18.3.4. Icing Factors
*구조적 착빙은 많은 요인에 의해 결정됩니다. 착빙의 유형 및 심각한 정도와 가장 밀접하게 관련된 기상학적 양(quantity)은 중요도에 따라 과냉각된 액체 상태인 물의 함량{SLWC(Supercooled Liquid Water Content)}, 온도(고도), 그리고 물방울의 크기 순으로 나타납니다. 그러나 항공기의 유형/디자인(type/design) 및 속도 또한 중요한 요소입니다.
SLWC는 착빙에 이용될 수 있는 물의 양을 결정하는데 중요합니다. 적운형 구름에서 가장 많은 양을 찾을 수 있는 반면에, 층운형 구름에서 가장 적은 양을 찾을 수 있습니다. 그러나 대부분의 착빙이 형성될 때는 SLWC가 낮습니다.
착빙의 가능성은 온도에 따라 매우 달라집니다. 착빙이 발생하려면 외부 공기 온도가 0℃ 미만이어야만 합니다. 구름이 더욱 차가워질수록 SLWC는 구름 속에 얼음 결정만이 남을 때까지 감소합니다. 따라서 거의 모든 착빙은 0℃와 -20℃ 사이의 온도 간격에서 발생하는 경향이 있으며, 보고되는 착빙의 약 절반 정도는 -8℃에서 -12℃ 사이에서 발생합니다. 고도 기준으로 볼 때, 착빙이 발생하는 최고 높이는 거의 10,000 feet이며, 대략 절반 정도가 5,000 feet에서 13,000 feet 사이에서 발생합니다. 액체 상태의 물방울은 핵이 없이 얼기 때문에 착빙에 대한 물리적 한랭 한계(physical cold limit)는 -40℃입니다.
일반적으로 거친 착빙은 -15℃보다 낮은 온도에서 발생하는 경향이 있고, 맑은 착빙은 -10℃보다 높은 온도에서 발생하는 경향이 있으며 혼합 착빙은 거친 착빙과 맑은 착빙의 중간 온도에서 발생하는 경향을 가집니다. 이것은 일반적인 안내(guidance)일 뿐입니다. 착빙의 종류는 액체 상태인 물의 함량, 물방울의 크기, 항공기 고유 변수(aircraft-specific variable)에 따라 달라집니다.
만약 항공기 기체가 차가운 물에 젖어있는 경우 따뜻한 대기(0℃ 이상)에서 차가운 온도(0℃ 미만)를 유지할 수 있습니다. 예를 들어, 만약 항공기가 추운 환경에서 비행하다가 더 따뜻한 온도인 지역으로 하강한다면, 기체는 즉시 따뜻한 온도까지 가열되지 않는다는 것입니다. 일부 항공기의 경우 착륙 후에도 일정 시간 동안 0℃보다 차가운 상태를 유지할 수 있습니다. 공기 온도가 0℃를 살짝 넘는 환경에서 기체에 연료 탱크가 매입 설치된 항공기는 특히 착빙에 취약합니다. 이러한 특성은 기체마다 다르기 때문에 조종사들이 항공기의 한계(limitation)를 인지하는 것이 중요합니다.
{예 : 어는비(freezing rain), 어는 이슬비(freezing drizzle) 등} 물방울의 크기는 착빙에 영향을 미칠 수 있지만, 물방울의 크기가 구름에서 존재하는 물방울보다 크지 않다면 SLWC와 온도만큼 중요한 요소는 아닙니다. 물방울의 크기는 기체에 의해 축적되는 물방울에 영향을 미칩니다. 작은 물방울들은 비행기의 앞쪽 가장자리 근처의 에어포일에 영향을 미치는 경향이 있습니다. 어는비와 어는 이슬비를 포함한 더 큰 물방울들은 *유선을 넘어 더 먼 곳까지 영향을 미칠 수 있습니다.
항공기 비행 속도는 착빙 유형과 심각성을 결정하는 중요한 비기상학적인(non-meteorological) 요소입니다. 과냉각된 물방울의 충격률(rate of impact)은 공기 속도가 증가함에 따라 증가하는데, 이는 얼음 축적을 증가시키는 역할을 합니다만 마찰로 인해 기체 표면이 가열되는 것이 이를 대응하게 됩니다. 일반적으로 575 knots 이상의 속도에서는 기체의 착빙을 무시할 수 있습니다.
항공기의 유형과 디자인도 중요한 요소들입니다. 이러한 특성들이 다양하기 때문에 조종사들은 항공기의 한계(limitation)를 인지하는 것이 중요합니다.
상업용 제트 항공기는 일반적으로 가벼운 터보프롭 항공기보다 착빙에 덜 취약합니다. 이것은 상업용 제트 항공기의 빠른 속도, 강력한 *디아이싱 장비, 그리고 일반적으로 착빙이 발생하기에 너무 차가운 높은 고도에서 운항하는 경향 때문입니다. 반대로, 경량 터보프롭 항공기는 일반적으로 착빙이 잘 발생하는 낮은 고도에서 비행하고 낮은 운항 속도를 가지기 때문에 착빙에 더 취약합니다.
- 구조적 착빙 (structural icing) : https://jicho9597.tistory.com/177 참조.
- 유선 (streamline) : 유체가 흐르는 방향과 일치하는 곡선.
- 디아이싱 (de-icing) : https://jicho9597.tistory.com/177 참조.
※ U.S. Department of Transportation Federal Aviation Administration, FAA Advisory Circular (AC) 00-6B, AVIATION WEATHER, page 18-2~3 해석