사우나는 한증탕과 열탕이 결합된 형태입니다. 사우나라는 단어는 핀란드어 사우나에서 유래되었습니다. 사우나에는 크게 습식사우나와 건식사우나 두 가지 종류가 있습니다. 습식 사우나는 증기의 열기를 이용하며, 주로 40~60도 정도의 낮은 온도에서 사용됩니다. 건식 사우나는 80~100도 정도의 높은 온도에서 사용하는데, 건식 사우나이기 때문에 화상을 입지 않습니다. 사우나는 혈액순환을 촉진하고 신진대사를 향상시키는 목욕법으로 잘 알려져 있다. 그렇다면 사우나에 들어가면 왜 숨이 차는 걸까요? 질소란 무엇입니까?
질소는 기호 N과 원자 번호 7을 갖는 비금속 화학 원소입니다. 일반적으로 두 개의 질소 원자가 결합하여 무색, 무미, 무취의 가스를 형성합니다. 지구상의 모든 생명체에게 필수적인 요소인 질소는 지구 대기의 78%를 차지합니다. 질소는 식물의 성장에 필요한 비료의 필수 성분이자 동물의 몸을 구성하는 아미노산의 핵심 성분이기도 합니다. 질소는 아미노산, 암모니아, 질산, 시안화물과 같은 화합물의 구성 요소이기도 합니다. 질소를 최초로 발견한 사람은 영국의 화학자, 의사, 식물학자인 러더퍼드(Rutherford)였습니다. 질소라는 원소명의 유래는 화약의 중요한 성분인 질산염에서 얻은 질산의 구성 원소가 질소라는 사실을 발견한 데서 유래한다. 이에 대해 1790년 프랑스의 화학자 샤프탈(Shaftal)이 질산염을 만든다는 뜻으로 ‘질소’라고 명명했고, 현재의 명칭은 ‘질소’이다. 질소는 끓는점이 낮고 반응성이 거의 없기 때문에 사용됩니다. 액체질소는 다른 물질을 냉각하거나 냉동 보존하는 데 편리하게 사용됩니다. 질소는 공기를 처리하기 위해 불활성 대기 환경을 만드는 데 사용됩니다. 이때 공기 중의 산소나 습기와 접촉하는 것을 피해야 합니다. 질소의 또 다른 용도는 냉매입니다. 액체질소는 끓는점이 77K(-195.79oC)로 낮아 반응성이 거의 없어 시료를 액체질소에 담그면 조직 파괴가 거의 없이 급속 냉동된다. 수증기가 형성되는 방식
수증기는 물의 기체 상태입니다. 지구상에서 수증기는 수권 내 물 순환의 상태입니다. 수증기는 액체 물의 증발이나 고체 얼음의 승화를 통해 생성됩니다. 정상적인 대기 조건에서 수증기는 지속적으로 기화와 액화를 반복합니다. 또한 수증기는 지구 온실 효과의 36~70%를 차지하는 온실가스입니다. 물 분자가 표면을 떠나 수증기가 되는 것을 증발이라고 합니다. 물 분자가 증기로 변할 때 열과 함께 떠나는데, 이러한 열 작용을 증발 냉각이라고 합니다. 수증기가 된 물 분자가 표면으로 되돌아오는 속도는 공기 중의 수증기 양에 따라 결정됩니다. 순수 증발이 발생하면 액체는 수분을 잃으면서 냉각됩니다. 증발 냉각은 대기 조건에 의해 제한되며, 공기 중 수증기의 양을 습도라고 합니다. 습도는 습도계를 사용하여 측정됩니다. 습도 측정에는 절대습도와 상대습도라는 두 가지 주요 표준이 있습니다. 공기와 물의 표면온도에 따라 포화증기압이 결정되는데, 상대습도 100%는 공기 중의 수증기압과 포화증기압이 같은 상태를 말합니다. 수증기는 자신의 온도보다 낮은 액체 표면에 닿거나 포화 증기압을 초과하면 액화됩니다. 수증기 분자는 열을 운반하며 수증기가 액체 표면에서 액화되면 표면이 가열됩니다. 한편, 공기 중의 온도는 약간 낮아지고, 대기 중의 액화로 인해 구름, 안개 등이 생성됩니다. 대기 중의 수증기량은 대기압과 온도의 영향을 받습니다. 이슬점 온도와 상대 습도는 물 순환의 수증기 과정을 나타내는 지표입니다. 햇빛과 같은 에너지는 해수면에서 더 많은 기화를 일으키고, 이는 결국 산 정상의 얼음보다 더 많은 승화를 일으킵니다. 액화와 기화 사이의 균형은 수증기압이라는 값으로 표현됩니다. 반면, 물이 끓는점에 도달하면 상대 습도에 관계없이 정상적인 대기 조건에서는 순수한 증발이 항상 발생합니다. 사람이 내쉬는 숨은 체온에 거의 포화되어 추운 겨울이 되면 이 숨은 곧 응결되어 작은 물방울로 이루어진 안개나 증기처럼 보이게 됩니다. 사우나에 들어가면 왜 숨이 차나요?
사우나에 들어가면 순간 숨이 차고 턱이 막히는 느낌이 든다. 그렇기 때문에 심혈관 건강이 좋지 않은 사람들이나 노인들이 가끔 사고를 당하는 경우도 있습니다. 공기에는 약 80%의 질소와 20%의 산소가 포함되어 있습니다. 눈으로 볼 수는 없지만 공기 중에는 상당한 양의 수증기가 포함되어 있습니다. 이는 수증기가 증발하면서 공기와 혼합되기 때문입니다. 그러나 공기 중에 수증기가 아무리 많이 섞여도 입자의 총 개수는 변하지 않습니다. 따라서 수증기가 들어가면 질소와 산소 입자는 수증기를 향해 자리를 비워 다른 곳으로 이동합니다. 따라서 증기가 가득한 사우나에서는 증기의 압력이 높고 질소와 산소의 양이 부족하여 증기가 가득한 사우나에 들어가면 갑자기 질식하는 느낌을 받을 수 있습니다. 따라서 심장이 약한 사람이나 술을 마신 사람이 사우나에 들어가면 산소부족으로 숨을 쉴 수 없게 되어 사고가 발생할 수 있으므로 과도한 사우나 이용은 건강에 좋지 않습니다.
