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난기류
난기류(亂氣流, air turbulence)는 방향과 속도가 불규칙하게 바뀌면서 흐르는 기류를 말한다. 비행 중인 비행기에 동요나 충격을 줄 수 있다.
개요[편집]
난기류는 공기의 흐름이 불규칙한 현상을 말한다. 즉, 공기의 흐름(기류)이 예측할 수 없이 불규칙한 난류(亂流)의 형태를 띠는 것으로, 대류권의 불규칙한 대기 운동을 의미하는 대기난류(atmospheric turbulence) 가운데 특히 부분적이고 국지적인 것을 가리킨다. 난기류는 기상 상황, 고도 및 분류 목적 등에 따라 항공난류(turbulence)와 급변풍(wind shear) 등으로 세분화된다.[1]
유체역학에서 말하는 난류란 유체의 불규칙한 흐름을 뜻하지만 대기 중에는 극히 소규모의 난류부터 고기압이나 저기압과 같이 규모가 큰 난류까지 존재한다. 항공기가 운항할 때 큰 난기류를 만나면 급속한 풍향과 풍속의 변화로 기체는 가로·세로로 흔들리거나 고도변위 등을 일으킨다. 이와 같은 현상을 난기류, 기류의 흐름, 악기류(惡氣流), 난류 등으로 부른다.
난기류가 생기는 주요 원인은 바람의 불규칙한 변화, 즉 돌풍(gust) 때문인데, 일반류(一般流)에 수반되어 존재하는 소용돌이에 의해 생긴다. 일반적으로 항공기에 영향을 끼치는 소용돌이의 크기는 대체로 날개 나비의 크기로부터 날개 길이의 30∼40배, 즉 지름 10∼200m로 간주된다. 난기류의 둘째 원인은 수직류인데, 이것은 항공기 고도의 변위를 일으킨다. 뇌운(雷雲) 속에는 심한 상승기류와 하강기류가 뒤섞여 있어 악성 난기류라 한다. 지형의 영향이 적은 대류권 상층으로부터 성층권 하층에서는 구름이 없어도 난기류가 존재하는데 이를 청천난류(晴天亂流:clear air turbulence)라고 하며, 상하의 풍속차가 클 때 발생한다.[2]
또한 항공기 날개로 인해 뒷부분에서 공기의 소용돌이 현상으로 난기류가 생성되기도 하는데 이는 뒤따라 오는 비행기를 종종 위험에 빠뜨리는 사고 원인으로 지적되기도 한다. 대도시에서는 바람이 없는 날에도 고층빌딩 아래에서 발생하는 난기류 때문에 여성의 스커트가 갑자기 뒤집히는 일이 심심찮게 일어난다. 미국에선 이를 '먼로효과'라고 한다.[3]
특징[편집]
일반적인 난기류인 터뷸런스(항공난류)의 경우, 고도 및 구름의 위치와는 관계 없이 항공기가 순항하는 9-12 km의 대류권계면이나 심지어는 성층권에서도 발생하며, 유체 소용돌이의 크기도 작은 것에서부터 하나의 지역 전체에 영향을 미칠 정도로 거대하게 발생하기도 한다. 그러나 현대의 비행기는 웬만한 수준의 돌풍을 받아도 양력을 잃지 않도록 설계되어 있기 때문에 고고도에서 순항중인 비행기가 터뷸런스로 인해 실속하는 경우는 드물다. 일반적인 과속 방지턱 수준이라 생각하면 된다. 덜컹 거리는게 기분이 불쾌한 수준이지, 과속방지턱으로 차가 전복되는 경우는 없는 것처럼. 반면에 윈드시어, 특히 마이크로버스트 같은 경우에는 숙련된 비행사에게도 통제하기 어려운 존재로 자칫 잘못하면 큰 참사를 일으킬 수 있다. 특히 이들을 만나는 시점인 이륙과 착륙 도중에는 약간의 동체 흔들림만으로도 비행기가 활주로를 벗어나거나 지면에 강하게 충돌할 수 있기 때문에, 윈드시어가 예상되는 공항은 미리 경보를 발령하며, 이륙 직전에 비행기의 이륙 허가가 취소되거나 착륙하려던 비행기가 착륙을 포기하고 복행하거나 타 인근 공항으로 회항하는 경우도 있다.
교통과 운송뿐만 아니라 레저 스포츠로 하늘에서도 다양한 활동을 하게 된 현대에, 난기류는 사람의 생명과 재산을 위협하는 주요인이 될 수 있어 연구와 분석이 계속되고 있다. 보통 항공기 관련 용어로써 사용되는데, 항공레저와 관련하여 가장 흔하게 맞닥뜨리고 또 위험을 초래하는 변수이기 때문이다. 만약 기내 서비스중 경미한 난기류가 관측된다면 일단 승객들을 앉힌 뒤 기내 서비스는 계속하는 경우도 있지만 난기류가 더 심해진다면 승무원도 기내식 카트를 그 자리에 놔둔뒤 점프 시트나 근처 빈 자리로 대피한다. 난기류로 인한 준사고의 사고조사 보고서중 기내식 카트가 천장에 꽂혀있거나 한 사진들은 보통 이와 같은 상황에서 발생한 사고이다.
