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실효온도
실효온도(實效溫度, effective temperature)는 사람이 실제로 느끼는 온도를 가리킨다. 기온, 습도, 풍속 따위를 종합하여 나타낸다. 실감온도(實感溫度)라고도 한다.
개요
실효온도는 온도, 습도 및 공기 유동이 인체에 미치는 열 효과를 하나의 수치로 통합한 경험적 감각지수로 상대습도 100%일 때의 온도에서 느끼는 것과 동일한 온감(溫感)이다. 이는 피실험자들로 하여금 공기 조건이 다른 두 방을 드나들며, 온감을 비교하도록 하여 동일한 온감을 주는 온도와 습도의 조합을 식별한 것이다. 그러나 실효온도는 습도의 영향을 저온영역에서 과대, 고온영역에서 과소 평가하고, 공기 유동을 완전히 고려하지 못하며 앉아 쉬는 조건에만 사용할 수 있다. 즉, 실효온도의 결점을 보완하여 개발된 것이 신 실효온도(new efectie temperature, ET*)이며, 상대습도 50%일 때의 건구(乾球)온도를 기준으로 하고 있기 때문에 같은 조건하에서 원 실효온도 값보다 크게 나타나게 된다.
우리가 실제로 피부에 느끼는 추위와 더위는 한난계가 표시하는 도수와는 상당히 차이가 있다. 실제로 감각을 느끼는 온도작용을 측정하기 위해서는 기온, 기습, 기류의 3자를 조합한 온도조건을 측정할 필요가 있다. 이들 3요소를 여러가지로 결합하여 많은 사람에 대해 실험을 하고 똑같은 한서감을 일으키게 하는 상태를 하나의 대표온도로 표시한 것을 실감온도(감각온도, 실효온도)라고 한다. 실감온도는 무풍상태, 습도 100%일때의 건구온도계의 시도(示度)를 기준으로 한다. 실감온도의 측정에는 야그로의 실감온도 도표를 사용하고 건구온도, 습구온도, 풍속으로 구하게 된다. 고온, 고습이고 무풍인 상태에서는 실감온도가 이상하게 높아지고 체열의 발산이 방해를 받아 체온조절이 불가능해져서 열사병 또는 일사병이 된다. 또 이것과 반대로 저온, 고습이고 강풍인 환경에서는 실감온도가 이상하게 저하하고 동사하는 경우도 있다.[1][2]
체감온도
체감온도(體感溫度, Apparent temperature, Feels like temperature)는 인체가 느끼는 더위나 추위를 수량적으로 나타낸 것을 의미한다. 온도, 습도, 풍속, 일사량, 복사 따위를 바탕으로 계산한다. 체감온도는 바람에 의해 피부에 느껴지는 온도이다. 즉, 덥거나 춥다고 느끼는 체감의 정도를 나타낸 온도로 느낌온도라고도 한다. 체감온도는 주로 실제 온도보다 낮은데, 이는 체온이 실제 온도보다 높기 때문이다. 이와 반대로 피부의 습도로 인해 더 높은 온도를 느낄 수 있는데, 이는 열지수를 사용한다. 또한, 체감온도는 습도나 바람 등을 고려해서 사람이 체감적으로 느낀다고 가정하는 추상적인 온도다. 그러나 사람 신체가 정밀한 온도계도 아니고 모든 사람이 체감하는 정도가 다르며 문화나 정서적 기호와 선호도가 인간의 감각에 영향을 줄 수 있기 때문에 체감이란 주관적일 수밖에 없어 객관적 지수로 나타낸다는 것은 신빙성에 큰 결점을 갖고 있다.
체감은 체표면의 열교환 상태에 따라 좌우되는데, 이것은 기온뿐만 아니라 풍속·습도·일사 등 기상요인이 종합되어 작용함으로써 결정된다. 그러나 이러한 변화율 외에 착의(着衣)나 거주상태·심리상태에 의해서도 변동한다. C.P.야글로의 실효온도(實效溫度)를 비롯하여 여러 가지 체감온도 산정방식이 고안되었다. 예를 들면, 근년에 불쾌지수라는 것이 일반적으로 쓰이게 되었는데, 이것도 기온과 습도를 조합한 일종의 체감온도라고 볼 수 있다. 또한 풍속이나 일사도 고려하여 체감온도를 결정할 수도 있는데, 예를 들면 링케의 체감온도는 다음 식에 의해서 표시된다. tf＝t－4√v＋12I 이 식에서 tf는 체감온도, t는 기온, v는 풍속, I는 지표면이 받는 복사량, 즉 매 cm2 당 1분마다 받는 일사의 세기를 칼로리의 값으로 나타낸 것이다. 그 밖에도 습구온도계·카타(Kata)온도계·냉각력측정기(frigorimeter)를 사용하여 체감온도를 나타내기도 한다.
