청천난류
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1. 개요
청천난류(CAT)는 구름이 없는 맑은 하늘에서 발생하는 난류 현상으로, 대기 덩어리가 서로 다른 속도로 움직일 때 발생한다. 주로 고도 7,000~12,000m에서 제트 기류 주변이나 산맥 근처에서 나타나며, 육안이나 레이더로는 탐지하기 어렵다. CAT는 항공기의 양력 변화를 일으켜 심한 흔들림을 유발하며, 승객과 승무원의 부상 또는 사망 사고로 이어질 수 있어 항공 운항에 위험 요소로 작용한다. 조종사는 CAT 발생 시 권장 속도를 유지하고, 고도 또는 방향을 변경하는 등의 규칙을 따라야 한다.
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| 청천난류 | |
|---|---|
| 개요 | |
| 정의 | 맑은 하늘에서 갑작스럽게 발생하는 난기류 |
| 발생 고도 | 고고도 (7000m ~ 12000m) |
| 특징 | 사전 감지가 어려움 예측이 어려움 항공기 안전에 위협적 |
| 발생 원인 | |
| 주요 원인 | 제트 기류 산악파 뇌우 |
| 제트 기류 | 강한 바람의 전단 대기 불안정 |
| 산악파 | 산맥을 넘는 바람에 의해 발생 |
| 뇌우 | 뇌우 주변의 강한 상승 및 하강 기류 |
| 예측 및 감지 | |
| 예측 방법 | 기상 레이더 항공기 탑재 센서 기상 모델 |
| 감지 방법 | 도플러 레이더를 이용한 난기류 감지 기술 개발 중 |
| 영향 | |
| 항공 안전 | 항공기 손상 승객 부상 |
| 운항 지연 | 항로 변경 및 결항 |
| 연구 동향 | |
| 주요 연구 | 기후 변화와 청천난류의 관계 연구 청천난류 예측 정확도 향상 연구 |
| 기후 변화 영향 | 이산화 탄소 증가로 인한 청천난류 증가 가능성 |
| 용어 | |
| 관련 용어 | 난기류 |
2. 정의
기상학에서 청천난류(CAT)는 구름과 같은 시각적 단서가 없는 상태에서 대기 덩어리가 광범위하게 다른 속도로 움직일 때 발생하는 난류 현상이다.[4] 항공 분야에서는 "중요한 구름이나 인접한 뇌우 활동이 없는, 얼룩덜룩한 지역에서 항공기가 감지하는 고고도 비행 중의 요동"으로 정의된다.[5] 1940년대에 처음 관찰되었다.[6]
청천난류는 통상 육안으로 감지하는 것이 불가능하며, 일반적인 레이더로는 감지하기가 매우 어렵기 때문에,[7] 항공기 조종사가 이를 감지하고 회피하기가 어렵다. 그러나 섬광계측기, 도플러 LIDAR 또는 N-슬릿 간섭계와 같은 광학 기술로 난류를 측정할 수 있는 기기를 통해 원격으로 감지할 수 있다.[8]
청천난류(CAT)는 여러 요인이 복합적으로 작용하여 발생하며, 특히 대류권계면 근처를 비행하는 장거리 항공기에 큰 영향을 미친다.[9] 1965년 기준으로, 비 경도 난류의 64%가 제트 기류 중심에서 150km 이내에서 관찰되었다.[9] 제트 기류 가장자리의 수평적 풍속 시어는 기류와 주변 공기의 상대 속도 차이로 인해 소용돌이를 생성하고, 이는 공기를 혼란스럽게 만들어 난류를 유발한다.[9] 강한 고기압 소용돌이 또한 CAT의 원인이 될 수 있다.[10]
대폭 다른 속도로 이동하는 공기 덩어리끼리 충돌할 때 발생한다. 고고도(7,000-12,000m)에서는 제트 기류 주변이나 산맥 근처에서 빈번하게 발생한다. 청천난류는 육안이나 레이더로도 발견할 수 없으므로 회피하기 어렵지만, 신틸레이션 계측기 등의 광학적으로 난류를 측정하는 장치를 사용하면 원거리에서 감지할 수 있다.
이러한 난류는 항공기 항행에 위험한 존재로, 풍속과 풍향의 급격한 변화로 항공기 날개의 양력이 급변하여 심한 흔들림을 유발한다. 여객기가 난류에 조우하면 승객이나 승무원이 부상을 입거나, 드물게 유나이티드 항공 826편 난기류 사고처럼 사망 사고로 이어지기도 한다.
