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난류와 항공기 안전운항

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김포공항기상대

우리가 비행기를 타고 하늘을 날고 있는 동안 한번쯤은 안전벨트 표시등이 깜빡거리며 벨트를 착용하라는 기내방송이 나오고 항공기가 흔들리는 것을 느꼈을 것이다. 이런 현상은 바로 “난류”라는 대기의 소용돌이로 인해 발생하는 것으로 안전 운항에 위협을 주는 중요한 기상의 한 부분인 것이다.

난류란 유체가 시간‧공간적으로 불규칙한 운동을 하면서 소용돌이치는 현상이다. 난류지역을 통과하게 되면 승무원과 승객에게 부상을 일으킬 뿐만 아니라 항공기 대형사고까지 유발할 수 있다. 그래서 지금도 난류를 예측하기 위한 많은 기술들이 개발되고 있다.

일정한 흐름이나 경향이 없이 요동치는 난류의 강도를 객관적으로 결정하는 것은 곤란하지만 항공기와 승무원의 반응 그리고 항공기에 고정되어 있지 않은 물체들의 움직임 정도에 따라ICAO와 WMO에서는 아래의 표1과 같이 구분하고 있다.

구분	중력 가속도(g)	EDR*	수직 풍속변화(kt/100ft)	항공기 반응	기내 반응
약(light)	0.5미만	0.1~0.4	0~4	보통(중) 강도보다 약함	-
중(moderate)	0.5~1.0	0.4~0.7	5~8	비행자세 그리고 고도에 보통의 변화가 있을 수 있으나 항공기는 제어 가능	승객들은 좌석 벨트가 팽팽해지는 것을 느낌. 기내 보행이 힘듬. 고정되지 않은 물체는 움직임
강(severe)	1.0초과	0.7초과	9~12	심하게 흔들리며 항공기는 순간적으로 통제력을 상실함. 비행자세 그리고 고도가 갑자기 변함.	고정되지 않은 물체는 공중으로 떠오름. 기내 서비스나 보행이 불가능.
매우 강(extreme)	-	-	12초과	강한(severe) 강도보다 더 두드러짐	-

* EDR(Eddy Dissipation Rate)이란 항공기내에 장착되어 있는 연직 가속도계(vertical accelerometer)로 측정된 g(중력가속도)값을 환산하여 난류의 강도를 판단하는 지수

조종사의 입장에서 보면 난류를 만나는 것은 피로를 가중시키고 심할 경우 항공기를 통제 불능에 빠뜨리거나 계기 판독을 어렵게 만들기도 한다. 또한 같은 강도의 난류라 하더라도 대형 항공기와 소형 항공기가 느끼는 난류의 강도는 다르다. 특히 소형 항공기가 더 심하게 느낄 수 있다. 이는 항공기가 받게 되는 난류의 강도가 항공기 속도에 비례하고, 항공기 무게에 반비례하기 때문이다. 또한 고정익 항공기(여객기 등 대형 항공기)는 항공기 날개의 넓이에 정비례하며, 회전익 항공기(헬리콥터 등)는 회전익의 회전 반경에 비례하고 상승 속도에 반비례한다.

이러한 난류는 여러 가지 방법으로 분류할 수 있으나, 일반적으로 발생 장소와 원인에 따라 다음 4종류로 나누어 볼 수 있다. 낮은 대기층에 지표가열이나 바람의 마찰효과가 강하면 많이 발생하는 저고도 난류(LLT), 발달중인 대류운과 뇌우에서 발생하는 뇌우난류(TNT), 풍속이 빠른 공기층이 높은 산맥을 통과할 때 발생하는 산악파 난류(MWT), 그리고 구름이 없는 맑은 날씨에 제트기류 부근에서 생기는 청천난류(CAT)가 있다.

산악파 난류의 경우, 강도는 산 정상을 넘는 바람의 속도에 따라 달라지고 산 정상의 풍속이 강하면 강할수록 난류의 발생가능성이 커지고 강도도 강해진다. 우리나라의 경우는 특히 태백산맥과 한라산의 영향으로 그 주변에서 난류가 자주 발생하고 있다. 또한 청천난류는 주로 제트기류에 의해서 발생하기 때문에 예보가 어느 정도 가능하다. 하지만 가장 정확한 정보는 난류를 직접 경험한 조종사 기상보고를 통해 획득할 수 있기 때문에, 모든 조종사에게 난류를 만났을 때는 지정된 기상보고 양식에 따라 보고할 것을 권장하고 있다.

난류의 종류	난류의 원인
저고도 난류 (LLT: Low Level Turbulence)	지표면의 열적, 역학적인 원인
뇌우 난류 (TNT: Turbulence Near Thunderstorm)	발달 중인 대류운과 뇌우에 의한 원인
산악파 난류 (MWT: Mountain Wave Turbulence)	지형에 의한 원인
청천 난류 (CAT: Clear Air Turbulence)	바람시어에 의한 원인

<그림.1> 세계공역예보시스템(WAFS SIGWX>

항공기상청에서는 저·중고도 공역예보 및 세계공역예보시스템(WAFS)를 통해 난류예보를 제공하고 있다. 특히 2012년 7월부터 위성을 통한 세계공역예보시스템(WAFS) 분배방식을 인터넷 기반의 WIFS(WAFS Internet File Services)시스템으로 전환하여 통신 불안정으로 인한 수신율 저하를 해소하고 안정적인 정보를 제공하고 있다. 이를 통해 난류 발생지역을 파악해 비행한다면 보다 안전한 항공기 운항을 할 수 있을 것이다.

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