[생활속 과학- 숨겨진 비밀] 뚱뚱한 사람이 더위를 더 많이 타는 이유는?

더운 날씨가 되면 살이 찐 사람은 마른 사람보다 더위를 많이 타 땀을 많이 흘린다. 여기에는 어떤 과학 원리가 숨어 있을까?

날씨가 더워지면 우리의 몸은 피부에 있는 땀샘을 최대한으로 넓혀 땀을 배출하고 추우면 살갗에 소름이 돋을 정도로 땀구멍을 최소한으로 좁혀 정상 체온을 유지하려고 한다. 땀을 통해 체온을 조절하는 것이다. 더울 때는 열을 내보내는 면적을 넓히고 추울 땐 면적을 좁혀 체온 발산을 막는다.

뚱뚱이의 경우, 홀쭉이에 비해 몸무게는 많이 나가지만 열을 내보내는 피부의 면적은 그리 넓지 않다. 정육면체를 예로 들면 한 변의 길이가 2배 증가하면 표면적은 4배, 체적은 8배로 증가한다. 이것을 사람에 비유하면 몸의 표면적은 제곱에, 몸무게는 세제곱에 비례해 증가한다.

결국 뚱뚱이는 홀쭉이보다 몸무게에 비하여 체온을 발산할 수 있는 몸의 표면적의 비율이 작기 때문에 더위를 더 타게 된다. 같은 조건에서 땀을 더 많이 흘리게 되는 것이다. 겨울에는 몸무게에 비해 표면적의 비율이 큰 홀쭉이는 뚱뚱이보다 체온을 더 많이 빼앗겨 추위를 더 느낀다.

이러한 원리는 여름철에 즐겨 마시는 얼음냉수에서도 발견할 수 있다. 컵 속의 물에 큰 얼음 덩어리 하나를 넣는 것보다 작은 얼음 덩어리 여러 개를 넣는 것이 더 빨리 차가운 물을 만들 수 있다. 작은 알갱이들의 표면적을 합한 것이 큰 얼음 덩어리의 표면적보다 더 크기 때문에 얼음이 물에 녹는 속도가 빨라지기 때문이다. 김밥을 만들 때 큰 밥 덩어리를 식히는 것보다 밥알을 펴놓으면 더 빨리 식는 것도 표면적을 이용한 것이다.

/ 전관수 팀장(국립중앙과학관 이공학전시연구팀장)

/ 소년조선일보 국립중앙과학관 공동기획

1. 사람의 피부 표면적과 체적은 같은 비율로 증가할까? 한 변이 2㎝와 4㎝인 정육면체를 예로 들어 계산하여 보자.

2. 물에 얼음을 넣어 빨리 식히는 방법은?

답 1: 표면적은 길이의 제곱에, 체적은 길이의 세제곱에 비례한다.
표면적 2×2×6=24→4×4×6=96(4배 증가) 체적 2×2×2=8→4×4×4=64(8배 증가)
답 2: 큰 얼음덩이를 넣지 말고 잘게 부수어 넣는다. 얼음덩이가 물 속에서 녹지 않고 오래 있게 하려면 큰 얼음덩이를 넣는다.