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벼락
벼락(lightning strike)은 공중의 전기와 땅 위의 물체에 흐르는 전기 사이에 방전 작용으로 일어나는 자연 현상을 말한다. 벽력(霹靂), 낙뢰(落雷)라고도 한다.
개요
벼락 또는 낙뢰는 구름과 지면 사이에서 발생하는 방전 현상을 말하며 뇌운(雷雲)과 지표면 사이에서 벼락이 발생해 지표면으로 떨어지는 현상, 또는 그 벼락을 뜻하는 한자어다. 흔히 다른 한자로는 벽력(霹靂)이라고도 한다. 순우리말로는 '벼락(방전현상)', '번개(방전현상 및 그 불꽃)', '우레(방전현상 때 울리는 소리)'라고 한다. '벼락이 내리다. 벼락이 치다. 번개가 치다. 우레가 울리다. 우레가 치다' 등의 표현한다. 고지대에서 활동하는 산악인들에게 가장 위협적인 기상현상이 벼락이며, 이로 인해 많은 희생자가 발생한다. 여름철 적란운 속에는 많은 수분과 얼음 입자가 들어 있고, 그 안에는 음전기와 양전기가 들어 있다. 이 구름 속에 있는 음전기와 양전기 사이에서 발생하는 불꽃 현상을 번개(lightning)라고 한다. 벼락은 번개의 종류 가운데 구름 밑의 음전기와 땅 위의 양전기 사이에서 발생하는 방전 현상으로, 대지 방전이라 부른다. 벼락이 칠 때 소리가 나는 것은 번개가 공기를 통과할 때 높은 열로 공기가 팽창하면서 터지기 때문이다. 이 소리를 뇌성 또는 천둥이라고 한다. 방전이 일어날 때의 열은 3만 도, 전압은 100만 볼트에 이른다.
대한민국 낙뢰 피해는 1년 중 8월이 가장 많다. 근교에 위치한 북한산의 용혈봉·인수봉·백운대, 한라산의 왕관릉에서는 여러 차례의 낙뢰 사고가 발생해 몇 명이 목숨을 잃기도 했다. 산의 정상이나 능선, 노출된 암벽, 볼록한 지형이 낙뢰에 맞을 확률이 높다. 또한 외따로 서 있는 나무 밑, 철책이 가설된 등산로 주변, 넓고 평탄한 지형에 설치된 천막 등은 벼락의 표적이 되기 쉽다. 또한 금속제 장비나 금목걸이 등은 낙뢰의 표적이 될 수 있다. 벼락이 떨어지기 직전에는 주변에서 정적 방전(靜的放電) 징후가 나타나기도 한다. 이런 징후로는 머리카락이 곤두서거나 귓가에서 매미 우는 소리가 들린다거나 노출된 피부가 거미줄에 닿는 듯한 느낌이 들거나 등산로 주변의 철책, 휴대한 금속제 장비 등에서 푸른빛의 스파크 현상이 보이는 것 등이 있다. 이런 현상이 있을 때는 신속하게 안전 대책을 마련해야 한다. 또 한 가지 주의할 점은 벼락이 떨어진 지점 주변의 지표 전류의 위험이다. 지표 전류는 직접 맞은 지점이 가장 강하며 전류가 흐르기 쉬운 물기 젖은 바위 틈새, 젖은 로프, 철책 등 양질의 도체를 통해 사람의 몸에 전달될 수도 있다. 상당한 거리를 두고 떨어져 있어도 감전 전류에 의해 위험에 빠질 수도 있다. 위력이 큰 벼락은 13킬로미터 거리까지도 전력이 방출되는 경우가 있다.[1][2]
상세
자연 환경에서는 구름과 거리가 가장 가까운 나무 등에 떨어지기 쉬우며, 때문에 고층건물이 즐비한 도시에서는 건물 옥상 위의 피뢰침을 이용해 지면으로 흘려보낸다. 사람이 벼락에 맞을 확률은 1/25,000로 매우 낮다.
