윈드시어(Wind Shear) 경보시스템

윈드시어란?

윈드시어 처음들어보는 용어다

사전적인 의미로 접근해 보면 윈드(Wind : 바람)과 시어(Shear : 절단, 잘라끊다, (압력에 못 이겨) 부러지다.)

바람이 절단나다. 잘라지다. 부러지다.  이해가 잘 되지 않는군....

그림을 보면 이해가 잘 되려나 이것저것 구글링을 해본 결과

조금은 이해가 된다. 

 

윈드시어란?

갑작스럽게 바람의 방향이나 세기가 바뀌는 난기류의 일종임

2020년 9월 29일자로 기상법 시행령 개정에 따라 용어 "윈드시어"가 "급변풍"으로 변경되었다

용어가 확정되기 전에는 '풍속 수직 비틀림', '순간돌풍', '전단풍' 등으로 불리기도 했다

대기 중 짧은 수평수직거리 내에서 바람의 방향과 속도가 갑자기 변하는 난기류 현상을 말하는 것인데

바람이 정상적으로 불지 않고 변형을 일으키는 현상을 생각하면 된다.

기상법 시행령 
제10조(항공기에 대한 예보 및 특보) ①법 제14조제1항에 따른 항공기의 안전운항에 필요한 항공예보는 바람ㆍ시정(視程)ㆍ구름ㆍ기온ㆍ기압 등에 관하여 정시 또는 수시로 하되, 다음 각 호의 예보로 구분하여 발표한다. 이 경우 항공예보의 내용 및 대상구역에 관한 사항은 기상청장이 정한다. <개정 2008. 6. 20., 2008. 9. 22., 2009. 9. 9., 2017. 3. 29.>
1. 공항[「공항시설법」 제2조제3호에 따른 공항(「군사기지 및 군사시설 보호법」 제2조제4호에 따른 항공작전기지는 제외한다)을 말한다. 이하 같다]에 대한 예보
2. 비행정보구역(「항공안전법」 제2조제11호에 따른 비행정보구역을 말한다. 이하 같다)에 대한 예보
3. 비행정보구역안의 항공로(「항공안전법」 제2조제13호에 따른 항공로를 말한다. 이하 같다)에 대한 예보
4. 이륙예보
5. 착륙예보
②법 제14조제1항에 따른 항공기의 안전운항에 필요한 항공특보는 다음 각 호의 어느 하나에 해당하는 기상현상으로 인하여 중대한 재해발생이 예상될 때 공항ㆍ항공로 및 비행정보구역에 대하여 발표한다. 이 경우 항공특보의 발표기준에 관한 사항은 기상청장이 정한다. <개정 2008. 6. 20., 2015. 1. 20., 2018. 4. 17., 2019. 7. 2.>
1. 태풍
2. 천둥번개
3. 우박
4. 대설
5. 강풍
6. 저시정(低視程)
7. 호우
8. 구름고도(Ceiling: 하늘의 5/8 이상을 가리는 최하층 구름고도)
9. 난류
10. 착빙(着氷: 공기 중에 냉각된 물방울이 얼음이 되어 항공기 기체에 달라붙는 현상)
11. 산악파(山岳波: 기류가 산을 넘을 때 생기는 대기 중의 파동)
12. 먼지 또는 모래보라
13. 급변풍(Wind Shear)
14. 삭제 <2015. 1. 20.>

 

일종의 난기류로 비행기의 위층과 아래층에서 바람의 방향과 속도에 큰 차이가 나타나면서

상층부에서 갑자기‘초강력 돌풍’이 발생하는 현상으로, 산악지대에서 간혹 일어난다고 한다

좀 더 간단히 표현하자면 ‘풍향과 풍속이 단시간에 변화는 것’을 말한다.

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

제주공항 인근에 이런 자연현상이 자주 나타난다고..... 이런.. 정말 급변풍으로 많은 결항이 생기는 군요;;

 

이처럼 제주공항에 급변풍의 발생빈도가 높은 이유는

제주공항이 섬에 위치하여 바람의 영향을 많이 받을 수밖에 없으며

제주공항 북쪽으로는 해안이 인접하고 남쪽으로는 한라산이 위치하는 지리적인 영향 때문이다.

급변풍·강풍·대설특보가 발효 중인 제주국제공항에서 이용객들이 항공편 안내 전광판을 보고 있다.2021.1.8/뉴스1 © News1

 

급변풍은 직간접적으로 항공기 운항에 영향을 미치지만

급변풍이 결항을 유발하는 직접적인 요인으로 작용하는 대부분의 경우는 제주공항에 양배풍이 불 때이다.

배풍은 항공기 뒤에서 흔들림을 제공할 수 있는 바람이며, 이착륙에 위험을 초래할 수 있다. 

그 이유는 항공기가 충분한 양력을 발생시키기 위해서는

높은 대지속도(ground speed)가 필요한데,

배풍은 대지속도를 낮아지게 하는 작용을 하기 때문에

항공기의 활주 길이를 보다 길게 요구하는 원인이 되기 때문이다.

