항공기상 [Microburst & Windshear]

[푸른하늘]

항공기상 [Microburst & Windshear]

며칠전 미국 샌프란시스코 공항에서 우리나라 국적기 아시아나 여객기가 착륙 시도중 지면에 충돌하여

두명이 숨지고 여러명이 부상을 당하는 사고가 있었다.

조사기관인 미국 교통안전위원회(NTSB) 에서는 이례적으로 조사 하루만에 조종사의 실수를 거론하며서

여론몰이를 하고 있으며 미국 언론에서는 한국의 문화가 (부기장이 기장에게 직언을 못한다는 뜻의..) 이번

사고를 야기 시켰다며 다소 엉뚱한 논조의 글을 싣고 있다.

보통 항공기 사고조사는 짧아야 1년 길게는 2년여가 지나야 하는데 자국의 이익만을 앞세우는 것인지 기체의

결함을 감출려고 하는것인지 그 속내가 참으로 궁금하다.

여러가지 원인중 기상 원인으로 “마이크로 버스트” 와 “윈쉬어” 라는 항공기상 용어가 나왔습니다.

이에 대하여 간략하게 알아보겠습니다.

마이크로버스트(Microburst)

[정의]

- 마이크로버스트는 공기흐름이 불규칙한 난류(亂流)의 대표적인 예로, 천둥과 비를 동반한 구름에서 시작된

   바람이 지표면에 부딪혀 생기는 돌풍이다.

- 적란운의 오른족에서 시작된 바람이 지표에 부딪히면서 발생하는 이상 기류를 말하며 풍속은12~14M/s 이다.

[발생원인]

- 작란운 안에서 많은양의 물방울이 낙하하고 있으므로 그에따라 공기가 눌려져 발생한다.

  낙하하는 물방울은 수직 압력뿐 아니라 마찰로 인해 물방울과 함게 주변의 공기를 같이 낙하하게 만들어 돌풍을

  더크게 유발 시킨다.

- 낙하중인 물방울은 공기가 건조한 층을 통과할때 급격히 증발하려고 한다. 이때 열을 빼앗겨 온도가 낮아지고

  물방울 및 그 주변의 밀도가 증가하여 이에 의해 하강 기류의 속도도 증가한다(기화열)

[현상&비행기에 미치는 영향]

- 비행기가 마이크로버스트를 만나면 가장 먼저 날개 위쪽으로 빠른 속도의 공기의 흐름이 생긴다.

  이 공기는 비행기의 양력을 급하게 증가시키므로, 비행기를 갑자기 위로 띄우고 흔들리게 만든다.

  그러다 엄청난 하강기류를 만나게 되면 비행기는 한없이 아래로 추락한다. 게다가 느린 바람이 비행기 뒤에서

  불어오면 양력이 감소돼 비행기를 조종 불능에 빠지게 한다.

- 만약 높이 떠있는 비행기라면 마이크로버스트를 벗어나 다시 조종할 수도 있다. 하지만 착륙하기 위해 이제

  막 저속으로 날기 시작한 비행기가 마이크로버스트를 만나면 순식간에 땅으로 추락하게 된다.

  이는 특히 실속속도에 가깝게 비행하며 기체 자세가 불안정한 착륙 시도중 하강류에 의해 지면에 기체가 눌리기

  때문이다.

[사고사례]

- 1982년 미국의 뉴올리언스공항에서 발생한 B727기 추락사고, 1984년 일본의 오키나와 현에서 일어난 DC8기

   사고는 모두 마이크로버스트 때문에 일어났다고 여겨진다.

   우리나라에서도 2006년 4월 9일 제주도 북부 상공에 마이크로버스트가 나타나 국제선과 국내선의 일부가

   결항됐다.

- 이 때문에 비행기와 공항에는 마이크로버스트를 감지할 수 있는 계측장치가 있다. 하지만 언제 어디서

   나타날지 모르는 순간돌풍 “마이크로버스트” 는 언제나 파일럿을 긴장시킨다.

윈쉬어 (Windshear)

[정의]

- 지상 3~4M 의 바람과 상층부인 500~1,000M 고도에서 부는 바람이 풍향과 풍속에서 큰 차이를 보이는 일종의

  난기류 현상을 말한다.

- 흔히 바람이 다양한 지형 지물과 부딪힌뒤 하나로 섞이는 과정에서 소용돌이 바람을 생성하는데 특히 비행기가

  상공에 떠있을때 상층부와 하층부의 바람이 풍향과 풍속에서 큰 차이를 이루게 되면 비행기 상층부에서 강력한

  돌풍이 발생하는 현상을 의미한다.