체감온도는 기상청에서 제공하는 생활기상지수 중의 하나로 외부에 있는 사람이나 동물이 바람과 한기에 노출된 피부로부터 열을 빼앗길 때 느끼는 추운 정도를 나타내는 지수이다. 바람이 강해질수록 피부의 열 손실률은 높아지게 되며 이로 인해 결국 내부체온을 떨어지게 되는데, 예를 들어 영하 10℃에서 풍속이 5km/h일 때 체감온도는 영하 13℃이지만 풍속이 30km/h가 되면 체감온도가 영하 20℃까지 떨어져 강한 추위를 느끼게 된다. 여기에 제시된 지수단계 및 대응요령은 대한민국의 체감온도 발생 분포를 분석하여 대한민국의 환경에 맞게 개선하여 제공하고 있다.[3][4][5][6]
체감온도의 보정
지수의 예‧경보기능의 역할을 제대로 수행하지 못하고 있는 체감온도를 우리나라 환경을 고려한 합리적인 예보를 수행할 수 있도록 개선된 안이 제시되었다. 2006년 1월부터 2015년 12월의 10년 동안 체감온도가 의미있는 당해 11월~다음해 3월 기간의 자료를 이용하였다. 자료 분석 결과 최저체감온도의 발생시각별 빈도는 오전 7시에 가장 컸으며 다음으로 23시, 06시, 08시 순으로 나타났다. 하지만, 최저기온의 체감온도별 발생빈도 측면에서는 외국에서 '경고'와 '위험'의 등급에 해당하는 영하 25℃ 미만의 발생 사례는 불과 전체의 0.4% 미만으로 나타나 현재의 등급 기준은 우리나라의 환경에 맞는 적절한 예보라고 보기에는 한계가 있는 것으로 나타났다. 이러한 결과를 바탕으로 우리나라의 실정에 맞는 최저기온의 등급을 조정하였는데, 지수의 위험도를 구분하는 지수 서비스의 활용 기능을 갖도록 '위험' 등급은 5%, '경고' 등급은 10%로 정하였으며, '주의'와 '관심' 등급의 비율은 각각 35%, 50%로 조정하여 제공하고 있다. 발생빈도 순으로 최상위 5%에 해당하는 값은 –15.4℃, 15%에 해당하는 값은 10.5℃였으며, 50%에 해당하는 –3.2℃로 '주의'와 '관심'을 최종적인 등급 기준값으로 결정하였다.[5]
기온에 따른 체감온도
대체로 바람이 강하면 강할수록 체감온도가 낮다. 이러한 경우는 겨울철일수록 심하며 반대로 기온이 25도 이상에서는 바람이 강해도 그다지 시원하지 않으며 33도 이상에서는 바람이 강할수록 오히려 더 후덥지근하다. 같은 바람세기라도 체감온도와 실제온도의 차이는 기온이 낮을수록 크다. 완연한 봄의 경우 오후에 바람이 다소 부는 편이지만 낮에는 비교적 훈훈한 바람이므로 실제온도와 체감온도의 차이가 그리 크지는 않다. 바람이 강하지만 그 바람이 차갑지 않다는 이야기가 흔히 나오는 계절이 봄이다.또한 겨울철에 습도가 높아도 체감온도가 낮으며, 반대로 여름철에는 습도가 높으면 체감온도도 높다.
밤중에 가장 습하기 때문에 여름에 열대야가 온다면 체감온도는 매우 높다. 참고로 서울, 대구는 여름철에도 상대적으로 건조해서 여름에도 체감온도가 기온 대비 비교적 낮은 편이다. 여름 밤에 한강공원에 앉아있으면 열대야를 느끼기 힘들다. 대신 열섬 현상 등으로 열대야와 폭염 자체가 심한 도시이기 때문에 습도로 인한 체감온도가 낮더라도 뜨겁거나 타 지역에 비해서도 덥게 느껴진다. 습도는 낮아도 기온은 높으니 타 지역과 대비해도 여름에 견딜만한 편은 아니다. 게다가 체감온도는 기상청에서는 단순 습도만 고려하지만 사실상 체감온도는 습도뿐만 아니라 기온 아스팔트 도로나 일사, 바람, 최근 며칠~몇달의 날씨, 최근 몇년간의 비슷한 시기의 날씨 등도 있으며 사람마다 차이가 크기 때문에 체감온도 숫자만 낮을 뿐 사실 체감온도는 높다.