또한 초기 이륙 중의 낮은 이륙 각도는 활주로 끝의 장애물을 넘을 수 없는 위험을 제공할 수 있고

착륙 시에는 높은 속도에서 터치다운 되므로 보다 긴 착륙 활주가 요구된다.
  

그러면 제주공항에 양배풍은 어떤 경우에 발생하는 것일까?

제주도 북서쪽으로 저기압, 제주도 동쪽으로 고기압이 배치해 있을 때

제주도 남부지역으로는 남서풍과 남동풍이 불어들면서 수렴에 의해 정남풍이 불게 된다.

정남풍이 불면 풍하측에 위치한 제주공항에는 바람이 한라산을 돌아 불면서

제주공항을 기점으로 약하게 북서풍 내지 북동풍이 불게 된다. 

항공기는 정풍(맞바람)을 받으며 이착륙을 한다.

하지만 양배풍이 불면 활주로 양끝단으로 서로 다른 풍향이 불게 되어

사용활주로를 정하는 것도 어려울뿐더러 항공기가 이착륙할 때도 어려움이 발생하는 것이다.
  

양배풍과 같은 급변풍은 눈에 보이지 않은 기상현상이기에

예측하기가 더욱 어려운 면이 있다.

눈에 보이지 않는 급변풍을 탐지하고 예측하여 항공기 운항에 도움을 주기 위해 여러 가지 노력를 하는 것으로 알고 있다.

저층윈드시어경고시스템(LLWAS) LLWAS(Low Level Windshear Alert System):
활주로를 중심으로 공항 주변에 초음파풍향풍속계 센서를 설치하여 활주로 인근 저고도에서 발생하는 돌풍현상(급변풍, 마이크로버스트)를 탐지 분석하는 장비

초음파풍향풍속계센서를 공항 주변에 설치하여

바람의 변화경향을 파악하고

급변풍을 탐지하는데 활용

 

제주공항에 발생하는 급변풍을 입체적으로 탐지해 줄 TDWR등의 기기 장비의 도입을 추진중이다.

TDWR(Terminal Doppler Weather Radar): 도플러 레이더의 기능을 이용하여 급변풍이나 Down Burst와 같은 난류를 감지하는 기기

급변풍 발생원인

1. 마이크로버스트

마이크로버스트(Microburst)란 위험한 윈드시어 조건을 만들어 내는 강수를 유발하는 하강기류로서,

4km(2NM)이하의 수평거리를 가지는 다운버스티(downburst)를 말한다.

마이크로버스트는 보통이나 그 이하의 강도를 가지는 하강기류를 만드는 과정과 동일하게 형성된다. 

마이크로버스트에 있어서 하강기류는 강한 강수로 인해 강화되고 건조공기의 증발, 냉각과 큰 음의 부력으로

발생하는 하강기류와 혼합될 때에도 강화된다.

2. 해풍전선(Sea Breeze front)

해륙풍 발생 전후에 육풍과 해풍이 만나는 지점에서 기온과 풍향의 불연속면이 생기는 것을 해풍전선이라 한다. 항공기가 접근경로를 따라 하강할 때 해풍전선을 만나면 정풍의 강화와 약화가 발생한다.

 

3. 하층제트 

대기 하층 700m~1,500m부근에서 나타나는 강풍대로 항공기가 하층제트에 진입하면 강한 정풍으로 양력이 증가하지만, 제트를 벗어나면 약한 정풍으로 약력이 감소한다.

 

4. 산악파

바람이 산맥을 넘을 때 바람이 불어 나가는 방향에 생기는 파동이다. 파동의 세기는 산 정상부에 안정층이 형성되고, 바람이 산맥에 직각에 가깝게 불수록, 풍속이 강할수로(25kt이상), 삭맥이 높을 수록 커진다.

 

 

 

 

5. 전선면(fornt)

전선을 형성하는 두 기단 내의 바람은 큰 차이가 있습니다.한랭전선에 의한 하층 윈드시어는 전선이 비행장을 통과한 후에 발생합니다. 온난전선에서의 윈드시어 지속시간은 6시간 정도로 한랭전선보다 길고, 보통 한랭전선에서의 하층 윈드시어 지속시간은 2시간 이하입니다. 온난전선으로 인한 하층 윈드시어의 예를 보면, 온난전선 상층의 강한 바람은 풍향과 풍속을 크게 변화시킨다. 항공기는 온난전선 위를 비행할 때 뒷바람을 받습니다.

그러나 착륙을 위해 지상으로 내려오면서 온난전선 전면으로 들어오면 맞바람을 받게 된다. 짧은 순간에 풍향의 급격한 변화를 맞게 되는 것이다죠. 이로 인한 윈드시어로 조종사는 원래 계획된 착륙지점보다 훨씬 먼 거리에 착륙하게 됩니다.

이는 항공기 안전에 상당한 위협이 되고, 특히 온난전선으로 인한 윈드시어는 온난전선에서 발생하는 낮은 실링(ceiling, 구름의 최저고도)이나 저시정(低視程)과 합쳐지면서 조종사에게 더 큰 위험으로 다가올수 있음