추울 때 왜 소름이 돋는가 — 남아 있는 털세우기 반사의 실제 범위

시베리아에 가까운 겨울 아침, 3도쯤 되는 바깥으로 나서서 문고리를 잡는 순간 팔뚝이 오돌오돌하다. 살갗에 작은 알갱이가 오톨도톨 솟고, 각 알갱이마다 짧고 엷은 털이 바짝 서 있다.

우리는 이것을 흔히 "추워서 몸이 반응하는 것"이라고 말한다. 그 설명은 틀리지 않았다. 하지만 거기서 멈추면 왜 하필 털이 서는지, 왜 털이 거의 없는 배나 정강이에도 같은 모양이 생기는지는 설명되지 않는다.

왜 하필 털이 서는가

피부에는 털집(모낭)이라는 주머니가 있고, 그 옆에 가는 근육 다발이 비스듬히 붙어 있다. 이 근육의 이름이 입모근(arrector pili muscle, "털을 세우는 근육")이다. 한쪽 끝은 털집 아래쪽에, 다른 쪽 끝은 피부의 얕은 층에 붙어 있다.

팔을 차게 하면 피부의 냉온 감각기에서 신호가 출발해 척수를 거쳐 교감신경(긴장할 때 활성화되는 자율신경)으로 이어진다. 신경 끝에서 노르에피네프린이 나오면 입모근이 짧아지고, 그 힘으로 같은 근육이 붙은 피부가 끌어당겨지면서 털집이 비탈진 방향으로 돌아선다. 털은 위로 솟는다.

털이 서는 것과 살갗이 오톨도톨해지는 것은 같은 일의 앞뒷면이다. 근육이 털을 세우는 동시에 털집 주변의 피부를 끌어올리기 때문에, 표면에는 모공 하나에 점 하나가 솟은 모양이 남는다. 이 반사의 학술 용어는 털세움(piloerection)이다. 새의 깃털이 서는 것도, 고슴도치의 가시가 곤두서는 것도 같은 구조에서 나온다.

통념의 한계 — 털복숭이 동물에서는 일이 난다

익숙한 설명은 이렇다. 털이 선 사이에 공기가 갇혀 단열층이 두꺼워지고, 그래서 덜 추워진다. 이 설명은 털이 두꺼운 동물에게는 실제로 성립한다. 고양이가 추울 때 털을 부풀리거나 겁먹었을 때 꼬리를 세우는 것이 그 예다.

그런데 사람에게 같은 이득이 얼마나 있는지 계산해 보면 이야기가 달라진다. 우리 팔뚝의 털은 대개 1센티미터 안쪽이고, 털밀도는 1제곱센티미터에 100가닥을 넘지 못한다. 털이 수직으로 선다고 해도 두 털 사이의 빈 간격이 밀리미터 단위로 벌어져 그 틈에 갇히는 공기층은 1밀리미터 남짓, 두께로 따지면 1밀리미터 정도다. 같은 두께의 공기층이 막아 주는 열은 피부 바로 위 정지 공기막 수준이고, 실제 단열 효과는 아주 작다.

정확한 단열값을 주장할 근거가 확인되지 않았으므로 숫자를 지어내지 않겠다. 다만 "사람의 닭살이 체온을 지켜 준다"는 식으로 훨씬 큰 효과를 말하는 설명은 근거가 약하다. 털이 두꺼운 동물이 공기를 가두는 방식과, 털이 1센티미터 남짓인 사람이 같은 방식으로 이득을 보는 것은 규모가 다르다.

닭살이 돋은 팔뚝의 근접 사진 — Ildar Sagdejev (Specious), CC BY-SA 3.0 (Wikimedia Commons)

털세우기는 원래 두 가지 일을 했다

털세움 반사가 지금 남아 있는 이유를 이해하려면 그 기구가 한 번에 여러 기능을 한다는 점을 봐야 한다. 첫째는 단열이다. 털이 촘촘한 동물은 털을 세워 공기층을 두껍게 만든다. 둘째는 과시와 위협이다. 털이 서면 몸집이 커 보이기 때문에, 서로 위협하는 상황에서 유리할 수 있다.

이 둘은 같은 근육 하나로 동시에 달성된다. 그래서 털세우기는 추울 때뿐 아니라 무서울 때, 화날 때, 감동해서 전율이 흐를 때도 나타난다. 공포나 각성 상황에서 교감신경이 활성화되면 냉온 감각기 없이도 같은 경로가 켜지기 때문이다. 우리가 영화의 명장면에서 팔에 소름이 돋는 것은 추위와 같은 신경 회로가 정서 자극으로 작동한 결과다.

