헬륨을 마시면 목소리가 이상하게 변하는 이유가 무엇인가요?

Question

헬륨은 목소리 변화, 풍선 등과 연관된 가스로 알고 있습니다. 그런데 헬륨을 마시면 목소리가 이상하게 변하는 이유가 무엇인가요?

Answer 1

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.

헬륨을 마셨을 때 목소리가 변하는 이유는 성대가 바뀌는 것이 아니라, 소리가 전달되는 매질이 달라지기 때문입니다. 평소에는 공기를 통해 성대에서 만들어진 소리가 입과 코, 목의 공간을 지나면서 특정한 공명(울림)을 형성합니다. 그런데 헬륨은 공기보다 훨씬 가벼운 기체라서 소리의 전달 속도가 더 빨라집니다.

이때 성대의 진동수 자체는 변하지 않지만, 소리가 퍼져 나가는 방식과 공명 주파수가 달라지면서 목소리가 실제보다 더 높고 날카롭게 들리게 됩니다. 쉽게 말해, 헬륨을 마시면 목소리가 만화 캐릭터처럼 가볍게 변하는 것은 성대가 아니라 헬륨이라는 기체가 소리를 다르게 울리게 하기 때문입니다.

다만 헬륨은 산소가 없는 기체이므로 과도하게 흡입하면 어지럼증이나 질식 위험이 있습니다. 따라서 잠깐 체험하는 정도는 괜찮지만, 장난삼아 많이 마시는 것은 위험할 수 있습니다.

정리하면, 헬륨을 마시면 목소리가 변하는 이유는 성대의 변화가 아니라 소리의 전달 매질이 바뀌어 공명 방식이 달라지기 때문입니다.

Answer 2

안녕하세요. 정철 박사입니다.

소리는 매질을 통해전달 됩니다. 헬륨은 공기보다 가볍습니다. 따라서 매질이 헬륨으로 변경되면 이동속도가 빨라져서 고음으로 나오는것입니다

Answer 3

안녕하세요.

헬륨을 마셨을 때 목소리가 평소와는 달리 높고 얇게 변하는 이유는 소리가 전달되는 기체의 물리적 성질이 달라지기 때문입니다. 말을 할 때 폐에서 나온 공기가 목에 있는 성대를 지나가면서 성대를 진동시키고 기본적인 소리를 만들어내는데요, 이 기본적인 소리는 입, 코, 목구멍 같은 공명 공간을 지나면서 특정 주파수가 증폭되거나 약해집니다. 이 공명 구조가 우리가 인식하는 목소리의 특징을 결정하는데요, 즉 사람마다 목소리가 다른 이유는 성대뿐 아니라 공명 구조와 공기 특성이 함께 작용하기 때문입니다. 이때 공기는 약 78%의 질소와 약 21%의 산소로 이루어져 있는데요, 이 공기 속에서 소리는 약 340 m/s 정도의 속도로 전달됩니다. 반면 헬륨은 매우 가벼운 기체이고 분자 질량이 작기 때문에 같은 조건에서 소리가 약 900 m/s 정도의 훨씬 빠른 속도로 전달됩니다.

따라서 헬륨을 흡입하면 폐와 목, 입 안의 공기 대부분이 헬륨으로 바뀌게 되고,목과 입에서 형성되는 공명 주파수가 크게 변합니다. 공명 주파수는 공기 속에서 소리가 전달되는 속도에 영향을 받는데, 헬륨에서는 음속이 훨씬 빠르기 때문에 공명 주파수가 높은 쪽으로 이동하는 것입니다. 결과적으로 목소리가 높아진 것처럼 들리게 됩니다. 또한 소량의 헬륨만 들이마셔도 목소리가 변화하는 이유는, 헬륨이 다른 분자들과 반응하지 않는 안정한 비활성 기체이기 때문입니다. 감사합니다.