안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.
헬륨 기체를 마셨을 때 목소리가 가늘고 높게 변하는 이유는 헬륨 속에서 소리가 전달되는 속도가 일반 공기보다 훨씬 빠르기 때문입니다.
우리가 평소 숨 쉬는 공기 속에서 소리는 약 340 m/s의 속도로 이동하는 반면 분자량이 작고 밀도가 매우 낮은 헬륨 기체 속에서 소리의 속도는 약 965 m/s로 약 3배가량 빠릅니다. 많은 사람들이 오해하는 것과 달리, 헬륨을 마신다고 해서 목 안의 성대가 떨리는 속도 자체가 빨라지지는 않습니다. 성대에서 만들어진 소리는 목구멍과 입안을 통과하며 반사되고 울려 퍼져 내부 기체의 소리 전달 속도가 빠르면 통로를 통과하는 소리의 공명 주파수가 상향 이동합니다. 낮은 음역대의 울림은 줄어들고 높은 주파수 성분이 강조되어 출력되므로, 원래 목소리의 음높이는 유지된 채 표면적인 톤과 음색만 어린아이나 만화 캐릭터처럼 얇고 높게 변하게 됩니다.
하지만 이벤트용으로 정제된 헬륨을 가볍게 한두 번 마시는 것은 무해하지만, 연속해서 너무 많이 마시면 체내 산소가 부족해져 어지럼증이나 질식을 유발할 수 있습니다.