여름 번개의 100 배의 에너지로 직격하는 '겨울 번개'

그림 1 ● 강한 에너지로 위쪽으로 방전 동계 번개

 여름 번개의 100 배의 에너지로 직격하는 '겨울 번개'

[이 포스팅은 일본 기사를 번역한 것 입니다.]

출처 - https://project.nikkeibp.co.jp/ms/atcl/feature/15/302961/110700032/?ST=msb

태양광 발전소에서 많은 일어나고있는 문제 중 하나가 낙뢰로 인한 것이다. 

번개 대책 등을 다루는 산코시야 (도쿄도 시나가와 구)에 따라, 

낙뢰에 따른 태양 광 발전 설비에 미치는 영향과 그 대책 등을 소개한다.

지난번 소개 한 바와 같이 국제 표준을 상정 하고 있는 이상의 낙뢰가 발생하는 지역에서는

그 지역 특유의 번개 대책이 필요한 경우가 있다.

일본에서도 태양광 발전 시스템과 같은 재생 에너지로 주목 받고 있는 

풍력 발전 설비에 대해 특별한 번개 대책이 요구 되고 있는 지역이 있다. 

대표적인 것이 동해 연안 지역 등에서 발생하는 

'겨울 번개' 로 매우 강한 전기 에너지를 가지고 있기 때문에 

번개 대책을 실시하기에 앞서, 충분한 검토가 필요하다.

일본에서는 번개는 여름에 많이 발생하는 인상이 강하다. 

그러나 실제로는 여름 이외의 계절에도 발생하고있다. 

이 겨울 번개는 말 그대로 겨울에 발생한다.

겨울 동안 추위에 따라 발생하는 번개로서 

동해 연안과 노르웨이 서해안 북미 오대호 호수 동쪽 연안에서만 발생하는 것으로 알려져있다.

방전 시간이 길기 때문에 전기 에너지가 매우 크다. 

여름 번개에 비해 100배 이상의 전기 에너지에 도달 할 가능성이 충분히 있다.

또한 여름 천둥의 대부분이 아래로 방전하는 반면 겨울 번개는 위쪽으로 방전하는 경우가있다.

겨울 번개는 해명되지 않은 점이 많지만, 

위쪽으로 방전하는 이유의 하나로서 동계 번개가 여름 번개에 비해 

뇌운 바닥의 고도가 낮기 때문에 지표면의 구조물에 있어서 

초기의 전계가 강해져, 철탑 등의 높은 구조물을 기점으로 하늘로 방전하는 것으로 생각되고있다.

그림 2 ● 상공의 낮은 위치에있는 동계 번개 뇌운의 바닥

높은 구조물에 집중적으로 낙뢰한다.

겨울 번개는 니가타 현에서 후쿠이 현에 걸친 지역에서 특히 많이 볼 수 있지만, 

야마가타 현과 아키타 현에서도 발생한다. 

게다가 해안뿐만 아니라 20 ~ 30km 떨어진 내륙까지 넓은 범위에서 일어난다.

겨울 번개는 대륙에서 겨울의 차가운 계절풍과 

쓰시마 난류로부터 공급되는 데워진 수증기가 부딪혀 일어난다. 

수증기가 급속하게 식히는 것으로, 동해에 뇌운이 발생한다.

이 뇌운이 계절풍을 타고 평원까지 도착한다. 

또한 평야에서 산지에 가서 해발 수백 ~ 1000m 부근에 접어드는 때 눈을 내리게하고, 

겨울 폭풍이 발생한다. 그 후, 건조한 바람만이 태평양에 불어닥친다.

이러한 현상은 정해진 계절과 지역에만 발생한다.

동계 번개를 발생시키는 뇌운의 바닥은 

일반적인 뇌운의 바닥에 비해 낮은 위치에 있다 ( 그림 2 ). 

예를 들어, 여름 뇌운이면 상공 3000 ~ 5000m 높이에 있는 

뇌운의 바닥이 겨울 번개는 상공 300 ~ 500m정도로 낮은 위치에 있는 것이다.

이 특징은 높은 구조물에 집중적으로 번개 경향으로 이어진다. 

높이 60m 정도의 구조물에서도 낙뢰가 집중된다. 

풍력 발전소에서도 특히나 대책이 필요한 이유이다.

그림 3 ● 동계 번개에 대한 대책을 요구하는 지역

번개가 칠 때 전하량 600 쿨롱 이상을 상정하고 설계하는 지역으로 지정

동계 번개가 예상되는 지역 (그림 3의 굵은 선으로 둘러싸인 "A 지역")에서 

풍차에 뇌격시의 전하량을 '600 쿨롱 이상'으로 상정하고 설계하는 것 외에 

뇌격시에 블레이드 (날개)를 보호하는 효과가 높은 수용체라는 부재를 장착하여,

전류를 대지로 흘려보내기 위한 인하 도체를 설치하는 것이 요구된다.

또한 풍차에 직접 번개에 맞을 경우 

즉시 풍차의 가동을 정지 할 수 있는 비상 정지 장치를 설치하여도 요구하고있다.

가동을 멈추기 위하여는 풍차에 낙뢰를 감지 할 수 있어야한다. 

그래서 번개가 직격 한 것을 감지하기위한 센서가 개발되어 이러한 지역의 풍차에 설치되어있다.

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