[항공기상] Eddy Dissipation Rate

Eddy Dissipation Rate

가. 정의

 

EDR은 항공기와 독립적인 기상 변수로, 단위는 m²/s³입니다. 간단히 말해서, Turbulence가 빠르게 소산되는 대기에서는 난기류가 발생할 가능성이 높습니다. 가장 중요한 점은 EDR이 난기류의 가능성을 측정하는 지표가 아니라는 것입니다.

 

유체 역학에서 Turbulence는 유체의 "Turbulence"를 의미합니다. 공기도 유체와 유사한 특성을 가지고 있기 때문에 대기 중에서도 Turbulence가 발생할 수 있습니다. 대부분의 조종사들은 대형 제트기의 날개 끝에서 구름이나 연기 속으로 Turbulence가 휘도는 모습을 본 적이 있을 것입니다. 조종사들은 이러한 Turbulence(일반적으로 보이지 않음)를 피하라고 교육을 받습니다. 왜냐하면 이 Turbulence가 작은 항공기가 대형 제트기를 따라가다가 의도치 않게 롤이 발생할 수 있기 때문입니다. 이를 흔히 'Wake turbulence'라고 합니다.

 

따라서 조종사들은 Wake turbulence에 대한 주의를 기울일 때 바람과의 관계를 중요하게 생각합니다. 이는 바람이 Turbulence를 "밀어내"는 역할을 하기 때문입니다. 바람이 거의 없거나 아주 약하면 이 Turbulence는 해당 지역에서 오랫동안 지속될 수 있습니다. 반대로 강한 바람은 Turbulence가 멀리 이동하게 하고 결국 그 지역에서 혼합됩니다.

 

대부분의 대기 중 난기류는 이러한 Wake turbulence처럼 나타나지 않습니다. 난기류가 발생하는 대기는 Turbulence가 빠르게 소산되는 대기이고, 난기류가 적은 대기는 Turbulence가 오랫동안 지속됩니다. 가장 중요한 점은, 항공기에서 "덜컹거림"을 느끼려면 Turbulence가 항공기 크기와 비슷한 크기여야 한다는 것입니다. 실제로 우리는 대기 중 Turbulence가 어떻게 사라지는지 관찰하지 않지만, 대신 대기를 혼합하게 만드는 조건을 측정합니다. 대기가 많이 혼합될수록 난기류가 발생할 가능성이 높습니다. EDR은 바로 이 대기의 "혼합 정도"를 측정하는 값입니다. 즉, 대기가 얼마나 빠르게 Turbulence를 혼합할지, 그래서 Turbulence가 얼마나 빨리 소산되는지에 대한 값입니다.

 

나. EDR 값

EDR은 관측된 값 또는 예측 값으로 0에서 1 사이의 값을 가집니다. EZWxBrief 프로그레시브 웹 앱에서 사용되는 EDR 값은 실제로 EDR x 100으로 표시됩니다. EDR을 100으로 곱하면 이 값을 0에서 100 사이의 정수 값으로 변환할 수 있어 사용하기 편리합니다. 예를 들어, EDR 값이 0.23 m²/s³이면 23으로 표시됩니다.

 

다. EDR은 "모두에게 동일한" 기상 변수는 아니다.

 

EDR의 복잡한 부분은 바로 여기에 있습니다. 앞서 언급했듯이, 난기류 침투 속도는 항공기의 무게와 밀접한 관계가 있습니다. 즉, 더 무거운 항공기는 중간 이상의 난기류가 발생할 때 더 높은 비행 속도로 비행할 수 있습니다. 그렇다면 Cessna 152를 조종하는 비행사와 Gulfstream G700을 조종하는 비행사는 난기류를 다르게 경험할 것입니다. Gulfstream G700은 Airbus A320과 난기류를 다르게 경험할 것이고, Airbus A320은 Boeing 777과 또 다르게 경험할 것입니다.

 

이 말은 EDR 값이 18일 때, Cirrus SR20에는 중간 정도의 난기류를 일으킬 수 있지만, Boeing 737에는 가벼운 난기류만 일으킬 수 있다는 뜻입니다. 아래 표에 있는 것처럼, 항공기 무게 클래스에는 세 가지가 있습니다: Light, Medium, Heavy입니다.

 

• Light: 최대 이륙 중량 15,500lbs 이하 (예: Cirrus SR22, Piper Cub, LJ23)
• Medium (또는 Large): 최대 이륙 중량 15,500 ~ 300,000lbs (예: A320, B737, G5, MD80)
• Heavy: 최대 이륙 중량 300,000lbs 이상 (예: A330, A380, B787, B777)

연구자들은 기상 보고서(PIREPs)와 EDR 데이터를 비교한 결과, 중형 항공기(B737)만 데이터가 있었습니다. 이 데이터의 분포가 매우 넓었기 때문에 중간값을 사용했습니다. 그 후, 연구자들은 항공기 반응을 무게를 기준으로 이론적으로 확장하여 가벼운 항공기와 무거운 항공기의 EDR 범위를 설정했습니다. 하지만 가벼운 항공기와 무거운 항공기의 EDR 범위는 아직 검증되지 않았으며, 이를 검증하려면 많은 데이터가 필요합니다.

 

결국, EZRoute 프로파일에서 EDR 값을 확인하면, 항로를 따라 난기류를 색상으로 구분한 EDR 값을 볼 수 있습니다. 예를 들어, 가벼운 항공기를 선택한 경우, 프로파일에서 초록색은 EDR 값이 13에서 15 사이를 나타내며, 갈색/황토색은 16에서 35, 빨간색은 36에서 63, 어두운 빨간색은 64에서 100을 나타냅니다. 극단적인 난기류가 예보되는 경우는 드물며, 초록색, 황토색, 빨간색, 어두운 빨간색 이외의 색은 12 이하의 EDR 값을 의미하여 순탄한 비행이 예상된다는 뜻입니다.