충격적이겠지만, 낙뢰가 한번 떨어질 때의 순간 전압은 무려 1,000,000,000V 이상이며 최소 50,000 암페어나 되는 전류가 흐른다. 이는 100W 전구 7,000개를 8시간 연속으로 사용할 수 있는 전기량이며, 낙뢰 상황은 거의 대부분이 비를 동반하기 때문에 더욱 위험할 수밖에 없다. 또한 낙뢰가 떨어질 때의 순간 표면 온도는 무려 27,000℃로 태양 표면 온도의 4배 이상이다. 그래서 충분히 강력한 낙뢰는 나무나 전봇대를 부러뜨리는 것은 물론이고 피뢰 설비가 부실한 건물의 지붕이나 외벽도 파괴할 수 있다. 하지만, 벼락을 맞고 사망할 확률은 약 10% 정도로 통상적으로 생각하는 것만큼 사망률이 높지는 않다. 그러나 벼락을 맞게 되면 전기 에너지가 지나간 곳을 따라 흉터가 남으며, 이를 리히텐베르크 문양(Lichtenberg figure)이라고 하고, 나뭇가지 같은 모양을 띈다. 또한, 후유증으로 신경계 이상이나 기억 상실, 성격 변화 등이 따라오는 경우가 많다고 한다. 만약 사망할 시 대부분의 사인은 심장마비다.
뜻밖에도 조건만 충족되면 맞기 쉬운 게 낙뢰다. 역시 확률적이기는 하나 두터운 적란운 아래에서 세찬 비를 맞고 어떻게든 대지와 전기적으로 연결되어있는 상황에서는 전하방전의 피해자가 되어 낙뢰를 직격으로 맞을 확률이 크다. 혹은 근처에 낙뢰가 떨어져도 재수없으면 땅으로 퍼져나가며 생긴 대지의 전위차 - 두 다리 사이의 거리 때문에 피해를 볼 수 있다. 로또는 수의 확률이지만, 낙뢰는 충분히 어느 정도 예측 가능한 물리적인 현상이기 때문이다.[2]
특징
벼락은 구름과 지면 사이에서 발생하는 방전현상으로 벽력(霹靂)·낙뢰(落雷)라고도 한다. 봄철과 가을철 사이, 공기 상층과 하층의 온도차가 클 때 발생한다. 또 햇빛이 강한 날은 하층공기가 가열되어 대기가 매우 불안정해지고 적란운이 형성되면서 발생하기도 한다. 보통 4만∼5만 A(암페어)의 위력을 가지지만 최고 수십만 A에 이르기도 한다. 온도 역시 태양표면의 5배에 해당하는 30000°C에 이른다. 낚싯대, 농기구, 골프채 등의 양전하를 띄는 금속성 물체를 몸에 지녔을 때 큰 피해를 입을 수 있다.
벼락의 원리
구름과 지면 사이의 공기층은 좋은 전도체가 아니지만 적란운이 동반하는 폭우가 쏟아져 습기가 많아지면 전도성이 좋아져 방전이 일어난다. 그리고 전하는 뾰족한 부분에 많이 모이므로 산꼭대기나 전봇대 등에는 벼락이 떨어질 확률이 크고, 계곡 바닥이나 넓은 평지는 작다. 똑바로 서있는 인체는 머리에서 발끝까지 전기도체이므로, 벼락에 의한 전류가 흐르기 쉬운 통로가 된다. 우산이나 나무처럼 위쪽으로 튀어나온 물체가 있으면 금속, 비금속에 관계없이 벼락을 유인하는 효과가 있다. 그러므로 벼락을 맞지 않기 위해서는 자세를 낮추어야 한다.
