우리 목구멍을 살펴보면 공기와 음식물 통로 역할을 하는 기관과 식도가 있습니다. 목소리는 폐에서 나오는 공기가 목 아랫부분에 있는 성대 중앙을 통과한 다음 발성 통로를 지나 밖으로 나오면서 만들어집니다. 성대의 긴장으로 인해 공기 압력이 변하고 성대와 그 사이의 공기가 진동해서 소리가 다양하게 만들어지게 됩니다. 이때 발생한 소리의 진동수는 목소리의 높낮이를, 소리의 진폭은 목소리의 크기를, 소리의 파형은 사람마다 다른 목소리를 결정해 주게 되는 것입니다.

목소리를 변화시킬 수 있는 또 하나의 요인은 입안에 있는 공기의 종류입니다. 평상시에는 체온과 비슷한 공기가 입안에서 진동하기 때문에 목소리의 변화가 없지만 공기가 아닌 다른 기체가 성대를 통과한다면 그 기체의 밀도에 따라 목소리가 달라집니다.

동일한 온도에서 헬륨의 밀도는 공기보다 작기 때문에 헬륨을 통과하는 소리의 속도는 공기를 통과하는 소리의 속도보다 빨라집니다. 진동수가 증가하기 때문입니다. 그러므로 헬륨 가스를 마신 다음 말을 하게 되면 목소리의 진동수가 증가하여 평상시보다 높은 소리가 나오는 것입니다. 관악기 내부를 헬륨 가스로 채우고 연주를 해 보아도 목소리의 경우와 마찬가지로 평상시보다 높은 음으로 들리게 되죠. 흔히 헬륨 가스를 마신 후 목소리를 내면 도널드 덕과 같이 목소리가 이상하게 변하는 현상을 경험할 수 있을 것입니다. 이러한 현상을 ‘도널드 덕 효과’라고 부릅니다.

헬륨처럼 밀도가 낮은 기체는 목소리가 높아지고, 반대로 밀도가 높은 기체를 마시면 어떻게 될까요? 밀도가 높은 기체 중 인체에 무해한 크립톤이란 가스를 마시면 목소리가 낮아진다고 합니다. 그러나 크립톤은 워낙 희귀한 기체여서 일반인이 마셔보기란 쉽지 않을 것입니다.

해설 더 보기: terms.naver.com