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20 13 년 월8
20 1 3 년 8 월 석사학위 논문
석 사 학위 논문
우리나라 공항별 항공운항 장애에 미치는 기상학적 원인에 관한 연구
우리 나라 공항 별 항공 운항 장애 에 미치 는 기상 학적 원인 에 관한 연구
조선대학교 대학원
박 진 우
대 기 과 학 과
박 진 우
우리나라 공항별 항공운항 장애에 미치는 기상학적 원인에 관한 연구
A St udy on t heMet eor ol ogi calEf f ect st hati nf l uence on t heFl i ghtOper at i on Obst acl es
on t heI nt er nat i onalAi r por t si n Kor ea
2 01 3 년 8 월 2 3 일
조 선 대 학 교 대 학 원
대 기 과 학 과
박 진 우
우리나라 공항별 항공운항 장애에 미치는 기상학적 원인에 관한 연구
지도교수 류 찬 수
이 논문을 이학 석사학위신청 논문으로 제출함.
20 1 3 년 4 월
조 선 대 학 교 대 학 원
대 기 과 학 과
박 진 우
박진우의 석사학위 논문을 인준함
위원장 국 립
기상연구소 이학박사 김 백 조 (인)
위 원 조선대학교 이학박사 이 충 태 (인)
위 원 조선대학교 교 수 류 찬 수 (인)
2 0 1 3 년 5 월
조 선 대 학 교 대 학 원
목 차
ListofTables···ⅲ ListofFigures···ⅳ ABSTRACT···ⅶ
제1장 서론 ···1
제2장 자료 및 분석 방법 ···3
제1절 자료 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 3
제2절 분석 방법 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 4
제3장 통계분석 ···6
제1절 항공운항 특성 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 6
1.일반적 원인 ·······················································································6
2.기상학적 원인 ················································································12
가.안개 ···13
나.강설 ···15
다.강우 ···18
제2절 공항별 기상현상( 안개· 강설· 강우)특성분석 · · · · · · · · · · ·20
1.안개
· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 20
2.강설
· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 23
3.강우
· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 26
제3절 기상현상과 항공운항 간 연관성 분석 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·29
1.안개 ···································································································29
가.시·공간적 발생 특성 ···29
나.종관 기압배치 특성 ···34
2.강설 ···································································································38
가.시·공간적 발생 특성 ···38
나.종관 기압배치 특성 ···42
3.강우 ···································································································45
가.시·공간적 발생 특성 ···45
나.종관 기압배치 특성 ···49
제4장 결론 및 제언 ···52
참고문헌 ···54
ListofTables
Table 1. Altitude and latitude/longitude of the Korea Aviation Meteorological Agency.···4 Table2.Operationplanning,delaysandcancellationsofflightsbyairport(flight).·6 Table3.Trendofdelaysandcancellationsduetofog byairport(flight/year).···13 Table4.Trend ofdelaysand cancellationsduetosnowfallby airport(flight/year).
···15 Table 5.Trend ofdelays and cancellations due to rainfallby airport(flight/year).
···18 Table6.Trendofthefrequencyoffog occurrencebyairport.···20 Table7.Trendofthefrequencyofsnowfalloccurrencebyairport.···23 Table8.Trendofthefrequencyofrainfalloccurrencebyairport.···26 Table9.Delaysandcancellationsduetofog byairport(days).···29 Table10.Delaysandcancellationsduetosnowfallbyairport(days).···38 Table11.Trendofdelaysandcancellationsduetosnowfallbyairport(day/year).··
···38 Table12.Delaysandcancellationsduetorainfallbyairport(days).···45 Table13.Trendofdelaysandcancellationsduetorainfallbyairport(day/year).····
···45
Li stofFi gur es
Fig.1.Locationoftheairportsusedinthisstudy(AIP,2011).···3 Fig.2.Percentage of delays (left panel) and cancellations (right panel) due to generalcauses:(A)IncheonInt'lAirport,(B)GimpoInt'lAirport,and(C)Jeju Int'lAirport.···7 Fig.3.Frequency ofdelays(leftpanel)andcancellations(rightpanel)by year:(A) IncheonInt'lAirport,(B)GimpoInt'lAirport,and(C)JejuInt'lAirport.···8 Fig.4.Frequency ofdelays (leftpanel)and cancellations (rightpanel)by month:
