안녕하세요.
오늘은 생일 파티에서 풍선을 불고 놀다가 궁금해졌을 법한 주제를 들고 왔어요.
바로 "헬륨을 마시면 목소리가 왜 변하는지"에 대한 이야기!
갑자기 만화 속 미니언즈처럼 됐다가 금방 원래 목소리로 돌아오는 그 현상, 과학적으로 설명해드릴게요.
헬륨은 공기보다 "가벼워요"
헬륨은 풍선에 넣는 무해한 기체이지만, 공기와는 성격이 달라요. 우리가 평소 마시는 공기는 질소(78%)와 산소(21%)가 대부분인데, 헬륨은 이들보다 밀도가 훨씬 낮아요. 공기보다 7배나 가볍답니다.
헬륨 풍선을 날려보면 공기 풍선보다 높이 날아가죠? 바로 이 때문이에요!
목소리가 변하는 이유: "소리의 스피드"
목소리는 성대의 진동으로 만들어져요. 그런데 이 소리가 입이나 코를 통해 나올 때 주변 기체의 영향을 받아요.
일반 공기는 소리가 평균적으로 340m/s의 속력으로 이동합니다.
반면에, 헬륨에서의 소리는 900m/s의 속력 이상으로 빨라져요.
헬륨 속에서 소리가 빠르게 이동하면 고음이 강조됩니다. 마치 동영상을 1.5배속으로 돌리면 목소리가 가늘어지는 것처럼요!
진짜 이유는 "공명"
소리가 입 안에서 반사되며 공명할 때, 우리 목소리의 톤이 결정돼요. 헬륨은 공기의 공명 주파수를 변경시켜 고음대가 강조되게 만듭니다.
(플루트와 클라리넷이 같은 음을 내도 소리가 다른 이유 → 공명 방식이 다르기 때문)
헬륨은 입 안의 공명 주파수가 높아져 "삐까뻔쩍"한 목소리가 나오는 거예요.
(단, 헬륨이 성대 자체의 진동 속도를 바꾸는 건 아니에요! 단지 소리가 빠르게 이동하며 공명 특성이 변할 뿐이죠.)
반대 효과: "유황헥사플루오라이드"
헬륨과 반대로 밀도가 높은 기체를 마시면 목소리가 우렁차져요. 예를 들어 유황헥사플루오라이드(SF₆)를 마시면 소리가 느려지면서 마치 드래곤처럼 굵은 목소리가 된답니다! 옛날 KBS 프로그램인 '스펀지'에서 비슷한 실험을 한 적이 있죠.
⚠️ 주의: 헬륨은 재미있지만 위험할 수 있어요
헬륨을 너무 많이 마시면 산소 부족으로 실신할 수 있어요! 5초만 마시고 바로 말하는 건 괜찮지만, 절대 풍선 전체를 들이마시지 마세요. 재미보다 안전이 우선이죠!
다음에 친구들이 헬륨 풍선으로 놀 때면, 이 과학 원리를 설명해주세요! "소리의 속도와 공명"이라는 개념을 알면 과학 시간에도 도움이 될 거예요. 관심이 있는 친구들은 '정상파', '공명' 등과 같은 소리의 개념에 대해서 알아보는 것도 좋을 것 같아요.
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