3. 탐지
4. 발생 요인
온도 경사는 일정 거리에서 온도의 변화를 의미하며, 기온 변화는 밀도 변화를 초래하여 CAT를 발생시킬 수 있다. 대류권에서는 고도가 높아질수록 온도가 감소하고 풍속이 증가하는 반면, 성층권에서는 반대 현상이 나타난다. 이러한 차이는 공기 밀도와 점성의 변화를 야기하며, 공기의 관성과 가속도에 영향을 미친다. 특히, 성층권에서는 수직 풍속 시어가 위로 갈수록 날카로워져 대류권계면 위에서 CAT가 발생할 수 있다. 반면, 성층권 내에서는 아래로 이동하는 수직 풍속 시어가 완만해져 CAT가 발생하지 않는다.
강한 바람이 방향을 바꿀 때 풍속 변화가 발생하며, 압력 차이로 인한 바람의 흐름 변화도 CAT를 유발할 수 있다. 특히, 저기압 지역 주변의 바람, 그중에서도 풍향을 100° 이상 변화시키는 급격한 저기압 골짜기에서 CAT가 더 자주 발생한다.
산악파는 다음 네 가지 조건이 충족될 때 형성되며, 제트 기류와 일치하면 CAT를 발생시킬 수 있다.
대류권계면은 서로 다른 두 종류의 공기를 구분하는 층으로, 온도 및 속도 변화는 중력파라 불리는 대류권계면의 고도 변동을 생성할 수 있다.
이러한 요인 외에도, 서로 다른 속도로 이동하는 공기 덩어리가 충돌할 때, 특히 고고도(7,000-12,000m)에서 제트 기류 주변이나 산맥 근처에서 CAT가 발생할 수 있다. 청천난류는 육안이나 레이더로는 탐지하기 어렵지만, 신틸레이션 계측기와 같은 광학 장비를 사용하면 원거리 감지가 가능하다.
청천난류는 항공기 날개의 양력에 급격하고 예측 불가능한 변화를 일으켜 심한 흔들림을 유발하므로 항공기 운항에 위험하다. 이로 인해 승객이나 승무원이 부상을 입거나, 드물게는 유나이티드 항공 826편 난기류 사고와 같이 사망 사고로 이어지기도 한다.
5. 항공기에 미치는 영향
대폭 다른 속도로 이동하는 공기 덩어리끼리 충돌할 때 청천난류가 발생한다. 고고도(7,000-12,000m)에서는 제트 기류 주변에서 빈번하게 발생한다. 또한, 산맥 근처에서 발생하기도 한다. 청천난류는 육안이나 레이더로도 발견할 수 없으므로, 회피하는 것도 어렵다. 그러나, 신틸레이션 계측기 등의 광학적으로 난류를 측정하는 장치를 사용하면, 원거리에서 감지하는 것이 가능하다.
이 종류의 난류는 항공기의 항행에 위험한 존재이다. 풍속과 풍향이 급격하게 변화함으로써, 항공기의 날개에서 생기는 양력이 급속하고 예측 불가능하게 변화하여, 심한 흔들림이 일어난다. 여객기가 난류에 조우하면, 기내에서 승객이나 객실 승무원이 몸을 내던져 부상하는 경우가 있다(드문 사례지만, 1997년 12월 28일의 유나이티드 항공 826편 난기류 사고처럼 사망 사고로 이어지는 경우도 있다).[11]
==== 조종사 규칙 ====
청천난류(CAT)를 만났을 때 조종사는 다음과 같은 규칙을 따라야 한다.[11]
- 항공기는 난류에 권장되는 속도를 유지해야 한다.
- 청천난류에서 벗어나기 위해 제트 기류를 따를 경우, 항공기는 고도 및/또는 방향을 변경해야 한다.
- 청천난류가 항공기의 한쪽에서 발생할 경우, 조종사는 온도계를 관찰하여 항공기가 제트 기류의 상단에 있는지 하단에 있는지를 확인한 다음, 대류권계면에서 멀어져야 한다.
- 청천난류가 급격한 저기압 골과 연관된 경우, 항공기는 이를 우회하는 대신 저기압 지역을 통과해야 한다.
- 조종사는 해당 지역에 진입하는 다른 항공기에 경고하기 위해 위치, 고도 및 난류의 심각성을 전달하는 조종사 보고(PIREP)를 발행할 수 있다.
==== 사고 사례 ====
항공기는 매우 빠르게 움직이기 때문에, 서로 다른 속도로 수직으로 움직이는 눈에 보이지 않는 공기 덩어리를 빠르게 통과하면서 청천난류(CAT)를 포함한 난류로 인해 갑작스럽고 예상치 못한 가속 또는 '충돌'을 경험할 수 있다. 난류의 대다수는 무해하지만, 극심한 난류로 인해 항공기 객실 내부에서 흔들리는 경우 드물게 객실 승무원과 승객이 부상을 입는 경우가 있다. 소수의 경우 사망자가 발생했으며, 적어도 1대의 항공기가 공중에서 분해되었다.
