공중보건학에서 말하는 온열환경의 종합적인 작용 및 조건

공중보건학에서 말하는 온열환경에 대하여 자세 알아볼 수 있습니다. 복사열, 기류, 기온, 습도, 온열조건의 종합작용 및 인간이 체온을 조절하는 방식에 대하여 알아보겠습니다.

 

공중보건학의 온열환경 작용 및 조건

 

온열환경

공중보건학에 따르면 인간은 항온동물로서 체내에서 열을 생성하고, 체외로 열을 방출하여 체온을 조절할 수 있습니다. 이러한 체온조절과정은 외부 환경 요소인 기온, 기류, 복사열, 습도에 영향을 받을 수 있습니다. 이 네 가지 요소를 '온열인자' 또는 '온열요소'라고 부르며, 이들의 종합적인 상태를 '온열상태' 또는 '온열조건'이라고 합니다.

온열인자 - 복사열, 기류, 기온, 습도

공중보건학에서 체온조절의 요소를 4가지로 구분하였습니다. 복사열, 기류, 기온 및 습도로 구분됩니다.

복사열

복사열은 열을 이동시키는 전자파로, 태양에서 방출되는 열의 약 50%가 적외선 형태로 전달됩니다. 이때 복사열은 물체의 표면에서 방출됩니다. 태양의 직사광선이나 난로와 같은 발열체 주변에서 복사열은 더 강하게 느껴집니다. 복사열은 물체의 온도와 기온의 차이에 영향을 받게 되므로 물체와 일정 거리가 떨어지게 되면 물체에 의한 영향이 줄어듭니다.

복사열은 흑구온도계를 통해 측정할 수 있습니다. 흑구온도계는 검은 표면을 가진 구체에 온도계를 장착하여 방출되는 복사열을 측정하는 방법입니다.

복사열을 측정한 기온에 따라 여름철 쾌감감각온도는 18~26도이고 겨울철은 15.6~23도입니다. 최적감각온도는 겨울철이 19도 여름철이 21.7도로 여름보다 겨울의 온도가 낮은 것은 계절에 따른 인체의 기후 순화 과정의 결과입니다.

기류

기류는 공기 흐름을 의미합니다. 기류는 주로 기온차이에 의한 기압 차로 형성됩니다. 기류의 강도는 풍속으로 측정되며, 일반적으로 실내에서는 0.1m/s 이하일 때 '무풍' 또는 '저풍'으로 간주됩니다. 실외에서는 1.0m/s 일 때 쾌적한 수준으로 평가됩니다.

기류는 체열을 방출하는 과정과 밀접한 관련이 있습니다. 체온이 정상적으로 방출되지 않는다면 불쾌감을 느끼게 됩니다. 기류는 체온 방출을 촉진하고 피부에 적당한 자극을 주어 혈관운동과 신진대사에 좋은 영향을 미칩니다. 쾌적한 기류는 실내에서는 0.2~0.3m/s, 실외에서는 1.0m/s 정도입니다.

기온

기온은 생물이 생존하는데 가장 중요한 기후 요소입니다. 기온은 대기 온도를 나타내며, 일반적으로 섭씨나 화씨로 표현됩니다. 기온을 기록할 때 하루동안의 최고와 최저를 기록하여 이 둘의 차이를 나타낸 것이 '일교차'라고 합니다. 일교차는 지역마다 차이가 있습니다. 특히 산악지역이나 내륙지방에서 일교차는 더 크게 나타납니다. 또한, 연간 최고와 최저 기온의 차이를 나타낸 것을 '연교차'라고 합니다. 이는 열대지방에서 적게 나타나고, 온대지방과 한대지방에서는 연교차가 더 크게 나타납니다.

기온 측정에는 수은온도계, 전기저항온도계, 최고최저온도계, 알코올온도계들이 사용됩니다. 보통 실내와 실외에서 각각 1.5m 높이에서 측정하게 됩니다. 또한, 기온은 일정 시간에 걸쳐 측정한 값으로 산술평균으로 나타냅니다.

기온과 관련된 보건적 기준은 일반적으로 실내에서 건구온도를 쟀을 때 16 ~ 20도를 보건적 온도로 권장합니다. 특정 공간의 적정온도는 용도에 따라 달라질 수 있습니다. 예를 들어 거실은 16~20도 침실은 14~16도 병실은 19~23도가 적정온도로 알려져 있습니다.

습도

습도는 일정 온도의 공기 중에서 포함된 수증기의 양을 의미합니다. 주요 측정 지표로는 절대습도, 포화습도, 상대습도 등이 있습니다. 이 중에서 상대습도는 공기 중에 포함된 수증기의 양이 포화상태에서 얼마나 되는지를 백분율로 나타낸 것입니다. 기습은 인간에게 중요한 쾌적감을 제공하며, 기온에 따라서 적정한 기습의 범위가 달라집니다. 습도가 너무 낮거나 너무 높으면 건강에 해로울 수 있습니다. 너무 낮은 경우 호흡기 질환에 걸리기 쉽습니다. 또한 너무 높으면 피부질환에 걸릴 위험이 커집니다.

온열조건의 종합작용

공중보건학에 따라 온열조건의 종합작용에 대하여 알아보겠습니다. 불쾌지수, 감각온도, 습구흑구온도지수, 카타 냉각력, 쾌감대에 대하여 설명하겠습니다.

