번개가 떨어지면 초목의 끝이 파랗게 빛나는 '코로나 방전'이 대기질에 영향을 미칠 가능성

번개가 떨어지면 낙하 지점 주위에 자라는 초목의 끝에서 작은 푸른 불꽃이 발생하는 '코로나 방전'이라는 현상이 목격됩니다. 이 코로나 방전이라는 현상으로 인해 대기질이 크게 변화하고 있다고 펜실베니아 주립대학 기상대기과학부의 연구팀이 보고했습니다.

Prodigious Amounts of Hydrogen Oxides Generated by Corona Discharges on Tree Leaves - Jenkins - 2022 - Journal of Geophysical Research: Atmospheres - Wiley Online Library
https://doi.org/10.1029/2022JD036761

Plant leaves spark with electricity during thunderstorms — and that could be altering our air quality in unpredictable ways | Live Science
https://www.livescience.com/thunderstorm-leaf-discharges-affect-air-quality

Plant leaves spark with electricity during thunderstorms — and that could be altering our air quality in unpredictable ways

번개가 떨어졌을 때 낙하 지점 주변의 전기장이 강하게 진동하면 대기 중 분자는 이온과 전자로 분리될 수 있습니다. 이 분리된 이온이나 전자가 다른 원자에 충돌해 연쇄반응적으로 전자와 이온이 늘어나는 현상이 코로나 방전입니다. 악천후시 선박의 돛대와 안테나의 끝이 푸르게 빛나는 '세인트 엘모의 불'이라는 현상의 정체는 이 코로나 방전이라고 합니다.

by Nitromethane link:https://commons.m.wikimedia.org/wiki/File:Corona_discharge_1.JPG

연구팀은 실험실에서 뇌우의 전기장을 재현한 후 다양한 조건에서 8가지 식물의 방전현상을 관찰했습니다. 그 결과 식물로부터의 코로나 방전은 라디칼을 대량으로 발생시켜 주위의 대기질을 크게 변화시킨다는 것을 알게 되었다고 합니다.

식물로부터의 코로나 방전에서 발생하는 히드록실 라디칼과 히드로퍼옥실 라디칼이라는 두 라디칼은 모두 음전하를 띠고 있으며 다양한 화합물을 변질시키는 것으로 알려져 있습니다.

특히 히드록실 라디칼은 메탄과 같은 온실가스와 반응하므로 메탄 제거에 도움이 되지만 산소와 반응하면 오존이 발생하지만 이 오존은 인간에게 유독합니다. 이와 같이 방전현상으로 인해 발생한 라디칼로 대기의 성분이 크게 변화한다는 것입니다.

2021년 8월에 발표된 연구에서는 대기 중에 약간 존재하는 히드록실 라디칼의 약 6분의 1이 뇌우에 의해 발생하는 것으로 보고되었습니다. 그러나 연구팀은 낙뢰가 발생하기 쉬운 지역에 존재하는 방대한 수의 나무를 고려하면 식물에서 발생하는 코로나는 하나하나가 작아도 전체적으로는 대기질에 예측 불가능한 영향을 미칠 것이라며 대기 중의 히드록실 라디칼의 일부는 식물에서 발생한 코로나 방전으로 인한 것일 수 있다고 추정했습니다.

논문의 필두저자인 제나 젠킨스 씨는 “세계 전체에서 상시 1800회의 뇌우가 발생하고 있으며 뇌우가 발생하기 쉬운 지역에는 약 2조 그루의 나무가 자랍니다. 히드록실 라디칼은 대기에 가장 중요한 연마제로 이 물질이 어디에서 만들어지는지를 보다 정확하게 파악함으로써 대기 중에서 일어나고 있는 현상을 더욱 완전하게 이해할 수 있다”고 보았습니다.

또한 연구팀은 실험 중에 식물에서 코로나 방전이 발생했을 때 자외선이 검출되었다고 보고했습니다.