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낙뢰

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  • 낙뢰란?
    • 적란운(뇌운)의 생성
      • 낙뢰 발생은 적란운이 있어야 하며 주로 여름철에 많이 발생하고, 높은 지표면 온도와 낮은 대기온도 상태에서 지표면으로부터 고온의 대규모 상승기류가 생성·상승하면서 주변 공기들과의 마찰로 적란운이 발생한다.
      • 적란운은 수직으로 긴 구름으로 대기중 바람에 의해 이동하며 일반적으로 일정한 이동루트는 없으나 산악지대에서 발생한 적란운은 산을 넘을 수 없어 계곡을 따라, 기압골 전선상의 적란운은 기압골을 따라 이동한다.
      • 뇌운의 형성 과 낙뢰발생 (구름과 지표면간의 높은 전위차 에 의한 방전)
        뇌운의 형성 과 낙뢰발생 (구름과 지표면간의 높은 전위차 에 의한 방전)
    • 뇌방전과 낙뢰 (천둥과 번개)
      • 낙뢰는 대기 아래의 온도차가 커 공기층이 불안정한 경우 적란운 하부의 음전하와 지표면의 양전하가 각각 분리·축적되고 일정치 이상의 전위차가 생기면 두 전하간의 격렬한 반응으로 순간적인 대전류가 방전되는 현상이다.
      • 천둥은 구름(양극)과 구름(음극), 구름(음극)과 지표면(양극) 간의 높은 전위차로 발생하는 순간적인 뇌방전시 순간적이고 폭발적인 공기팽창(30㎸/㎝)에 의해 나는 소리이다.
      • 뇌방전시 순간전압은 수억 볼트(V)로 추정되며, 방전로는 1㎞ 내외 또는 수㎞가 되며, 낙뢰의 전하량은 전압이 평균 10억볼트, 전류는 2만~3만 암페어(100와트 백열전구 7,000개를 8시간 동안 켤 수 있는 에너지)와 3만℃의 열기(태양 표면온도의 5배)가 발생한다.
      • 벼락에 직접 맞지 않아도 50m 이내의 사람은 감전에 의한 피해가 발생하며 낙뢰전류가 흐르는 물체의 저항이 클수록 피해가 커진다.
  • 낙뢰의 종류
    • 북태평양 고기압, 해양성 열대기단이 형성되는 고온다습한 무더운 여름철에 자주 발생하며 낙뢰의 종류에는 열뢰, 계뢰, 와뢰가 있다.
      • 열뢰 : 지상에서 따뜻해진 공기의 상승기류로 일어나는 번개
        열뢰
      • 계뢰 : 따뜻한 기류가 찬 기류의 경계면을 따라 밀려 올라갈 때 발생하는 번개
        계뢰
      • 와뢰 : 발달한 저기압이나 태풍 등의 중심부근에서 강한 상승기류를 일으켜 발생하는 번개
        와뢰
      • 낙뢰의 종류와 형성과정
        낙뢰의 종류와 형성과정
  • 낙뢰발생과 징후
    • 열뢰의 발생
      • 주로 여름철 바람이 약하고 일사량이 강한 날 지면 부근이 습한 오후~저녁사이에 자주 발생한다.
      • 열뢰 발생 징후로 솜봉우리 모양 구름의 적운계나 구름꼭대기가 대장간 모루 모양의 적란운 (10∼20km 크기)이 형성되고, 지형이 복잡한 산악지대는 부분적으로 강하게 가열되기 때문에 평야보다 열뢰 발생률이 높다.
    • 계뢰의 발생
      • 계뢰는 따뜻한 공기 밑으로 찬공기가 스며드는 전선부근에서 발생하므로 전선뢰라고도 하며 기압골 전선을 따라 선상으로 넓은 범위에 걸쳐서 발생하며, 여름철, 겨울철 등 계절과 시간에 무관하며 한밤중이나 새벽녘에도 발생한다.
      • 난기와 한기의 기온차가 클수록 심한 상승기류(북태평양 고기압이 약할 때 한랭전선의 찬 공기가 따뜻한 공기를 밀어 올림)가 일어나기 때문에 온난전선보다 한랭전선 쪽에 강한 뇌우를 수반하는 수가 많고, 전선의 이동을 따라 선상(線狀)으로 넓은 범위에 걸쳐서 발생한다.
    • 열계뢰의 발생
      • 강한 일사에 의해 지면이 가열되고 열뢰가 발생되려고 할 때, 한랭전선에 의한 계뢰가 일어나면 심한 뇌우가 발생하는데 이를 열계뢰라 하고 열뢰나 계뢰보다도 훨씬 광범위한 지역에 걸쳐 국지적으로 발생한다.
      • 여름철의 심한 뇌우는 대부분 열계뢰로 정전, KTX·지하철 운행 중단, 침수 등 큰 피해 발생 가능성이 있다.
    • 와뢰의 발생
      • 발달한 저기압이나 태풍 등의 중심부근에서 주위로부터 불어드는 기류가 강한 상승기류를 일으키기 때문에 발생하는 뇌뢰로 저기압뢰 라고한다.
  • 낙뢰사고 피해 발생 현황
    • 피해유형 분류
      • 낙뢰피해의 유형은 크게 직접적 피해와 간접적 피해로 나눌 수 있다.
      • 직접적 피해는 낙뢰 감전사고, 가옥과 산림화재, 건축물과 설비의 파괴 등이 있고 국소적으로 발생하므로 피해확산의 우려는 없으며, 피뢰침을 설치하거나 낙뢰발생 영역내의 사람이 스스로 주의하면 피해경감이 가능하다.
      • 간접적 피해는 낙뢰에 의해 발생하는 2차적 피해로 전력설비의 정전, 통신설비의 두절, 철도 등 교통시설의 불통, 공장과 빌딩의 조업중단 등으로 시설의 기능상실로 인한 피해, 그 여파가 광범위한 지역, 막대한 사회경제적 손실, 사회혼란, 치안붕괴도 야기 시킬 수 있다.
      • 낙뢰가 떨어진 지점의 반경 20m이내는 일반적으로 순간적으로 높은 전압 및 고온의 열이 발생하므로 심각한 인명피해 및 시설손상이 예상된다.
    • 낙뢰발생 현황
      • 최근 6년간(2002~2007) 연평균 120만건의 낙뢰가 발생하였고, 다소 증감은 있으나 장기적으로 낙뢰횟수가 증가하는 추세에 있으며, 낙뢰는 7월부터 급격히 증가하기 시작하여 8월에 가장 많이 발생하며 년중 발생 낙뢰의 약 35%(평균 431,367건, 최대 47%)이상이 8월에 발생한다.
      • 최근 지구온난화에 따른 이상기후 현상이 차츰 심화됨에 따라 폭풍, 폭염, 호우, 낙뢰 등의 이상기상 현상에 의한 재해가 증가될 것으로 예상된다.
      • 최근 6년간 낙뢰발생 현황

