건물을 보다가 궁금해 지는데 건물 옥상에 설치된 피뢰침에 원리는 무엇인가요?

Question

건물들에 상부에 보면 피뢰침을 손쉽게 볼수가 있는데 이런 피뢰침은 어떤 과학적 원리로 잭동을 하게 되는지 궁금해서 문의

드립니다 알여주세요 ~

Answer 1

안녕하세요. 김형준 과학전문가입니다.

피뢰침은 번개로부터 건물을 보호하는 데 사용되는 장치로, 그 작동 원리는 전기장의 집중과 방전의 기본 원리에 기반합니다. 이러한 원리를 통해 피뢰침은 번개의 직접적인 타격으로부터 건물을 보호합니다.

### 피뢰침의 작동 원리

1. 전기장 집중: 번개는 대기 중의 전하가 높은 전기장을 형성할 때 발생합니다. 피뢰침은 뾰족한 끝을 가지고 있어, 주변의 전기장을 자신의 끝 부분에 집중시킵니다. 이는 전기장 선이 뾰족한 끝 주변에서 밀도가 높아지는 현상인 '전기장 집중 효과'에 기반합니다.

2. 코로나 방전: 피뢰침의 뾰족한 끝은 주변 공기를 이온화시켜 '코로나 방전'을 일으킵니다. 이 과정에서 공기 중의 전자가 피뢰침으로부터 방출되어, 건물로 향하는 번개의 경로를 변경합니다.

3. 번개의 경로 제어: 피뢰침이 생성하는 코로나 방전은 번개가 피뢰침을 향하도록 유도합니다. 번개는 자연스럽게 가장 낮은 저항의 경로를 따르기 때문에, 피뢰침은 번개가 건물의 다른 부분이 아닌 피뢰침 자체로 향하도록 만듭니다.

4. 지상으로의 안전한 방전: 피뢰침은 건물의 최상부에 위치하고, 보통 땅으로 연결되는 접지선에 연결되어 있습니다. 번개가 피뢰침에 타격을 입히면, 전기는 피뢰침을 통해 접지선을 따라 안전하게 땅으로 전달됩니다. 이렇게 하여 건물의 구조적 손상이나 전기적 위험을 최소화합니다.

### 피뢰침의 중요성

피뢰침은 건물을 번개로부터 보호하여 재산 피해와 인명 손실을 방지하는 중요한 역할을 합니다. 또한, 전자기기가 많은 현대 건물에서는 번개로 인한 전기적 충격으로부터 중요한 장비를 보호하는 데에도 중요합니다. 따라서 피뢰침은 고층 건물, 역사적 건축물, 산업 시설 등 많은 건축물에 설치되어 있습니다.

Answer 2

안녕하세요. 김재훈 과학전문가입니다.

피뢰침은 뾰족한 형태로 만들어져 있습니다. 뾰족한 형태는 전기장을 집중시키는 효과가 있습니다. 번개는 구름과 땅 사이에 전하가 이동하는 현상입니다. 뾰족한 피뢰침은 번개가 떨어지기 가장 좋은 장소가 됩니다.

번개가 피뢰침에 떨어지면, 피뢰침을 통해 땅으로 전류가 흐르게 됩니다. 이때, 피뢰침과 땅 사이에 전압이 발생하게 됩니다. 이 전압은 피뢰침에 연결된 접지선으로 흐르게 됩니다.

접지선은 땅에 묻혀 있어 땅의 전하를 흡수할 수 있습니다. 따라서, 피뢰침에 떨어진 전류는 접지선을 통해 땅으로 흐르게 되고, 건물에 피해를 주지 않습니다.

Answer 3

안녕하세요. 박준희 과학전문가입니다.

전기는 저항이 낮은곳으로 흐릅니다.

이원리를따라 전도성이 높은 즉 저항이 낮은 피뢰침을 설치하여 낙뢰에 대비하는거죠.