헬륨 가스를 마시면 목소리가 얇고 아기 목소리처럼 변하는 이유가 무엇인가요?

Question

헬륨 가스를 마시면 목소리가 얇고 아기 목소리처럼 변하는데, 그 이유가 헬륨 기체 속에서 소리의 전달 속도가 공기보다 빨라져서 그렇다고 합니다. 좀 더 자세히 설명해 주세요.

Answer 1

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.

헬륨 가스를 마셨을 때 목소리가 가늘어지는 핵심은 성대의 진동수가 달라지는 것이 아니라, 목구멍이라는 울림통 속에서 공명 주파수가 높아지기 때문입니다. 이와 관련하여 자세히 설명해 드릴게요.

헬륨 기체 속에서 소리의 속도가 증가하는 이유로 소리는 기체 분자량이 가벼울수록 전달 속도가 빨라지기 때문에 매우 가벼운 헬륨 기체의 분자량이 공기의 분자량보다 작기 때문에 소리의 속도는 헬륨 기체가 공기보다 약 2.8배 빠릅니다.

헬륨 기체를 마신다고 해서 목소리의 높낮이를 결정하는 성대의 진동수가 변하지 않습니다. 성대는 근육의 긴장도와 날숨의 힘에 의해 떨리기 때문에, 공기를 마실 때나 헬륨을 마실 때나 진동수는 똑같습니다. 하지만 목구멍의 공명 주파수는 헬륨이 공기보다 소리의 속도가 3배 빠르기 때문에 공명 주파수도 약 3배 높아집니다.

공명 주파수가 높아지면 성대에서 나온 원래 목소리 성분 중 고음역대의 주파수만 선택적으로 강력하게 울리게 되기 때문에 기본 음높이는 원래 목소리와 같지만, 울림통을 거치며 높은 고주파수 성분만 과도하게 증폭되기 때문에 얇고 가벼운 아기 목소리나 얇은 피리 소리처럼 들리게 됩니다.