[공중보건학] #5 기후와 온열요소

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전공이론 공중보건학 기후와 온열 요소 정리

1. 기후의 분류
 1-1. 기후대
 1-2. 기후순화
2. 일광의 작용
 2-1. 자외선
 2-2. 가시광선
 2-3. 적외선
3. 온열환경
 3-1. 기온
 3-2. 기습
 3-3. 기류
 3-4. 복사열
4. 온열조건의 종합 작용
 4-1. 쾌감대
 4-2. 불쾌지수

1. 기후의 분류

 기후란 어떤 장소에서 매년 반복되는 정상상태의 대기현상의 종합된 평균 상태를 의미하며, 기후를 구성하는 요소로는 기온, 기습, 기류, 기압, 풍향, 풍속, 강우, 강설, 복사량, 일조량 등이 있으며 기후의 3대 요소는 기온, 기습, 기류를 말한다.

 기후요소에 영향을 미치어 기후에 변화를 일으키는 기후 인자에는 그 지역의 위도, 고도, 해발, 지형, 수륙 분포, 해류 등이 있다. 

 

 

1-1. 기후대

 기후대는 위도 23.5도의 남북 회귀선을 기준으로 열대와 온대로 나누고 66.5도의 양극선에 의해 온대와 한대로 나누는 방법이다. 그러나 지구가 대기에 둘러싸여 있고 육지와 해안이 불규칙하게 분포되어 있기 때문에 실제 기후 분포는 수리적 기후대와 반드시 일치하는 것은 아니다.

 따라서 물리적 기후대인 등온선을 가지고 나누는 방법도 있는데, 연평균 기온 20도의 등온선을 기준으로 열대와 온대를 나누고 가장 따뜻한 달의 평균기온 10도의 드온선에서 온대와 한대로 나누는 방법이다.

 

* 쾨펜(Koppen, 1884) 5개의 기후대

1. 열대기후: 모든 달의 평균 기온이 20도 이상인 지역
2. 아열대 기후: 1년 중 4-11개월이 월 평균 20도 이상인 지역
3. 온대기후: 1년중 4~12개월이 월평균 10~12도이고 나머지 달이 10도 이하인 지역
4. 현대 기후: 1년 중 1~4개월이 월평균 10~20도이고 나머지 달이 10도 이하인 지역
5. 극대 기후: 모든 달이 10도 이하인 지역

 

* 기후대

- 한대: 연평균 기온 0도 이하, 태양광선이 적으며 암야가 계속되는 겨울이 길고 밤이 없는 여름은 짧은 것이 특징이다.
- 온대: 연평균 기온이 0~20도, 태양광선이 비교적 많고 4계절의 차이가 현저하여 대륙성 기후와 해양성 기후에 차이가 생긴다. 인구가 밀집되어 있고 각종 감염병이 많은 것이 특징이다.
- 열대: 연평균 기온이 20도 이상, 태양광선이 풍부하고 고온으로 온화하고 습기가 많다. 곤충매개에 의한 감염병이 많다. 적도를 중심으로 하여 남북위도 각 20 º 3' 이내의 지대, 밤낮의 길이와 사철의 변화, 우계와 건계의 변화가 거의 없다.

 

1-2. 기후순화

 지구 상의 모든 생물은 외부환경의 변화가 일정 시간 계속되면 그러한 조건에 적응하는 능력이 강해져서 조화롭게 생활하게 된다. 이와 같은 현상을 순응 현상 또는 순화라고 한다. 순응 현상은 기후에 가장 민감하게 나타나며 새로운 기후조건에 적응하여 기질적 혹은 기능적 변화를 일으키는 현상을 기후순화라고 한다.

• 개인적 순응성: 연령, 성별, 체질, 생활양식 등에 따라 개인의 차이가 있다. 성인 남자가 여자보다 순응성이 강하고 어린이는 기후순화가 잘 안되므로 사망률이 높다.
• 민족적 순응성: 특정 종족에 따라 차이가 있다. 한대지방 민족이 열대지방에서 순응하기 어렵고 열대지방 민족은 한대지방에서 순응하기 어려우나 일반적으로 혼혈 민족은 기후순화가 용이하다.

