겨울철에 기상예보에서는 ‘체감온도’라는 말을 자주 듣게 된다.

기상 캐스터는 체감온도와 실제 온도가 차이가 적지 않게 차이가 날 것이라고 말하곤 한다. 예를 들면 내일 낮 기온은 영하 6도이지만 강한 바람의 영향을 받아 체감온도는 영하 10도까지 떨어지겠다는 식이다.

체감온도라는 말의 뜻이 몸으로 느끼는 온도라는 것은 대충 알겠는데 왜 실제 온도와는 다를까? 기상청에서 얘기하는 체감온도도 정확한 측정이 가능할까? 아니면 그냥 추측해서 이야기하는 것일까?

체감온도는 ‘느낌온도’라고도 부르는데 기상청에서 발표하는 체가온도는 날씨가 추운 날에 바람까지 불 때 자주 얘기한다. 생각하기에도 아주 추운 겨울날, 바람까지 세게 분다면 몸으로는 느끼는 추위는 훨씬 더 추울 것이 분명하다.

체감온도를 정확하게 말하면 ‘실외에 있는 사람이나 동물이 바람과 한기에 의해 노출된 피부의 열을 빼앗길 때 느끼는 추운 정도를 나타내는 숫자’라고 할 수 있다.

그런데 체감온도는 사람 피부의 열 교환 상태에 따라 달라진다. 사람의 몸은 누구나 알고 있는 것처럼 36.5~37℃를 일정하게 유지하고 있다.

그런데 겨울철에는 대부분 기온이 우리 몸의 체온보다는 낮기 때문에 우리 몸의 열은 주변의 공기를 덥히는데 사용된다. 이는 열에너지가 높은 곳에서 낮은 곳으로 이동하는 물리학의 원리에 따른 것이다.

바람이 부는 겨울 날씨에 몹시 춥게 느끼는 것은 사람의 몸에 의해서 데워진 공기가 새로운 찬 공기와 빠르게 교체된다. 바람이 거의 없는 날에는 몸 근처의 공기가 거의 움직이지 않아 몸의 열을 덜 빼앗긴다.

하지만 바람이 세게 불면 계속적으로 공기가 교체되기 때문에 우리 몸으로부터 훨씬 많은 열을 새로운 공기에게 빨리 빼앗기게 된다.

바람이 세면 셀수록 우리의 피부에 접촉하는 공기의 양은 더 커지며 따라서 우리의 몸에서 빼앗기는 열은 그만큼 많아져 더 춥게 느껴지는 것이다.

또 우리의 피부는 추운 공기 속에서도 항상 수분을 증발시킨다. 몸에서 수분을 증발 시키는 이유는 몸에 있는 노폐물을 제거하기 위해서인데 하지만 무작정 수분을 몸 밖으로 배출할 수만은 없다.

이 때 액체를 기체로 변하게 하여 몸 밖으로 배출하게 되는데 반드시 열이 필요하다. 이 열은 액체가 기체가 되기 위해 필요하고 ‘기화열’이라고 불린다.

우리의 피부가 습기를 증발시킬 때는 필요한 열을 어디서 가져올까? 바로 우리 자신의 몸에서, 그리고 몸이 접하고 있는 주위의 공기층에서 빼앗는 것이다.

만약에 공기가 움직이지 않는다면 피부에 접하고 있는 공기층이 빨리 수분으로 포화되기 때문에 피부에서의 증발은 극히 천천히 진행된다. 비가 오는 날 습기가 많으면 빨래가 빨리 마르지 않는 것과 같은 원리이다.

그러나 공기가 움직이고 피부에는 항상 새로운 공기들이 접하게 된다면 항상 증발이 계속된다. 따라서 우리 몸은 계속적으로 열이 빼앗기게 되어 체온이 떨어지게 된다.

아이들의 몸에 갑자기 열이 올랐을 때 부모님들이 체온을 떨어뜨리기 위해 알코올을 바르는 것도 비슷한 원리이다. 몸에 알코올을 바르면 알코올이 액체에서 기체로 변할 때 필요한 열을 몸으로부터 빼앗기 때문에 아이의 열이 떨어지는 것이다.

실제 과학자들은 기온이 섭씨 4도이고 바람이 없을 때는 사람의 피부 온도는 섭씨 31도가 된다고 한다. 그런데 깃발이 약간 펄럭이는 초속 2미터 정도의 바람이 불면 피부의 온도는 섭씨 24도가 된다. 초속 6미터의 바람이 분다면 피부의 온도는 섭씨 21도만큼 내려 떨어지게 된다.

우리나라 기상청에서는 현재 미국과 캐나다 등 북아메리카 국가들을 중심으로 널리 사용되고 있는 ‘체감온도’ 공식을 사용하고 있다.

공식은 체감온도(℃)=13.12+0.6215×T-11.37V^0.16+0.3965V^0.16×T이다.

여기서 T는 기온을 나타내며, V는 지상 10m 지점에서의 풍속을 의미한다. 1시간 당 몇km를 가는 바람인지를 측정해 공식에 대입하면 체감온도를 구할 수 있다.

이러한 공식에 따르면 영하 10℃에서 풍속이 5km/h일 때 체감온도는 영하 13℃이지만 풍속이 30km/h가되면 체감온도가 영하 20℃까지 떨어져 강한 추위를 느끼게 된다.

따라서 겨울철 바람이 심하게 부는 날에는 옷으로 피부를 가려 피부가 차가운 공기에 노출되는 것은 막아야 추위를 막을 수 있다.