1966년 3월 5일, BOAC 911편(도쿄발 홍콩행 보잉 707)은 후지산(일본) 하강류에서 심각한 리 웨이브 난류를 겪은 후 청천난류(CAT)에서 파괴되어 탑승자 전원(124명)이 사망했다. 파괴는 수직 안정 장치가 떨어져 나가면서 시작되었다.
1997년 12월 28일, 유나이티드 항공 826편에서 한 명이 사망하고 17명이 CAT 사고로 중상을 입었다.[12]
2024년 5월 21일, 런던발 싱가포르행 싱가포르 항공 321편에서 승객 1명이 사망하고 수십 명이 부상을 입어 항공기가 방콕으로 회항했다.[13]
5. 1. 조종사 규칙
청천난류(CAT)를 만났을 때 조종사는 다음과 같은 규칙을 따라야 한다.[11]- 항공기는 난류에 권장되는 속도를 유지해야 한다.
- 청천난류에서 벗어나기 위해 제트 기류를 따를 경우, 항공기는 고도 및/또는 방향을 변경해야 한다.
- 청천난류가 항공기의 한쪽에서 발생할 경우, 조종사는 온도계를 관찰하여 항공기가 제트 기류의 상단에 있는지 하단에 있는지를 확인한 다음, 대류권계면에서 멀어져야 한다.
- 청천난류가 급격한 저기압 골과 연관된 경우, 항공기는 이를 우회하는 대신 저기압 지역을 통과해야 한다.
- 조종사는 해당 지역에 진입하는 다른 항공기에 경고하기 위해 위치, 고도 및 난류의 심각성을 전달하는 조종사 보고(PIREP)를 발행할 수 있다.
대폭 다른 속도로 이동하는 공기 덩어리끼리 충돌할 때 청천난류가 발생한다. 고고도(7,000-12,000m)에서는 제트 기류 주변에서 빈번하게 발생한다. 또한, 산맥 근처에서 발생하기도 한다. 청천난류는 육안이나 레이더로도 발견할 수 없으므로, 회피하는 것도 어렵다. 그러나, 신틸레이션 계측기 등의 광학적으로 난류를 측정하는 장치를 사용하면, 원거리에서 감지하는 것이 가능하다.
이러한 종류의 난류는 항공기의 항행에 위험한 존재이다. 풍속과 풍향이 급격하게 변화함으로써, 항공기의 날개에서 생기는 양력이 급속하고 예측 불가능하게 변화하여, 심한 흔들림이 일어난다. 여객기가 난류에 조우하면, 기내에서 승객이나 객실 승무원이 몸을 내던져 부상하는 경우가 있다(드문 사례지만, 1997년 12월 28일의 유나이티드 항공 826편 난기류 사고처럼 사망 사고로 이어지는 경우도 있다).[11]
5. 2. 사고 사례
항공기는 매우 빠르게 움직이기 때문에, 서로 다른 속도로 수직으로 움직이는 눈에 보이지 않는 공기 덩어리를 빠르게 통과하면서 청천난류(CAT)를 포함한 난류로 인해 갑작스럽고 예상치 못한 가속 또는 '충돌'을 경험할 수 있다. 난류의 대다수는 무해하지만, 극심한 난류로 인해 항공기 객실 내부에서 흔들리는 경우 드물게 객실 승무원과 승객이 부상을 입는 경우가 있다. 소수의 경우 사망자가 발생했으며, 적어도 1대의 항공기가 공중에서 분해되었다.1966년 3월 5일, BOAC 911편(도쿄발 홍콩행 보잉 707)은 후지산(일본) 하강류에서 심각한 리 웨이브 난류를 겪은 후 청천난류(CAT)에서 파괴되어 탑승자 전원(124명)이 사망했다. 파괴는 수직 안정 장치가 떨어져 나가면서 시작되었다.
1997년 12월 28일, 유나이티드 항공 826편에서 한 명이 사망하고 17명이 CAT 사고로 중상을 입었다.[12]
2024년 5월 21일, 런던발 싱가포르행 싱가포르 항공 321편에서 승객 1명이 사망하고 수십 명이 부상을 입어 항공기가 방콕으로 회항했다.[13]
대폭 다른 속도로 이동하는 공기 덩어리끼리 충돌할 때 청천난류가 발생한다. 고고도(7,000-12,000m)에서는 제트 기류 주변에서 빈번하게 발생한다. 또한, 산맥 근처에서 발생하기도 한다. 청천난류는 육안이나 레이더로도 발견할 수 없으므로, 회피하는 것도 어렵다. 그러나, 신틸레이션 계측기 등의 광학적으로 난류를 측정하는 장치를 사용하면, 원거리에서 감지하는 것이 가능하다.