언제 어디서든지 발생할 수 있는게 난기류이지만 특히 적도 부분이 심한 편이다. 인천-오클랜드를 예로 들면 이륙해서 13시간 비행 중 거의 절반을 계속 난기류에 시달리며 흔들리면서 날아간다. 심지어 이게 날씨가 좋을 때이다. 때문에 호주, 뉴질랜드, 괌 같이 측풍을 바로 때려 맞으며 가는 항공편의 경우 난기류로 인한 멀미를 호소하는 승객들이 더 많은 편이다.[1]
분류[편집]
항공난류[편집]
항공난류(航空亂流, Aviation turbulence) 또는 터뷸런스(turbulence)는 항공기의 운항에 있어 지장 또는 사고를 일으킬 우려가 있는 난류(亂流)로, 난기류 가운데 주로 넓은 범위에 걸쳐 수시로 발생하는 불안정한 공기의 흐름을 총칭한다.
분류
항공난류는 크게 고고도 항공난류와 저고도 항공난류로 구분된다. 고고도 항공난류의 대표적인 예로는 크게 청천난류와 산악파가 있고, 저고도 항공난류에는 열적 난류, 기계적 난류, 항적 난류, 전선지대 난류, 그리고 마이크로버스트가 있으며, 이들은 급변풍과 상호작용하여 위험하고 갑작스러운 기체의 속도 및 방향 변화를 초래한다.
고고도 항공난류
- 청천난류(晴天亂流, Clear air turbulence) : 대기과학 및 항공학 분야에서는 주로 약어인 CAT로 부른다. 청천난류는 구름이 없는 맑은 지역의 약 6~15km 상공, 대류권 상부의 제트 기류 근처에서 발생하는 강력한 난류이다. 상층전선과 대류권계면 고도는 통상적으로 비행기 운항에 최적의 고도이고, 맑은 날씨 역시 난류를 예상하기 어렵기 때문에 청천난류의 발생은 비행기에 예상치 못한 영향을 미치는 가장 큰 요인 중 하나이다. 청천난류는 탑 모양의 거대적운이 발생한 지역 사이의 맑은 공간에서 기압차로 인해 발생하는 경우가 잦다.
- 산악파(山岳波, Mountain wave) : 기계적 난류의 고고도 버전으로, 바람의 방해물이 산이라는 자연지형이 된 것이다.
저고도 항공난류
- 열적 난류(熱的亂流, Thermal turbulence)
- 기계적 난류(機械的亂流, Mountain turbulence)
- 항적 난류(航的亂流, Wake turbulence)
- 전선지대 난류(前線地帶亂流, Frontal turbulence)
저비용 항공사와 항공난류
대중적으로는 저비용 항공사의 비행기가 메이저 항공사의 비행기에 비해 터뷸런스에 민감하다는 식의 오해가 있으나, 이는 기술적으로는 큰 상관관계가 없으며 편견이나 착각에 가깝다. 이륙시 기상 상태의 문제가 있는 것이지 조종사의 문제는 아니다. 기류의 상황은 통제할 수 없으며, 기체는 메이저나 저비용이나 모두 충분히 검증된 보잉 및 에어버스의 양산 모델을 사용하는 것이 일반적이고, 기체 정비 역시 안전을 위해 법적으로 점검 및 안전 확인 규정이 동일하게 마련되어 있기 때문이다.
조종사의 경우, 애초에 조종사는 전문적으로 교육을 받은 사람이 아니면 지원이 불가능하다. 저비용 항공사라고 해서 조종사의 전문성이 떨어지거나 하진 않는다. 자칫 실수하면 사고로 이어지는데 어느 회사가 전문성이 떨어지는 사람을 고용 하겠는가? 저비용 항공사도 항공 안전규정, 법규 등은 철저하게 지킨다. 위에서 설명한 것처럼 기류가 갑작스레 변화해 대기 상태가 불안정하기 때문에 예상치 못한 구간에서 흔들리는 것이다. 비행기가 그나마 덜 흔들리려면 흐린 날이나 비가 오는 날씨를 피하는 수 밖에는 없는데 이렇게 되면 표값이 비싸진다.
