벼락피해 막는 '레이저 피뢰침' 실험 성공…270년만에 피뢰침 바뀐다

레이저 발사해 낙뢰 유도…보호반경 확대
한번 막는데 13억…"우주발사대·공항서 사용"

[아시아경제 이현우 기자] 고출력 레이저를 하늘에 발사해 낙뢰 피해를 막는 '레이저 피뢰침(LLR)' 실험이 성공하면서 약 270년간 사용해 온 기존 금속 피뢰침을 대체할 새로운 피뢰침이 개발되게 됐다. 특히 낙뢰 피해로 손실이 심했던 우주, 항공 및 통신분야에서 널리 활용될 것으로 기대되고 있다.

17일(현지시간) 워싱턴포스트에 따르면 프랑스 에콜 폴리테크니크(Ecole Polytechnique)의 오렐리앙 우아르 박사를 중심으로 한 유럽 연구팀은 이날 과학저널 '네이처 포토닉스(Nature Photonics)'에 LLR 실전 실험에 성공했다고 발표했다. 이들은 지난해 여름 알프스 산맥 젠티스 봉우리에서 실시했던 실험 내용도 함께 공개했다.

LLR은 고출력 레이저를 하늘로 발사해 번개가 유도될 수 있는 전도체를 만드는 기술을 의미한다. 전통적인 금속 피뢰침보다 더 높은 상공으로 레이저를 투사할 수 있어 낙뢰 보호 영역을 넓히는 효과를 거둘 수 있다.

지난해 7월 스위스 알프스 산맥 젠티스 봉우리의 '스위스콤(Swisscom)' 송신탑에서 실시된 '레이저 피뢰침(LLR)' 실전 실험 모습.[이미지출처=독일 레이저 제조사 트럼프(Trumpf)]

우아르 박사가 이끄는 연구팀은 지금까지 실험실 환경에서만 진행돼온 LLR을 2500ｍ 높이의 젠티스 봉우리 정상에 위치한 '스위스콤(Swisscom)' 송신탑 주변에 실제로 설치하고, 실제 번개가 치는 상황에서 성능을 실험했다. 해당 송신탑은 연간 100차례 가량 벼락을 맞아 유럽에서 번개의 영향을 가장 많이 받는 구조물 중 하나로 꼽힌다.

연구팀이 개발한 레이저 피뢰침은 너비 1.5ｍ, 높이 8ｍ, 무게 3t 규모로 제작됐으며, 초당 1000펄스의 레이저를 발사할 수 있다. 연구팀은 지난해 7월 낙뢰가 발생한 날 6시간동안 레이저를 발사해 4차례 번개를 막는데 성공한 것으로 알려졌다.

우아르 박사는 "LLR을 가동했을 때와 안 했을 때 차이가 있는지 확인하는데 목표가 있었다"면서 "송신탑 끝에 레이저 선이 연장됐을 때와 그냥 벼락을 맞았을 때 수집된 자료를 비교했다"고 설명했다.

논문 책임저자인 제네바대학 응용물리학 교수 장-피에르 울프 박사도 이와 관련, "레이저 피뢰침을 활용한 첫 번개부터 송신탑에 닿기 60ｍ 전부터 레이저 빔을 따라온다는 것을 확인했으며 이는 피뢰침의 낙뢰 보호 반경이 120ｍ에서 180ｍ로 늘어났다는 것을 의미한다"고 설명했다.

지난해 7월 스위스 알프스 산맥 젠티스 봉우리의 '스위스콤(Swisscom)' 송신탑에서 실시된 '레이저 피뢰침(LLR)' 실전 실험 당시 레이저 발사장치의 모습. [이미지출처=로이터·연합뉴스]

이번 레이저 피뢰침 실험 성공으로 1752년 벤저민 프랭클린이 발명한 금속 피뢰침을 대체할 새로운 피뢰침이 270년만에 개발될 길이 얼렸다. 이 금속 피뢰침은 낙뢰 피해를 막는데 효율적이지만, 보호반경을 늘리려면 피뢰침 높이를 계속 높여야해서 피뢰침 가설 비용과 구조적인 문제 등이 제기돼왔다.

특히 안전상 건축물의 고도가 제한돼야하는 공항이나 우주발사장, 핵발전소 등의 시설에서 레이저 피뢰침이 전통적인 금속 피뢰침을 대체할 것으로 기대되고 있다.

다만 아직 가격이 매우 비싼만큼, 일반 건물에 상용화되려면 더 많은 시간이 필요할 것으로 전망된다. 우아르 박사는 워싱턴포스트와의 인터뷰에서 "레이저 피뢰침은 상당히 비싸며 낙뢰 보호를 위해 한번에 100만유로(약 13억원)이 소용된다"며 "비행기가 많은 공항이나 로켓 발사대를 보호하는데 사용해야할 것"이라고 전했다.

이현우 기자 knos84@asiae.co.kr