인간이 견디는 추위의 한계

Home - SCIENCE WAVE

 

 

지구상에서 가장 추운 지옥은 어디일까? 북극과 남극권 그리고 가장 높은 산정일 것이다. 더 추운 곳이 있다. 해발 10,000m에 가까운 항로를 비행하는 비행기 창밖이다. 인간은 혹한의 지옥 속을 생명과 바꾸며 탐험해왔고 그 모험은 지금도 계속되고 있다.

​

​

1983년 남극의 어느 극지연구소에서는 그날의 최저 기온이 –83℃라고 기록했다. 시베리아 혹한 지역은 –60℃ 이하가 되는 날이 종종 있다. 에베레스트 산정의 평균기온은 –40℃ 정도이지만, 이곳에서 더 무서운 것은 강풍에 의한 풍한(風寒)이다.

​

 

BC 218년 고대 카르타고의 지휘관 한니발 장군이 이끄는 90,000명의 보병과 12,000명의 기병은 알프스산을 넘어 진군하는 동안 추위 때문에 절반의 군사를 잃었다고 한다. 1812년에는 나폴레옹의 100,000만 대군이 모스크바로 진군하던 중에 –40℃ 이하로 떨어지는 추위와 눈보라 속에서 절반 이상이 죽고 20,000명 정도만 돌아왔다고 한다. 제2차 세계대전 때인 1941년에는 히틀러의 군대 역시 겨울에 러시아를 침공하다가 수만 명이 동사하고, 100,000여명이 동상을 입었으며, 그중 15,000명은 절단 수술을 받아야 했다.

​

 

추위가 가져온 극단적인 비극은 6.25 때 우리나라에서도 있었다. 1950년 11월 함경남도 장진군의 해발 1,000m 고지에 있는 대형 호수 장진호 일대에서 작전하던 미국 해병대는 인해전술로 비밀리 침입한 중공군과 싸우던 도중에 비극적인 혹한의 피해를 입었다. 낮에는 –20℃이던 기온이 밤이 되면 –32℃로 강하하는 조건 속에서 체온 저하로 동상자와 동사자가 연달아 발생했다.

​

​

당시 극한 온도에 얼어붙은 총포와 장갑차 및 군용 차량들은 모조리 오작동을 했다. 이곳 전투가 끝난 12월에는 6.25 전쟁역사에서 너무나 유명한 흥남 철수사건이 있었다. 장진호는 1938년에 수력발전용으로 건설된 인공호수이며 전체 면적은 64km2이다.

​

 

노르웨이의 위대한 탐험가 아문센(Roald Amunsen 1872-1928), 영국의 탐험가 스콧(Robert Falcon Scott 1868-1912)과 셰클턴(Ernest Shakleton, 1874-1922) 등이 남극과 북극 등지에서 탐험하면서 경험한 혹한은 인간이 견딜 수 있는 극한의 한계들이었다.

​

 

가장 최근에 극한 환경을 극복한 위대한 탐험가로는 영국의 파인즈(Raunulph Fiennes 1944-) 경이 있다. 파인즈 경의 탐험대는 1991년에 필요한 식량을 가지고 남극대륙을 걸어서 횡단하는 데 성공했다. 또한 그는 지구상 7대륙의 가장 높은 산을 전부 등정(登頂)했으며, 그가 65세 되던 해에는 에베레스트산을 오르는 데도 성공했다.

 

 

파인즈 경의 탐험대원 중에는 영국의 의학자이며 영양학자인 스트라우드(Mike Straud, 1955-) 교수가 있었다. 당시 대원들은 “얼음 위로 썰매를 끌고 가는 것이 사막에서 마차를 끄는 것만큼 힘들다.”는 말을 했다. 그런 행군 속에서 대원들은 하루 7,000Cal 이상의 에너지를 소모하고 있었으며, 최고로는 11,650Cal를 소비해야 했다. 평균적으로 남자는 하루에 2,500Cal, 여자는 2,000Cal을 소비하는 것에 비하면, 혹한 속에서 활동하는 것이 얼마나 어려운 일인지 알게 한다.

 

 

 

 

인간은 옷을 입지 않으면 25℃ 이하일 때부터 추위를 느끼기 시작한다. 그리고 옷을 입더라도 0 - 5℃가 되면 추위를 느낀다. 반면에 옷을 따뜻하게 잘 입으면 –29℃에서도 견딘다. 그러나 시속 1.6km 속도로 바람이 부는 곳이라면 같은 옷을 입고 있어도 체감온도가 –44℃에 이르러 1 - 2분 이내에 동사할 지경에 이르고, 풍속이 그 2배라면 체감온도는 –66℃가 되어 30초 이내에 동사할 위험이 있다. 바람은 매우 위험하다. 0℃이더라도 바람이 불면 동상을 입을 수 있다.