낙뢰사
낙뢰에 의한 상해가 직접 또는 간접적으로 인체에 끼쳐서 일어나는 죽음을 말한다. 직접적인 것으로는 사람이 몸에 지니고 있던 금속류, 예를 들면 시계·우산 등에 낙뢰할 때가 있고, 간접적인 것으로는 나무나 건물 등을 매개로 하여 낙뢰할 때가 있다. 이러한 경우의 전류는 몇 천만 V로 몇 만에서 몇 십만 A라는 높은 에너지를 지니므로 그 상해정도가 크다. 즉, 여러 정도의 화상·골절·내장파괴 외에 전문(電紋)이라고 하는 나뭇가지 모양, 번갯불 모양 등의 피부홍반(皮膚紅斑)이 나타난다. 휴대하고 있던 동전이나 시계 등이 낙뢰로 변형되는 일도 간혹 볼 수 있다. 죽음의 원인은 호흡이나 기타 중추신경마비·심장장애·과열 등이며, 다행히 살아남은 경우에도 시신경의 위축이나 백내장 등 눈의 장애가 일어나는 경우가 많다.[3]
낙뢰의 사례
낙뢰는 구름과 대지 사이에서 발생하는 방전 현상을 말한다. 낙뢰는 생각보다 많이 발생한다. 통계에 따르면, 대한민국에서 평균적으로 매년 14만 건 정도 낙뢰가 발생한다. 최근의 기상이변 심화, 지구온난화는 뇌우발생율을 급격히 높이고 있다. NASA는 지구 대기 온도가 1℃ 상승 시 낙뢰발생 가능성은 5~6% 증가한다고 한다. 1세기 전보다 낙뢰발생 가능성이 30% 이상 증가한 것으로 분석될 정도다. 우리나라의 연구에서도 낙뢰의 강도가 평균적으로 증가했다는 결과가 있다.
낙뢰는 엄청난 피해를 줄 수 있다
보통정도의 번개는 히로시마에 투하된 원폭의 10000분이 1에 해당하는 에너지를 가지고 있다(히로시마 원폭의 에너지는 67TJ, 번개의 에너지는 평균 5GJ 임). 그렇기에 낙뢰를 맞으면 피해가 클 수밖에 없다. 낙뢰로 인한 피해는 벤저민 프랭클린이 피뢰침을 만든 후 다양한 피뢰침이 보급되면서 획기적으로 줄어든다.
그러나 처음부터 피뢰침이 잘 받아들여진 것은 아니다. 1769년 이탈리아의 브레스치아교회에서의 일이다. 피뢰침을 달아 피해를 줄이자고 하자 교회지도자들은 반대한다. 이들은 하나님께서 교회당에 벼락을 내리신다고 말하는 것은 용납할 수 없는 신성모독이라고 말했다. 세상에서 가장 안전한 곳이 교회당이라는 것이다. 이들은 피뢰침을 설치하기는커녕 오히려 교회 안에 도시의 모든 화약을 저장했다. 그로부터 얼마 지나지 않아서 교회당의 첨탑에 벼락이 떨어졌다. 이로 인한 화약 폭발 때문에 도시는 쑥대밭이 되었고 3,000명의 사람들이 목숨을 잃었다. 역사상 낙뢰로 인한 가장 큰 피해사례다.
그러나 실제 낙뢰로 인한 사망률은 10%내외로 생각하는 만큼 높지는 않은 편이다. 최대 7번 맞고 살아남은 사람도 있다. 낙뢰를 맞은 사람 중 가장 운 없는 사례를 소개해 본다. 섬머포드라는 영국 육군소령이 있었다. 1918년 2월, 플랑드르에서 독일군과 전투를 벌이던 중 낙뢰를 맞고 말에서 떨어졌다. 하반신 마비로 전역한 그는 1924년에 2명의 친구와 낚시하고 있었다. 이때 다시 낙뢰가 그를 공격했다. 이번에는 그의 몸의 오른쪽 전체를 마비시켰다. 운명은 장난처럼 이어졌다. 1934년에 3번 째 낙뢰가 그를 내리쳤다. 그의 몸은 영구히 마비된다. 2년 후 죽은 그의 묘지를 낙뢰는 다시 공격한다. 낙뢰가 그가 묻혀있던 묘지를 공격하여 비석이 파괴된 것이다.