(A)IncheonInt'lAirport,(B)GimpoInt'lAirport,and(C)JejuInt'lAirport.10 Fig.5.Frequency ofdelays (leftpanel)and cancellations (rightpanel)by season:
(A)IncheonInt'lAirport,(B)GimpoInt'lAirport,and(C)JejuInt'lAirport.11 Fig.6.Percentage of delays (left panel) and cancellations (right panel) due to meteorologicalcauses by airport:(A)Incheon Int'lAirport,(B)Gimpo Int'l Airport,and(C)JejuInt'lAirport.···12 Fig.7.Frequency ofdelays(leftpanel)and cancellations(rightpanel)dueto fog:
(A)byyear,(B)bymonth,and(C)byseason.···14 Fig.8.Frequency of delays (left panel) and cancellations (right panel) due to snowfall:(A)byyear,(B)bymonth,and(C)byseason..···17 Fig.9.Frequency of delays (left panel) and cancellations (right panel) due to rainfall:(A)byyear,(B)bymonth,and(C)byseason.. ···19 Fig.10.Frequency offog occurrence by year and by month:(A)Incheon Int'l
Airport,(B)GimpoInt'lAirport,and(C)JejuInt'lAirport.···21 Fig.11.Frequencyoffogoccurrencebyseason. ···21 Fig.12.Fig. 12. Frequency offog occurrencetime(leftpanel)anddissipation time (rightpanel)by airport:(A)IncheonInt'lAirport,(B)GimpoInt'lAirport,and (C)JejuInt'lAirport.···22 Fig.13.Frequency ofsnowfallby yearand by month:(A)Incheon Int'lAirport,
(B)GimpoInt'lAirport,and(C)JejuInt'lAirport.···24 Fig.14.Frequencyofsnowfalloccurrencebyseason.···24 Fig.15. Frequency offog occurrence time (leftpanel)and dissipation time (right
panel)by airport:(A)Incheon Int'lAirport,(B)Gimpo Int'lAirport,and (C) JejuInt'lAirport. ···25 Fig.16.Frequency ofrainfalloccurrenceby yearand by month:(A)Incheon Int'l
Airport,(B)GimpoInt'lAirport,and(C)JejuInt'lAirport.···27 Fig.17.Frequencyofrainfalloccurrencebyseason.···27 Fig.18.Frequency offog occurrence time (leftpanel)and dissipation time (right panel)by airport:(A)Incheon Int'lAirport,(B)Gimpo Int'lAirport,and (C) JejuInt'lAirport.···28 Fig.19.Frequency ofdelays(leftpanel)and cancellations(rightpanel)dueto fog byday:(A)byyear,(B)bymonth,and(C)byseason.···31 Fig.20.Frequency ofdelays(leftpanel)and cancellations(rightpanel)dueto fog bytime:(A)Occurrencetime,(B)dissipationtime,and(C)duration.···33 Fig.21.Frequency ofdelaysand cancellationsduetofog by theshortestdistance:
(A)delays,and(B)cancellations.. ···33 Fig.22.Diagram ofthesynopticpressurepattern duetofog by airport(L:frontor low pressure,H: high pressure): (A)L-1,(B)L-2,(C)L-3,(D)L-4,(E)L-5, (F)L-6,(G)L-7,(H)H-1,(I)H-2,(J)H-3,(K)H-4,(L)H-5..···35 Fig.23.Frequency ofsynopticpressurepatternsduetofog by airport:(A)delays,
and(B)cancellations. ···37 Fig. 24. Synoptic pattern and number of flights for delays (left panel) and cancellations(rightpanel)duetofog by airport:(A)Incheon Int'lAirport,(B) GimpoInt'lAirport,and(C)JejuInt'lAirport.···37 Fig.25.Frequency of delays (left panel) and cancellations (right panel) due to snowfallbyday:(A)byyear,(B)bymonth,and(C)byseason.···39 Fig.26.Frequency of delays (left panel) and cancellations (right panel) due to snowfallby time:(A)Occurrencetime,(B)dissipation time,and (C)duration.
