윈스시어는 무엇이며 윈드시어를 일으키는 원인

비행기를 타기전에 공항기상을 보면 종종 윈드시어라는 단어를 볼 수 있습니다.  윈드시어로 인해 결항도 자주되는 것을 볼 수 있는데요.. 오늘도 제주도에는 윈드시어경보가 발생하여 많은 여행객들의 발이 묶여 있다고 합니다. 그래서 이 윈드시어에 대해 조금 알아보도록 하겠습니다. 

 

 

윈드시어란 갑작스럽게 바람의 방향이나 세기가 바뀌는 현상을 말합니다. 다시 말해 수직이나 수평 방향 어디서도 나타날 수 있는데요.. 강한 상승기류나 하강기류가 만들어지면 대부분 바람의 풍향과 풍속에 변화가 생기게 됩니다. 

윈드시어는 모든 고도에서 발생 가능합니다만 가장 위험한 것은 지상 2,000ft 범위 내의, 항공기가 이착륙하는 짧은 시간 동안에 발생하는 윈드시어입니다.  이 고도에서 항공기는 실속 속도보다 약간 빠른 상태로 이착륙하게 되는데요.. 이때 강한 윈드시어를 만나면 양력을 잃을 가능성이 높아지게 됩니다. 그래서 공항에서는 아주 중요하게 생각하는거죠..

 

 

※ 윈드시어가 발생하는 원인

 

1. 뇌우 구름

 

뇌우 주변의 바람은 매우 복잡합니다. 뇌우 구름의 하부에 존재하는 하강기류는 지표면에서 사방으로 퍼져나가 뇌우 주변의 돌풍을 형성합니다. 이러한 돌풍역의 가장 외곽을 ‘돌풍전선(Gust Front)’이라고 합니다.  돌풍전선은 뇌우로부터 10～15마일 정도 떨어진 부근에서 주로 발생합니다.

돌풍전선 바로 후방에서는 순간적으로 고도 1,000ft당 10kts의 윈드시어가 관측됩니다. 또 돌풍전선을 가로질러 1마일당 40kts의 수평 윈드시어가 발생하기도 합니다. 심한 뇌우의 경우 90°～180° 정도까지의 심한 풍향 변화도 나타나게 됩니다.

 

 

 

2. 전선

 

전선을 형성하는 두 기단 내의 바람은 큰 차이가 있습니다.  한랭전선에 의한 하층 윈드시어는 전선이 비행장을 통과한 후에 발생합니다. 온난전선에서의 윈드시어 지속시간은 6시간 정도로 한랭전선보다 길다. 보통 한랭전선에서의 하층 윈드시어 지속시간은 2시간 이하입니다.

온난전선으로 인한 하층 윈드시어의 예를 보면, 온난전선 상층의 강한 바람은 풍향과 풍속을 크게 변화시킵니다. 항공기는 온난전선 위를 비행할 때 뒷바람을 받습니다. 그러나 착륙을 위해 지상으로 내려오면서 온난전선 전면으로 들어오면 맞바람을 받게 됩니다. 짧은 순간에 풍향의 급격한 변화를 맞게 되는 것이죠.

이로 인한 윈드시어로 조종사는 원래 계획된 착륙지점보다 훨씬 먼 거리에 착륙하게 됩니다. 이는 항공기 안전에 상당한 위협이됩니다. 특히 온난전선으로 인한 윈드시어는 온난전선에서 발생하는 낮은 실링(ceiling, 구름의 최저고도)이나 저시정과 합쳐지면서 조종사에게 더 큰 위험으로 다가오게됩니다.

 

 

 

 

3. 상부의제트

 

세 번째가 복사역전층 상부의 하층 제트로 인한 윈드시어입니다. 하층 제트는 주로 복사역전층 바로 위에서 만들어집니다. 해가 질 때 발생하기 시작해서 일출 시에 최대가 됩니다. 그러나 낮 동안에는 지표 가열에 의해 사라집니다.

야간 중의 지면 냉각으로 인해 매우 안정한 층인 역전층이 300～100ft 두께로 만들어지는데요. 하층 제트는 바로 이러한 역전층 위에서 나타나며 보통 풍속이 30kts 정도입니다. 따라서 단열선도에서 복사역전이 나타나면 낮은 고도의 윈드시어 발생 가능성에 대비해야 합니다.

아래의 그림을 보면 비행장으로 내려오는 항공기는 맞바람을 받고 있습니다. 그러나 바로 역전층 아래로 내려오면 거의 무풍의 공기를 만나게 됩니다.  이로 인해 실제 착륙하려는 거리보다 짧은 거리에 내리게 됩니다. 항공기의 안전 착지에 큰 영향을 줄 수 있는 것입니다.

 

 

 

4.  해륙풍

 

네 번째가 해륙풍입니다.  해륙풍은 육지와 해면의 냉각이나 가열에 의한 온도차로 만들어지는데요.  큰 호수 부근이나 만, 바닷가 등에서 잘 나타납니다. 해륙풍은 소규모 전선 경계면으로 볼 수 있습니다.  통상 15～20kts의 바람이 불고, 내륙 10～20마일 정도까지 영향을 미칩니다. 해륙풍은 2,000ft 정도의 두께를 가지며, 최대풍은 오후에 나타납니다. 육풍은 야간에 육지의 냉각으로 형성되는데, 일반적으로 해풍보다 강도가 약합니다.

마지막으로 지형의 역할도 있습니다. 한국의 제주공항과 일본의 나리타 공항은 하층 윈드시어로 악명이 높습니다. 인근에 한라산과 후지산이 위치해 강한 지형적 윈드시어가 자주 발생하기 때문입니다.