번개

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언어별 명칭
한국어	번개
라틴어	manúbĭa / Ignis
영어	Lightning, Levin
일본어	稲妻(いなずま / いなづま)
터키어	yıldırım
프랑스어	Eclair
한자어	電(번개 전) / 电 (번개 전, 끌 예) / 䃸(번개 섬) / 霅 (비올 삽, 번개칠 잡, 빛날 합)

1 개요

기상현상 중 하나다. 벼락과는 다른 개념이다. 번개는 구름과 구름, 구름과 지표면 사이에서 공중 전기의 방전이 일어나 만들어진 불꽃을 말한다. 이 중 구름과 지표면 사이에서 발생한 번개를 벼락 혹은 낙뢰라고 한다. 번개에 의한 방전으로 파열음이 들리는데, 이를 천둥이라 한다.

일단 매우 쓸모없고 위험하기 짝이 없는 현상으로 보이지만 샅샅이 뒤지면 쓸만한 점이 있긴 하다. 번개는 대기의 질소를 땅으로 환원시키는 질소고정 메커니즘의 중요한 요인중 하나이다. 번개가 자주 치면 질소가 환원되는 양이 늘기 때문에 지력(地力)이 올라가기 때문이다.

번개가 내리치는 속도를 뇌속(雷速)이라 부르며 일반적으로 시간당 224,000 마일, 시속 약 360,000km이다. 초속은 3700 마일이며, 이는 초속 5,954km으로 표기한다.

번개는 가장 높은곳에 떨어진다 하는데 여기서 높은곳이 도데체 어디야? 하면. 번개는 아래의 초고속카메라 영상처럼 위에서부터 내려오는데 이 내려오는것의 가장 끝부분을 중심으로 반경 60m짜리 구를 그리고 이 구에서 가장 중심에 가까운 부분에 친다. 만약 구 안에 아무것도 없으면 랜덤한 방향으로 진행한다.

2 번개 형성 원리

먼저 대량의 비구름이 비를 쏟아낸다. 이때 이 빗방울이 상승기류로 인해 파열되고, 파열된 빗방울은 양전하를 띄게되고, 그 주변 공기는 양전하에 의해 들뜨면서 음전하를 띄는 플라즈마 상태가 된다. 빗방울이 아래로 떨어지며 파열하기 때문에, 이 음전하를 띄는 공기도 지상으로 퍼져간다. 그리고 양전하와 음전하가 관계를 가질 때 생성되는 것이, 바로 전기다. 당연히 하늘에 가득찬 양전하와 음전하는 대량의 전기를 만들고, 대량의 전기는 당연히 전자기파, 즉 가시광선을 순간적으로 방출한다. 이것이 우리가 눈으로 보게 되는 번개다. 그리고 주변 공기를 뜨겁게 달구면서 순식간에 공기가 팽창하고 이 공기의 진동이 천둥으로 들리게 되는 것이다. 발생원은 다르지만 번개와 정전기의 스파크 현상의 원리는 동일하다. 사실 우리가 낙뢰를 볼 때는 엄밀히 말해서 내려꽂히는 것을 보는 것이 아니라 하늘에서 지상으로 전자가 내리꽂힌 뒤에 꽂힌 길을 따라 지상에 있던 양전하를 띈 입자가 구름으로 치고 올라가는 되돌이 뇌격이라는 녀석을 보는 것이다. 다만 되돌이 뇌격은 번개가 내려오고 1/1000초 만에 일어나기에 연속적인 섬광으로 보이는 것이다.아니 그러니까 번개가 하늘에서 땅으로 친다는거야 땅에서 하늘로 친다는거야? 둘 다 그냥 땅바닥에 전선 플러그가 꽂혔단거다.

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초고속 카메라로 본 번개의 모습.

참고로 번개의 약 80.5%는 뇌운에서 다른 뇌운으로 치는 것이라고 한다. 구름에서 구름으로 치는 번개의 모습은 이 영상을 참조. 거대한 슈퍼셀이 발달하면서 격렬하게 번개가 치는 모습을 빨리감기로 촬영한 것이다. 이런 번개들까지 따지면 실제로 구름에서 치는 번개는 상당히 많아진다. 사실상 대부분의 번개가 다 이와 같은 것들. 전체의 약 1%에 해당하는 일부 번개는 지상에서 하늘 방향으로 거꾸로 치기도 한다.

