비행기도 때로는 무임승차.. (제트기류)

요즘 우리 아이들이 재미있게 보는 애니메이션이 '니모를 찾아서 (Finding Nemo)' 다.

니모라는 아들을 찾아나서는 아빠 물고기(클라운 피쉬) 말린의 모험담과 그 주변 이야기를 다룬 것으로 이 영화를 보면 아빠 말린이 니모가 잡혀갔을 곳이라고 추측되는 시드니 항까지 가기 위해 거북이 무리와 함께 호주동부해류((East Austrailian Current, EAC)를 이용하는 장면이 나온다.

응 !?  영화를 보지 못했다구? ^^;;

그럼 '니모를 찾아서' 애니메이션을 보지 못한 분을 위해 추가 설명...

일반적으로 바다는 강이나 냇물과는 달리 흐르지 않을 것이라고 생각하기 쉽지만 바다는 내부적으로 해류, 즉 바닷물길이 있어 일정하게 강처럼 흐른다고 한다.

아래 영화 이미지를 보면 좀 더 쉽게 이해할 수 있을 것이다.

0123456

물론 실제 해류는 애니메이션, '니모를 찾아서' 에서 처럼 폭이 좁지는 않고 몇 십키로 정도 된다고 하니 실제와는 조금 상황이 다른 것 같긴 하지만 그래도 바닷속에 물길이 있다는 걸 알게 해 준다.
신기하다. !!!!   같은 물 속인데도 다른 흐름이 있다는 게 말이다.


바다의 해류가 있듯 하늘에도 빠른 공기 흐름이 있어

그런데 이런 물의 흐름 현상이 바다에만 있는 것은 아니다.  하늘에도 이런 흐름이 있다. 바다의 물 대신에 하늘에는 물 대신 공기의 흐름이 존재한다.

현재 항공기를 이용하는 경우, 인천에서 일본 나리타(도쿄) 공항까지 비행시간은 2시간 10분 정도 걸리지만, 되돌아오는 나리타 -> 인천공항 구간은 2시간 40분이 걸린다. (대한항공의 경우)

* 서울 (인천공항) -> 도쿄 (나리타공항) :   2시간 10분 소요
* 도쿄 (나리타공항) -> 서울 (인천공항) :   2시간 40분 소요        -----   30분 차이

이렇게 같은 구간을 왕복함에 있어서 왜 걸리는 시간에 차이가 나는 걸까?

이유는 바람 때문이다.

물론 갈 때와 올 때의 항로 (비행기 길) 차이도 있을 수 있지만 그 보다는 바람의 영향 때문에 오가는 시간에 차이가 발생한다는 게 더 정확한 이유다.

"아니 맞바람 때문에 비행기가 늦는다니요?"
"그게 말이 됩니까? 거대한 항공기가 바람 때문에 지연된다는 게?"


항공기는 맞바람 때문에 비행속도가 느려진다.

아래 기상도를 보면 한국에서 일본쪽으로 고도 약 3만피트 상공에서 바람이 불고 있음을 알 수 있다.  이 바람의 방향은 서쪽에서 동쪽으로 불고 있으며, 속도는 대단히 빨라 시속 100~200km 정도에 이른다.  바다에 빠른 해류가 있는 것처럼 하늘에도 아주 빠른 공기의 흐름이 있는 것이다.

2008.1.3 기상도

이런 상황을 이용하여 항공기가 인천을 출발, 도쿄로 비행할 때는 이 바람을 타고 룰루랄라 ♬ 날아간다.  당연히 뒤에서 바람이 항공기를 밀어주니 비행속도도 빨라지고 시간도 단축된다.  반면에 도쿄에서 인천으로 돌아올 때는 불어오는 맞바람을 뚫고 비행해야 한다.

여기서 말하는 바람이 바로 제트기류(Jet Stream) 라고 명명된 공기의 흐름이다.

제트기류 (Jet Stream) 란?
1. 제트기류(-氣流, Jet Stream)는 중위도 지방의 고도 약 9-10km 대류권과 성층권(stratosphere)의 경계면인 대류권계면 부근에서 형성
2. 북반구를 기준으로 서(西)쪽으로부터 동(東)쪽으로 흐르는 기류
3. 제트기류의 속도는 시속 100-200km에 이를 정도로 매우 빠름
   (겨울철에는 시속 130km, 여름철에는 시속 65km)
4. 기류의 경로 모양은 계곡의 하천이나 뱀처럼 구비쳐 흐르는 형태
5. 북반구에서 겨울철에는 북위 35°에 위치하고 여름철에는 북위 50°에 부근에서 형성

제트기류는 항공기의 비행시간을 줄여줘

다른 예를 하나 더 보자

서울에서 미국 LA 구간의 항공편은 대략 아래와 같이 오가는 시간의 차이를 보인다.
 

