최근에는 공장이나 사무소뿐만 아니라 일반 주택에서도 통신선으로 연계된 전자기기를 다량 사용한다. 이러한 전자기기는 낙뢰로 말미암은 과전압에 약해 낙뢰 피해를 입기 쉬울 뿐만 아니라 전자기기가 파손됐을 때 미치는 영향도 상당히 크다. 이에 여기서는 낙뢰 발생 메커니즘, 인체 보호를 포함한 전자기기의 뇌해 대책을 설명한다.

 

습기를 포함한 강한 상승 기류 속에는 물방울이나 우박, 싸락눈 등과 같은 입자가 충돌해 전하가 분리된다. 이때 작은 입자에는 플러스 전하가, 큰 입자에는 마이너스 전하가 부착한다. 작은 입자는 상승 기류를 타고 올라가기에 구름 위쪽에 플러스 전하가 쌓이고, 큰 입자는 중력에 의해 낙하하기에 아래 쪽에 마이너스 전하가 쌓인다. 이렇게 되면 뇌운 아래 지표에는 정전 유도에 따라 플러스 전하가 모인다. 뇌운이 발달하면 덩달아 전하도 증가하는데, 어느 한계에 이르면 공기 절연이 파괴돼 방전이 발생한다. 뇌운과 지표 사이에서 방전이 발생하는 것을 ‘낙뢰’라고 하며, 구름 속에서 플러스 전하 덩어리와 마이너스 전하 덩어리가 방전하는 것을‘구름방전’이라고 한다. 낙뢰는 높은 물체에 잘 떨어지는데, 뇌운 바닥에서 지표의 높은 물체를 향해 직접 방전을 개시하는 것은 아니다. 흔히 뇌운 바닥은 상공 수㎞ 정도에 있으며, 뇌운이 충분히 발달하면 뇌운 바닥에서 공기 절연을 일부 파괴해 50μ초(1μ초는 100만 분의 1초) 정도의 시간 간격으로 리더(부분 방전)가 뻗어나가고는 정지한다. 다음 리더는 직전 리더의 정지점보다 수십m~수백m 더 먼 점에서 정지한다. 이 리더를 계단형 선도(Stepped Leader)라고 한다. 뇌운에서 나온 리더가 지표로 접근하면 지표에서도 부분 방전이 여러 차례 발생하는데, 그중 하나가 뇌운에서 나온 리더와 결합하면 뇌 방전 경로가 결정돼 그 순간 강렬한 빛과 소리를 내면서 지표에서 뇌운을 향해 대전류가 흐른다. 이를 귀환 뇌격(Return Stroke)이라고 하며, 이 모두를 총칭해‘뇌격’이라고 한다. 뇌격은 1초 이내에 여러 회 반복하는 경우가 있으며, 이를‘다중뢰’라고 한다. 1회 뇌격이나 여러 회 뇌격에서 1군을‘낙뢰’라고 한다. 뇌운에서 나온 리더가 지표로 접근해 올 때, 지표로부터 높은 물체일수록 빠르고 강한 부분 방전이 발생해 뇌운에서 나온 리더와 잘 결합하기에 높은 물체일수록 낙뢰점이 되기 쉬운 것이다. 동해 쪽에서 겨울에 발생하는 이른바 겨울철 낙뢰의 경우 뇌운 바닥은 상공 수백m 정도이며, 지표의 높은 물체에서 먼저 리더가 발생해 뇌운을 향해 가는 경우가 있어 특히 높은 물체에 집중해 낙뢰하는 경향이 있다. 또한, 겨울철 낙뢰는 방전 시간이 상당히 길고 방전 전하량도 극단적으로 많은 것이 있어 심각한 낙뢰 피해로 뇌해 대책에 고심하고 있다. 뇌격은 보통 1/1000초 이하의 짧은 시간에 최대 200㎄나 되는 전류가 흐른다. 이 때문에 낙뢰점에서는 열적·전자적으로 큰 힘을 받아 콘크리트나 타일 등이 파손돼 떨어지는 경우가 있다. 또한, 뇌 전류는 전류가 잘 흐르는 부분을 통해 대지에 흐르는데, 저압 배전선이나 통신선 등에도 스파크에 의해 직접 혹은 유도 현상으로 뇌 전류가 침입해 전기기기나 통신 기기를 파괴하는 경우가 있다. 낙뢰로부터 건물을 보호하는 대책으로 피뢰침 시스템이 있으며, 자세한 기술적 내용은 JIS A 4201:2003 <건축물 등의 뇌해 대책> 및 일본뇌보호시스템공업회 홈페이지를 참조하길 바란다.