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18세기 미국의 벤자민 프랭클린에 의해 번개가
'전기적인 현상'이라는 것이 밝혀지기 전까지 번개는
벼락과 천둥을 동반하는 두려움의 대상이었습니다.

1948년 미국의 워크맨과 레이놀즈는 물이 어는 과정이 구름이 전기를 띠는 형성에 중요한 역할을 하고 있음을 밝혔습니다. 또 실험에 의해서 빙정과 과냉각 물방울이 공존하는 상태에서는 많은 전하가 발생한다는 것이
확인되었습니다. 또 2004년 미국항공우주국(NASA)의
인공위성 ‘TRMM’이 전 세계 하늘의 소나기구름을
관측한 결과 번개가 치는 구름 속에 항상 얼음 입자가
존재한다는 사실을 발견했습니다.

이론에 따르면 소나기구름 속에서 지름이 1∼8mm로 비교적 큰 얼음 입자들이 무수한 미세 얼음 알갱이들과 충돌하는 과정에서 전자를 빼앗는다는 겁니다. 전기를 띤 얼음 입자들이 지상으로 떨어지면 구름 꼭대기와 지면 사이에 전기적 불균형이 나타나게 되며. 이 불균형이 심해지면 대량의 전기가 순간적으로 흘러 거대한 전기스파크인 번개가 발생한다는 겁니다

번개를 발생시킬 가능성이 있는 구름이 고층 빌딩 상공을 지나갈 때, 정전기유도에 의해 지표면에는 구름 하부의 전하와 반대 극성의 전하가 유도됩니다. 이 때 전기의 특성상
피뢰침과 같은 뾰족한 곳에는 유도 전하가 더욱 많이 모이게 됩니다. 피뢰침은 주변
다른 지역보다 전하가 많이 분포돼 있고 구름에서 가장 가까운 거리에 있기 때문에
벼락을 유도하는 기능을 하게 되는 겁니다.

피뢰침이 있는 건물의 지하에는 피뢰침과 금속선으로 연결된 금속판이 묻혀 있습니다.
즉 피뢰침으로 유도된 벼락(전류)이 금속선을 따라 지하의 금속판까지 안전하게
이동하게 됩니다.

이 금속선은 저항 값이 아주 작아야 합니다. 순간적으로 고압의 전류가 흐르기 때문에,
저항 값이 큰 금속선을 사용하면 엄청난 열이 발생하게 되기 때문입니다. 지하의 금속판으로 이동되어 온 전하들은 지구 내부로 자연스럽게 이동, 건물에는 아무런 피해도 주지 않게 됩니다. 피뢰침이 없다면 10억 V(볼트)의 전압과
수만 A(암페어)의 전류를 가진 벼락은 건물에 큰 피해를 줄 겁니다.

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