* 대상적 순응 - 새로운 환경조건에 대해 세포나 기관이 그 기능을 적응시키는 것
* 자극적 순응 - 환경 자극에 의해 저하되었던 기능이 정상적으로 회복되는 것
* 수동적 순응 - 약한 개체가 자신에 대한 최적의 기능을 찾는 것

 

 

 

2. 일광의 작용

 태양광선은 1초당 186,000마일의 속도를 가진 전자파로서, 태양에서 지구 간의 거리 92,900,000마일을 8분 만에 도달한다.

 태양 복사에너지는 단파인 X선으로부터 장파인 radio파에 이르기까지 파장 범위가 넓지만 전체의 99%는 0.136~4.0㎛의 자외선, 가시광선, 적외선의 범위이고 그중 1/2 정도가 0.38~0.77㎛의 가시광선에 속한다. 

 태양 복사선은 대기층을 통과하면서 많은 양이 흡수된다. 대기의 가장 윗부분인 열 권을 통과하면서 0.1㎛ 이하 파장의 에너지가 흡수되고, 자외선은 오존층 상부에서 0.13~0.3㎛범위에서 또는 대기 중의 수증기, 부유분진, 가스 등에 의해 흡수되거나 산란된다. 적외선은 수증기에 잘 흡수되며, 가시광선은 수증기, 부유분진 등에 흡수되거나 산란된다.

 

 

2-1. 자외선

 자외선의 파장은 2,920~4,000Å 범위로서 1,000~2,800Å의 원자외선, 2,800~3,200Å의 중자 외선, 3,200~4,000Å의 근자외선으로 분류한다. 특히 중자 외선은 살균작용, 비타민D 형성, 피부의 색소침착 등 생물학적 작용이 강하다.

 

 

2-2. 가시광선

 가시광선의 파장은 4,000~7,700Å의 범위로서 눈의 망막을 자극하여 명암과 색상을 구별하게 하며, 5,500Å에서 가장 강한 빛을 느끼게 된다.

 눈은 0.5 Lux에서 순응하며 물체를 식별할 수 있으나 눈에 적당한 조도는 100~1,000 Lux이다. 조도가 낮거나 지나치게 강하면 시력저하를 가져오거나 안정피로의 원인이 되며, 작업능률의 저하와 안구진탕증을 일으킨다.

 

 

2-3. 적외선

 적외선은 보통 7,800~30,000Å의 광선으로서 고열 물체의 복사열을 운반하기 때문에 열선이라고도 하고 7,500~30,000Å의 파장은 근적외선, 30,000~300,000Å의 파장은 중적외선, 300,000~1,000,000Å의 파장은 원적외선으로 분류한다.

 적외선은 인체의 피부를 투과하므로 온열효과를 가져오고 혈류를 통해서 전신을 가온한다. 

 

 

 

3. 온열환경

 인간은 일정한 체온을 유지하는데 이것은 기온, 기습, 기류, 복사열 등의 온열 인자가 상호 복합적으로 작용하여 조절에 영향을 미치는 것이다.

 

 

3-1. 기온

 기온은 태양의 복사열로 일반적으로 지상 1.5m 높이의 건구 온도를 말한다. 지상 12km 이하의 대기권에서는 지상 100m마다 0.6~1.0도 정도 낮아지며 성층권에서는 고도가 높을수록 온도가 상승한다. 기온의 분포는 시간과 장소에 따라 일정하지 않아 하루 중에도 일출 30분 전에 최저 기온을, 오후 2시 전후에 최고 기온을 나타낸다. 해안보다는 내륙이 저위도보다는 고위도가 일교차가 크다.

 우리가 의복에 의하여 체온을 조절할 수 있는 기온은 약 10~26도이며, 여름에는 21~22도/ 겨울에는 18~21도가 최적 온도이다. 