 

​

인체는 추위에 대처하는 중요 방법으로 혈액 순환을 증가시킨다. 그러나 아무리 혈액을 대량 순환시키더라도 혹한이 되면 속눈썹이 얼어 눈을 뜰 수 없게 되고, 숨 쉴 때 나온 수증기가 입과 코에서 얼음이 되며, 폐로 들어간 공기는 다소 따뜻해지더라도 폐 내부의 세포를 파괴하여 질식사하도록 만든다.

​

 

몹시 추운 겨울, 사람들은 창유리에 낀 얼음, 현관 문, 자동차 문 등에 손을 댓다가 그대로 손이 얼어붙는 것을 경험한다. 제2차 세계대전 때는 전투기의 사수들이 고공에서 맨손으로 극도로 냉각된 기관총을 다루다가 손이 기관총에 얼어붙어버려 심각하게 동상을 입는 경험을 했다. 이런 현상은 피부의 습기가 순간에 얼어버린 탓이다. 손바닥이 이런 상태로 얼어붙어버리면 떨어지지 않아 피부를 벗겨내야 할 정도가 된다.

 

 

인체의 피부는 기온이 8℃ 이하, 손이라면 12℃ 이하로 내려가면 지각신경과 신경 신호 전달이 늦어진다. 영하의 추운 날이면 옥외에서 손으로 외투 단추 잠그기가 불편해지는 것을 누구나 경험한다.

​

 

추위에 대한 피부의 반응

추운 환경을 만나면 인체는 처음에 입술이 새파래지고 피부에 소름이 돋으며 온몸이 떨리기 시작한다. 이것은 내부 체온을 유지하는 첫 반응으로, 피부가 수축되면서 피부에 흐르는 혈액의 양이 줄어들어 창백해지고, 피부 주변의 근육이 수축하여 소름이 돋아나는 것이다. 이런 순간이 오면 인체는 자연적으로 몸이 맹렬하게 떨리면서 체온을 높이려 한다. 심하게 떨릴 때는 이빨이 서로 맞부딪쳐 소리까지 나게 된다.

 

 

 

 

계속하여 더 추워지면, 반대로 피부의 혈관으로 많은 피가 흘러들어와 피부는 붉은색으로 변하고 온도도 상승하여 냉기를 당분간 견디게 한다. 이런 현상은 얼음물에서 맨손으로 겨울 빨래를 할 때 약 5분 지나면 경험한다. 이럴 때의 인체는 열을 더 많이 발생하느라 에너지 손실이 급격히 증가한다. 몸이 떨리면 열 발생이 5배 이상 증가한다고 알려져 있다.

​

 

이처럼 추운 시간이 길어지면 이번에는 피부로 흐르는 혈액의 양이 반대로 감소하기 시작하면서 동상 피해가 나타나기 시작한다. 일상생활에서 이런 추위를 견디려면 어떤 방법으로든 몸을 크게 움직이는 운동을 하여 열을 많이 발생하도록 노력해야 한다.

 

​

동사하는 조건

인체의 정상 체온은 36 - 38℃이다. 극한 환경에서 체온이 35℃ 이하로 내려가면 저체온 현상이 나타나 엄청나게 떨리는 동시에 손의 감각이 없어지고, 모든 행동이 힘들어지면서 스스로 장갑을 끼거나 벗을 수도 없고, 걷지도 못하게 되며, 합리적인 판단력도 없어진다.

 

​

그러다가 체온이 32℃ 이하로 내려가면 떨림도 멈추고 체열이 더 이상 발생하지 않으며, 맥박이 잴 수 없을 정도로 약해지고, 호흡도 1분에 1-2번 정도 하면서 무의식 상태가 된다. 결국 체온이 20℃ 이하가 되면 심장 활동이 멈추게 된다.

 

 

 

 

장병들은 혹한 속에서도 웃통을 벗고 달리기를 하는 내한 훈련을 한다. 겨울이면 얼음물에 들어가 잠시 헤엄을 치는 북극곰 수영대회도 열린다. 이런 행동은 짧은 시간만 가능하다.

 

 

얼음이 덮인 겨울 바닷물의 최저 온도는 –2℃ 정도이다. 해수 속에 염분이 녹아있기 때문에 결빙 온도가 다소 낮아진 것이다. 겨울 해난 사건에 대한 조사에 의하면, 수온이 5℃인 바다에 맨몸으로 빠진 사람은 30분 이상 견디지 못하고, 0℃라면 15분 내에 저체온 증상이 나타나며, 대부분은 1시간 이상 생존하지 못한다고 한다.

​

​

만일 더 견디는 사람이 있다면 훌륭한 절연체인 피하지방이 두꺼운 덕분일 것이다. 불운하게도 해난 사고를 당한다면, 여름이라도 견디기 어려운 추위를 이겨야 한다. 이럴 때는 맨몸보다 옷을 입은 상태가 체온을 좀 더 보호해주는 효과가 있다. - YS

 

 

 

레골리스(regolith)란 무엇인가?