낙뢰의 피해는 간접 피해가 더 커
낙뢰피해의 유형은 크게 직접적 피해와 간접적 피해로 나눌 수 있다. 직접적 피해는 낙뢰 감전사고, 가옥과 삼림화재, 건축물과 설비의 파괴 등이다. 간접적 피해는 낙뢰에 의해 발생하는 2차적 피해를 말한다. 전력설비의 정전, 통신설비의 통신두절, 철도 등 교통시설의 불통, 공장과 빌딩의 조업중단을 들 수 있다. 낙뢰사고는 간접피해가 훨씬 더 큰 영향을 주는 특성이 있다.
직접적 피해는 국소적으로 발생한다. 따라서 피해확산의 우려는 없다. 피뢰침 설치나 사람들이 낙뢰 시 안전행동요령에 따라 행동하여 낙뢰사고 피해를 줄일 수 있다. 그러나 간접적 피해는 산업시설, 국가기반시설 등의 대형시설에 떨어진 낙뢰에 의한 피해를 말한다. 시설자체의 피해는 물론, 그 여파가 전국적으로 광범위한 지역에 걸쳐 영향을 준다. 따라서 사회·경제적 손실과 사회혼란, 심한 경우 치안붕괴까지도 유발할 수 있다.
낙뢰로 인한 피해사례를 살펴보자1). 먼저 인명피해 사례다. 2007년 7월 북한산 낙뢰사고는 갑작스런 게릴라성 폭우와 함께 동반된 낙뢰로 등산객 사상이 발생하였다. 4명이 사망하고 7명이 부상당했다. 2007년 7월 29일 수락산에서도 낙뢰로 인해 1명이 사망했고 2명이 부상했다. 충북의 한 골프장에서는 2004년과 2005년 연이어 낙뢰에 따른 인명피해 사고가 발생했다. 이 사고들은 골프장에서 휴대전화로 통화하다 낙뢰로 사망하거나, 피해자의 금목걸이에 낙뢰가 내리쳐 사망한 사례였다.
낙뢰로 인한 산업피해도 많이 발생한다. 우리나라의 경우에는 송전선로에 낙뢰가 발생하여 인근 지역에 전력공급이 중단되는 사고는 해마다 발생하고 있다. 원자력발전소의 송전선로에 낙뢰가 내리쳐 원자력 발전이 중단되는 사고도 있었다. 한국전력에서 집계한 자료에 따르면 우리나라의 전력설비에 낙뢰로 인한 피해는 증가하고 있다. 2003년 205건이던 것이 2007년에는 462건으로 늘었다. 한국전력 통계에 따르면 매년 낙뢰로 인해 발생하는 송전고장은 전체의 66% 이상을 차지한다고 한다.