        <최근 6년간 낙뢰발생 현황>

      • 최근 6년간 월별 낙뢰발생 횟수

        <최근 6년간 월별 낙뢰발생 횟수>

  • 낙뢰사고의 종류
    • 낙뢰(감전, electric shock) 사고는 직격뢰, 접촉뇌격, 측면섬락, 보폭전압의 4가지로 구분할 수 있으며 화재나 정전, 통신두절 등 2차재해의 발생이 가능하다.
    • 직격뢰(direct strike)
      • 뇌가 직접 사람을 통해 대지로 흐르는 것으로, 심장마비, 호흡정지, 신체훼손 등으로 대부분이 중상을 입거나 사망하게 된다.
    • 접촉뇌격(contact strike)
      • 사람이 지닌 물체에 낙뢰가 떨어졌을 때, 전류는 물체로부터 사람을 거쳐 땅으로 흐른다.(골프채, 등산스틱, 우산 등)
    • 측면섬락(side flash)
      • 낙뢰가 나무와 같은 물체에 떨어졌을 때 물체와 인근 사람 사이의 전위차가 공기의 절연을 파괴하여 발생하는 것으로, 사람이 뇌전류의 대지경로로 되어 전류가 심장 또는 머리를 통해 흐를 경우는 사망하게 된다.
    • 보폭전압(step voltage)
      • 낙뢰로 뇌전류가 대지에 흐를 때 근처에 있는 사람의 양발 사이에 걸리는 전압으로 일정 값을 넘게 되면 위험할 수 있다.
  • 낙뢰 발생 원인
    • 지구 온난화와 지구 대기온도의 영향
      • 지구 대기 온도가 1℃ 상승 시 낙뢰발생 가능성은 5~6% 증가하며, 최근의 기상이변 심화로 과거보다 낙뢰발생 가능성이 30% 이상 증가하고 있는 실정이다.
    • 한반도 기상상황의 영향
      • 장마전선과 기압골이 형성되는 여름 장마철에는 대기아래 공기층의 온도차가 크고 불안정하고 고온다습한 대기로 인해 낙뢰 발생 가능성이 크다.
      • 소백산 낙뢰사고 당시의 기상에서와 같이 한반도 전역에 장마전선이 형성된 상태로 더운 북태평양 고기압과 북쪽의 찬공기가 만나 서울 상공 부근에 강한 기압골이 형성되어 있었다
      • 소백산 낙뢰사고 당시 기상레이더 영상
        <소백산 낙뢰사고 당시 기상레이더 영상>
      • 소백산 낙뢰사고 당시 낙뢰영상
        <소백산 낙뢰사고 당시 낙뢰영상>
    • 지형적 영향
      • 사고지점의 지형적 특성은 장마철, 산기슭의 고온다습한 바람과 산꼭대기의 차가운 바람이 상충되는 부근에서 발생한다.
      • 이 경우 게릴라성 호우에 동반한 국지적 뇌우가 발생할 가능성이 크다.
    • 그외
      • 고층건물의 돌출부위
      • 평지의 돌출 구조물이나 사람
      • 철재탑 및 전력 송·수신 시설, 통신시설, 군사훈련시설 등 전력(소비량) 많은 곳

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