그리고 번개가 치기 전 양전하가 뾰족한 도체에 모여 초록색(파란색, 푸른색) 방전이 하늘로 향해 일어나는 것을 목격했다면 그 자리에서 피하는 것이 좋다. 이 방전은 코로나 방전으로 번개가 치는 적란운에 들어가기 직전에 전계강도의 백터방향이 바뀌면서 전기장의 극이 바뀌어 도체 끝에 전하가 집중되기 시작하는 현상이기 때문이다. 즉, 곧이어 그 자리에 뇌격이 있을 확실한 표지이다. 하지만 과거 대항해시대 때의 선원들은 이 불꽃을 보고 '세인트 엘모의 불'이라고 부르고, 성자 에라스무스께서 자신들의 앞길을 밝혀주는 등불이라 여기며 길조라고 생각해 감격해 마지 않았다고 한다. 그리고 이어지는 번갯불은 저승길을 밝히는 등불로 삼았다고 한다

3 종류

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그림에서 보듯이 번개의 종류 중에는 구름 아래로 치는 번개와 위로 치는 번개가 있다. 구름 위로 치는 번개를 메가번개라고 하는데, 일반 번개보다 그 규모가 훨씬 크다.

지그재그로 뻗어 내려오는 형태가 대표적이긴 하지만, 구형의 번개도 있다. 이것이 구형번개, 혹은 구전현상이다. kugelblitz라 하여 영어 사전에도 이 단어가 올라와 있는데, 워낙 드문 현상이라 구체적인 형성 과정은 불분명했으나 2014년 중국연구팀이 원인 규명에 성공했다. 자세한 내용은 항목참조

그리고 과학자들에 의하여 번개가 치기 직전에 전파와 감마선이 폭발적으로 방출되는 검은 번개(Dark Lightning) 현상이 존재함이 밝혀졌다. 용어가 중2병 같다 자세한 내용은 링크를 참고할 것.

한편, 화산쇄설물을 기반으로 하는 폭발적인 화산 분출에서도 번개가 발생하며, 이를 화산성 번개라고 한다. 화산재 등과의 마찰, 전하차이 유발 등의 메커니즘이 고려되고 있으나, 현재까지도 정확한 기작은 알려져 있지 않은 상태로, 다양한 방면에서 연구하고 있다.

▲ 폭발 당시 신문 1면을 장식하기도 했던 차이텐(Chaiten) 화산의 2008년 분출 모습. 사진에서 화산성 번개가 분연주를 가득 메웠다.

4 번개에 맞는다면?

물에 빠져 사망한 것을 익사, 불에 타 사망한 것을 소사라고 부르는 것처럼 번개에 맞아 사망한 것을 진사(震死)라고 부른다. 2011년 기준으로 미국에서 번개에 맞아 사망한 사람의 수는 200여명.(#) 생각보다 많은 편. 천둥이 보통 번개가 번쩍이고 나서 3초 이내에 터지면 번개를 맞을 확률이 높아지니 안전한 곳으로 피해야 한다고 한다. 번개가 친 곳이 자신의 위치로부터 반경 1km 이내이기 때문이다. 피할 시간이 마땅치 않으면 일단 금속성 물질을 버려야 하고(골프장에서 번개 맞았다는 뉴스가 종종 나오는 이유가 허허벌판에 클럽까지 가지고 있기 때문이다) 웅크리고 앉아 있어야 번개를 덜 맞는다. 안 맞는다고 안했다, 덜 맞는다고 했지...

또한 번개가 치는 동안 자동차 안에 있는 것은 벙커와 같은 효과를 내며, 자동차가 번개에 맞더라도 대체로 무사하다. 자동차 전체가 패러데이 케이지 같은 역할을 하기 때문이라고. 단, 자동차의 모든 창문을 꼭 닫고, 번개가 치는 동안 창문 유리에 손을 대면 안 된다고 하니 주의.