- 쉬어(Shear)란 절단, 차단, 전단(剪斷)이라는 뜻으로 윈드쉬어(windshear)란 순간적으로 바람이 차단되는 현상,

  즉 전단풍을 말한다. 일종의 난기류로 비행기의 위층과 아래층에서 바람의 방향과 속도에 큰 차이가 나타나면서

  상층부에서 갑자기‘초강력 돌풍’이 발생하는 현상으로, 산악지대에서 간혹 일어난다. 좀 더 간단히 표현하자면

  ‘풍향과 풍속이 단시간에 변화는 것’을 말한다.

 

[발생원인]

- 해풍이나 편서풍등, 부는 바람이 주변의 지형 지물(산이나,구조물등)에 의해 바람이 불규칙 적으로 변하며

   발생한다.

[현상&비행기에 미치는 영향]

- 제주도의 경우 강풍을 동반한 기압골이 한라산을 만나서 일단 갈라졌다가 다시 합류하는 과정에서 제주항공

  인근에 이런 자연 현상이 나타난다.

- 항공기가 이륙,또는 착륙을 할때 윈쉬어가 발생하게 될경우 항공기가 활주로를 이탈하거나 항공기 이륙시

  상부에서 내려오는 강한 압력으로 비행기의 이륙을 막는다.

  반대로 비행기 착륙시 상부의 갑작스런 압력은 항공기의 고도를 급격히 낮아지게 만들어 사고를 유발 시키기도

  한다.

[사고사례]

- 1985년 8월 2일, 델타항공(DL) L-1011 여객기가 댈러스공항(DFW)에 착륙도중, 750피트(약 230m) 고도에서

   윈드쉬어를 만나 기체가 급격히 내려앉는 바람에 활주로를 1,800m 앞둔 지점에서 지면에 충돌한 후 인근

   고속도로를 덥쳐 탑승자 165명중 137명과 자동차 1명이 사망하는 사고가 있었다.

- 1993년 4월 18일, 일본의 하나마키공항(HNA, 花卷)에서 JAS DC-91기가 활주로에 부딪쳐서 20명이 부상당한

  사고가 있었는데 이 역시 착륙 직전에 윈드쉬어를 만난 때문이었다.

- 2007년09월16일 타이 푸켓공항(HKT)에서 타이의 원투고항공(OX, One-Two-Go) 여객기가 착륙에 실패하여

  89명의 희생자를 낸 사고는 관제탑으로부터 윈드쉬어 경고를 받고도 기장이 착륙을 강행한 때문인 것으로

  밝혀진바 있다.

 

[참고사항]

난기류는 평상시에는 딱히 문제가 되는 것은 아니지만 항공기와는 끊을래야 끊을 수없는 불가분의 관계에 있다. 기상이란 날씨가 좋던 비가 오던 항상 변하는 것이다. 항공기가 착륙을 위해 활주로로 진입하고 있는 도중에 느닷없이 바람 방향이 앞바람에서 뒷바람으로 바뀌면 항공기에 대한 대기속도가 뚝 떨어지고 양력을 잃으면서 제어가 불가능해진다.

윈드쉬어는 고도 수백미터이하 지표면 부근에서 일어나는 것이 가장 위험하다. 항공기는 착륙 직전이라도 상당한 속도로 내리기 때문에 미묘한 풍향의 변화가 큰 사고를 부를 수도 있다. 항공기에는 윈드쉬어를 감지하는 레이다가 장착되어 있어 이를 감지하게 되면 곧바로 조종실에 경고음이 울린다 그러면 조종사는 착륙을 포기하고 신속하게 재이륙(Go-around)을 해야 한다

윈드쉬어는 대체로 전선(Frontal), 뇌우(Thunderstorm), 기온의 역전(Low Level Temperature Inversion)현상을 동반하는 경우가 많은데 높은 하늘에서도 발생한다. 비행기가 상승(또는 강하)하고 있을 때 제트기류 부근에서 일어나는 것을 VWS(Vertical W/S), 순항 중 전선을 통과하는 과정에서 일어나는 것을 HWS(Horizontal W/S)라고 하는데 이들은 그다지 큰 위험성이 없다. 문제는 착륙 직전에 풍향, 풍속이 크게 바뀌면서 비행에 위험을 초래하는 LLWS(Low level W/S)라는 것이다.