조상의 반사가 남아 있다는 말의 정확한 범위

입모근은 털을 세우는 기능 외에도 털집에 붙어 털의 방향을 유지하는 데 관여한다. 사람 털은 짧고 엷어졌지만 털집 자체와 그 근육은 그대로 남았다. 털을 굵게 만드는 유전자는 줄었지만 근육을 움직이는 신경과 근육의 연결은 대체로 유지된 것으로 알려져 있다.

"조상의 유산"이라는 설명은 여기까지다. 털세우기가 과거에 열을 막아 생존에 크게 기여했다는 이야기는 그럴듯하지만, 사람의 털이 언제 얇아졌고 그때 이 반사의 이득이 얼마였는지를 직접 잰 연구는 확인하지 못했다. 반사가 남았다는 사실은 분명하지만, 그 반사가 지금 우리에게 실제로 체온을 지켜 준다고까지 말하기는 어렵다.

같은 반사가 다른 것을 만들기도 한다

닭살은 털세우기의 부산물이지만, 사람에게는 이 부산물이 다른 일을 하기도 한다. 털이 일어선 자리에서 감각이 예민해진다는 보고가 있고, 음악을 들을 때 돋는 전율과 피부의 털세움 반응을 함께 측정한 연구도 있다. 즉 같은 근육 반응이 지금은 생존이 아니라 정서와 감각의 언어로 쓰이고 있는 셈이다.

한 가지 주의할 점이 있다. 입모근이 지속적으로 수축하면 작은 구진(피부에 솟은 작은 돌기)이 생기고, 이것이 피부 질환으로 발전하는 경우가 있다. 어린이에게 흔한 케라토시스 필라리스(keratosis pilaris, 털집 주위의 각질이 굳어 생기는 상태)가 그 예다. 반사 자체는 정상이지만, 같은 근육이 평소에도 긴장 상태를 유지하면 피부 표면이 바뀔 수 있다는 뜻이니, 팔뚝의 융기가 오래 지속되면 단순한 닭살로 넘기지 않는 편이 낫다.

이 도해를 보면 왜 털이 거의 없는 팔에도 닭살이 생기는지 이해가 된다. 털이 두꺼운지의 여부와 상관없이 털집과 그 근육이 있으면 반사는 일어난다. 털은 얇고 짧아졌지만, 근육이 피부를 잡아당기는 구조는 그대로 남아 있기 때문이다.

이 설명이 틀리는 경우

첫째, 닭살이 무조건 추위 반사는 아니다. 냉온 감각기의 신호 없이 정서적 각성만으로도 같은 반사가 켜진다. 실제로 사춘기 이후에는 추위보다 정서적 자극에 더 잘 반응한다는 관찰도 있다. 둘째, 닭살이 항상 눈에 보이는 것은 아니다. 털이 없는 부위는 반사가 일어나도 표면의 변화가 미미하고, 털이 굵은 부위는 더 뚜렷하다. 셋째, 오한과 닭살은 다르다. 오한은 몸 떨림으로 열을 만드는 반응이고, 닭살은 피부 표면의 근육 반응이라 목적과 기구가 다르다.

모낭과 입모근의 해부 도해. 털집 옆에 붙은 근육이 털을 세운다 — Henry Vandyke Carter, Gray's Anatomy(1918), Public domain (Wikimedia Commons)

생활에서 쓸 수 있는 판단 세 가지

하나, 추울 때 닭살이 돋았다면 털이 우리를 지켜 주리라 기대하지 말고 옷을 한 겹 더 입는 편이 낫다. 사람에게서 이 반사의 단열 효과는 작다. 둘, 닭살이 사라지지 않고 털집 주변에 붉은 돌기가 오래 남는다면 단순한 추위 반응이 아니라 피부 상태를 의심해 보고, 보습과 진료를 고려하는 것이 좋다. 셋, 감동이나 공포의 순간에 팔에 소름이 돋는 것을 이상한 반응으로 여기지 않아도 된다. 그것은 추위를 감지하는 회로가 정서를 만났을 때 나타나는 정상적인 신경 반응이다.

결국 닭살은 "우리 몸에 남은 조상의 장치"라기보다, 털이 많던 시절의 근육이 지금도 같은 신호에 반응한다는 증거다. 그 근육은 더 이상 우리를 따뜻하게 해 주지 않지만, 우리가 무엇에 놀라고 무엇에 감동하는지는 여전히 몸으로 보여 준다.

당신은 언제 닭살이 돋는가? 문득 찬 바람에 서늘했을 때, 아니면 어떤 장면에 팔이 오돌해졌을 때였나?

참고 자료

• Wikipedia, "Goose bumps" — 털세움 반사의 기구와 기능 개요
• Wikipedia, "Arrector pili muscle" — 입모근의 해부학적 위치와 수축 기구
• Gray's Anatomy(1918), 모낭 도해(Gray944) — Wikimedia Commons, Public domain
• Ildar Sagdejev, "2003-09-17 Goose bumps" — Wikimedia Commons, CC BY-SA 3.0