How hot is too hot for the human body?

인간이 견딜 수 있는 더위의 한계는?

기후변화로 기록적인 폭염이 이어지면서 인체의 한계를 시험하고 있다.

지난 2주 동안 기록적인 폭염에 시달렸던 미 서부의 사례처럼, 기후변화로 인한 극단적인 폭염은 점점 심각해지고 있으며 발생 빈도도 잦아지고 있다. 일부 기후 예측 모형에 따르면 다음 세기에는 지구상 대부분의 지역이 인간이 살 수 없는 환경으로 변한다고 한다.

그러나 단순히 기온이 높다고 해서 인간이 거주할 수 없는 환경이 되는 것은 아니다. 또한 기온에 습도까지 고려한다고 해도 인체가 견딜 수 있는 폭염의 수준을 완전히 설명하기에는 부족하다. 폭염을 견디는 수준은 사람마다 다르며, 개인이 폭염을 견뎌내는 능력도 다를 수 있기 때문이다. 전 세계의 기온이 조금씩 오르고 있고, 이상기후 예측도 점차 어려워지고 있는 상황에서 인간의 한계와 그 한계를 결정하는 요인을 이해하는 것은 중요할 수밖에 없다.

하와이대학교의 기상 연구원 카밀로 모라(Camilo Mora)는 “아마도 우리가 현재 좋은 쪽과 나쁜 쪽 사이에서 선택을 해야 한다고 생각하는 사람이 많을 것”이라고 말한다. 하지만 그녀에 따르면 폭염에 대해서 우리는 “지금과 같거나 지금보다 더 나쁘거나”라는 두 가지 선택지밖에 없다.

2017년, 국제학술지 네이처 기후변화(Nature Climate Change)에 게재된 연구논문을 위해 모라의 연구팀은 전 세계에 발생한 폭염 사례 수백 건을 분석하여 인체에 가장 치명적인 기온과 습도를 파악하고, 미래에 그러한 이상기후가 나타날 가능성이 큰 지역을 예측했다.

연구 결과에 따르면 현재 전 세계 인구의 30% 정도가 인체에 치명적인 기온과 습도로 이루어진 날씨에 매년 20일 이상 노출되는 것으로 나타났다. 또한 온실가스를 극단적으로 감축한다고 해도 2100년쯤에는 해당 비율이 거의 50%까지 올라갈 것으로 예측됐다.

모라의 연구 외에 다른 연구들도 기후변화로 인해 극단적인 폭염이 수백 건까지 추가로 발생할 가능성이 있으며, 그로 인한 사망자 수는 전체 폭염 관련 사망자 수의 1/3 이상을 차지할 것이라는 암울한 결과를 내놓았다. 우리가 지구의 환경을 바꾸고 있는 것이다. 그렇다면 도대체 인간이 견딜 수 있는 한계는 어디까지일까?

인체의 냉각 작용

포유류인 인간은 정온동물(또는 온혈동물)로서 언제나 37℃ 정도의 일정한 체온을 유지하고 있다. 또한 우리 몸은 정해진 체온을 유지할 때 제대로 기능하도록 만들어져 있기 때문에 끊임없이 열을 식히고 보존하면서 체온을 조절하고 있다.

문제는 우리 몸이 필요한 만큼 빠르게 열을 식히지 못할 때 발생한다(또는 추운 상황에서 체온이 너무 빠르게 떨어질 때도 문제가 생기지만 지금은 더위에 집중하자). 우리 몸의 중심 체온이 너무 올라가면 장기부터 효소까지 우리 몸을 구성하는 모든 것이 제대로 기능하지 못할 수 있다. 호주국립대학교의 공중보건 연구자였고 현재는 폭염을 연구하는 리즈 해나(Liz Hanna)는 폭염이 신장과 심장에 심각한 문제를 일으킬 수 있고, 심지어 뇌손상까지 초래할 수 있다고 말한다.

인체에는 무더운 환경에서 중심 체온을 유지하기 위해 사용할 수 있는 강력한 수단이 하나 있다. 바로 땀이다. 몸에서 배출된 땀은 공기 중으로 증발하면서 피부의 열을 빼앗아 체온을 낮춘다.

그러나 습도는 인체의 이러한 냉각 방식을 방해한다. 습도가 너무 높아서 공기 중에 수증기가 너무 많으면 땀이 신속하게 증발할 수 없기 때문에 체온도 빠르게 내려갈 수 없다.

모라의 연구팀을 비롯한 연구진들은 열지수(heat index)나 습구 온도(wet-bulb temperature) 같은 측정 기준을 통해 폭염과 습도의 상관관계를 연구하는 경우가 많다. 이러한 방식으로 그들은 인간이 거주할 수 없는 환경을 의미하는 숫자 하나에 초점을 맞출 수 있다.

열지수는 온도와 습도를 함께 고려하여 날씨가 실제로 어떻게 느껴지는지 나타내는 온도 지수이며, 아마 일기예보에서 본 적이 있을 것이다. 습구 온도는 말 그대로 온도계를 젖은 천으로 감싸고 측정한 온도를 말한다. 일기예보에서 말하는 기온은 온도계가 건조한 상태에서 측정한 값이므로 엄밀히 말하면 건구 온도(dry-bulb temperature)라고 할 수 있다. 습구 온도를 통해 우리가 계속 땀을 흘리고 있을 때의 피부 온도를 예측할 수 있기 때문에 이를 이용하여 인간이 견딜 수 있는 폭염의 정도를 유추하곤 한다.

