벼락을 피하는 법

벼락을 피하는 법
피뢰침 끝 60도 안쪽-자동차 속 안전
2007년 07월 30일	| 글 | 편집부ㆍ |
지난 29일 발생한 북한산과 수락산에서의 낙뢰 사건으로 인해 벼락이 칠 때의 행동지침에 대한 관심이 높아지고 있다. 등산객 5명이 사망하고 20여 명이 부상한 이 사건을 조사한 국립공원관리공단은 등산객이 들고 있던 철제 스틱과 우산이 낙뢰를 유도했으며 낙뢰 지점 주위에 고여 있던 물이 부상자 수를 키웠다고 30일 발표했다. 지금부터 번개의 생성원리와 벼락을 피하는 방법에 관해 알아보자. 10억V, 수만A 번개는 한마디로 대기 중의 방전현상이다. 공기는 절연체이므로 기본적으로 전기가 통하지 않는다. 그러나 양전하와 음전하를 띤 구름과 구름, 구름과 지면사이에 전압이 높아지면 극히 짧은 시간 동안에 전류가 흐르게 된다. 또 구름이 담고 있는 전하량의 한도가 넘게되면 하늘에서 전하덩어리가 떨어진다. 이것이 구름과 땅 사이의 방전으로 벼락이라고 한다. 번개가 칠 때의 전기량은 1회에 전압 10억V, 전류 수만A에 달하기도 한다. 예를 들어 5천A의 벼락은 1백W의 전구 7천개를 8시간 동안 켤 수 있는 에너지를 가지고 있는 셈이다. 구름과 지면 사이에 번개가 치는 과정을 살펴보자. 온도가 낮은 물방울, 수증기, 얼음 등이 모여 있는 음전하가 강한 지역에서 전자들이 아래로 움직이기 시작한다. 이를 선도낙뢰라고 한다. 이 번개는 밝지 않고 단계적으로 떨어지는 것이 특징이다. 이 때 지표면은 양전하로 유도된 상태다. 아래쪽으로 내려온 전자들이 지표에 가까워지면 나무와 같이 높이 솟아있는 물질로부터 양전하를 끌어올린다. 지면에 있는 나무같이 뾰족한 것에는 양전하가 많이 모인다. 전자와 양전하가 만나면 강력한 전기가 흐르기 시작한다. 전자와 양전하의 접촉이 일어나는 순간 엄청난 양전하의 흐름이 위로 치솟는다. 이를 귀환낙뢰라고 한다. 선도낙뢰가 떨어지는 시간은 0.02초 걸리지만, 귀환낙뢰가 올라가는 시간은 0.00007초로 매우 짧다. 우리가 보는 번개는 이때의 양전하 흐름으로 속도가 광속의 3분의 1에 해당하는 10만km/초에 이른다. 또 이 때 터놓은 길을 따라 순식간에(약 10분의 1초) 전하의 흐름이 몇 차례 반복된다. 우리가 눈으로 번개를 볼 때 나타나는 선은 전하가 이동하는 가장 짧은 경로를 나타낸다. 대부분 단순한 직선이 아닌 삐뚤삐뚤한 형태를 띠고 있다. 이 모양을 보고 우리는 대중에 전위차가 어떻게 형성돼 있는지 짐작할 수 있다. 즉 대기 중에는 전위차가 고르게 분포돼 있지 않으며, 전하들은 전위차가 높은 곳을 따라 이동했다는 것을 알 수 있다. 또 한 줄기가 아닌 곁가지 번개들은 주변 공간에 중심 부분과 같은 전위차를 갖기 때문에 전하가 이동할 수 있는 길을 만들어 준 것이라 할 수 있다.

벼락을 피하는 방법

천둥번개가 치는 날 자동차는 훌륭한 대피처다. 자동차에 벼락이 쳐 엄청난 양의 전자가 자동차에 쏟아져도 전자는 자동차 바깥 표면에만 존재한다. 넘치는 전자는 바퀴를 통해 땅으로 방전된다.