 

 

3-2. 기습

 습도에 따라 온도감각이 달라질 수 있으며, 공기 중에 포함될 수 있는 수증기의 양은 기온이 상승하면 증가한다. 기습은 낮에는 태양의 복사열을 흡수하고 지표면의 과열을 막으며 밤에는 지열 복사를 차단하여 온도하강을 억제함으로써 기후를 완화시키는 작용을 한다. 인체에 쾌적한 습도는 40~70% 범위이다.

• 포화습도: 일정 공기가 함유할 수 있는 수증기량의 한계에 달했을 때의 공기 중의 수증기량이나 수증기 분압을 말한다.
• 절대 습도: 공기 1㎥중에 함유한 수증기량 또는 수증기의 분압을 뜻한다.
• 상대습도: 비교 습도라고도 하며, 공기 1㎥가 포화상태에서 함유할 수 있는 수증기량과 현재 그 공기 중에 함유되어 있는 수증기량과의 비를 %로 나타낸 것이다.

 

 

3-3. 기류

 기류는 기압과 기온의 차에 의한 밀도 차이에 의해 형성되며, 측정단위로는 풍속(m/sec)을 사용한다. 실내 기류는 0.1m/sec는 무풍, 0.5m/sec이하는 불감 기류라고 한다.

 실외의 기류는 고도의 영향을 받아 낮은 고도에 비하여 높은 고도에서 측정하면 강하므로 보통 지상 10m 고도의 것을 표준으로 하고 측정범위는 0.05~1.5m/sec이다.

 기류는 압력과 냉각력으로 피부, 신진대사 등에 적당한 자극을 주며 쾌적한 기류는 실내에서 0.2~0.3m/sec정도일 때, 실외에서는 1.0m/sec정도일 때이다.

 

 

3-4. 복사열

 복사는 빛과 같은 속도로 전파되는 전자파로서 절대 영도 이상의 모든 물체의 표면에서 방출되므로 실제로 우리 주위에는 언제나 복사열을 내는 발사체가 있다. 복사열의 영향범위는 거리의 제곱에 비례해서 감소되므로 발열체 주위에서 가까이 있을 때에는 실제 온도보다 더욱 온감을 느끼고, 사람 주위의 물체의 온도가 기온과 큰 차가 없으면 일정한 거리에 떨어진 곳에서는 이런 물체의 영향은 거의 무시될 수 있다.

 

 

 

4. 온열 조건의 종합 작용

 4-1. 쾌감대

 무풍 안정 시에 적당한 옷을 입은 상태에서 쾌감을 느낄 수 있는 영역을 쾌감 대라고 하며 기온은 17~18도이며 습도는 60~65% 일 때이다. 쾌감대는 의복의 착용, 활동량, 습관, 개인의 감수성 등에 따라 차이가 나며 한국인이나 일본인 같은 동양인은 미국이나 유럽 등 서양인에 비해 쾌감 대가 저온 쪽으로 기운 것으로 밝혀졌다. 

 

 

4-2. 불쾌지수

 불쾌지수란 기후 상태로 인간이 느끼는 불쾌감을 표시한 것으로 기온과 습도의 조합으로 구성되어 있다. 1959년 E.C. Tham에 의해 제창되어 이후 미국에서 실내에서만 이용되었으나 복사열이나 기류가 포함되어 있지 않아 감각 온도와 차이가 있는 결점이 있다.

DI = (건구 온도℃ + 습구 온도℃) x 0.72 + 40.6
    = (건구 온도℉ + 습구 온도℉) x 0.4 + 15

 여기서 얻은 값이 DI = 70이면 10% 정도의 사람이 불쾌감을 느끼고, DI = 75이면 50%, DI = 80이면 거의 모든 사람이, DI = 85 이상이면 견딜 수 없는 상태라고 보고되었다. 불쾌지수는 고온다습할수록 높고, 동양인과 서양인 사이에는 다소 차이가 있다고 알려져 있다.

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