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작성일 : 25-09-22 03:16
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번개는 구름에서 번쩍이는 전기 불꽃이 나오는 현상입니다. 구름 안의 물방울과 얼음 알갱이 중 양전하를 띤 입자들은 구름 위쪽에 음전하를 띤 입자들은 아래쪽에 쌓여요. 서로 다른 전하를 띤 입자들은 강하게 끌어당기는 성질이 있습니다. 따라서 구름 위아래의 입자들은 서로 끌어당기며 상호작용을 해요. 이때 강한 전기가 흐르면서 번개가 발생합니다.
번개는 보통 수억 볼트의 강한 전압과 뜨거운 열을 지닙니다. 사람이 번개에 맞으면 상처를 입거나 사망할 수 있어요. 건물에 떨어지면 표면이 타거나 부서질 수도 있습니다. 따라서 건물 꼭대기에는 번개를 유도하는 길고 뾰족한 피뢰침이 달려 있어요.
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뢰침은 구리, 알루미늄처럼 전기가 잘 통하는 도체로 만들어졌습니다. 전기는 전자의 흐름으로 전자는 물질의 기본 단위인 원자의 중심에 있는 원자핵에 묶여 있어요. 그런데 도체에는 원자핵에서 벗어나 자유롭게 움직이는 자유전자가 많아서 전기가 잘 흘러요. 따라서 번개는 도체가 아닌 다른 건물이나 사람의 신체보다 도체인 피뢰침에 먼저 닿습니다.
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피뢰침 아래에는 피뢰도선과 접지봉이 연결되어 있어요. 피뢰도선은 피뢰침과 접지봉을 잇는 굵은 금속 선으로, 번개의 전기를 땅으로 안전하게 이동시킵니다. 접지봉은 땅속 깊이 박힌 금속 봉으로 번개가 내뿜는 전기를 흙속으로 퍼뜨립니다. 피뢰도선과 접지봉은 보통 구리, 아연, 철 등 도체로 만들어져서 피뢰침이 유도한 번개의 전기를 땅까지 잘 전달합니다.?
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접지봉에 모인 전기는 땅속에 있는 흙, 수분, 광물 등을 따라 널리 퍼집니다. 이때 전기의 세기는 사람이 느낄 수 없을 만큼 약해집니다. 그런데 접지봉이 짧으면, 땅과 접지봉이 맞닿는 면적이 줄어 전기가 충분히 퍼지지 못해요. 그 위로 사람이 걸으면 감전될 수도 있습니다.?
그래서 우리나라는 접지봉을 지표면에서 75cm 현대엘리베이터 주식
아래 깊이에 설치할 것을 권장하고 있습니다.?
번개. 게티이미지뱅크 제공
● 번개로 죽는 나무, 기후 변화 일으킨다?
우리는 석유와 석탄 같은 화석연료를 태워 열과 전기 에너지 등을 얻어요. 그런코스피200선물
데 화석연료를 태우는 과정에서 많은 양의 이산화탄소가 대기 중으로 퍼집니다. 대기 중 이산화탄소 농도가 높아지면 대기가 태양 빛을 잘 막지 못해 땅으로 통과시키고 땅에서 올라오는 열을 가둬 지구가 뜨거워져요. 이 과정이 반복되면서 지구온난화 현상이 심해집니다. ?
지구 곳곳에 심어진 나무는 이산화탄소를 흡수해 지구온난화를 늦추는 역할을 해요. 따라서 기후 변화 연구할 때는 숲에 있는 나무의 수와 나무가 죽는 원인 등을 정확히 파악해야 해요. 그런데 기존의 기후 변화 연구에서는 번개에 맞아 죽는 나무의 수가 거의 고려되지 않았습니다.?
지도에서 노란색, 초록색으로 표시된 영역은 번개 칠 가능성이 높은 열대 기후 지역이다. Andreas Krause et al 제공
6월 24일 독일 뮌헨공대 연구팀은 세계 최초로 번개에 의해 죽는 나무의 수를 계산해 국제학술지 ‘글로벌 체인지 바이올로지’에 발표했습니다.?
연구팀은 2017년부터 3년간 중앙아메리카 파나마의 콜로라도 섬에서 드론을 활용해 번개로 인한 나무의 피해 규모를 헤아렸어요. 그 결과, 번개 한 번에 평균 3.5그루의 나무가 죽는 것으로 드러났습니다. 특히 줄기의 지름이 60cm 이상인, 이산화탄소를 많이 흡수하는 큰 나무는 평균 0.94그루 죽는다는 사실을 확인했어요.
번개에 의해 죽은 나무는 저장해 둔 이산화탄소를 방출한다. 게티이미지뱅크 제공
연구팀은 콜로라도 섬에서 얻은 데이터와 전 세계 번개 발생 횟수를 조합해 수학 모델을 만들었습니다. 그리고 이 모델을 활용해 지구에서 1년 동안 번개에 의해 죽는 나무의 수를 추정했어요. 그 결과 매년 약 3억 그루의 나무가 번개에 맞아 죽는다는 계산이 나왔어요. 이중 지름 60cm가 넘는 큰 나무는 약 2400만~3600만 그루였습니다.?
죽은 나무는 곰팡이와 세균에 의해 분해돼요. 이때 나무가 저장한 이산화탄소가 다시 대기 중으로 퍼집니다. 연구팀은 그 양이 한 해에 약 0.21~0.3Gt(기가톤: 무게의 단위로 1Gt=10¹²kg)라고 예상했어요. 이는 번개가 대기 중 이산화탄소 농도에 영향을 준다는 걸 의미합니다.?
연구팀은 “번개는 비가 많이 오는 열대 기후에서 자주 발생하는데 지구온난화로 열대 기후 지역이 늘고 있다”고 우려했어요. 이어 “앞으로 기후 변화를 연구할 때 번개의 영향도 포함해야 한다”고 강조했습니다.
※관련기사 어린이과학동아 9월 15일, 편집부와 미리보는 통합과학…청개구리의 첫 출근
[전하연 기자 yeon@donga.com]
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