써멀의 발생원인''[2003-10-01 살찐제비]

[관리자]

 1. 써멀의 발생원인

써멀은 작은 대류현상으로서 아래쪽의 가벼운 공기가 위로 올라가는 수직적 흐름을 말한다. 대기 또는 기층이 안정되거나 불안정하다고 하는 것은 바로 써멀이 있다 없다라는 말과 직결 되는데 가벼운 공기층이 아래에 있고 상대적으로 무거운 층이 위에 있다면 이것은 불안정 한 상태일것이고 불안정한 것은 스스로 안정되려는 경향이 있으므로 아래층의 가벼운 공기 층은 기를 쓰고 위로 올라가려하고 반대로 위쪽에 있는 무거운 공기층은 아래로 내려오게된 다. 이렇게 아래에 있는 가벼운공기가 위로 올라가려하는 상승운동을 써멀이라고하며 대기 가 안정된날은 이러한 움직임이 없으므로 써멀현상이 없다.

써멀의 근본 발생원인은 태양이다. 태양이 지면을 가열하게되면 지면위의 공기층이 복사열 에 의해 서서히 덥혀진다. 이과정이 지속되어 일정수준에 이르게되면 뜨거운 공기층이 땅에 서 이탈하여 위로 떠오르게된다. 따스한 공기는 부피가 팽창하므로 밀도가 낮아지게되고 밀 도가 낮으면 비중이 작아지므로 가벼워지는 것이다. 이렇게 공기의 밀도에 영향을 주는 요 인으로는 온도외에 습도와 고도가 있다.

습기찬공기는 건조한 공기보다 약35%정도 더 가볍다고 하므로 습윤한 공기가 아래층에잇고 건조한공기가 위층에 있다면 불안정하여 습윤한공기가 위로 올라가게된다. 또 고도가 높고 낮음은 기압과 직결되고 기압이 낮으면 밀도가 낮게되므로 가볍다. 이렇게 여러 가지 요인 이 각각 복합적으로 작용하여 기층이 불안정해질 때 써멀은 발생하게된다.

2. 써멀의 성질

써멀은 그 발생부터 시작하여 상승하면서 성장하다가 상승을 멈추고 주변의 공기층과 썩여 없어지는 것으로 생명이 끝난다. 써멀이 지표면을 막 이탈한 초기과정은 작고 강하며 난류 성이지만 상승을 계속하면서 점차 크고 부드러워지며 일정한 움직임을 보인다. 써멀이 상승 함에 따라 나타나는 상태를 잘알아두면 그것을 이용하여 비행하고자할 때 매우 유익할 것이 다.

써멀의 상태는,

** 크기가 점차 커진다. 즉 단면적이 넓어지는 것이다. 고도가 올라감에 따라 기압이 낮아 지므로 자연히 써멀도 점차 팽창하게된다.
** 기류가 점차 부드러워진다. 초기에는 작은 덩어리내에서 죽 끓듯하는 움직임이어서 무척 거칠다가 써멀이 팽창함에따라 움직임도 둔화되고 부드러워진다.
** 정지해있는 공기속을 뚫고 올라가는 과정에서 주변공기와의 마찰로 바같부분에 하강성 와류와 써멀조각들이 부서져 나타난다.
** 주변 공기층과의 마찰로인해 써멀의 주변부는 상승력이 약하고 중심부는 강하다.
** 고도가 계속 올라감에 따라 크기가 자꾸 커지므로 상승력이 점점 완만해진다.
** 계속냉각되다가 주변의 공기온도와 같아지면 상승을 멈추고 주변공기와 섞이면서 사라 진다.

3. 써멀의 형성

써멀의 형성에 영향을 미치는 변수들이 여러 가지 있다. 물론 이러한 것들에 관해서도 잘살펴두어야 써멀의 어떤곳에서 어떻게 생기는가를 알수 있다.