저비용 항공사들이 터뷸런스가 자주 발생한다고 착각하는 이유는 주력으로 날아다니는 항공경로가 터뷸런스로 악명높은 구간들이 많아서 그렇다. 특히 한국 LCC들의 밥줄인 인천 - 나리타 구간과 김포-제주 구간은 원래 터뷸런스로 악명 높은 구간인데다, 다른 밥줄인 인천 - 후쿠오카나 인천 - 간사이국제공항 같은 곳들은 원래 난기류가 잘 안나타나는 곳이라 조용히 간다. 또한 비행기도 메이저 항공사들이 투입시키는 보잉 777이나 보잉 787에 비해 보통 보잉 737 내지 에어버스 A321 같이 작은 비행기들을 사용해서 어쩌다가 터뷸런스가 터진다고 해도 상대적으로 크게 요동치기는 한다.[4]
급변풍[편집]
급변풍(急變風, Wind Shear)은 갑작스럽게 바람의 방향이나 세기가 바뀌는 난기류의 일종이다. 2020년 9월 29일 자로 기상법 시행령 개정에 따라 용어 "윈드시어"가 "급변풍"으로 변경되었다. 용어가 확정되기 전에는 '풍속 수직 비틀림', '순간돌풍', '전단풍' 등으로 불리기도 했다.[5]
급변풍은 대기 중의 비교적 짧은 거리에서 풍속과 풍향의 차이가 존재하는 바람경도이다. 그래서 일반적인 다른 의미인 윈드시어(windshear)라고 가리킨다. 급변풍은 대기 중 상대적으로 짧은 거리에 대한 풍속 및 방향의 차이이다. 대기 바람 전단은 일반적으로 수직 또는 수평 바람 전단으로 설명된다. 수직 급변풍은 고도 변화에 따른 풍속이나 방향의 변화이다. 수평 급변풍은 주어진 고도에 대한 측면 위치의 변화에 따른 풍속의 변화다.
급변풍은 매우 짧은 거리에서 발생하는 미기상학적 현상이지만 돌풍선 및 한랭전선과 같은 중규모 또는 종관 규모의 기상 특징과 연관될 수 있다. (뇌우, 전선, 저고도 제트기라고 불리는 국지적으로 더 높은 저고도 바람 지역, 산 근처, 맑은 하늘과 잔잔한 바람으로 인해 발생하는 복사 역전, 건물, 풍력 터빈, 그리고 범선) 급변풍은 항공기 제어에 심각한 영향을 미치며 많은 항공기 사고의 유일한 원인이거나 기여 원인이었다.
대기를 통한 소리의 이동은 바람 전단의 영향을 받아 파면이 구부러져 평소에는 들리지 않는 소리가 들리게 된다. 대류권 내의 강한 수직 바람 전단은 또한 열대성 저기압의 발달을 억제하지만 개별 뇌우를 더 긴 수명 주기로 구성하여 악천후를 유발할 수 있도록 돕는다. 온도풍 개념은 서로 다른 높이에서의 풍속 차이가 수평 온도 차이에 어떻게 의존하는지 설명하고 제트기류의 존재를 설명한다.[6]
원인
강한 상승기류 혹은 하강기류가 생길때 나타나는 기상현상이다. 길게 발달한 전선이 이동할 때나, 강하게 발달한 저기압의 중심에서나, 적란운이 심한 곳 등이 있지만, 그 외에도 맑은 하늘에서도 CAT경우나 흔한 바닷바람이나 산바람 등 원인은 매우 다양하다. 특히 상승기류보다 강한 하강기류(다운버스트, 또는 마이크로버스트)의 경우에는 거의 예외가 없을 정도로 급변풍이 발생하게 된다. 비를 동반한 강력한 마이크로버스트가 지표를 강타하는 영상 특히 지표와 가까울수록 공기가 지표에 마찰의 영향을 받기 때문에 급변풍이 쉽게 일어나게 된다.[5]
문제점
다음은 급변풍으로 인해 발생하는 문제들이다. 바람이 예상하지 못한 방향으로 예상하지 못한 세기가 바뀌는 현상이기에, 바람을 타고 있을 때 발생하게 되면, 대응하기가 힘든 문제점이 생긴다.
- 글라이딩이나 낙하산 등 : 군대에서 낙하훈련 중 생기게 되거나, 글라이딩을 즐기는 도중 갑자기 급변풍이 발생하게 되면, 순간적으로 균형을 잃고 조정불능에 빠질 확률이 매우 높다. 다행히 급변풍이 금세 사라지거나 대응을 잘해 조정을 잘 했다고 하더라도, 원하는 착륙지점에서는 벗어났을 가능성이 매우 높다.
- 비행기 : 급변풍의 가장 중요한 문제는 비행기가 추락할 수 있다는 점이다. 비행기가 가장 위험한 순간은 이륙 시와 착륙 시다. 이륙 혹은 착륙 시에 갑자기 생긴 급변풍은 매우 위험하다. 이로 인해 비행기가 이륙을 하지 못하거나 착륙을 하지 못한 경우에는 큰 사고로 이어질 가능성이 높다.[5]
동영상[편집]
각주[편집]
참고자료[편집]
- 〈난기류〉, 《네이버 국어사전》
- 〈난기류〉, 《나무위키》
- 〈난기류〉, 《두산백과》
- 〈난기류〉, 《시사상식사전》
- 〈항공난류〉, 《나무위키》
- 〈급변풍〉, 《나무위키》
- 〈급변풍〉, 《위키백과》
같이 보기[편집]
