[지구과학] 인간이 오를 수 있는 산의 한계높이
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- 목차
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1. 서론
2. 연구내용
2.1. 대기압 요소
2.2. 산소 요소
2.3. 온도 요소
2.4. 기타 요소
2.4.1. 자외선
2.4.2. 바람
2.4.3. 지형
3. 연구결과
3.1. 지구에서 이론적으로 생성될 수 있는 산의 최고 높이 계산
3.2. 인간이 오를 수 있는 산의 한계높이 계산의 전제
3.3. 오를 수 있는 산의 한계높이 계산
3.4.1. 대기압에 의한 높이 계산
3.4.2. 산소에 의한 높이 계산
3.4.3. 온도에 의한 높이 계산
4. 결론 및 제언
4.1. 오를 수 있는 산의 한계높이와 타당성
4.2. 논문의 한계점과 의의
※ 부록
※ 참고문헌
- 본문내용
-
1. 서론
북극, 남극에 이어 지구의 제3극이라 불리는 에베레스트(8,848m)는 1953년 5월 29일 뉴질랜드인 에드먼드 힐러리경과 네팔인 셰르파에 의해 처음으로 정상까지 등정된 이래로 많은 산악인들이 죽음을 무릅쓰고 지금도 도전하고 있다. 에베레스트에 관한 여러 뉴스기사를 접하면서 우리 7조는 한 가지 궁금증이 생겼다. 산을 오르기에 최적의 조건 하에서 에베레스트보다 높은 산이 생긴다면, 인간은 얼마나 높은 곳 까지 오를 수 있을까? 처음에는 우연히 던진 질문이었지만 이내 흥미가 생겨서 시중에 출간된 서적과 영화, 산악관련 논문 자료를 참고 ․ 인용하여 인간이 오를 수 있는 산의 한계 높이를 계산해 보기로 하였다.
우선 관련 영화를 살펴보면 1991~1993년도에 ‘클리프 행어’, ‘K2’ 가 산악인들에게 인기몰이를 한 적이 있었다. 그 후 2000년에는 ‘버티컬 리미트’가 제 2의 ‘클리프 행어’ 라는 칭송을 얻으며 산악영화의 계보를 이었다. 그러나 영화라는 장르는 흥행을 하기 위해서 스릴감과 어느 정도의 픽션이 들어가야 하므로 전체의 모든 내용을 본문에 담을 수는 없었다. 이 점을 고려하여 우리가 다루어야 하는 과학적 요소에 관심을 기울이고 영화를 감상하니 가끔 산악등반 중에 보이는 지구과학적인 요소들을 찾아 볼 수 있었다. 이러한 영화들의 공통점은 정상부분이 항상 눈으로 덮여 있다는 점이다. 일반적으로 대기권에서 건조한 공기(습기가 포화되지 않은 공기)는 100m 올라 갈 때 1℃만큼 기온이 내려가며, 습한 공기(습기가 포화된 공기)는 100m당 약 0.5℃정도 내려가게 된다. 에베레스트가 습한 공기를 가지고 있다고 하더라도 지상의 온도보다 만큼이나 낮은 온도를 갖고 있어야 한다는 계산이 나온다. 그런데 이 값은 지상에서 수직위로 올라 갈 때의 계산 값이므로 산에서는 약간 다르다. 산은 태양광을 직접 받으므로 복사열이 존재하기 때문이다. 그래서 44.24℃만큼은 아니겠지만 눈이 존재할 정도로 낮은 온도가 된다. 또 영화에서는 등반 과정에서 눈사태, 가파른 암벽 등 여러 위험 요소가 존재한다. 눈사태는 봄에 눈이 녹으면서 많이 생기며, 가파른 암벽은 히말라야 산맥이 조산운동에 의해 생성된 산맥이라서 산이 수렴경계에 위치하기 때문에 생긴 것이라 생각된다. 그래서 정상부로 갈수록 완만하기 보다는 가파른 경사를 가지고 있고 험준한 지형을 가지게 된 것이다. 이 외에도 영화에는 많은 과학적 요소들이 있었다.
동기 부여를 충분히 받은 우리 조는 자료탐색을 시작 하였다. 우선 도서관에서 산악등반 관련 서적을 찾았다. 여러 서적을 보고 공통적으로 다루고 있는 부분을 보니, 산악등반 시 유의할 점이 상당히 많았다. 이 점에 착안하여 우리 조는 등반에 영향을 주는 요소를 자연적 요소와 신체적 요소로 나누어 연구를 실시하였다. 자연적 요소에는 크게 지형, 기후가 있고 신체적 요소에는 등산을 하는 사람의 신체적 조건이 있다. 이 조사 자료들이 최대한 과학적인 타당성을 갖도록 하겠지만, 통제변인에서는 우리 조가 임의로 설정하는 것도 있을 수 있다. 그렇지만 현재 가능한 조건으로 설정을 하도록 주안점을 두었다. 그 후에는 요소들을 분석하여 최종적으로 인간이 올라갈 수 있는 한계높이를 계산 할 것이다. 그리고 한계높이의 타당성을 논의한 후 마지막 결론에서는 이 논문의 한계와 의의에 관하여 다룰 것임을 일러두는 바이다.
2. 연구내용
"death zone"이라 불리는 높이는 보통 8000m로 알려져 있다(Krakauer, 1997). 일반적으로 5500m 이상의 높이에 이르러도 죽음에 이를 수 있는 여러 가지 생리학적 문제를 경험하게 되고 8000m 이상의 높이에서는 사람의 생존조차 보장받기 힘든 위험한 상황이 된다. 이러한 문제점을 발생시키는 요소들에는 대기압, 산소, 온도, 자외선, 습도, 바람 그리고 지형이 있다. 이제부터 각 요소의 영향에 대하여 알아보자.
2.1. 대기압 요소
사람이 산을 오르는데 가장 첫 번째로 꼽히는 한계요인은 기압이다. 기압은 고도가 높아짐에 따라서 급격하게 낮아진다.
그림 고도에 따른 기압
위의 그래프는 고도에 따른 대기압을 나타낸 것이다. 공기는 중력의 영향을 받으므로 지표면에 가까이 있을수록 대기압의 크기가 크다. 대기압은 고도가 높아감에 따라 급격히 감소하는 것(지수함수의 양상으로 줄어든다)을 볼 수 있다. 5.5km의 경우 대기압이 표면의 대기압의 반이다. 에베레스트 산의 높이에서는 압력의 1/3정도로 줄어든다. 17km의 경우 대기압은 1/10으로 감소하고 32km의 경우 1/100으로 감소한다.
에베레스트 산 정상의 대기압은 약 250-253mmHg 사이로 측정되고 있다.
오른쪽의 도표는 고도에 따른 기압을 나타낸 것이다. 기압에 따른 높이를 구하는 식은
로 표현된다.
2.2. 산소 요소
- 참고문헌
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Roger G. B. (2008). Mountain Weather and Climate, Cambridge University Press.
Scheuer, P. A. G.(1981). How High Can A Mountain Be ?, J. Astrophys. Astr. 2, 165–169.
Smithson, P. A., Baldwin, M. P.(1979). International Journal of Climatology, v(7) 129-143.
Ward, R. H. (1975). The American Journal of Human Genetics , v (72),1079 - 1083.
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