[지면특성]

** 일반적으로 밝은색이 빛(열)을 반사하고 짙은색이 잘 흡수하므로 짙은색을 띈 지면이 보다 빨리 가열된다.
** 울퉁불퉁하고 거친곳보다는 편편하고 부드러운곳이 더 빨리 가열된다.
** 경작지나 숲보다는 황무지가 더 쉽게 가열된다.
** 건조한곳이 습윤한곳보다 빨리 가열된다.
** 햇빛을 받는각도가 90도에 가까운 곳일수록 빨리 가열된다. 이러한 비교특성과 같이 태양은 모든지면에 똑같이 열을 보내지만 그 열을 받아들이는 지면조건에 따라 가열되는 효과가 다르게 나타나므로 각각의 지면위에 있는 공기층의 온도가 다르게된다.

따라서 현재 가장 잘 가열될수 있는 지면이 써멀을 가장 잘 형성한다고 볼 수 있다.

[바람]

써멀은 바람과 아주 밀접한 관계가 있다. 일반적으로 바람은 지면을 냉각시키고 또 공기층 을 교란하여 뒤섞여 버리므로 써멀의 형성에 많은 방해가된다. 그러나 다른한편으로 바람이 치지않는 우묵한 곳이 있다면 다른곳들이 바람에 의해 식고 또 방해받고 있을 때 이곳만은 조용히 계속가열되어 써멀을 형성할 수 있게된다. 그러므로 바람이 불때는 바람의 영향이 거의 없으면서 가열될 수있는곳이 써멀 형성지가 된다. 또 한편으로 바람은 지표면에 붙어 있는 써멀이 상승될 수 있도록 촉진하는 역할도하고 가열된 공기 덩어리들을 이동시켜 여러 개가 하나로 합쳐지게 하므로써 오히려 더크고 강한 써멀을 만들기도 한다.

4. 써멀의 발생

단순한 따뜻한 공기 덩어리가 뭉쳐서 지표면에 붙어있는 것으로 예비 써멀이 형성되었다고 한다. 그것이 지표면으로부터 이탈하여 상승을 시작해야 비로서 써멀이 형성되었다고한다. 그런데 이렇게 예비써멀이 지표면에 붙어있을때는 표면장력 때문에 쉽게 이탈되지않으므로 어떠한 동기가 필요하다. 써멀발생의 동기역할을 하는 요소로는 바람과 발생지가 있다.

[바람]

앞에서도 언급한바와 같이 바람은 써멀형성을 방해하고 파괴하기도하지만 충분히 축적된 예 비써멀 덩어리에 충격을 주어 발생을 촉진하기도한다. 또 상당부분의 경우는 바람이 예비써 멀을 밀어 이동시키다가 발생에 적당한곳 즉, 발생지에 이르러 자연히 발생되게끔 단순한 이동역할을 맡기도한다.

[발생지]

써멀의 발생지는 애초에 태양열에 의해 예비써멀이 형성된곳이 아니고 실제로 지표면으로부 터 이탈하여 써멀로서 본격적으로 상승을 시작하는 지점을 말한다. 이 두가지는 서로 같은 곳일수도 있으나 대부분의 경우 다른곳이된다. 이러한 발생지로는 산 정상이나 절벽끝, 사면 의 돌출부등 주로 지형적인 변화가 극심한곳이 많다.

5. 써멀의 종류

[써멀의 종류]

** 형태에 따른분류 : 기둥써멀 - 거품써멀
** 습도에 따른 분류 : 습윤써멀 - 건조써멀
** 핵의 수에 따른 분류 : 단핵써멀 - 다핵써멀

** 기둥써멀과 거품써멀

써멀의 수직적구조가 기둥처럼 지표면으로부터 위로 연결된것인가 아니면 독립된 거품방 울처럼 공중에 떠있는 것인가를 말한다. 이것은 지표면에대한 태양의 가열이 지속적인것인 가 또는 단속적인것인가에 따라 달라진다. 만일 지표면이 지속적으로 가열된다면 써멀의 형성과 발생이 연속적으로 일어나 하나의 기 둥모양으로 계속 연결되므로해서 단일 써멀로 이어지게된다. 이러한 하나의 수직적 터널을 이루기 때문에 이 터널속에 있기만하면 누구든지 그 끝까지 올라갈수 있게된다.