이 종류의 난류는 항공기의 항행에 위험한 존재이다. 풍속과 풍향이 급격하게 변화함으로써, 항공기의 날개에서 생기는 양력이 급속하고 예측 불가능하게 변화하여, 심한 흔들림이 일어난다.
6. 대한민국
대폭 다른 속도로 이동하는 공기 덩어리끼리 충돌할 때 청천난류가 발생한다. 고고도(7,000-12,000m)에서는 제트 기류 주변에서 빈번하게 발생하며, 산맥 근처에서 발생하기도 한다. 청천난류는 육안이나 레이더로도 발견할 수 없으므로, 회피하는 것도 어렵다. 그러나, 신틸레이션 계측기 등의 광학적으로 난류를 측정하는 장치를 사용하면, 원거리에서 감지하는 것이 가능하다.
이러한 난류는 항공기 항행에 위험 요소이다. 풍속과 풍향의 급격한 변화는 항공기 날개의 양력을 급속하고 예측 불가능하게 변화시켜 심한 흔들림을 유발한다. 여객기가 난류에 조우하면, 기내에서 승객이나 객실 승무원이 부상을 입는 경우가 있으며, 드물게는 유나이티드 항공 826편 난기류 사고처럼 사망 사고로 이어지기도 한다.
대한민국에서 발생한 청천난류로 인한 항공기 사고, 준사고 사례는 현재까지 알려진 바 없다. 하지만, 청천 난류는 언제든지 발생할 수 있는 위험 요소이므로 대한민국에서도 항상 주의를 기울여야 한다.
6. 1. 항공 안전 연구
공기 덩어리들이 서로 다른 속도로 충돌할 때 청천난류가 발생한다. 고고도(7,000-12,000m)에서는 제트 기류 주변이나 산맥 근처에서 자주 발생한다. 청천난류는 육안이나 레이더로는 발견하기 어려워 회피하기 어렵지만, 신틸레이션 계측기와 같은 광학 장비를 사용하면 원거리 감지가 가능하다.청천난류는 항공기 항행에 위험 요소이다. 풍속과 풍향의 급격한 변화는 항공기 날개의 양력을 예측 불가능하게 변화시켜 심한 흔들림을 유발한다. 이로 인해 승객이나 승무원이 부상을 입거나, 드물게는 유나이티드 항공 826편 난기류 사고처럼 사망 사고로 이어지기도 한다.
6. 2. 관련 사례
대한민국에서 발생한 청천난류로 인한 항공기 사고, 준사고 사례는 현재까지 알려진 바 없다.청천난류는 대폭 다른 속도로 이동하는 공기 덩어리끼리 충돌할 때 발생한다. 고고도(7,000-12,000m)에서는 제트 기류 주변에서 빈번하게 발생하며, 산맥 근처에서 발생하기도 한다. 청천난류는 육안이나 레이더로도 발견할 수 없으므로, 회피하는 것도 어렵다. 그러나, 신틸레이션 계측기 등의 광학적으로 난류를 측정하는 장치를 사용하면, 원거리에서 감지하는 것이 가능하다.
이 종류의 난류는 항공기의 항행에 위험한 존재이다. 풍속과 풍향이 급격하게 변화함으로써, 항공기의 날개에서 생기는 양력이 급속하고 예측 불가능하게 변화하여, 심한 흔들림이 일어난다. 여객기가 난류에 조우하면, 기내에서 승객이나 객실 승무원이 몸을 내던져 부상하는 경우가 있으며, 드물지만 사망 사고로 이어지는 경우도 있다. 1997년 12월 28일에는 유나이티드 항공 826편 난기류 사고가 발생하였다.
참조
[1]
서적
A Dictionary of Aviation
Osprey
[2]
논문
Intensification of winter transatlantic aviation turbulence in response to climate change
[3]
논문
Increased light, moderate, and severe clear-air turbulence in response to climate change
[4]
서적
An introduction to Boundary Layer Meteorology
Kluwert Academic Publishers
[5]
간행물
Clear air turbulence and civil jet operation
[6]
간행물
Turbulence with a stable lapse rate
[7]
뉴스
Clear-Air Turbulence: Simultaneous Observations by Radar and Aircraft
1967-08-18
[8]
논문
The N-slit interferometer: an extended configuration
[9]
간행물
Association of clear-air turbulence with 300 mb contour patterns
https://digital.nmla[...]
[10]
학술지
Possible Mechanisms of Clear-Air Turbulence in Strongly Anticyclonic Flows
1997-06-01
[11]
서적
Controlling Pilot Error:Weather
McGraw-Hill
2001
[12]
웹사이트
Killer turbulence hits flight
http://news.bbc.co.u[...]
[13]
웹사이트
Severe turbulence on Singapore Airlines flight 321 from London kills two, injures others, airline says
https://www.cbsnews.[...]
2024-05-21
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