땡볕에 있다간 젊고 건강해도 6시간 후 사망할 수 있는 습구온도(WBT, Wet-Bulb Temperature)의 한계 고온은 34°C라는 연구 결과가 나왔다. 호주 시드니대 연구팀은 폭염이 신체에 미치는 영향을 조사하는 '기후 챔버'에서 실험한 결과 이같이 나타났다고 밝혔다.
연구팀은 수학적 모델을 이용해 '젊고 건강한 사람도 (더위에 계속 노출되면) 6시간 뒤 숨질 수 있는 기온'을 습구온도(WBT)로 정의했다. WBT는 열과 습도의 영향을 나타내며, 열 스트레스를 연구할 때 쓰는 척도다. 물에 젖은 천으로 감싼 습구온도계로 이를 측정한다. 연구의 책임 저자인 올리 제이 교수(생리학)는 "사람이 무더위에서 생존할 수 있는 한계 기온은 뜻밖에 낮다"고 말했다. 과학전문지 '네이처'와의 인터뷰에서다.
더위에 대한 신체 반응을 다루는 대부분의 모델은 그늘에 있는 젊고 건강한 사람을 대상으로 한다. 하지만 연구팀은 연령을 감안하고, 휴식 또는 운동 중일 때 그늘과 햇빛 아래에서 생존하는 한계를 추정했다. 그 결과 WBT 생존 한계는 젊은 층이 26~34°C, 노년층이 21~34°C인 것으로 나타났다.
유모차, 젖은 천으로 덮어주면…내부온도 5°C 낮출 수 있어
연구팀은 약 17억6천만원(130만달러)를 들여 2019년부터 18개월 동안 현재와 미래의 폭염을 시뮬레이션할 수 있는 '기후 챔버' 구조물을 마련했다. '기후 챔버'는 가로 4m, 세로 5m의 실험용 방이다. 방 온도를 5°C에서 55°C까지 매분 1°C씩 온도를 올리거나 내릴 수 있고, 풍속을 조절하고 적외선 램프로 햇빛을 시뮬레이션할 수 있다. 열이 인체에 영향을 미치는 주요 변수인 습도를 미세 조정할 수 있다. 실험 참가자는 챔버 안에서 먹고, 자고, 운동할 수 있다. 연구팀은 참가자에게 센서를 부착해 심박수, 호흡, 땀, 체온 등을 측정한 뒤 분석한다.
앞서 2010년 미국 퍼듀대, 호주 웨일즈대 공동 연구 결과를 보면 사람이 버틸 수 있는 한계 고온은 35°C인 것으로 나타났다. 이는 인간 생존의 한계에 해당한다. 연구팀은 기온이 이 임계값에 이르면 사람의 체온은 걷잡을 수 없이 올라가기 시작한다고 말했다. 하지만 제이 교수는 "이 연구에서는 인체가 땀을 흘리지 않고, 옷을 입지 않고, 움직이지 않는 물체로 취급돼 현실과는 거리가 있다"고 지적했다.
습도 높을 때나 몸에 물 뿌리고 선풍기 틀면… 38℃ 이상까지 심장 부담 줄어
2021년에는 미국 펜실베이니아대 래리 케니 교수(생리학, 운동학) 연구팀이 WBT 생존 한계로 약 31°C를 제시했다. 연구팀은 젊고 건강한 사람이 자전거를 타는 동안 다양한 온도와 습도 조합에서, 그들의 심부 체온(몸 안의 중심 체온)을 추적하고 분석해 WBT 생존 한계를 산출했다. 미국 하버드대 로버트 미드 박사(열 및 건강 연구원)는 "많은 사람이 여전히 35°C의 습구온도를 거론하고 있지만, 펜실베이니아대 래리 케니 교수의 연구실에서 정의한 생존 한계에 가까워지기 시작했다"고 평가했다.
연구팀에 의하면 전 세계에는 스포츠 과학에 전념하는 기후 챔버가 수십 개나 있다. 전 세계 노동 인구의 약 70%(24억 명)가 폭염의 위험에 노출돼 있다. 케니 교수는 "그런데도 미국 질병통제예방센터(CDC), 세계보건기구(WHO) 등 공신력 있는 기관의 폭염주의보를 보면 인간 생리에 관한 오류로 가득 차 있다"고 지적했다.
시드니대 연구팀은 열 노출로 인한 건강 위험을 줄이는 데 가장 효과적인 냉각 전략도 연구하고 있다. 연구팀은 습기가 많은 환경에서 선풍기를 틀면 38℃ 이상까지 심장의 부담이 줄어든다는 사실을 발견했다. 반면 건조한 더위에서는 선풍기 사용이 심장의 부담을 크게 높이는 것으로 나타났다. 연구팀은 유모차를 물에 젖은 천(흰색 모슬린 천)으로 덮어주면 유모차 내부의 온도를 약 5°C 낮출 수 있다는 사실도 알아냈다.
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