그러나 구름이 지나가든가하여 태양빛이 차단되므로해서 기둥이 끊기게되고 지면으로부터 완전히 이탈하여 거품방울처럼 독립적으로 떠올라가게된다. 이것을 거품써멀이라하며 시간이 흐르고 가열이 다시 시작되면 새로운 써멀이 다시 형성되고 올라가게된다.

** 습윤써멀과 건조써멀

가열된 공기덩어리가 습기를 함유하고 있느냐 또는 그렇지 않느냐에 따라 습윤형과 건조형 써멀로 각기 구분할 수 있다. 이것은 구조적인 차이는 없으나 구름을 형성하고, 못하는 시각적 차이밖에 없다. 즉, 습윤써멀은 상승후 일정한 고도에 이르면 냉각되어 내포된습기가 응결되므로 구름(적운) 을 만들게 된다. 따라서 점점 커지고 짙어가는 구름이 있다면 그 아래에 - 계속적으로 습윤 써멀이 기둥형으로 올라가고 있다는 것을 짐작할 수 있다. 건조써멀은 눈에 보이지 않는 것으로 불루써멀이라고도한다.

** 단핵써멀과 다핵써멀

일반적인 써멀의 형태는 단핵, 즉 핵이 한군데인 써멀이다. 그러나 여러개의 단핵써멀들 이 바람등의 요인에 의해 움직이면서 서로 뭉쳐서 여러개의 핵을 가진 써멀군을 이룰 때 다핵 써멀이라고 한다. 따라서 다핵써멀은 일반적으로 광범위한 지역에 걸쳐 강한 상승력을 가질수 있게 된다.

6. 써멀의 상승

써멀은 상승하면서 바람에 밀려 상승경로가 기울어지거나 상승률이 변하기도 하는등 여러 가지 변화가 있다가 마지막에는 구름을 형성(습윤써멀의 경우)하면서 그 생명을 다한다. 써멀의 상승에 영향을 미치거나 상승에 따라 나타나는 현상에 대해 마지막으로 살펴보자

** 상승 기울기

바람이 없을 때 써멀은 수직 상승하지만 바람이 있으면 그 바람에 밀려 상승경로가 약간 기울게된다. 굴뚝연기를 생각해보면 쉽게 상상될 것이다. 그 기울기는 바람의 강도와 써멀 상승력의 세기에 달려 있는데 바람이 강할수록 기울기는 크게 나타난다. 대체로 우리가 이용할 수 있는 써멀은 크기가 크고 상승력이 강하기 때문에 굴뚝연기처럼 크게 기울지는 않는다. 그리고 기둥써멀보다는 거품 써멀이 바람에 보다 쉽게 기울게 된다. 이러한 기울기는 고도가 높아지면서 풍속이나 풍향이 달라짐에 따라 변화되기도 한다. 따라서 바람이 있을 때 이러한 써멀의 기울기에 대해 잘 판단해야만 그 써멀을 놓치지않고 끝까지 올라갈수 있을 것이다.

