항공기상 문제은행Weather

핵심 해설

국제표준대기(International Standard Atmosphere, ISA)는 실제 대기가 시시각각 변하기 때문에 항공기 성능·고도계·계기를 일관되게 비교하려고 ICAO가 정의한 가상의 기준 대기입니다. 성능 차트, 고도계 눈금, 엔진 정격 추력이 모두 이 표준값을 출발점으로 삼습니다. ISA 해면 표준 조건은 다음과 같습니다.

이 값들은 서로 물리적으로 연결돼 있습니다. 공기는 이상기체에 가까워 상태방정식 P = ρRT를 따르는데, 해면 표준에서 P = 101,325 Pa, 건조공기 기체상수 R = 287 J/(kg·K), 절대온도 T ≈ 288 K를 대입하면 밀도 ρ = P/(RT) ≈ 1.225 kg/m³가 나옵니다. 즉 밀도 1.225는 기온 15°C와 기압 1013.25 hPa로부터 유도되는 값이지 임의의 숫자가 아닙니다. 밀도 1.0 kg/m³는 반올림한 듯 그럴듯해 보이지만 표준값은 어디까지나 1.225 kg/m³입니다.

선지별 분석 ① ISA의 대류권 기온 감률은 1,000 ft당 약 2°C(1,000 m당 6.5°C)입니다. 옳은 값이므로 답이 아닙니다. ② 기압은 고도에 따라 비선형으로 감소하며 18,000 ft 부근에서 해면값의 약 절반이 됩니다. 옳은 서술이므로 답이 아닙니다.

③ 표준 밀도는 1.0이 아니라 1.225 kg/m³로, 기온 15°C와 기압 1013.25 hPa로부터 P = ρRT로 유도되는 값입니다. 1.0은 반올림한 듯 그럴듯해 보이는 함정입니다.

④ 음속 약 340 m/s는 15°C 표준에서 a = √(γRT)로 유도되는 정확한 값입니다.

관련 개념: ISA, 표준대기, 표준 밀도, 이상기체 상태방정식, 음속

출제 빈도: 보통 — 항공사 필기 기출에서 같은 개념을 묻는 문항이 3건 확인됩니다.

핵심 해설

지구의 날씨 변화를 일으키는 근본 원인은 지표면이 태양 에너지를 고르게 받지 못하는 데 있습니다. PHAK는 대기를 움직이게 하는 주요 요인으로 지표면의 불균등 가열을 들고, 이 가열이 대기의 평형을 깨뜨려 공기의 움직임과 기압을 바꾼다고 설명합니다.

적도는 더 많이, 극지방은 더 적게 가열됩니다

지구는 곡면이고 기울어진 자전축으로 태양 주위를 돌기 때문에 적도 지역이 극지방보다 더 많은 태양열을 받습니다. 한 지역이 받는 태양 에너지는 계절과 위도에 따라 달라지며, 햇빛이 지표에 닿는 시간과 각도가 그 차이를 만듭니다. 가열된 적도 공기는 밀도가 작아져 상승하고, 극 쪽으로 흐르며 식어 밀도가 커지면 다시 지표 쪽으로 가라앉습니다.

가열 차이가 기압 차이를, 기압 차이가 바람을 만듭니다

불균등 가열은 공기 밀도를 바꾸고 순환 형태를 만들 뿐 아니라 기압도 바꿉니다. 온도 차이 때문에 적도 지역에는 저기압, 극지방에는 고기압이 자리 잡고, 극의 고기압 공기가 지표를 따라 적도 쪽으로 흐르게 됩니다. 바람을 직접 일으키는 힘은 기압경도력이지만, 그 기압 차이를 만든 출발점은 태양 에너지의 불균등한 분포입니다.

선지별 분석

① PHAK가 대기를 움직이게 하는 주요 요인으로 지목한 것이 바로 지표면의 불균등 가열입니다.

② 방향이 뒤바뀌었습니다. 가열되어 상승하는 것은 적도 지역의 공기이고, 극 쪽으로 흐르며 식은 공기가 가라앉습니다. 극지방에는 오히려 차고 무거운 공기가 쌓여 고기압이 형성됩니다.

③ 불균등 가열은 공기 밀도와 기압을 함께 바꾸어 대기 순환 형태를 만든다는 것이 PHAK의 설명입니다.

④ 지역별로 받는 태양 에너지는 계절과 위도에 따라 달라지며, 햇빛이 비추는 시간과 입사 각도가 그 차이를 만듭니다.

관련 개념: 지표면 불균등 가열, 대기 순환, 적도 저기압·극 고기압, 기압경도력, 태양 입사각

출제 빈도: 보통 — 항공사 필기 기출에서 같은 개념을 묻는 문항이 2건 확인됩니다(영문 출제 포함).