하면 더 춥다.
초속 10m의 바람이 빌딩 숲에서 초속 20~30m의 강한 협곡풍으로 바뀐다면 사람이나 간판까지 날려버릴 수 있다. 초속 17m면 태풍급 바람이다.

강찬수 환경전문기자  kang.chansu@joongang.co.kr