인디애나 대학교 블루밍턴의 생리학자 잭 슐레이더(Zach Schlader)는 인간이 견딜 수 있는 더위의 한계가 습구 온도로 약 35℃ 정도라고 말한다. 기온이 그 이상 올라가면 우리 몸은 효과적으로 열을 식힐 수 없기 때문에 중심 온도를 유지할 수 없다. 물론 그렇다고 인간이 바로 사망하지는 않는다. 그러나 열을 빠르게 식히지 못하면 뇌와 장기가 손상되기 시작된다.

습구 온도 35℃에 해당하는 날씨는 상황에 따라 매우 다르다. 바람 한점 없는 맑은 날씨에 습도가 50% 정도인 지역에서는 기온이 43℃ 정도일 때 습구 온도 35℃와 비슷한 환경이 된다. 반면 대기가 건조한 지역에서는 기온이 54℃ 정도에 이르러야 인간이 거주 불가능한 날씨가 된다.

일부 기후 모형의 예측에 따르면 21세기 중반쯤이면 지구 기온이 습구 온도 35℃를 넘기기 시작할 것이라고 한다. 다른 연구팀들은 우리가 이미 그 지점에 도달했다고 말한다. 2020년에 발표된 한 연구에 따르면, 아열대 지방의 일부 지역은 이미 그 정도 폭염을 경험한 적이 있다. 게다가 그런 극단적인 폭염은 점점 더 흔해지고 있다.

대부분의 과학자들이 습구 온도 35℃가 인간이 생존할 수 없는 온도라는 점에 동의한다. 그러나 사실 그보다 심각하지 않은 날씨도 인간에게 치명적일 수 있다. 지금까지 인간이 생존할 수 없는 습구 온도를 기록할 정도의 폭염은 몇 차례 없었지만, 매년 폭염으로 전 세계 수많은 사람들이 사망하고 있는 것이 바로 그 증거다.

호주의 공중보건 연구원인 해나는 “모두가 폭염에 취약하지만 어떤 사람들은 특히 더 취약하다”고 말한다. 예를 들어, 아이와 노인은 젊은 사람들만큼 체온을 잘 조절할 수 없고 특정한 약물 치료를 받는 사람들은 땀을 흘리는 능력이 손상되기도 한다.

사람들이 더위를 견디는 능력도 시간이 지나면서 변할 수 있다. 우리 몸은 더위에 노출될수록 적응할 수 있기 때문이다. 마치 고도가 높은 곳에서 낮은 산소 농도에 적응하는 것과 비슷하다.

더위 순응

더위에 적응하기 위해서는 어느 정도 시간이 필요하다. 해나에 따르면 짧게는 며칠 만에 몸이 적응을 시작할 수 있고, 완전히 순응하는 데는 6주 이상 걸릴 수 있다고 한다. 더위에 잘 적응하는 사람은 땀을 더 많이 흘리게 되는데, 그들의 땀은 농도가 묽어서 땀 배출로 인한 전해질 손실을 줄일 수 있다. 해나는 신체의 이러한 변화 덕분에 탈수 현상이 일어나거나 심장 또는 신장에 문제가 생기지 않도록 몸을 보호할 수 있다고 설명한다.

인체의 이러한 순응 작용을 보면, 비슷한 수준의 폭염이 더운 지역이나 늦여름에 왔을 때보다 추운 지역이나 초여름에 왔을 때 더 치명적인 이유를 알 수 있다. 단순히 캐나다나 시애틀 같은 지역에 에어컨 보급률이 낮아서 폭염에 더 취약한 것은 아니라는 의미이다. 물론 에어컨과 같은 기반 시설도 폭염의 위험도를 결정하는 중요한 요인이기는 하지만, 추운 지역에 사는 사람들은 더위에 적응력이 낮으므로 습구 온도 35℃이하에서도 위험할 수 있는 것이다.

하지만 해나는 인체의 이러한 순응 기능에도 한계가 있다고 지적한다. 우리는 기후변화가 향후 수십 년 동안 초래할 상황을 넘어설 정도로 빠르게 진화할 수 없다. 그녀는 또한 생리학적 한계도 중요하지만, 우리의 행동이나 기반 시설 같은 다른 요인들 역시 고려해야 한다고 말한다.

해나에 따르면 우리가 어딘가를 돌아다니거나 밖에서 일을 하고 있을 때는 기온이 인체에 치명적인 수준까지 올라가지 않아도 위험할 수 있다고 한다. 달리기를 하거나 설거지를 할 때 사용하는 총 에너지 중에서 실제로 근육을 움직이는데 사용되는 에너지는 20%에 불과하고 나머지 80%는 열로 전환된다. 따라서 많이 움직일수록 체온이 더 오르기 때문에 바쁘게 움직이고 있으면 그냥 누워있을 때 견딜 수 있었던 기온에서도 위험해질 수 있는 것이다.

호주에 거주하는 해나는 폭염이 사람들과 지역 사회에 미치는 영향을 특히 잘 이해하고 있다. 호주는 지구에서 가장 더운 곳에 속하며, 일부 지역에서는 이미 인간이 견딜 수 있는 한계가 계속 시험대에 오르고 있다. 폭염이 일상이 되고 있는 이 시점에서 해나에게 무엇보다 시급한 과제는 사람들이 더위의 위험성을 이해하도록 돕는 일이다.

해나는 “전 세계가 뜨거워지고 있고, 앞으로는 정상적인 신체 능력으로 대응할 수 있는 수준을 뛰어넘을 것이다”라고 경고한다.

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