헬륨, 왜 마시면 목소리가 변할까?

헬륨, 왜 마시면 목소리가 변할까?

 

도널드 덕은 디즈니의 애니메이션 캐릭터로 수다쟁이 오리인데, 특유의 높고 시끄러운 목소리가 트레이드 마크... 그래서 나온 말 중에 ‘도널드 덕 효과’라는 것이 있다.

 

헬륨 가스를 마시면 도널드 덕같이 고음의 우스꽝스러운 목소리로 변하는 것에서 생겨난 말이다.

 

이렇게 ‘헬륨’하면 떠올리는 것이 풍선과 더불어 목소리 변조인데, 그렇다면 헬륨을 마시면 왜 목소리가 변할까?

 

그 이유를 알기 위해서는 목소리가 어떻게 만들어지는지부터 살펴볼 필요가 있는데, 목소리는 공기에 의한 성대의 떨림으로 생겨난다.

 

진동수가 많으면 높은 소리를, 진동수가 적으면 낮은 소리를 낸다. 평균적인 성인의 목소리는 남자의 경우 130 헤르츠, 여자의 경우 205 헤르츠의 진동수를 갖고 있다고 알려져 있다.

 

진동수 즉 1초 동안 진동한 횟수를 결정하는 것은 진동을 전달하는 매질의 단위 부피당 질량인 밀도... 따라서 매질의 밀도가 작을수록 진동수주파수가 커져 높은음이 나오는 것...

 

헬륨은 공기보다 가벼운 다시 말하면 밀도가 작은 원소로 반응성이 거의 없는 비활성 기체... 그래서 풍선에 헬륨을 넣는다.

 

헬륨이 성대를 통과하면 공기보다 가벼워서 더 활발히 움직이는 바람에 성대를 더 많이 떨게 하고 진동수가 많아지면서 높은 소리가 난다. 그리고 음성의 속도는 밀도에 반비례해서 빨라지므로 헬륨을 마신 직후 내는 목소리는 속도 역시 빠르다.

 

헬륨을 마시면 평상시 목소리 대비 2.7 옥타브 정도 높은 목소리가 나오는데, 이는 진동수주파수가 그만큼 높아졌다는 의미다.

 

그런데 우리가 걱정하는 것은 유해성... 하지만 풍선 한두 개 정도 헬륨을 마셨다고 해서 인체에 해롭지는 않다. 그 이유는 헬륨 1 분자는 원자 1개로 돼 있는 단원자 분자로 다른 원소와 거의 화학 반응하지 않는 비활성 기체이기 때문이다.

 

반면 흡입했을 때 헬륨과 반대로 낮은 목소리를 내는 기체도 있는데, 이 기체는 헬륨과 반대로 밀도가 큰 기체...

 

그 기체는 지구 대기 중에 질소, 산소 다음으로 많은 0.94% 비활성 기체로 실생활에서 조명 장치나 의료용 레이저 그리고 용접 등에 사용하는 원자 번호 18번의 아르곤(Ar)이다.