전봇대 위에 올라간 곰이 7200볼트에 감전사 한것은
전선이 껍질이 벗겨지지도 않았는데 왜 감전사 하는것인가?
전선 피복(껍질)이 멀쩡히 씌워져 있는데도 곰이 감전사한 이유는
고전압의 특성과 접지(땅과의 연결) 때문입니다.
이유를 크게 3가지로 나눠볼 수 있습니다.
1. 피복의 절연 한계 (절연 파괴)
가정용 220V 전선은 고무 피복으로 충분히 전기를 막을 수 있습니다. 하지만
전봇대의 특고압선(국내 기준 22,900V, 일부 구간 고압선 6,600V~7,200V급)에
씌워진 피복은 '직접 손대도 안전한 피복'이 아닙니다.
절연체의 한계: 전선의 피복은 전선끼리 합선되는 것을 막거나
일시적인 접촉을 방지하는 용도일 뿐입니다.
공기 및 절연 파괴: 7,200V 이상의 높은 전압이 걸리면
전기장의 세기가 너무 강해져,
플라스틱이나 고무 피복, 그리고 주변 공기까지
전기가 통하는 도체로 변해버립니다(절연 파괴 현상).
따라서 피복이 덮여 있어도 고전압이 피복을 뚫고 몸으로 흘러들어오게 됩니다.
2. 땅(전봇대)과 접촉하여 생긴 '전위차'
참새가 전선 위에 앉아있을 때는
한쪽 전선에만 발을 얹고 공중에 떠 있기 때문에 감전되지 않습니다.
전류가 몸을 타고 빠져나갈 '길(회로)'이 없기 때문입니다.
하지만 곰의 상황은 완전히 다릅니다.
곰의 위치: 곰은 전봇대(지면과 연결된 땅 역할)를 발이나
몸으로 딛고 서 있는 상태에서 전선에 접근하거나 만졌습니다.
전류의 이동: 고전압 전선과 땅(전봇대) 사이에는 엄청난 전위차(전압 차이)가 발생합니다.
피복을 뚫고 나온 엄청난 전류가
[전선 → 곰의 몸 → 전봇대 → 땅] 경로로 일시에 쏟아져 들어가면서
감전 사고가 일어난 것입니다.
3. 고압선 특유의 '방전(아크) 현상'
특고압선은 굳이 전선에 닿지 않고 수십 cm 가깝게 다가가기만 해도
공기를 찢고 전기가 번개처럼 튀어나오는 아크 방전(Arc Discharge)이 발생합니다.
곰이 전선 피복에 닿기도 전에 이미 공중에서 전기가 튀어
몸으로 흘렀을 가능성도 매우 높습니다.
7,200V라는 전압은 피복이나 공기마저 뚫어버릴 만큼 강력하며,
곰이 전봇대(땅)를 잡고 있었기 때문에
몸이 거대한 전기통로가 되어 감전사하게 된 것입니다.
곰이 피복(껍질)이 벗겨지지 않은 전선에 닿았음에도 감전된 이유는
'절연 파괴'와 '높은 전압(고압)의 특성' 때문입니다.
실제 7,200V(또는 국내 배전선로 기준 22,900V) 수준의 고압선에서 일어나는
감전의 원인은 크게 세 가지로 설명할 수 있습니다.
1. 전선의 피복은 '사람용'이지 '곰/고압용'이 아닙니다
일반 전주에 있는 고전압 전선의 피복(절연체)은
전선끼리 살짝 스치거나 빗물, 나뭇가지 등이 닿았을 때 합선을 막아주는 정도의
최소한의 절연 성능만 가지고 있습니다.
절연 파괴(Breakdown): 전압이 매우 높으면
고무나 플라스틱 같은 절연체도 전기를 막지 못하고 뚫려버립니다.
7,200V의 강력한 전압은
피복의 절연 능력을 쉽게 초과하여 순간적으로 피복을 뚫고 전기를 통하게 만듭니다.
2. '피복'을 통한 감전 (투과 전류)
피복이 물리적으로 찢어지지 않았더라도, 고전압 상태에서는
피복 자체가 일종의 커패시터(콘덴서) 역할을 하게 됩니다.
곰이 쇠로 된 전봇대나 완철(전주 위 철제 구조물)을 딛고 서 있는 상태에서
전선을 만지면,
곰의 몸을 통해 땅(지면)으로 이어지는 전기 회로가 형성됩니다.
피복을 사이에 두고도 높은 전압 차이 때문에
전류가 피복을 통과해 곰의 몸으로 흘러들어갑니다.
3. 피복이 없는 '노출 부위' 접촉 (자가용 절연체, 연결 부위)
전선 자체는 피복으로 싸여 있더라도, 전봇대 위에는
다음과 같은 피복이 없는 노출 부위가 존재합니다.
애자(Insulator) 연결부: 전선을 전주에 고정하는 하얀색/갈색 도자기 부품 주변
변압기 인입선 및 접속부: 전선과 변압기, 변류기 등을 연결하는 탭(Tap) 부위
피뢰기 및 스위치 주변
곰이 전주에 올라가 움직이다가 몸의 한 부분(발)은
땅과 연결된 전주나 완철에 닿고,
다른 부분(손이나 머리)이 이 노출된 고압 부위에 닿으면
그 즉시 엄청난 전류가 몸을 관통하게 됩니다.
요약하자면
7,200볼트라는 엄청난 전압 앞에서는 얇은 전선 피복이 전기를 막아주는
실질적인 방패 역할을 하지 못하며(절연 파괴),
곰이 전봇대를 잡고 있는 상태(접지 상태)에서
전선이나 고압 부위에 닿는 순간
곰의 몸이 전기가 땅으로 빠져나가는 통로가 되어 감전되는것입니다.
