조종사가 반드시 알아야할 항공기상학의 구름 분류

조종사는 비행 중 수 많은 다양한 구름을 조우하게 되죠. 그렇다면 조종사는 어떤 구름이 위험하고 회피해야하는지 또는 어떤 구름이 수적(비)이나 빙정(얼음)을 머금고 있는지 알 수 있을까요?
이번 포스팅에서는 항공기상에서 분류하는 구름의 종류에 대해 알아보겠습니다.

1803년 Luke Howard가 최초로 구름을 분류했습니다.
현대에는 크게 두 가지 기준으로 구름을 분류합니다.

 

[어려운 내용은 없으나 자가용부터 계기한정, 상업용 그리고 항공사 필기전형에서 자주 나오는 문제들을 풀기 위해 필요한 지식일 뿐만 아니라 실제 비행에서도 악기상 회피에 필요한 지식이므로 눈여겨 보시면 좋을 것 같습니다.]

1. 구름 모양에 따른 분류
1) 권운 : 빠른 바람에 의해 구름이 빗자루로 쓸린 것 같은 모양을 하고 있는 구름입니다. 주로 빠른 바람은 고고도에서 발생하기 때문에 권운은 고고도(FL200)에서 조우할 수 있습니다. 

권운(Cirrus)

2) 층운 : '층'으로 시작하는 이름에서도 유추 가능하듯이 구름이 한 개의 층처럼 얇게 퍼진 모양을 하고 있습니다. 층운은 대기가 안정적인 상태에서 형성되기 때문에 비교적 편안한 비행을 할 수 있습니다.

층운(Stratus)

 3) 적운 : 쌓을 '적'을 사용하는 이름에서 알 수 있듯이 구름이 수직으로 높게 쌓인 모양을 하고 있습니다. 층운과는 정반대의 성격이죠! 구름이 수직방향으로 발달하기 위해 대기가 불안정해야합니다. 때문에 비행시 난기류를 조우할 수 있습니다.

적운 (Cumulus)

4)난운 :  난운은 정확히 말씀드리면 구름의 모양으로 분류되는게 아니라 구름이 포함하고 있는 성분이 다릅니다. 영어이름은 'Nimbus'인데, 이는 '비'를 의미합니다. 즉, 비를 포함하고 있는 구름으로 흔히 우리가 말하는 먹구름입니다. 

난운(Nimbus)

2. 형성 고도에 따른 분류

 : 아래 표는 WMO에서 분류한 10종 운형 분류 기준입니다. 모양에 따른 분류에서 소개드린 운형의 이름들이 조합되어 총 10가지의 종류로 구분됩니다.
* 고도에 따른 구름 분류의 고도 수치는 중위도를 기준으로 합니다.

 

명칭	고도 범위	종류
하층운	SFC - 6500ft	층운(St), 층적운(Sc), 난층운(Ns)
중층운	6500ft - 16500 ft	고층운(As), 고적운(Ac)
고층운	16500ft - 40000 ft	권운(Ci), 권적운(Cc), 권층운(Cs)
수직발달	-	적운(Cu), 적난운(Cb)

 

- 중층운에는 'Alto-'라는 이름이 붙어 중층운 분류라는 것을 표시합니다. 0도 아래에서도 얼지 않고 액체상태로 존재하는 과냉각 수적을 포함하고 있을 수 있습니다. 이 경우 항공기 표면에 과냉각수적이 부딪히며 구조적 착빙을 발생시킵니다. 표면 위에 얼음이 생기게 되면 항공기의 총 무게가 증가하고, 공력학적 형상을 변화시키게 됩니다. 때문에 조종사는 중층운 고도에서 구름을 통과할 경우에는 반드시 절차에 따라 방제빙(Anti, De icing) 장치를 작동시켜야 합니다.

 

- 고층운은 너무 높은 고도이기 때문에 구름 내부에 수적이 존재하지 않고 모두 얼어 빙정의 상태로 존재합니다. 그렇기 때문에 이 고도 범위에서 비행 시 항공기 구조적 착빙이 발생하지 않습니다.

3. 기타 구름
1) 렌즈형 고적운 Altocumulus Standing Lenticular (ACSL)
: 강한 바람이 산을 넘어 불 때 풍하측에 형성되는 구름입니다. 바람은 계속 흐르더라도 렌즈 모양의 구름은 제자리에 멈춰 있어 'Stading Lenticular cloud' 입니다. 이 구름은 매우 강한 난류의 존재를 암시하는 pilot's visual cue입니다.

저도 산악 지형이 많은 캘리포니아에서 비행할 때 여러 번 조우했는데, 그 때마다 ATC에서 렌즈형 고적운 때문에 route offset을 요청해서 피해갔던 기억이 나는군요.

 

2) Rotor cloud

: ACSL과 같이 강한 바람이 산을 넘으며 풍하측에 형성되는 파동에서 발생합니다. 다만 ACSL은 파동의 마루 위에 형성되고 Rotor cloud는 마루 아래에 형성된다는 점이 다릅니다. 

3) Cap cloud
: Cap cloud도 ACSL과 마찬가지로 강한 바람이 산을 넘어갈 때 형성됩니다. 다만 풍하층이 아니라 산 정상 위에 마치 산이 모자를 쓴 것과 같은 모양을 하고 있어 붙여진 이름입니다. 이 또한 강한 난류의 Visual cue이기 때문에 반드시 회피 기동해야 합니다. 

 

비행소년의 비행tip) ACSL, Rotor, Cap cloud 3종은 40kts 이상의 습한 공기가 산악지대에서 불 때 형성. 해당 난류를 회피하기 위해 최소 100NM 이전에서부터 상승을 시작해야하며 산 정상보다 3000 ~ 5000 ft 이상의 높이로 통과해야합니다. 또한 난류의 영향을 최소화하기 위해 45도 방향으로 산맥을 가로지르는 항적으로 비행해야 합니다.

 

4) Virga (꼬리구름)

: 강수가 지면에 닿기 이전에 증발하며 형성된 구름. 차갑게 냉각된 공기가 갑자기 강하하며 발생하는 건조 마이크로 버스트에서도 꼬리구름을 볼 수 있습니다.