헬륨가스를 마시면 왜 도날드 덕 효과가 나타날까요?

 

우리는 한 번쯤 어릴 적, 헬륨풍선을 마시며 목소리가 바뀌는 경험을 겪어봤을 겁니다.
이처럼 헬륨 가스를 마시고 말을 하면 목소리가 이상하게 변하는 현상을 볼 수 있는데요.
이런 현상을 '도널드 덕(Donald Duck) 효과'라고 부릅니다.

그렇다면 ‘도날드 덕 효과’가 일어나는 이유는 무엇일까요?

◆ 목소리가 나오는 원리

 

우선 우리가 가진 목소리는 폐에서 나오는 공기가 목 아랫부분에 있는 성대 중앙을 통과하여
다음 발성 통로를 지나 밖으로 나오면서 만들어집니다.
이때, 성대가 긴장하면 공기 압력이 변하고 성대와 그 사이의 공기가 진동해서
다양한 소리가 만들어지게 되는 것입니다.

◆ 목소리를 결정짓는 진동수

 

그리고 이런 소리의 진동수가 사람마다 다르기 때문에 각기 다른 목소리를 낼 수 있는데요
보통 성인의 목소리는 남자의 경우 130Hz, 여자의 경우 205Hz 정도의 진동수를 가지고 있습니다.
이러한 진동 수의 차이에 따라 사람들의 목소리가 다양하게 들리게 됩니다

◆'도날드 덕 효과'가 생기는 요인

 

그렇다면 도날드 덕 효과는 어떻게 해서 생기는 것일까요?
목소리를 변화시킬 수 있는 또 하나의 요인은 ‘기체의 종류’입니다. 
만약 기체의 종류가 달라 밀도가 달라진다면 
진동수가 달라지게 되어 목소리가 변화하게 되는 것입니다.
 

보통 공기의 경우 약 1.2kg/㎥의 밀도를 가지고 있으며, 
이때 이 공기를 통과하는 소리의 속도는 0℃에서 약 331m/초입니다. 
같은 온도에서 헬륨의 밀도는 약 0.18kg/㎥로 공기보다 낮기 때문에
헬륨을 통과하는 소리의 속도는 
일반 공기에서의 소리 속도의 3배 정도인 891m/초가 됩니다.

그러므로 입안에 헬륨이 있는 상태에서 말을 하게 되는 경우, 
이 소리의 주파수(진동수)는 보통 공기의 경우보다 2.7배 정도 높아져 평상시보다 
2.7옥타브(소리의 높이) 높은 소리로 나오게 됩니다. 
이 때문에 헬륨 가스를 마시고 목소리를 내면 마치 어린아이의 목소리처럼 변하게 되는 것이죠.
 
하지만 지나치게 들이키면 건강에 좋지 않으니, 1~2회로 그치는 것이 좋겠죠?

 

 

출처: 휴비스