레이저를 이용해서 번개를 막는 신기술

(The Laser Lightning Rod is beamed near the top of a tower on the summit of Säntis, in the Swiss Alps. Credit: UNIGE Martin Stollberg)

(A model constructed from data of an experiment with the Laser Lightning Rod, where the bolt can be clearly seen following the laser beam for a while before reaching the tower. Credit: Xavier Ravinet - UNIGE)

피뢰침은 낙뢰 피해를 막을 수 있는 가장 흔하고 검증된 방법이지만, 10m 이내의 번개만 막을 수 있다는 한계가 있습니다. 따라서 공항 활주로에 있는 항공기나 초대형 풍력 발전기 블레이드처럼 피뢰침으로 보호하기가 까다로운 대상은 불안할 수밖에 없습니다.

제네바 대학 (UNIGE) 및 프랑스 에콜 폴리테크닉 등 유럽 여러 기관의 과학자들은 강력한 레이저를 이용한 새로운 대안을 개발했습니다. Laser Lightning Rod (LLR)는 초당 1000회 정도 1kW 출력의 레이저를 공중에 발사하는 장치입니다. 하지만 레이저의 목표는 번개가 아니라 바로 공기입니다.

지상에서 강력한 레이저가 발사되면 아무 것도 없는 진공 상태를 지나는 것이 아니라 공기 중의 산소와 질소를 통과하게 됩니다. 레이저의 목적은 산소와 질소 분자들로 레이저에 의해 뜨겁게 달궈진 분자들은 전자와 분리되어 플라스마 상태가 됩니다. 공기 플라스마는 전도체 같은 역할을 할 수 있습니다. 한 마디로 레이저를 이용해 전기가 통할 수 있는 공중 피뢰침을 만드는 것입니다.

(동영상)

연구팀은 프로토타입 LLR 시스템을 스위스 알프스의 산티스 산 정상에 설치해 실제로 번개의 방향을 유도할 수 있다는 사실을 확인했습니다. (사진 참조) 연구팀은 LLR을 통해 번개 보호 반경을 120-180m 정도로 늘릴 수 있다고 보고 있습니다. 궁극적인 목표는 10m 피뢰침의 영향력을 500m 정도로 확대해 피뢰침을 세우기 힘든 활주로나 기타 다양한 구조물에서 낙뢰 피해를 예방하는 것입니다.

기존의 피뢰침보다 훨씬 비싸긴 하겠지만, 피뢰침을 다수 설치하기 힘든 지역에서는 분명 도움이 될 것 같습니다. 앞으로 이 방식이 실제 상업화에 성공할 수 있을지 후속 연구가 주목됩니다.

참고

https://newatlas.com/science/laser-lightning-rod-demonstrated/

https://www.nature.com/articles/s41566-022-01139-z

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