** 상승률

써멀의 상승률을 분당 또는 초당 몇m정도 상승하는가 하는 것으로 써멀의 강도를 나타내 는 것으로 볼 수 있다. 실제로 활공에 있어서 우리가 몸으로 느끼고 계기를 통해 확인하는 상승률은 기체의 상승률로서 써멀본래의 상승률보다 훨씬작다. 예를들어 5m/sec정도의 상승률로 계기에 나타났다면 실제 그 써멀의 상승률은 보통 1m/sec 이하의 작은 경우부터 40m/sec정도에 이르는 엄청난 것 까지 있다. 이러한 상승률은 주로 대기의 안정도에 달려있다. 대기의 안정여부는 대기온도차이에 의한 무게 차이에 따른 것으 로 무거운 것이 아래에 있고 가벼운 것이 위에 있을 때 안정하다고 하는 것이다. 따라서 차가운 공기가 아래에 있고 따뜻한 공기가 위에 위치하고 있다면 대기가 안정하다고 하고 반대의 경우는 불안정한 상태가된다. 그런데 써멀은 따뜻한 공기가 아래에서부터 위로 상승하는 것이므로 대기가 불안정한 상태에서 스스로 안정해지려고 움직이는 현상이라 할 수 있다. 그러므로 대기가 안정할때는 써멀이 거의 없고 대기가 불안정할 때 또 불안할수록 강한 써멀 상승률이 있다고 볼 수 있다. 대기의 안전성을 나타내는 척도는 기온감율(rapse rate)이다. 보통 고도가 올라감에 따라 기온이 내려가는데 고도 100m당 기온의 하강율로 표시한다. 표준기온감율은 0.6도/100m로 되어 있으나 실제 대기상에서 지역이나 시간, 계절별로 천차만별로 나타난다. 때로 기온감율이 제로인 고도구간이 있는데 그 구간은 온도변화가 없으므로 등온층이라 한다.

또한 고도가 올라감에 따라 기온이 오히려 올라가는 구간도 있는데 이것을 역전층이라 한다. 이러한 역전층은 보통 써멀의 종착점으로 된다.

7. 써멀사냥

써멀을 탐색하여 찾아낸다음 이것을 확실하게 붙잡는 과정까지를 써멀사냥이라고 이름 붙여 보자. 결국 열기류 비행에 있어 가장 중요한 단계일 것이다. 이사냥을 잘하기위해서는 이제 까지 공부하고 익힌 모든 지식과 사고력, 경험, 그리고 여러 가지 징후들에 대한 치밀한 관찰력등등 모든능력을 총동원해야 한다.

짐승사냥을 생각해보자. 사냥을 잘하기 위해서는 잡고자 하는 짐승의 습성과 서식지등 기초 지식을 두루꿰고 있어야 함은 물론이려니와 냄새,발자취,배설물,있을만한 지형,도주로,그 사냥에 필요한장비 등 세세한 현장 경험도 절대적으로 필요하고 막상 발견했을 때 실수없이 잡을수 있는 사격술, 그리고 단발에 쓰러뜨리지 못하고 놓치게 되었을 경우 다시 뒤쫓아 기어이 잡아내고야마는 근성, 이 모든 능력이 다 필요한 것이다. 또한가지 필요한 능력을 더 든다면 짐승이 갑자기 나타나거나 덤벼들 때 당황하지 말고 처치할수 있는 재치와 침착함일 것이다.

써멀사냥도 짐승사냥과 다를바가 하나도 없다. 모든 지식과 경험을 근거로 정신과 주의를 집중하여 써멀을 탐색해내고 써멀이 나타나면 적절한 조종술과 침착함으로 이를 실수 없이 잡아채야하며, 집중력과 근성을 발휘하여 한번잡은 써멀은 절대 놓치지 않아야 한다. 판단에 의해 추적하다가 찾아내든 아니면 무방비중에 써멀이 갑자기 덤벼들건간에 써멀을 만나게되면 우선 날개가 전체적으로 상승을 하게 되는데 상승을 지속하면서 계속 전진하면 된다. 어느한쪽만 들리게되면 날개가 들리는 쪽에 써멀이 있다는 뜻이되므로 그쪽으로 90도 회전하여 정면으로 들어가야한다. 이렇게 해서 날개전체가 들리게 된다면 마찬가지로 계속 전진한다. 전진을 하면서 부드럽게 양쪽브레이크를 더 당겨주면 상승률이 훨씬더 커지는 것을 알수 있 다. 써멀이 밑에서 받쳐주고 있기 때문에 웬만큼 브레이크를 당겨도 지장이 없다.

