피뢰침이 번개 끌어당기는 순간...카메라로 ‘2만 5000분의 1초 전’ 포착

브라질·미국 공동 연구진 연구 결과 발표

브라질 국립우주연구소와 미국 뉴멕시코 공과대 공동 연구진은 피뢰침과 번개의 상호작용을 연구해 지난해 12월 국제학술지 '지구물리학 리서치 레터스'에 발표했다. 연구진은 고속 촬영으로 번개가 건물에 닿기 직전 피뢰침에서도 방전 현상이 일어나는 것을 포착했다./브라질 국립우주연구소

미국과 브라질 연구자들이 공중에서 수차례 방전이 일어나는 현상인 ‘번개’가 피뢰침에 떨어지는 과정을 설명할 실마리를 찾았다. 번개가 건물로 향하는 짧은 순간에 피뢰침에서도 방전 현상이 일어나 번개를 끌어당기는 것으로 밝혀졌다.

뉴욕타임스는 28일(현지 시각) “브라질 국립우주연구소와 미국 뉴멕시코 공대 물리학과의 국제 공동 연구진이 피뢰침과 번개의 상호작용을 알아냈다”고 전했다.

피뢰침은 건물의 가장 높은 지점에 설치된 구리나 알루미늄 소재의 막대다. 번개를 맞더라도 막대에 연결된 전선을 통해 땅으로 전기를 흘려보내 건물과 사람을 보호한다. 미국 건국의 아버지이자 과학자였던 벤자민 프랭클린이 18세기에 발명한 뒤로 피뢰침의 메커니즘이 꾸준히 연구됐다.

연구진은 피뢰침의 작동 과정을 살피기 위해 브라질 상파울루의 북동쪽 도시로 향했다. 초당 4만 장의 이미지를 기록하는 고해상도의 고속 비디오카메라로 150야드(약 137m)의 거리에서 번개와 피뢰침의 만남을 관찰했다.

연구진은 초속 370km의 속도의 음전하를 띤 번개가 지면에 접근할 때 피뢰침과 주변 건물 꼭대기에서 번개를 향해 양전하가 방전되는 현상을 관찰했다. 번개와 피뢰침이 양전하와 음전하를 방출해 서로를 잡아당기고 있었던 셈이다. 연구진이 번개가 건물에 닿기 전 2만 5000분의 1초의 찰나를 포착해 얻은 결과다.

마르셀루 사바 브라질 국립우주연구소 수석연구원은 뉴욕타임스에 “번개가 칠 때 공터에 서 있는 사람은 피뢰침처럼 머리나 어깨에서 방전이 시작될 수 있다”며 “번개에 직접 맞지 않아도 다칠 수 있다”고 설명했다. 그리고 “어떤 종류의 피뢰침이 효과가 더 높은지 관련된 연구는 없다”며 “피뢰침을 설치하는 기준을 따르는 것이 우리가 할 수 있는 최선”이라고 설명했다.

연구 결과는 지난해 12월 국제학술지 ‘지구물리학 리서치 레터스’에 발표했다

[마르셀루 사바 브라질 국립우주연구소 수석연구원이 공개한 번개 영상]

참고 자료

Geophysical Research Letters, DOI: https://doi.org/10.1029/2022GL101482

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