여름철의 불청객 모기 수놈은 이슬과 수액을 먹고 산다. 이 수놈은 고고한 삶을 영위하는 것 같다. 암놈도 평소에는 이런 생활 습관을 유지하지만 짝짓기를 한 후에는 단백질이 필요하여 피를 빤다. 물론, 사마귀는 산란기가 도래하면 영양섭취를 충분히 하기 위해 간혹 수컷을 잡아먹는 경우도 있는 것으로 알려져 있다. 이것들은 종족보존을 위한 필사적인 몸부림일까?

모기는 날개짓 진동수 때문에 부지불식간에 사람의 손에 의해 가루로 화하게 된다. 모기가 사람의 귀에 들리지 않을 정도의 속도로 날개짓을 하면 이들의 삶의 형태가 바뀔까?

소리의 높낮이는 음의 진동수, 즉 공기가 1초에 몇 번을 떠는 가에 의해 결정된다. 1초에 한 번 진동하는 것을 1 Hz라고 하며, 사람 귀의 가청 범위는 20 - 20,000 Hz 정도이다.

모기 날개의 진동수는 수백 Hz 정도가 되기 때문에 이에 의해 만들어지는 앵앵하는 소리는 우리 귀에 선명하게 청취된다. 잠자리의 날개 소리는 들리지 않는다. 이것은 날개짓이 느리기 때문이다. 보통 새들의 날개 움직임도 느려 소리가 생성되지 않는다. 우리는 손바닥을 좌우로 아무리 빨리 흔들어도 1초에 열 번 정도일 것이다. 그래서, 손 바람은 소리를 선물하지 못한다.

이 소리의 발생 과정을 한 차원 높게 살펴보는 것도 의미가 있을 것이다. 헬륨(He) 기체가 들어있는 풍선으로부터 이것을 들이마시고 말을 하면 이상한 소리가 되어 나온다. 이 소리는 카세트 테이프를 정상속도보다 빨리 돌릴 때 나오는 소리에 가까울 것이다.

공기 혹은 물과 같은 유체 속에서 전파되는 파동의 속도는 유체 밀도의 제곱근에 반비례한다. 헬륨의 밀도는 공기의 것보다 작아서 헬륨 기체 속에서 소리의 전파속도는 공기 중에서 속도 보다 약 2.7배 쯤 더 빠르다.

소리의 진동수는 전파속도에 비례한다. 따라서 헬륨 기체에서 소리의 진동수는 공기 속과 비교하면 2.7배 정도 더 크다. '진동수가 크다'는 것은 고음을 의미한다. 시끄러운 큰 소리가 아니고, 도레미파의 높은 음을 말한다.

헬륨 기체를 머금고 말하면 진동수는 공기 중에서 보다 2.7배 쯤 더 크기 때문에, 공기 중에서 '도(Do)'의 음 높이를 내는 방식으로 헬륨 기체를 입에 머금고 발성을 하면 그 소리는 한 옥타브 높은 '파(Fa)' 정도가 되어 나올 것이다. 그래서, 이 기체를 머금고 말하면 이상한 새소리가 들리게 된다.

이 헬륨은 어떤 존재일까? 이 기체는 수소 다음으로 밀도가 낮은 것이여서 풍선(balloon)를 확대시키는데 이용한다. 수소 기체는 부력이 더 좋지만 연소성이 강하기 때문에 위험하다.

헬륨은 절대영도 정도로 냉각시켜도 액체 상태이다. 이 기체는 - 273 ℃ 부근에서도 동태가 되지 않으니 극지방에서도 유유자적할 수 있는 존재이다. 그래서, 액체 헬륨은 의료 진단용 MRI 혹은 화학과 생물학 연구에서 사용되는 고성능 핵자기공명(NMR) 분광기의 자석을 극저온으로 냉각시켜 초전도 성질을 갖도록 하는데 사용된다. 헬륨은 또한 용접이나 여러 실험 및 생산 장치에서 산소와 같은 반응성이 큰 기체를 제거하는데 일조한다. 실리콘이나 게르마늄 반도체 결정을 성장시킬 때 보호 기체로도 유익하다. 헬륨은 신경 조직에 대한 용해도가 작기 때문에, 잠수부가 사용하는 산소통의 질소를 대체하여 잠수병을 예방하는데도 사용된다. <제주대학교 화학과 교수>