우산 쓰고 걷던 사람 벼락에 '쾅'...왜 그럴까?(피뢰침 원리)

중국에서 우산을 쓰고 걷던 남성 2명이 벼락에 맞는 사고가 발생했습니다.

다행히 생명에 지장은 없었다고 합니다만.... 많이 다쳤습니다..

뉴시스(@tuoitre)

두 남성은 벼락을 맞은 후 안면에 피를 흘렸으며 역무원들이 다가와 구급대를 불렀습니다.

이후 병원으로 이송되었습니다. 다행히 화상에 그쳤다고 하네요.

 

그렇다면 여기서 사람이 벼락에 맞는 이유에 대해 알아보도록 하겠습니다.

 

1. 번개란?

이키즐러 누리집 갈무리

벼락에 맞는 원리는 번개의 형성과 관련이 있습니다. 번개는 대기 중에서 발생하는 자연 현상으로, 강력한 전기장이 형성되면서 공기 중에서 방전이 일어나는 과정입니다. 사람이 벼락에 맞는 과정은 다음과 같이 설명할 수 있습니다.

 

번개의 형성

1. 대기의 전기 분포: 구름 내에서는 상하층 간의 전기적 차이가 발생합니다. 구름의 윗부분은 양전하를, 아랫부분은 음전하를 가지게 됩니다.
2. 전기장의 강화: 이러한 전하 분포로 인해 대기 중에 강력한 전기장이 형성됩니다. 이 전기장은 지면과 구름 사이에서도 형성됩니다.

번개의 방전

1. 리더 단계: 전기장이 강해지면 구름에서 지면으로 '리더'라고 불리는 작은 전기 경로가 형성되기 시작합니다. 이 리더는 여러 방향으로 뻗어나가며, 대체로 지면을 향해 내려옵니다.
2. 접지: 리더가 지면 근처에 도달하면 지면에서 올라오는 '스트리머'와 만나게 됩니다. 이 만남이 이루어지는 순간, 강력한 전기 방전이 발생하며 번개가 형성됩니다.

사람이 벼락에 맞는 과정

1. 도전 경로 형성: 사람이 지면에 서 있거나, 높은 곳에 위치해 있을 경우 그 사람의 몸이 구름과 지면 사이의 도전 경로가 될 수 있습니다. 이는 사람이 번개를 맞게 되는 주요 원인입니다.
2. 전류의 흐름: 번개가 사람에게 닿으면 강력한 전류가 몸을 통과하게 됩니다. 이 전류는 매우 짧은 시간 동안 흐르지만, 그 에너지는 엄청나게 크기 때문에 심각한 손상을 초래합니다.

왜 사람에게 벼락이 치는가?

1. 높은 위치: 사람은 주위 환경에 비해 상대적으로 높은 위치에 있을 때 번개가 칠 확률이 높습니다. 예를 들어, 나무 아래에 서 있을 경우 나무가 번개를 맞게 될 가능성이 큽니다.
2. 전도성 물질: 금속 물체를 들고 있거나 금속 근처에 있을 때, 금속이 전류를 잘 전도하기 때문에 번개가 치기 쉽습니다.
3. 전기장 강화: 사람의 머리나 손과 같은 부분이 공기 중의 전기장을 강화시키는 경우, 번개가 그 부분으로 유도될 수 있습니다.

벼락에 맞을 때의 영향

벼락에 맞으면 수천에서 수백만 볼트의 전압과 수천 암페어의 전류가 몸을 통과하게 됩니다. 이는 심장마비, 신경계 손상, 화상, 내부 장기 손상 등을 유발할 수 있으며, 즉각적인 응급 처치가 필요합니다.

 

이와 같은 번개에 맞는 것을 방지하기 위해 건물이나 주변에 '피뢰침'을 설치하곤 하는데요.

그 원리는 어떻게 될까요?

 

2. 피뢰침 원리

피뢰침(避雷針)의 원리는 번개로부터 건물을 보호하기 위해 고안된 장치입니다. 피뢰침은 다음과 같은 방식으로 작동합니다:

1. 높은 도전성 물질 사용: 피뢰침은 일반적으로 구리나 알루미늄과 같은 높은 도전성을 가진 금속으로 만들어집니다. 이는 번개가 피뢰침을 통해 쉽게 전류를 흐르게 합니다.
2. 높은 위치 설치: 피뢰침은 건물의 가장 높은 지점에 설치됩니다. 이는 피뢰침이 주변 환경보다 높은 위치에 있어 번개가 이 지점으로 먼저 유도되도록 하기 위함입니다.
3. 번개 유도: 피뢰침은 날카로운 끝을 가지고 있어 강한 전기장을 생성합니다. 이 전기장은 대기 중에 있는 전하를 끌어들여 번개가 발생할 때 피뢰침으로 유도됩니다. 번개는 일반적으로 전기장이 강한 곳을 따라 흐르기 때문에, 피뢰침이 번개를 효과적으로 끌어당기게 됩니다.
4. 전류 전달 및 접지: 번개가 피뢰침에 닿으면, 그 전류는 피뢰침을 통해 건물 외부에 설치된 전선으로 전달됩니다. 이 전선은 건물의 바깥을 따라 땅속에 설치된 접지 시스템으로 연결됩니다. 접지 시스템은 전류를 안전하게 지하로 분산시켜 건물 내부의 전기 시스템이나 사람들을 보호합니다.

3. 사람이 벼락에 맞을 수 있는 이유와 예방법

번개는 전류가 공기를 통해 이동하는 현상으로, 지상에 있는 사람도 번개의 경로에 있을 경우 벼락을 맞을 수 있습니다. 벼락에 맞는 것은 매우 위험하며 생명에 큰 위협을 줍니다. 벼락에 맞을 수 있는 상황과 그로 인한 위험을 이해하기 위해 아래의 정보를 참고하세요

 

벼락에 맞는 상황

1. 야외 활동 중: 특히 폭풍우가 있는 날씨에 야외 활동을 할 경우 벼락에 맞을 확률이 높아집니다.
2. 높은 곳에 있을 때: 나무나 산, 언덕 등의 높은 지형에 있을 때 벼락에 맞을 가능성이 큽니다.
3. 물가 근처: 물은 전기 전도체이기 때문에, 호수나 바다와 같은 물가 근처에 있을 때 벼락에 맞을 위험이 있습니다.
4. 금속 물체 근처: 금속은 전기를 잘 전도하므로, 금속 물체 근처에 있을 때 벼락에 맞을 확률이 높아집니다.

벼락의 위험

1. 심장마비: 강한 전류는 심장에 직접적인 영향을 미쳐 심장마비를 일으킬 수 있습니다.
2. 신경 손상: 벼락에 맞으면 신경계가 손상될 수 있어 마비나 신경 장애를 초래할 수 있습니다.
3. 화상: 벼락의 전기 에너지는 피부에 심각한 화상을 입힐 수 있습니다.
4. 내부 장기 손상: 전류가 몸을 통과하면서 내부 장기를 손상시킬 수 있습니다.

벼락으로부터 안전을 지키기 위한 방법

1. 안전한 장소로 이동: 폭풍이 다가올 때는 가능한 한 실내로 이동하는 것이 좋습니다.
2. 높은 지형 피하기: 나무 밑이나 언덕 위와 같은 높은 곳은 피해야 합니다.
3. 물가에서 멀리 떨어지기: 폭풍우가 있을 때는 물가를 피하는 것이 안전합니다.
4. 금속 물체 피하기: 금속 물체와의 접촉을 피해야 합니다.