그리고 번개가 떨어질 때 그 전류를 안전한 곳에 흘러주지 않으면 건물에도 피해를 줄 수 있기 때문에 높은 건물은 반드시 피뢰침을 설치해야 한다.

그럼에도 번개를 맞고도 살아남을 확률은 크다. 감전 사고와는 달리 전류가 흐르는 시간이 극히 짧고, 전류가 심장만 통과하지 않으면 되기 때문. 대신 역시나 전류를 사용하는 신경계의 손상은 각오해야한다. 운좋게 손상이 없어도 번개를 맞고 살아난 사람의 경우 살결을 따라 리히텐베르크 도형대로 흉터가 남기기도 한다. 번개 맞은 사람의 리히텐베르크 도형(혐오스러울 수 있으니 주의) 화성 계곡 보는 줄 알았네(마리너리스 밸리) 보는 순간 지네 줄 알았다

이쪽 계열의 지존급으로는 미국 산림경비원인 로이 설리번(Roy Cleveland Sullivan, 1912~1983)의 경우 평생 7번이나 번개를 맞았다. 이 사람의 경우 차 안이나 집 안에 있다가 맞기도 했고 하늘에 구름이 끼길래 번개 맞을까봐 차 타고 한참 도망간 뒤 내리자마자 맞기도 했다. 덕분에 기네스북에 오르기도 했지만 화상을 조금씩 입은 것 이외에는 건강상 별 문제는 없었고 71살까지 살다가 실연의 충격으로 권총자살하고 말았다.

반대로 영국군 소령이던 조지 섬머퍼드는 살아서 3번, 죽어서도 번개에 맞은 해괴한 기록을 가지고 있는데 그는 1918년 1차대전 당시 플랑드르 전선에서 번개에 맞아 하반신 마비가 되었고 군을 떠난 뒤로 캐나다로 이민갔다. 그러나, 1926년 캐나다에서도 번개에 맞아 한팔이 마비되었고 1930년 또 번개에 맞아 전신마비가 된 끝에 1932년 세상을 떠나고 말았다. 더 황당한 건 그의 비석조차도 1936년에 번개에 또 맞아 부서졌다... 쇠가 없음에도. 번개가 사랑하는 사나이. 제우스의 미움을 샀나보다. 아냐 확인사살이야

그밖에 이탈리아에서는 3대에 걸쳐 번개에 맞아 죽은 해괴한 기록도 있다.더더욱 소름끼치는 건 집 앞마당에서 할아버지-아버지-손자가 쇠붙이를 가지고 나오지 않았음에도 맞아 죽었다는 사실! 이래서인지 이 집안 남자들은 번개가 치는 날에는 절대로 집 바깥으로 나오지 않는다고 한다.... 그리고 미국에서는 한 여성이 4번 재혼했는데 남편 4명 모두가 번개에 맞아 죽은 해괴한 기록도 있다. 이러니 경찰이 보험금이라도 타낼려고 일부러 번개에 맞아 죽게한 거 아닐까하여 정밀조사했으나 전혀 그런 혐의를 찾을 수 없었고 그 여성은 남성들이 알아서 피해다니며 남은 일생은 홀로 살아야 했다. 제우스의 사랑(?)을 받는 여인 위에 4가지 번개에 관련된 이야기 출처는 《우연의 일치-신의 비밀인가? 인간의 확률인가?》라는 책자에 나온 사례이다.

대한민국에도 번개를 2번이나 맞고 생존한 사람이 있다. 군생활 도중 경계근무도중 번개를 맞고 1타 기절한뒤 깨어나 초소에 설치된 전화로 보고하던 중 또 번개를 맞고 기절했다고. 2타 'TV 특종 놀라운 세상'에도 출연하셨다. 건강에 별 이상은 없으신데 초소의 전화선이 전기를 지면으로 흘려줘 사신거라고.

또 한 견인포병도 포신 위에 있다가 번개가 포에 맞았음에도 불구하고 멀쩡히 살아남은 경우가 있다. 포신이 땅에 박혀 있었기 때문에 살아남은 것.