대표적인 사고사례를 살펴보자. 첫째는 원자력발전소 송전선로 낙뢰사고다. 2005년 7월 2일 새벽 4시5분께 전남 영광~전북 신김제 간 송전선로에 낙뢰 사고로 전기가 끊겼다. 이로 인해 영광원전 6호기(가압수로형 100만㎾)가 가동을 중단했다. 2008년 8월 8일 오전 11시52분 고리1호기(가압경수로형, 58만7000kW급) 역시 송전선로의 낙뢰로 인해 발전이 정지되었다. 하루 이상 원전발전이 중단되는 사태가 발생했다. 원자력발전소 가동중지는 직접적인 경제적 손실이 크다. 이뿐만 아니라, 낙뢰가 7~8월에 집중되므로 여름철 전원수요가 집중되는 시기와 겹친다. 이 이야기는 전력수급에도 지대한 영향을 줄 수 있다는 것이다. 두 번째 사고사례는 철도 낙뢰피해다. 2006년 8월 5일 오후 3시 41분께 대전 대덕구 오정동 조차장역 구내에 낙뢰로 인해 열차 신호제어 시스템이 고장났다. 이 사고로 열차 신호제어 시스템이 1시간 가량 마비되었다. 대전을 통과해 내려가는 경부선, 호남선, 전라선 등 대부분의 열차노선이 연착되어 시민들이 큰 불편을 겪었다.[4]
낙뢰시 행동요령 및 응급처치
낙뢰의 피해가 어떨 때 자주 생길까? 미국 해양대기청(NOAA)에서 2006년부터 2013년까지 낙뢰피해를 분석했다. 이 자료에 의하면 해당 기간 중 미국에서 낙뢰로 인한 사상자는 총 261명이었다. 사망자의 81%가 남성이었다. 낚시(11%), 캠핑(6%), 보트타기(5%), 해변활동(5%) 등 수상 레저 활동 중에서 나타난 피해가 가장 자주 일어났으며, 축구(5%), 골프(3%) 등의 스포츠 활동 중에 발생한 피해도 컸다.
낙뢰의 위험이 있을 때 피하려면 어떻게 해야 할까? 미국 골프협회가 제안한 내용을 보면 다음과 같다. 벼락은 높은 곳에 떨어지기 쉬우므로 자세를 낮추고 될 수 있는 대로 움푹 들어간 곳이나 동굴로 피하는 것이 좋다. 라디오에서 찍찍하는 잡음이 들려오면 빨리 피한다. 평지 부근에 나무가 있다면 그림과 같이 앙각이 45° 이내의 곳으로 피하되 나무는 높아서 벼락을 유인하는 효과가 있으므로 나무에서 1m 떨어진 곳으로 피해야 한다. 피뢰침은 그림과 같이 보호각이 보통 60°이므로 앙각이 30° 이상인 곳으로 피한다. 사람이 많은 곳은 피하고, 자동차, 전차, 비행기 등은 전기적으로 차폐돼 있으므로 그 안에 머물면 안전하다. 머리핀, 장신구, 시계, 금속성 도구 등을 멀리 치운다. 그러나 벼락을 유인하는 것은 인체 그 자체이지 금속이 아니다. 금속이든 비금속이든 사람의 머리보다 위로 나와 있으면 벼락을 유인하는 효과가 증대한다. 따라서 벼락을 피하려면 금속성 도구를 버리는 것으로는 불충분하며 자세를 낮추는 것이 상책이다. 강한 낙뢰가 있을 것 같으면 TV의 콘센트를 빼어놓고 전선의 안전차단기를 내려놓는 것이 좋으며, 전등과의 거리도 1m 이상 떨어진 곳이 안전하다.
낙뢰에 맞을 경우 심한 피해를 입게 된다. 여러 정도의 화상·골절·내장파괴가 발생한다. 전문(電紋)이라고 하는 피부홍반(皮膚紅斑)이 나타나기도 한다. 죽음의 원인은 호흡이나 기타 중추신경마비·심장장애·과열 등이다. 다행히 살아남은 경우에도 시신경의 위축이나 백내장 등 눈의 장애가 일어나는 경우가 많다. 낙뢰를 맞은 사람은 빨리 응급실로 이송한다. 119 신고를 하고 구조대가 도착할 때까지 기도 확보 및 인공호흡 등 소생술을 시행하도록 한다. 낙뢰사고 사망률은 앞서 설명한 것과 같이 10%내외이므로 낙뢰를 맞았다고 손 놓고 있을 일이 아니다. 가능한 신속하게 최선을 다해 조치하면 충분히 살릴 수 있다는 점을 염두에 두어야 한다.[4]
동영상
각주
참고자료
같이 보기