* 서울(인천) --> 로스앤젤레스 :  10시간 35분 소요
* 로스앤젤레스 --> 서울(인천) :  13시간 10분 소요      ---    2시간 35분 차이

태평양 북반구 지역 제트기류 흐름

무려 2시간 35분이나 비행시간 차이가 난다.
이도 역시 서쪽에서 동쪽으로 빠른 속도로 부는 제트기류의 영향 때문이다. 공교롭게도 이 제트기류는 항공기가 가장 좋아하는 최적 순항 높이인 3만-4만피트 사이에 주로 흐르기 때문에 항공기가 비행할 때 주로 이 제트기류를 타거나 거스르게 된다.

왼쪽 그림을 (클릭해서 크게) 보면 알겠지만, 항공기가 주로 운항하는 북태평양 위쪽으로 제트기류가 흐르고 있다. 이 제트기류를 이용해 항공기는 시간도 힘(? 연료)을 덜 들이고도 빠르게 비행할 수 있는 것이다.

항공사는 이런 제트기류의 특성을 이용해 '경제항로' 를 개발(?, 새로 설정)하여 연료를 절감하고 있다. 예를 들어 미주행 항공편은 이 제트기류를 십분활용하고 한국으로 돌아올 때는 제트기류를 피해 항로를 북쪽으로 이동해서 오는 북극항로를 이용하는 것이 바로 그것이다.  이렇게 하면 비행시간도 평균 30분 이상 단축하고 연료 소모량도 대폭 줄일 수 있게 된다.


그런데 왜 이름이 제트기류 (Jet Stream) 일까?

이 제트기류가 존재한다는 사실은 2차 세계대전 시 미군 폭격기가 아시아(일본) 쪽의 임무를 마치고 돌아오는 과정에서 가는 시간보다 임무를 마치고 돌아오는 시간이 짧다는 데서 발견했다고 한다.

'제트기류'라는 이름은 제트기와 직접 관련이 있는 것은 아니다. 원래 제트라고 하는 용어는 빠른 유체(가스나 물 등 흐르는 물체들)의 흐름을 의미하는 것으로, 항공기에서 주로 사용하는 '제트엔진'이라는 용어는 뜨거운 연소가스의 흐름, 즉 제트를 내뿜는다고 해서 붙혀진 이름이다.

다만 제트 항공기가 가장 효율적으로 운항하는 고도인 3만-40만피트 사이에 이 제트기류가 존재하는 것이 우연치고는 대단한 우연이다.  어쩌면 제트 항공기가 더욱 효과적으로 비행하라는 운명적 계시인지도. ㅋㅋ


제트기류 (Jet Stream) 부근에서는 터뷸런스(Turburlence)를 주의해야

애니메이션 '니모를 찾아서 (Finding Nemo)' 를 보신 분은, 아빠 물고기가 빠른 해류에 진입할 때나 해류에서 빠져나올 때 적지않게 충격을 받는 장면을 기억할 것이다. 이동하는 물체에서 뛰어내려 균형을 유지하려면 뛰어내려서도 달리던 속도와 방향을 어느정도 유지해야 하는 데, 이를 무시하고 제자리에 멈추려고 하면 넘어지거나 균형을 잃는 관성의 법칙 때문이다.

항공기도 마찬가지다.  이렇게 비행에 유리한 제트기류(Jet Stream)를 타기 위해 제트기류에 진입할 때 적지않은 흔들림과 난기류(터뷸런스, Turbulence)을 만나게 된다.  일반적으로 터뷸런스(Turbulence)는 구름이나 비 속을 비행할 때 주로 발생하는 현상이지만 이렇게 제트기류(Jet Stream) 주변에서는 구름 한 점 없이도 심한 요란 현상이 발생한다.  이를 맑은 하늘에서도 흔들림이 발생한다 하여 청천난류 (Clear Air Turbulence) 이라고 한다.

대체로 항공기가 제트기류(Jet Stream) 부근에 이르면 기내 방송을 통해 기장은 좌석벨트를 착용하라는 안내를 하지만, 좌석벨트는 좌석에서는 항상 착용하고 있어야 언제 발생할 지 모르는 흔들림으로부터 사고를 예방할 수 있는 안전벨트이므로 매우 중요하다 하겠다.
비행기도 공짜, 아니 무임승차를 좋아한다.
뒤에서 바람(제트기류)이 밀어주니 힘(연료)을 덜 들이고도 빠른 속도로 비행할 수 있으니 말이다.