···41 Fig.27.Frequency ofdelaysand cancellationsby maximum fresh snow depth:(A) delays,and(B)cancellations.···41 Fig.28.Diagram ofthe synoptic pressure pattern due to snowfallby airport(L:
frontorlow pressure,H:high pressure):(A)Siberian anticyclone,(B)Migratory anticyclone,and(C)Cyclone.···43
Fig.29.Frequency ofsynoptic pressure patterns due to snowfallby airport:(A) delays,and(B)cancellations.···44 Fig. 30. Synoptic pattern and number of flights for delays (left panel) and cancellations(rightpanel)duetosnowfallby airport:(A)IncheonInt'lAirport, (B)GimpoInt'lAirport,and(C)JejuInt'lAirport.···44 Fig.31.Frequency of delays (left panel) and cancellations (right panel) due to rainfallbyday:(A)byyear,(B)bymonth,and(C)byseason.···46 Fig.32.Frequency of delays (left panel) and cancellations (right panel) due to rainfallbytime:(A)Occurrencetime,(B)dissipationtime,and(C)duration.39 Fig.33.Frequency ofdelaysand cancellationsby maximum precipitation perhour:
(A)delays,and(B)cancellations.···48 Fig.34.Diagram ofthesynopticpressurepatternduetorainfallbyairport(L:front or low pressure, H: high pressure): (A) Trough, (B) Cyclone, and (C) Stationaryfront.···50 Fig.35.Frequency of synoptic pressure patterns due to rainfallby airport:(A) delays,and(B)cancellations.···51 Fig. 36. Synoptic pattern and number of flights for delays (left panel) and cancellations(rightpanel)duetorainfallby airport:(A)Incheon Int'lAirport, (B)GimpoInt'lAirport,and(C)JejuInt'lAirport.···51
ABSTRACT
A St udyont heMe t e or ol ogi c alEf f e c t st hati nf l ue nc eont he Fl i ghtOpe r a t i onObs t ac l e sont heI nt e r nat i onalAi r por t si n
Kor e a
ParkJin-Woo
Advisor:Prof.Ryu,Chan-Su,Ph.D.
DepartmentofAtmosphericScience, GraduateSchoolofChosunUniversity
With increase in the worldwide demand for flighttransportation and the emergence of low-cost airlines,the aircraft accidents due to meteorological causesarebecoming morelikely tohappen.Therefore,itisnecessary tostudy themeteorologicalphenomenarelatedtotheflightoperationobstacles.
In this study,the relationship between flight delay and cancellation and meteorologicalphenomenain threerepresentativeairports(Incheon International Airport, Gimpo International Airport, and Jeju International Airport) was examined to analyze the effects of the meteorologicalcauses on the flight operation obstacles and theircharacteristics by internationalairports in Korea.
The analysis data included the aircraft delay and cancellation data of the Incheon InternationalAirportCorporation and Korea Airports Corporation and the AMOS data ofthe Korea Aviation MeteorologicalAgency.Based on the data, the major causes of aircraft delay and cancellation and the recent meteorological causes that affected the flight operation by airports were analyzed.
The aircraft delay and cancellation due to the meteorological causes are becoming more frequent,and the causes are the meteorologicalphenomena
related to visibility,fog being the most frequent,followed by snowfalland rainfall,in thatorder.The spatio-temporalanalysis was conducted to analyze theeffectsofthemeteorologicalphenomena such asfog,snowfalland rainfall. The duration of the meteorological phenomena that caused delay and cancellation was generally short,and meteorologicalphenomena often caused abnormaloperation when they were severe.In addition,abnormaloperations oftenoccurredduetofoginthehighatmosphericpressureconditionwithstable atmosphere,snowfallin thelow atmosphericpressurecondition with warm air advection,andrainfallinthesynoptic-typestationaryfrontcondition.
제1장 서론
산업과 기술의 발달 및 소득의 증대로 항공교통 수요가 폭발적으로 증가하고 있 다.이에 따라 항공사고의 발생 가능성도 증가하여 안전한 항공운항이 매우 중요하 게 취급되고 있다.기상(weather)은 항공기 안전(aircraftsafety)에 있어 인적요인 (human factor),활주로 오진입(runway incursion),공중충돌(mid-aircollision)및 항공정비(mechanical& maintenance)와 함께 5대 최우선 과제로 로 선정될 정도로 그 중요성이 부각된다(기상연구소,2000).
미국 NTSB1)에 따르면 2003년부터 2007년까지 5년 동안 항공기 사고 8,657건 중 기상과 관련된 사고는 20.1%인 1,740건으로 보고하였다(미국 FAA2),2010).또한 국내 항공·철도사고조사위원회 자료에 따르면 1957년부터 2009년까지 53년 동안 항 공기 사고 394건 중 기상과 관련된 사고는 7.1%인 28건으로 보고하였다.
