낙뢰 대책이라고 하면 피뢰침이 일반적이지만, 여기에는 유효 범위와 효과성 측면에서 한계가 있었다.
그래서 과학자들은, 보다 효과적인 "레이저에 의한 번개 유도"를 연구해 왔다는 것.
그리고 최근, 스위스 제네바대(University of Geneva) 응용 물리학부에 소속된 장 피에르 울프 씨등의 연구팀은, 하늘에 펄스 레이저를 발사함으로써 자연 발생한 번개의 진로를 바꾸는데 성공했다는 것이다.
레이저에 의해 번개를 피뢰침까지 유도할 수 있었던 것.
연구의 자세한 것은, 2022년 7월 8일에 프리 프린트 서버 "arXiv"에서 공개되었다.
■ 레이저로 벼락을 제어하는 방법
낙뢰로 인한 기계설비 파괴, 대규모 화재를 막기 위해서는, 천둥번개가 안전한 곳으로 떨어지도록 유도해야 한다.
피뢰침이 그 역할을 얼마정도 담당하고 있기는 하지만, 유효 범위와 효과성에는 한계가 있었고, 근처에 피뢰침이 있었다고 해도 반드시 피뢰침 쪽에 번개가 떨어진다고는 할 수 없다.
그래서 과학자들은, 보다 효과적인 레이저를 발사하여 번개를 유도하는 것에 대해 연구해 왔다.
이것은 고강도 레이저로 플라즈마를 만들고, 그 플라즈마를 번개길로 만드는 방법인데, 대기중의 분자에 레이저로 에너지를 가함으로써, 그러한 분자를 파괴.
분자가 원자가 되고, 게다가 원자핵 주위의 전자가 떨어짐으로써 이온화되는 것이다.
이 이온화된 상태가, "고체, 액체, 기체"에 이은, 제4의 물질의 상태 "플라즈마"이며, "전류가 지극히 흐르기 쉽다"라고 하는 성질을 가지고 있다.
그렇기 때문에, 이 플라즈마의 성질을 이용한다면 대기 중에 "번개길"을 만들어 발생한 번개를 유도할 수 있다는 것이다.
지금까지의 실험에서는 인공 번개에 의한 레이저 유뢰는 성공했지만, 자연스럽게 발생한 번개를 유도할 수 있었던 예는 없었다.
하지만 이번에, 울프 씨 등의 연구팀은, 펄스 레이저(짧은 간격으로 점멸을 반복하는 레이저)를 이용해, 자연의 번개를 유도하는데 성공했다.
■ 자연발생한 번개를 레이저로 유도 성공, 앞으로의 진전에 기대
실험이 이루어진 곳은, 스위스 북동부의 젠티스 산.... 이곳에는 124m의 타워가 있으며, 금속으로 된 피뢰침이 구비되어 있는데, 옆에서 고출력의 펄스 레이저를 하늘을 향해 발사함으로써, 번개길을 만들어 자연적으로 발생한 번개를 타워(피뢰침)까지 유도하려 했던 것이다.
실험은 2021년 7월 21일 ~ 9월 30일까지 약 3개월간 지속되었으며, 그동안 타워로부터 3km 권내에서 발생한 뇌우에 따라 총 6.3시간 레이저 장치를 작동.
그 결과, 관측된 16번의 번개 중 4개가 피뢰침까지 유도되었는데, 펄스 레이저에 의해 만들어진 "번개의 길"에 이끌려 피뢰침까지 인도 받은 것이다.
단순히 피뢰침만의 효과가 아니라 레이저의 효과에 의해 피뢰침까지 인도할 수 있다는 것도, 전용 관측 기기에 의해 밝혀지고 있다.
즉, 자연 환경에서도 번개의 레이저 유뢰가 효과적이라는 것을 실증할 수 있었던 것으로, 연구팀은 이 결과가 레이저 피뢰침 개발로 이어질것이라고 밝히고 있다.
기존 피뢰침에 레이저 기능을 추가해, 뇌우가 발생하는 기간만큼 작동시킴으로써 보다 효과적이고 효율적인 피뢰침이 되는 셈이다.
중요하고 정밀한 기기들이 모여있는 공항과 로켓 발사시설, 또 대규모 인프라에서 중요한 역할을 할 것으로 생각되는데, 하지만 현 단계에서는 이 레이저 유뢰가 번개를 어느 정도 유도할 수 있는지 정확히는 알려져 있지 않다.
이러한 미해명된 부분도 포함하여 앞으로 더 많은 실험이 필요할 것이다.