곰이 고압선에 감전되는 이유
땅에 전혀 연결되지 않고
곰이 완전히 전봇대 꼭대기 맨 위로 올라간 경우는 왜 감전되는것인가?
"곰이 땅을 안 밟고 전봇대 아주 꼭대기 맨 위에만 있는데 왜 감전될까?"
보통 "전기는 땅으로 흘러가야 감전된다"고 배우기 때문이죠.
하지만 땅에 발이 닿지 않았어도,
곰이 꼭대기에서 전기가 통하는 '두 곳'을 동시에 건드렸기 때문입니다.
1. 두 개의 전선을 동시에 건드렸을 때 (선간 단락)
전봇대 꼭대기에는 전선이 1개만 지나가는 게 아니라
2~3개의 고압선이 일정한 간격을 두고 지나갑니다.
새나 작은 동물: 덩치가 작아 전선 1개 위에만 올라타 있으므로
전류가 흘러나갈 곳이 없어 감전되지 않습니다.
곰: 몸집이 거대하고 팔다리가 깁니다.
곰이 꼭대기에서 중심을 잡거나 움직이다가 [A 전선]과 [B 전선]을
양손(또는 손과 발)으로 동시에 건드리는 순간, 전기가 곰의 몸을 거쳐
A 전선에서 B 전선으로 폭발적으로 흘러가게 됩니다.
이를 선간 단락(Short circuit)이라고 합니다.
2. 전선 1개와 '접지된 철제 구조물'을 동시에 건드렸을 때
전봇대 꼭대기에는 전선만 있는 것이 아니라, 전선을 지지하는
철제 가로대(완철)나 피뢰선(벼락을 땅으로 보내는 선)이 붙어 있습니다.
이 철제 구조물들은 벼락이나 사고에 대비해 전봇대 기둥 내부를 따라
땅속 깊은 곳까지 연결(접지)되어 있습니다.
곰이 꼭대기에서 발로는 이 철제 가로대를 딛고,
손이나 머리로 고압선을 건드리면
땅을 밟고 있는 것과 물리적으로 완전히 똑같아집니다.
[고압선 → 곰의 몸 → 철제 가로대 → 땅] 경로로 전기가 통하면서 감전되는 것입니다.
3. 고전압 특유의 '아크 방전 (공기 파괴)'
7,200V 이상의 특고압은 전선에 몸이 직접 착 붙지 않아도 위험합니다.
곰이 꼭대기에서 전선과 철제 구조물 사이에 몸을 밀어 넣고
수 cm 거리에 다가가기만 해도,
강한 전압 때문에 공기를 찢고 번개처럼 불꽃(아크)이 튀어
곰의 몸을 관통하게 됩니다.
곰이 땅을 안 밟았어도 감전된 이유는
곰의 거대한 몸이 전봇대 꼭대기에서 '전기가 서로 다른 두 곳(전선과 전선,
또는 전선과 접지된 철 구조물)'에 동시에 닿아 전기 회로를 완성했기 때문입니다.
새가 전선 위에 앉아 있어도 감전되지 않는 현상 때문에
"땅에 몸이 닿지만 않으면 전기가 통하지 않는다"라고 생각하기 쉽습니다.
하지만 곰이 전봇대 맨 위로 올라갔을 때 감전되는 이유는
'땅'이 아닌 '전위차(전압 차이)' 때문입니다.
전류는 전압이 높은 곳에서 낮은 곳으로 흐릅니다.
곰이 땅을 밟고 있지 않더라도 다음과 같은 이유로 감전이 일어납니다.
1. 덩치가 커서 '두 개의 서로 다른 전선'을 동시에 건드림
전봇대 꼭대기에는 보통 3상 교류 전선
(서로 전압의 위상이 다른 3개의 고압선)이 지나갑니다.
새: 몸집이 작아 전선 하나 위에만 올라서 있으므로
몸 전체가 같은 전압을 가집니다.
전류가 흘러나갈 곳이 없어 감전되지 않습니다.
곰: 덩치가 크고 팔다리가 길어 전봇대 위에서 발버둥 치다가
서로 다른 두 전선을 동시에 손과 발로 건드리게 됩니다. 이 순간
두 전선 사이의 엄청난 전압 차이로 인해 곰의 몸을 통해
한쪽 전선에서 다른 쪽 전선으로 거대한 전류가 통과합니다.
2. 접지(Ground)된 금속 부품이나 전봇대 구조물 접촉
땅을 직접 밟지 않았어도,
전봇대 꼭대기에는 땅과 연결되어 있는 구조물들이 많습니다.
전선을 고정하는 금속 완철(프레임), 피뢰기, 중성선 등은
사고 방지를 위해 땅속 깊은 곳과 철선으로 연결(접지)되어 있습니다.
곰이 고압선(한국 주상 변압기 기준 보통 22,900V)을 잡은 상태에서
이 접지된 금속 부품이나 콘크리트 전봇대를 건드리면,
[고압선 → 곰의 몸 → 접지 부품/전봇대 → 땅] 경로가 완성되어 감전됩니다.
3. 고전압에 의한 '아크 방전(Arc)'
고압선에 흐르는 전기는 전압이 매우 높기 때문에(2만 볼트 이상),
몸이 전선에 직접 닿지 않고 가까이 다가가기만 해도 공기를 뚫고
전기가 번개처럼 스파크를 일으키며 몸으로 튀어 올라옵니다.
감전의 핵심 조건은 "땅에 닿았는가"가 아니라
"몸을 사이에 두고 전압 차이가 발생하는가"입니다.
곰은 큰 덩치 때문에
전선과 전선 사이, 또는 고압선과 접지된 구조물 사이에 끼어
전기가 흐르는 통로가 되기 때문에 감전되는 것입니다.