불쾌지수

불쾌지수는 기상 조건에 따라 사람들이 느끼는 불쾌감을 표시하는 지표입니다. 기온과 습도를 조합하여 계산하면 됩니다. 톰에 의해 처음 제안되었으며, 1959년부터 미국에서 불쾌지구(DI)로 사용됩니다. 이 불쾌지수는 온습도지수라고도 불리며, 실제로 기류를 포함하지 않아 감각온도와 차이가 있을 수 있습니다. 여름철 실내의 무더위 평가 기준으로 사용됩니다. 미국과 동양인이 느끼는 불쾌지수 기준이 다른데 미국은 불쾌지수가 70이라면 10%가 불쾌감을 느낀다고 합니다. 또한 75인 경우 50%, 80인경우 거의 모든 사람이 불쾌감을 경험한다고 합니다. 동양인의 경우에는 불쾌지수가 75일 때 10%, 85인경우에 93%가 불쾌감을 느낀다고 합니다.

감각온도

감각온도는 습도, 기류, 기온 등 환경 요소들이 종합적으로 작용하여 인체에 전달되는 온감(포탄)을 나타내는 지표입니다. 이는 체감온도나 실효온도, 유효온도라고도 불립니다. 감각온도는 피부 상태, 성별, 계절, 연령 들에 따라 달라지며, 최적 감각 온도는 겨울철 19도, 여름철 21.7도로 여름철보다 겨울철에 기후철에 순환된 결과로 더 낮은 값이 나타납니다.

습구흑구온도지수

공중보건학에서 습구흑구온도지수는 WBGT라는 약어로 나타낼 수 있습니다. 고온 장애를 예방하기 위해 태양 복사열의 영향을 받는 옥외 환경을 평가하는 데 사용됩니다. 특히 고열 작업장에서의 평가 지표로 많이 활용되고 있으며, 기류를 고려하지 않고 건구 온도와 자연 습구온도만을 기준으로 하여 계산됩니다. 감각온도 대신 이 지수를 사용하여 고온 부하를 평가할 수 있습니다. 예를 들어 우리나라의 고열 작업장에서 허용하는 기준은 다음과 같습니다.  습구흑구온도지수가 30도 이하일 경우 계속 작업이 가능합니다. 32.2도 일 경우에는 25% 작업 후에 75% 휴식을 취하도록 권장하고 있습니다.

카타 냉각력

카타 냉각력은 인체의 방열량이 기온과 습도가 낮을 때 그리고 기류가 강할 때 증가하게 됨을 반영합니다. 즉 기온, 습도, 기류의 종합적인 상태에서 공기가 인체로부터 열을 빼앗는 정도를 측정하는 지표입니다. 카타온도계는 풍속이 낮은 미풍을 정확하게 측정할 수 있도록 고안되었습니다. 이러한 미풍 측정뿐만 아니라 인체의 방열량을 측정하는 데 사용됩니다. 카타온도계를 이용하여 인체의 방열량을 계산하는 방식은 일정 온도에서 알코올 주가의 하강 시간을 측정하여 해당 환경에서 손실되는 열량을 계산하면 됩니다.

쾌감대

쾌감대는 무풍 상태에서 보통의 착의 상태에서 사람들이 가장 쾌적하게 느끼는 온도 범위를 말하며 기온 17~18도 습도 60~65%의 범위입니다. 힐과 셰퍼드는 기온과 습도 간의 관계에서 가장 쾌적한 점은 '쾌감점'이라고 불렀습니다. 이러한 쾌감점들을 연결한 것을 '쾌감선'이라고 합니다. 이 쾌감선을 기준으로 상하에 있는 범위를 '쾌감대'라고 정의 내렸습니다. 쾌감대는 개인의 습관, 작업, 의복 들에 따라 달라집니다. 한국인과 같은 동야인은 서양인에 비해 쾌감대가 더 낮은 온도 쪽에 위치하는 경향을 보입니다.

체온조절

공중보건학에서 체온조절의 과정을 분류하는 법을 알아볼 수 있습니다. 인간은 체온을 일정하게 유지하기 위해 체내애서 열을 생성하고  방출합니다. 이때 두 가지 방법 화학적 조절방법과 이학적 조절방법을 사용합니다. 화학적 조절은 섭취한 양분을 산화시키는 방법입니다. 이학적 조절은 열복사, 열전도, 발한, 열대류 들의 방법으로 체온을 조절하는 방법입니다. 체온이 42도 이상으로 올라가게 되면 생리적 이상이 발생하게 됩니다. 또한 30도 이하로 떨어지게 되면 각기관의 기능상실이 우려됩니다. 체온 조절은 호르몬, 시상하부, 혈관 운동, 발한 등의 조절 시스템을 통해 이루어집니다. 이를 통하여 인간은 항상 체온을 유지할 수 있습니다,.

지적온도란 인간이 인식할 수 있는 온도변화의 범위이며 0.2~1.2도입니다. 피부가 적응할 수 있는 온도는 10~40도 범위입니다. 온도는 연령, 성별, 식사, 의복, 기후, 계절, 노동량 등 여러 요인에 의해 영향을 받을 수 있습니다.

 

공중보건학에서 기온, 기류, 복사열, 습도 등 다양한 온열인자의 종합적인 이해는 중요한 역할을 합니다. 적절한 온열환경을 유지하여 사람들이 쾌적하고 건강한 생활을 영위할 수 있도록 공중보건학을 참고하여 적용할 수 있게 되었습니다.