실속이 걸리지 않는 선에서 최대한 당길수록 좋다. 동시에 마음속으로 하나,둘,셋,...하고 1초단위로 세어서 써멀의 수평적 크기를 짐작해본다. 보통 셋까지 셀정도이면 파라글라이더가 이용하기에 충분한 크기이다. 전진하면서 계기의 움 직임이나 감각에 집중하여야하는데 상승률이 점점 커진다면 계속적으로 핵을 향하고 있다는 뜻이 되므로 계속 진행하다가 상승률이 더 이상 커지지 않거나 줄어드는 시점에서 좌 또는 우로 회전을 시작한다. 이때 회전의 경사각(뱅크각)은 써멀의 크기에 달려있는데 충분히 높지 않은고도에서 만나는 써멀들은 크기가 그리 크지 않으므로 급회전을 하여야 하는 경우가 훨씬 많다.

처음 회전을 시작할 때의 경사각은 매우 중요한데 대부분의 초심자들은 너무 완만한 경사, 즉, 회전반경이 써멀 크기에 비해 크기 때문에 써멀을 빠져나가는 우를 범하게된다. 다시한번 장조하지만 대부분의 써멀을 처음 사냥할때는 급회전을 해야한다. 그런데 써멀에 들어서서 전진하면서 최대한 브레이크를 당긴상태에서 어떻게 급회전을 할것인가? 이것은 통상적인 회전조작의 반대방법, 즉 회전 바같쪽의 브레이크를 다소 급하게 풀어주면된다.

실속직전의 저속상태에서 한쪽의 브레이크가 갑자기 풀림으로해서 회전반경이 작은 급회전이 바로 일어나게된다. 물론 초심자들은 실속이 두려운 나머지 브레이크를 충분히 당기지 못하고 빠른속도로 날게 마련이므로 이런때는 정상적인 회전조작을 조금빠르고 과도하게 한다는 기분으로 회전에 들어가면 될것이나 차차 브레이크를 더많이 사용하는 저속비행법을 익혀야 한다.

8. 써클링(Circling)

앞에서 말한것처럼 초기 써멀사냥의 성패는 360도 회전의 반경에 거의 전적으로 달려있다. 필자의 경험으로볼 때 완전히 360도 회전이 일어날동안 계속 상승을 유지했다면 그써멀사냥은 거의 100% 성공한것이나 다름없고 사실 그때까지가 써멀사냥의 단계이고 그 이후는 사냥해 놓은 것을 즐기는 상승의 단계라고 할수 있다. 보통 첫회전에서 상승을 유지하는구간(시간)이 길수록 좋은데 불행하게도 3/4바퀴만 상승하고 나머지는 하강하는 식이다.

그러나 이때가 중요하다. 여기서 포기하면 그 사냥감은 영 놓치고 마는것이지만 끈기있게 따라 붙으면 다시 잡을수 있다.

써멀사냥에 성공하는 써클링시의 비법두가지

첫째, 상승률이 좋거나 상승을 멈추는 순간 더 안쪽으로 파고 들수 있도록 회전조작을 더 가하라
둘째, 그래도 상승이 살아나지 않더라도 360도 회전을 마저 완수하라

[비법1. 회전반경 보정]