콩고에서는 축구경기도중 선수들이 벼락을 맞아 팀 11명 전원이 사망하였다. 상대팀은 축구화 바닥이 플라스틱 재질로 되있어서 무사했다고 한다.(기사) 다만 이건 진짜로 11명이 즉사한 것이 아니라, 번개를 맞은 김에 게임 자체를 무효로 만들기 위해 나머지 모든 선수도 번개를 맞아 사망한 척을 한 것이다. 물론 받아들여지지 않았다.

5 여담

• 번개가 칠 때 AM라디오(중파방송, 단파방송) 수신 시에 잡음이 들린다.

• 번개는 같은 곳을 두 번 때리지 않는다는 속설이 있지만 마천루들 입장에선 전혀 공감할 수 없는 주장이다.(…) 이는 다른 곳에 번개가 떨어지는 걸 막고 안전하게 번개 전류를 땅으로 흘려보내기 위해 일부러 번개를 유도하도록 만들어진 피뢰침 때문이다.(#)

▲ 토론토 CN 타워에 벼락이 치는 모습. 보다시피 벼락이 내려꽂힐 때 미세하게 흔들리다가 빛나는 가루처럼 흩어져 사라지는 진기한 광경을 관찰할 수 있다. 실제로 과학자들은 번개가 풍향이나 풍속과 같은 요인들에 의해 흔들릴 수 있다고 말한다. 왜냐하면 빛이 나는 이유가 극도로 뜨거워진 플라즈마, 즉 빛나는 기체이기 때문. 플라즈마가 식어 사라지기 전에는 주변 기류를 따라 흘러갈 수 있다.

• 참고로 기상청에서 번개가 치는 곳을 5분 단위로 볼 수 있다.(링크)

• 지구에서 가장 번개가 극심하게 치는 지역 중 하나로 중부 아프리카와 함께 꼽는 곳이 바로 베네수엘라. 이곳의 번개는 흔히 카타툼보 번개(Catatumbo Lightning)라 하여, 그야말로 쉴새없이 내리꽂는 번개의 향연을 볼 수 있다. 인터넷에서 흔히 도는 번개 캡처들 중에도 적지 않은 수가 바로 이 카타툼보 번개다. 대기 중 오존층 확보에 크게 기여하는 소중한 현상이지만, 기후변화로 인해 2010년 이후로 관찰되지 않고 있다고 한다.

• 세계적으로 보고된 가장 먼 거리를 이동한 번개 볼트(lightning bolt)는 무려 321km(…)를 이동했으며, 2007년에 미국 오클라호마 주에서 보고되었다. 한편 세계에서 가장 오랜 시간 동안 친 번개는 프랑스 마르세유에서 관측된 것으로, 전기를 7.74초 동안 지속적으로 방출하기도 했다. 이 때문에 세계기상기구는 번개의 정의를 종전의 "1초 이내에 발생하는..."에서 "지속적으로 발생하는..."으로 바꾸기로 의견을 모았다.(#)

• 현지시간 2016년 8월 26일에는 노르웨이의 하르당에르비다(Hardangervidda) 공원의 야생 순록 323마리와 새끼 70여 마리가 한꺼번에 떼죽음을 당한 채로 발견되는 일이 있었는데, 원인을 알고 보니 번개를 맞고 그렇게 되었다고 한다.(…)(# #)

6 미스터리

현대로 오면서 번개에 대한 많은 것들을 밝혀내기는 했지만 아직도 과학자들이 밝혀내지 못한 것들이 있다.

• 번개의 전기 충전 원리

양전자와 음전자가 상호작용해서 번개가 생기는 것은 알지만, 물방울과 얼음에 불과한 뇌운이 어떻게 그렇게 막대한 전기 에너지를 충전할 수 있는지 아직 밝혀내지 못했다. 현재 인류의 발전, 충전 기술로는 해당 과정 재연이 불가능하다고 한다. 과학자들은 우주선 이 우주선 말고 이거 이 영향을 준다고 생각하고 있지만 확실하게 밝혀내지 못했다. 그래서 번개를 '무유도 저항 충전메커니즘' 부르고 있다고 한다.