번개를 무서워하는 근본적인 이유는 바로 벼락 때문이다. 벼락은 전체 방전의 약 40%를 차지한다. 이 때의 전하덩어리를 사람이 맞을 경우에는 생명이 위험할 수도 있다. 벼락을 신의 응징으로 생각하던 과거에 신성한 교회의 탑 꼭대기에 벼락이 치는 상황은 사람들에게 얼마나 아이러니하게 다가갔을까. 하지만 지금 생각해보면 너무나도 당연한 상황이다.

사람들은 번개나 벼락이 다른 곳에 치기만을 바랬다. 하지만 이제는 번개를 건물로 유도한다. 바로 피뢰침을 이용한 것이다. 피뢰침은 전하의 흐름인 번개를 뾰족한 금속 끝으로 오게 만들어 지면으로 접지시키는 역할을 해낸다. 피뢰침은 미국의 프랭클린이 발명한 것으로 발명 초기에는 번개를 끌어들인다고 인식돼 사람들로부터 외면을 당했다. 하지만 피뢰침으로 떨어진 번개가 안전하게 지면으로 유도되는 것을 보고 피뢰침은 건물의 안전장치로 인정받게 됐다.

일반적으로 피뢰침은 구리 재질의 막대로 돼 있고 굵은 전선으로 지면과 이어져 있다. 송전선의 철탑도 피뢰침의 역할을 하는데 철탑에는 접지선이 붙어있어 벼락이 떨어지더라도 송전선에는 번개로 인한 전류가 흐르지 않게 돼 있다. 특히 피뢰침 끝에서 60도 안쪽은 벼락을 피할 수 있다고 해 이 각도를 보호각이라고 한다.

신문지상을 통해 골프장에서 벼락을 맞고 사망한 사고가 알려지곤 한다. 다른 곳도 아닌 골프장에서 번개에 의한 인명 사고가 자주 발생하는 것은 무슨 이유 때문일까. 골프장은 평지이거나 낮은 구릉이다. 음전하의 덩어리가 지상으로 내리칠 때는 가장 짧은 경로를 찾는데 평지에서 골프채를 가진 사람은 일단 번개의 표적이 되기 쉽다. 동시에 전하가 많이 모여 있는 뾰족한 곳(전위차가 큰 곳)을 찾기 때문이다.

번개가 칠 때 가장 안전한 곳은 피뢰침이 있는 건물 내부라고 할 수 있다. 하지만 건물 내부에서도 주의해야 할 일이 있으며, 더욱이 실외라면 어떻게 몸을 피해야 할지 알아둘 필요가 있다.

번개 어떻게 피하나
1. 평지나 산 위에서 번개를 만났을 때는 몸을 가능한 낮게 하고 우묵한 곳이나 동굴 속으로 피한다.
2. 나무 밑은 벼락이 떨어질 가능성이 크므로 피해야 한다.
3. 낚싯대나 골프채 같은 전기가 통하는 뾰족한 물건은 버리고 이로부터 멀리 피한다.
4. 자동차에 타고 있을 때는 차를 세우고 차 안에 그대로 있는 것이 안전하다. 벼락이 자동차에 떨어져도 전자는 자동차의 표면에만 있게 되고 차 내부의 전기장은 0으로 유지되기 때문이다. 자동차 표면에 쌓인 엄청난 양의 전자는 땅에서 제일 가까운 부분 즉 바퀴에서 땅으로 방전된다.
5. 일반적으로 높은 건물에 있을 때 번개가 치기 전에 머리카락이 곤두서고 피부가 찌릿찌릿할 때는 벼락이 떨어질 징조이므로 재빨리 바닥에 엎드리도록 한다.
6. 집에 번개가 치면 상수도관이나 전선을 따라 전류가 흐를 수 있으므로 주의한다.
7. 번개가 칠 때 전화 통화를 하고 있거나 샤워기로 목욕을 하면 번개를 유도할 수도 있다.


<용어설명> 전위차 : 전기장 내의 기준점으로부터 어떤 지점까지 단위 양전하를 이동시키는데 필요한 일의 양을 전위라 하고, 이 전위의 차이를 전위차라 한다. 전위차가 없으면 전하는 이동하지 않는다.


과학동아 장경애 기자의 '번개, 구름 속 전자들의 반란'과 고려대 최준곤 교수의 '패러데이의 새장 안에 갇힌 전기장' 발췌 및 편집.