이것은 상승구간에서 빠졌다가 다시 써멀을 찾아가기 위해서 뿐만아니라 보다 고급수준에서 최상의 상승률을 계속유지하기 위해서도 필수적이기 때문에 써멀 써클링의 핵심기술이라 할 수 있다. 써멀을 벗어났다고 생각하는 순간, 핵에서 빠져 상승률이 조금 줄어들었다고 느끼는 순간 더 안쪽으로 파고 들수 있도록 회전조작을 더가해야한다. 이때 안쪽 브레이크를 더 당기는것보다 회전 바같쪽의 브레이크를 조금 더 풀어주는 방법이 보다 효율적이고 또한 안전하다. 이 기술만 적시에 적용해주면 웬만한 써멀은 빠지지 않고 계속돌수 있으며, 나아가서 최상 의 상승률을 계속 기록할수도 있다. 그러나 바람에 의해 써멀이 기울더라도 그 기울기에 맞추느라 별도로 신경 쓸 필요가 없이 이 보정만 섬세하게 해주면 자연히 기울기에 따라 같이 흐르면서 일정한 상승률을 써클링중 상당기간(300m에서 출발하여 2000m까지 상승한다면 1000 - 1500m정도까지 상승하는동안내내)계속해 주어야한다. 물론 써멀의 크기가 충분히 크다면 별로 필요없는 기술일지 모른다. 그러나 대부분의 초기 써멀에서는 이 기술이 꼭 필요하게 되고 이 기술을 구사하는 순간 바리오는 신기하게도 살아 날 것이다.

[비법2. 360도 회전은 끝까지]

만일 비법1과 같이 보정을 했음에도 상승이 살아나지 않을때는 회전을 멈추거나 반대로 되짚어가보거나 하는 우를 범하지 말라. 무조건 진행중인 360써클은 마저 수행해야한다. 예를들어 반바퀴까지 상승하다가 빠졌더라도 일차적으로 보정을 시도하면서 나머지 반바퀴를 마져 돌아서 정풍을 향하도록 하라는 것이다. 나머지 반바퀴를 돌 때 침하를 하더라도 캐노피 가 원을 다 그리고 다시 정풍을 향하게되면 분명히 얼마간 엘리베이터처럼 상승하게된다. 이때 회전을 멈추고 정풍으로 전진하면서 양쪽 브레이크를 충분히 당겨 최대한 상승한다. 이때부터는 써멀에 처음 진입했을때와 똑같은 과정을 다시 한번 신중히 밟으면된다. 이 비법은 결국 작은 미세보정으로 안될 경우 회전중심자체를 옮겨서 다시 시도하는 기술이다.

상승구간을 벗어났다고해서 써클링도중에 회전을 멈추거나 아예 반대방향으로 되짚어 가보 려는 것은 그 써멀로부터 완전히 멀어지는 결과를 초래하기 때문이다. 적어도 반바퀴정도라 도 상승을 유지하다가 그 이후에 빠졌다면 무조건 그원을 마져 그려야 한다. 그 다음 약간 앞으로 더 전진하면서 새로운 회전중심점을 신중히 찾아보면된다. 잘안될때는 몇차례라도 이러한 절반상승-절반하강 써클링을 계속하면서 조금씩 상승구간 쪽으로 회전중심을 이동하 다보면 완전히 상승구간내에 들어설수 있다. 그 다음에는 그중에서도 가장 상승률이 높은 핵(core) 부분내에만 계속 머물러도 회전 중심과 반경을 보정해 나가면 완전한 써멀소아링을 할수 있다. 지금까지 써멀을 처음사냥하여 야생마같은 초기 써멀길들이기 과정을 거쳐 온순하게 만들어 올라타고 끝까지 상승하는 전과정에 걸쳐 살펴 보았다. 이제 남은 것은 실제로 도전하여 몸 으로 깨우치는 것이다. 한번시도해서 안되면 책을 다시한번 읽고 모자란 부분을 알면 재시도하고....

이러한 과정에서 어느순간 완전한 써멀 소아링을하고 있는 자신을 발견하게 될 것이다. 그 다음 단계에서는 써멀에서 빠져나오는법, 다음써멀을 찾는법, 고도관리법등에 관한 숙달 이 필요하지만 이러한 것들에 관해서는 써멀 소아링을 여러번하다보면 조금씩 터득되어 질 것이다. 써멀 소아링까지 소화해낸 당신에겐 이 정도는 즐거운 숙제가되리라.