대한민국 기상청에서는 2020년 4월까지는 체감온도가 낮을 수 있는 추위를 대비해서 동절기(10~3월)에 체감온도를 기온과 같이 보여주고 있었으며 2020년 5월부터는 폭염특보가 체감온도로 변경되어서 1년 4계절 내내 체감온도를 기온과 같이 표시되고 있다. 2020년 4월까지만 해도 하절기(4~9월)의 체감온도를 확인할 수 없었지만 2020년 5월부터 1년 4계절 내내 체감온도를 보여주는 것은 물론 과거 2019년~2020년 4월까지의 하절기 체감온도도 볼 수 있다. 이 때문에 습도가 낮은 초여름 폭염특보는 거의 없을지언정 한여름에는 폭염특보가 잦아졌다. 특히 습도까지 높은 2020년 8월을 보면 거의 전지역이 폭염경보였다.[6]
기상과의 관계
추울 때나 더울 때나 몹시 불쾌한 느낌을 갖게 된다. 이는 몸으로부터 외부에 필요 이상의 열을 빼앗기고 있거나, 또는 몸체로부터 외부에 적당량의 열을 발산하지 못하게 되든지, 반대로 열이 몸에 스며들고 있기 때문인 것이다. 쾌적한 기상조건인지 아닌지는 이와 같이 신체를 통하여 열의 출입, 즉 기상환경과의 열교환과 관계가 있는 것이다. 인간과 기상환경과의 열교환은 생물체의 생명 활동의 결과로 생기는 열과 몸체로부터의 복사·대류·증발 등의 과정에서 방열되는 열, 또는 반대로 몸 밖으로부터 몸 안으로 들어오는 열과의 상호관계인 것이다. 복사·대류를 계산하는 경우, 몸의 표면온도를 어떻게 정하여야 되는가가 문제이다. 이 경우 신체의 어느 중심부의 피부온도와 손발과 같은 선단의 온도와의 구별을 충분히 이해할 필요가 있다.
예를 들면, 중심부의 온도는 조금 변하였는데 손발의 온도는 10°C에서 15°C까지 변하고 있을 때가 있다. 이것은 손발이 어느 의미에서는 열의 저장소의 역할을 하고 있어 몸의 열교환에 큰 역할을 담당하고 있기 때문이다. 이와 같이 열교환에 있어서 복사·대류·증발량을 계산하기 위한 피부온도의 측정에는 한 점의 값만을 기준으로 하면 잘못 계산하게 된다. 그래서 평균적인 피부온도를 어떻게 계산하여야 하는 문제가 제기된다. 기온이 10°C, 18°C, 28°C인 경우(대략 동복·춘추복·하복을 입을 계절)에는 각각 2.01,1.44,0.64칼로리의 열이 1분마다 몸에서 방사된다. 기온이 32°C, 33°C가 되면 1분간 0.6칼로리를 넘지 못하게 된다. 기온이 45°C, 즉 온도가 높은 주위환경에서는 생물체는 외부에서 반대로 열이 스며들게 된다. 또한 열의 교환에서 중요한 하나의 요소는 증발이다. 1g의 물이 증발하려면 580칼로리 이상의 열이 필요하다. 즉 수분이 몸에서 방출되어간다.
신체 표면으로부터의 수분의 증발은 신체의 표면 온도에 따른 수증기의 포화압력과 현장의 공기중의 수증기 압력과 비례한다. 물론 이런 경우에도 풍속에 관계된다. 보통의 의복 상태에서는 18°C에서 기온에 따라 수분의 증발이 신체 표면에서 행하여진다. 옷을 벗은 사람은 기온 23°C에서부터 시작하여 피부 표면 및 폐에서 수증기의 분비량이 증가하고, 기온이 더욱 높아짐에 따라 수분의 분비는 점점 많아진다. 그러나 피부면에서의 수분 증발은 분비보다 늦어진다. 기온이 높아지거나 수증기가 많아지면 수분 증발은 완전히 멈추고 만다. 이렇게 되면 분비된 수분은 증발하지 못하고 땀이 되어 피부에 젖어 남게 된다. 육체 노동을 할 때 땀의 분비는 더욱 복잡하다. 기온 10°C∼18°C에서는 노동을 시작하자마자 수증기의 분비는 높아져 1분간에 3g∼3.5g까지 달한다.
노동을 중지하면 그 양은 휴식상태에 있는 값에 가까워지지만, 기온 35°C∼45°C 정도의 고열환경에서는 노동을 중지하여도 수증기의 분비는 멈추지 않고 계속된다. 노동을 끝마친 후에 10∼15분 정도 계속하여 몸무게를 달아보면 육체노동을 하고 있을 때와 같은 정도로 몸무게가 감소되고 있음을 알게 된다. 기온 35°C에서는 노동 후의 수증기의 분비는 보통 1.7g∼3.0g이나 0.8g/sec 정도로 저하될 경우도 있다. 이와 같이 몸무게의 감소와 평행하여 체온이 내려가는 것을 보게 되는데 이것은 생물체의 일시적인 냉각이다. 이상에서 예를 든 바와 같이 수분의 증발은 과열하기 쉬운 신체에서 열을 빼앗아가는 큰 역할을 하고 있다는 것을 알 수 있다.[4]
동영상
각주
참고자료
- 〈실효온도〉, 《네이버 국어사전》
- 〈실효 온도〉, 《대한건축학회 건축용어사전》
- 〈실효온도〉, 《산업안전대사전》
- 〈실감온도〉, 《간호학대사전》
- 〈체감온도〉, 《네이버 국어사전》
- 〈체감온도〉, 《두산백과》
- 〈체감온도〉, 《위키백과》
- 〈체감온도〉, 《기상학백과》
- 〈체감온도〉, 《나무위키》
같이 보기