• 번개는 어떻게 시작되는가

인공번개 발생은 구름에 스파크를 줘서 발생시키는데, 실제 자연에서는 어떤게 스파크에 해당하는 것이 생기는지 아직 밝혀내지 못했다.

• 번개는 어떻게 그 먼 거리를 날아갈 수 있는가

구름 속에는 전기의 길을 여는 절연체나 안내장치가 없는데 어떻게 번개가 먼 거리를 날아갈 수 있는지 아직 밝혀내지 못했다.

▲ 번개의 미스터리에 대한 50분짜리 강의 영상. (영어) 중간에 메가번개와 구전현상 이야기도 나온다.

• 위 영상에 따르면, 대략 백만분의 1 확률로 강력한 번개가 발생하는데 이것은 목성의 번개와도 유사하다고 한다. 일반적인 번개에 비해 100배 더 밝으며 소위 슈퍼볼트(Superbolt)라고 부른다는 모양. 어째서 이런 것이 나타나는지에 대해서는 밝혀진 바가 없다고.

• 위 영상 중에, 스페이스 셔틀 및 우주 정거장에서 관찰한 바에 따르면, 전세계적으로 번개는 일종의 체인 내지는 네트워크 형태로 상호작용하면서 발생하는 것으로 보인다. 지구에서 번개가 치는 모습을 우주에서 관찰할 경우 하나의 거대한 패턴이 관찰되는데, 어째서 번개들끼리 서로 이와 같이 동조하는(sympathetic) 모습을 보이는지도 미스터리라고 한다. 번개가 어떻게 시작되는가에 대해 힌트를 줄 수도 있을 것으로 기대된다고.

• 위 영상에도 소개되고 있고 이 항목의 "종류" 부분에도 나오지만, 거미형(spider), 구슬형(bead) 등등의 하위 유형들이 어째서 나누어지게 되는지, 그리고 각각의 유형들이 어떠한 것인지에 대해 충분히 밝혀지지 않았다. 특히 narrow bipolar의 경우 구름 속에서 아무런 예고도 없이 순간적으로 강력한 전파를 방출하는데, 이것에 대해서는 현대과학으로 밝혀낸 바가 아예 없다.

• 위에서도 언급된 화산성 번개 역시 그 정확한 메커니즘을 알지 못한다. 이는 화산 속의 수증기와 화산재 등의 여러 입자들이 복합적으로 작용할 것으로 생각되고 있다. 미국 등지에서 작은 입자를 고속으로 분사하여 화산성 번개를 재현하는 연구도 진행되고 있는 등 여전히 연구 대상이다.

7 매체에서의 등장

각종 창작물에서는 번개 특유의 간지(…)나 역동성 때문에 주연급 캐릭터들이 사용하는 원소로 나올 때가 많다. 기상현상인 만큼 날씨를 조종하는 능력자 캐릭터의 능력들 중 하나로 나올 때도 있다. 번개를 사용하는 가공 존재, 캐릭터들에 대해서는 전기 문서의 '각 매체에서의 전기 능력자들'을 참조.

번개의 원인을 규명하지 못했던 고대 사회에서는 이를 신의 권능으로 여겼으므로 번개는 신(혹은 천벌)을 상징하기도 했다. 아직도 규명 못하지 않았나 그리고 그리스/로마, 유럽, 인도 문명권에서 번개의 신이 곧 하늘의 주신으로 나타나는데 예로 그리스/로마의 제우스(유피테르)나 북유럽의 토르, 인도의 인드라가 대표적이다. 번개는 하늘의 신의 권능으로 여겨졌다. 옛날 사람들이 그렇게 생각하는 이유는 직관적으로 일단 하늘에서 내려오기 때문이다. 또한 그렇게 하늘에 계속 기거한다는 생각으로 이어져 천둥의 신들은 어느 문명권에서 중요한 위치에 서있게 되었다. 각 신화의 주신들은 대개 하늘의 신이였으니, 이들은 대개 각 신화의 주신에 해당하며 이들의 무기(제우스의 아스트라페, 토르의 묠니르, 인드라(제석천)의 금강저)는 번개와 동일시 되었고, 다른 면에서는 번개가 떨어진 곳에는 불이 나는 경우도 있다보니 불의 신=번개의 신이라는 인식이 생기기도 했는데 제주도의 화덕장군(화덕진군)이 대표적인 사례다. 화덕장군의 경우 불을 다루는 직업인 옹기장이와 대장장이의 신의 성격도 갖고 있다.(*)