 

29일 북한산·수락산에서 발생한 참변을 포함해 이달 들어 전국에서 크고 작은 낙뢰(落雷) 사고가 잇따르고 있다. 우리나라에 떨어지는 벼락은 한 해 100만회 안팎 정도로 많지만, 실제 인명 사고가 발생하는 경우는 드물어 관심을 끌지 못하는 것이 대부분이었다. 하지만 앞으로 벼락의 위험은 더욱 높아질 전망이다. 전문가들은 “지구 온난화와 그에 따른 기후변화로 인해 벼락이 더 자주 발생하고, 더 강력해질 수 있다”고 경고하고 있다.

 

 

벼락, 얼마나 많이 떨어지나

 

29일 기상청에 따르면 작년 한 해 동안 우리나라에 떨어진 벼락은 모두 119만4170회였다.

 

통계

 

 

하루 평균 3272회의 벼락이 땅이나 우리나라 인근 해역에 떨어진 셈이다. 최근 5년간 연도별 벼락 횟수를 보면 많게는 연 135만2424회(2003년), 가장 적게 떨어진 해도 93만304회(2004년)나 됐다. 기상청은 인천시와 강원 강릉, 제주 서귀포 등 전국 7개 지점의 ‘낙뢰 관측센터’에서 첨단 전자장치(센서)를 활용해 낙뢰 횟수와 벼락이 떨어진 위치 등을 집계하고 있다.

 

지역별 벼락 횟수는 전북 북부지역(완주군 일대)이 1만5366회로 가장 많았고, 제주도는 1321회로 가장 적었다. 서울에선 노원구가 261회로 최다였고, 금천구가 27회로 최소였다.

 

 

벼락과 번개는 다르다. 벼락은 땅이나 바다에 실제로 떨어지는 반면, 공중에서 ‘번쩍’ 하고 치는 번개는 구름과 구름끼리, 혹은 구름 내부에서 방전되며 불꽃이 생기는 현상이다. 이들 벼락과 번개가 발생하는 횟수는 연간 1000만회를 웃돈다. 기상청 이종호 관측기술운영과장은 “우리나라에선 한 해 발생하는 벼락과 번개 가운데 번개는 90% 가량, 벼락은 10% 가량을 차지한다”고 말했다.

 

 

벼락을 특히 조심해야 하는 달은 7월과 8월. 기상청에 따르면 2002~2005년 사이 8월 중 23만~60만회의 벼락이 떨어졌고, 7월에는 7만~40만회의 벼락이 떨어진 것으로 집계됐다. 기상청 관계자는 “수직으로 잘 발달된, 큰 덩어리 구름인 적란운(積亂雲)에서 흔히 벼락이 발생하는데, 보통 이 구름대가 가장 많이 형성되는 달이 7월이나 8월”이라며 “지표면에서 올라오는 뜨거운 공기가 대기 상층부의 찬 공기와 부딪쳐 대기가 불안정해지기 때문”이라고 말했다.

 

◆앞으로 더 많아지고 강력해진다

 

 

전문가들은 벼락의 빈도와 강도가 앞으로 더욱 잦아지고 강해질 가능성이 높다고 말한다. 이 같은 전망의 근거로 지구 온난화와 그에 따른 기상변동을 꼽고 있다. 부경대 오재호 교수(환경대기과학부)는 “지구 온난화와 벼락 간 직접적인 상관관계가 현재 명확히 규명되진 않았지만, 적어도 상관 관계가 있다는 것만은 부인할 수 없다”며 “지구온난화로 지표면과 해수면의 온도가 올라가게 되고, 이것이 다시 대기 중의 수증기와 구름대를 더 많이 만들어내면서 벼락이 내려칠 확률을 점차 높이고 있기 때문”이라고 말했다.

 

 

지구온난화 현상뿐만 아니라 미세먼지를 비롯한 각종 대기오염물질이 많이 배출되고 있는 것도 강한 벼락을 만드는 요인으로 꼽힌다. 서울대 이동규 교수(지구환경과학부)는 “사람들이 인위적으로 배출한 오염물질이 많을수록 대기 중의 수증기가 물방울로 더 쉽게 변하게 되고, 이는 또다시 집중호우와 벼락 같은 현상이 과거보다 더 자주 일어나게 하는 원인이 된다”고 말했다.