또한 번개와 관련된 신들은 번개=신의 무기로 인식되다 보니 자연히 무기, 특히 망치나 철퇴, 도끼 등 묵직한 둔기류로 무장한 경우가 많고 더 나아가 전쟁의 신의 성격을 갖기도 한다. 전술한 토르는 물론이고, 골족의 신이었던 타라니스(Taranis)도 망치(혹은 도끼)를 휘두르는 천둥신이다. 동양의 경우 도교의 뇌공도 도끼나 망치를 휘두르며, 한국의 벼락장군 역시 철퇴(나 대도)를 휘두른다. 토르의 경우 묠니르로 수많은 거인족들을 처치하는 괴력을 가진 신이고, 인드라는 전쟁의 신으로 힌두교와 밀교에서 중요시된다.
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철퇴로 무장한 한국의 벼락장군 무신도.마이크*

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도끼를 든 중국의 뇌공도.*

그리스·로마 신화에서는 살모네우스라는 작자가 자신도 제우스와 똑같다며 제우스 대신 자신을 숭배하라 명령했고 그 즉시 제우스 흉내를 낸답시고 강철다리에 놋쇠로 만든 마차를 달리게 하여 천둥과 비슷한 소리를 내게 한 후 높은 곳에 올라가서 나뭇가지에 불을 붙인 뒤 그것을 떨어뜨려 번개라 했다. 이에 제우스는 너무 조잡해서 웃음이 다 나올 지경이지만 웃음을 참고 살모네우스에게 진짜 번개를 떨어뜨려 죽였다. 그리스 신화에 몇 없는 코메디이다. 사칭유저 응징

기동전사 건담에서 지구에 거주한 경험이 없는 스페이스노이드들은 지구연방군이나 지온공국군의 신무기로 착각하기도 했다.

기갑창세기 모스피다 주인공이자 화성 콜로니에서 태어나 자란 스틱 버나드도 지구로 와서 처음 보는 번개에 기겁하고 무서워했다.

은하영웅전설에서 라인하르트 폰 로엔그람은 루돌프 폰 골덴바움을 가리켜 번개같은 군주라고 하던 역사가들의 의견에 무척 공감하며 번개는 내리칠때는 강렬하지만 정작 아무런 도움이 못된다고 골덴바움이 하던 짓이랑 같다고 깠다... 물론 실제 번개는 맨 위에 서술되다 시피 대기의 질소를 땅에 환원하며, 오존층을 확보시키는 등의 중요한 역할도 수행하고 있으므로 비교될 바가 아니다 깔땐 까더라도 알고서 깠어야지

영화 백 투 더 퓨처 시리즈 중 1탄 마지막에 플루토늄을 대신해 타임머신이 시간여행에 필요한 전력 1.21 기가와트를 공급해 주는 역할을 한다. 그런데 아예 처음부터 개발자가 작품 속 미래로 가서 그 융해기 개발했으면 되는거 아니었나

웹툰 장인의 나라에선 번개를 다루는 자매 장인이 나온다. 분재를 가꿀 때 철사로 길을 잡아주듯 번개가 내려오는 길을 만드는 방식이다. 언니는 공격용으로도 사용가능하며 아름다워서 좋다고 하는데 동생은 그걸 잘생긴 남자에게 써서 남은 상흔(...)을 좋아한다. 물론 생사는 상관 안 한다. 되려 언니가 확실히 죽이라고 이연타 날릴 정도

8 관련 문서

• 구전현상(구형번개)
• 피뢰침
• 메가번개
• 전기
• 천둥
• 포스 라이트닝