한편,미국 트랜스월드항공사(TWA)의 통계에 의하면 항공기 사고는 이륙 후 3분 과 착륙 전 8분을 합친 시간인 11분 동안 높은 비율의 사고가 발생해 “마(魔)의 11 분,criticalelevenminutes"이라는 표현을 파생하였다.
항공기 사고를 유발하는 기상현상은 난류,착빙,안개,강설,강우,강풍 등이 있 다.특히 항공기의 이·착륙 단계가 이루어지는 공항 주변에서 발생하는 안개와 강 우 그리고 강설은 항공기 안전사고는 물론 지연 및 결항 직·간접적인 영향을 미치 는 대표적인 기상현상이다(임용한 외,2008).
이와 같이,항공교통량이 증가와 함께 항공기 사고 발생 가능성이 역시 증가할 가능성도 높아져 공항 및 공항 주변에서 발생하는 항공사고를 유발하는 기상현상 에 대한 연구의 필요성이 증대되고 있다.
국내 운영 중인 공항을 대상으로 한 기상학적 현상에 관한 연구는 대부분 안개에 대한 특성이다.공항에 주로 영향을 일으키는 안개를 유형별로 분류한 결과 해안가 주변은 이류무,내륙지역은 복사냉각의 의한 복사무 등이 있으며(유혁기,2002;서 장원 등,2002;이충태,2006;임헌호 등,2007),이러한 안개 예측을 위한 많은 연구 들이 수행되었다.특히,임헌호 등(2004)은 수치모의실험을 통해 인천국제공항 건설 전·후의 기상환경 변화를 비교한 결과 신공항 건설이 기상요소에 현저한 영향을 미
1) National Transportation Safety Board : 미국 연방 교통안전위원회 2) Federal Aviation Administration : 미국 연방 항공국
치고 있음을 밝혔고,이호용 등(2005)은 항공기상용 단시간 예측시스템을 통하여 세밀한 시·공간 자료를 활용으로 항공기 운항의 안전성,정규성,효율성 제고에 기 여하고자 하였다.박종길 등(2007)은 경제적인 접근을 통하여 2006년 3월 5∼6일에 발생한 안개 재해로 경제적 손실액 8억 8천만원(비성수기 기준)으로 추정하였고, 안개가 사전에 예보 되었을 때 경제적 손실액을 예측하고 안개 소산 기술의 활용 여부를 빠르게 판단하고 대처할 수 있는 공항안개재해 방재시스템이 요구된다고 제언하였다.
항공교통량이 증가하면서 항공운항과 기상현상에 대한 연구로,권보헌과 김칠영 (2006)은 기상과 항공 사고의 상관관계에 대한 연구를 통해,대부분의 항공 사고는 인적 요인에 의해 발생 되었으나 인적 요인이 발생하게 된 시발점으로 기상요인이 크게 작용함을 밝혔다.이중우 등(2011)은 항공기 운항에서 지연과 결항에 기상현 상이 미치는 영향 연구를 통해,각 공항별 지리적 위치에 따라 지연 및 결항에 영 향을 주는 기상요소가 다르며,이에 따라 공항별 기상정보의 차별성을 강조하였다.
강인숙(2012)은 국내 14개 공항에서 기상현상이 항공기 지연 및 결항에 미치는 영 향을 통계적으로 분석하였다.전체 공항의 지연율이 2.1% 중 기상원인은 약 10.0%
에 달하고,결항률은 1.1% 중 기상원인이 36.0%였다.우리나라 유일한 F등급 공항 인 인천공항의 경우 지연율이 3.1%에 기상원인은 0.1%,결항률은 0.7%에 기상원인 은 0.03%에 불과한데 이를 통해 공항 시설등급의 중요성과 기상시설에 과감한 투 자 필요성을 제언하였다.그러나 기존 항공기 지연 및 결항과 기상현상에 대한 연 구는 단순하게 기상현상으로 인하여 발생한 지연과 결항 건수에 대한 통계에 치중 되어있고,공항에서 항공운항과 기상현상간의 연관성에 대한 연구는 부족한 실정이 다
따라서 본 연구에서는 최근 7년간(2006∼2012)의 항공기 운항 지연 및 결항 자료 와 항공기상청 AMOS를 바탕으로 국내 대표 공항인 인천국제공항,김포국제공항, 제주국제공항에서 항공운항 중 지연 및 결항에 영향을 주는 기상현상간의 연관성 을 정량적으로 분석하여,항공기 안전사고 저감을 위한 공항환경 기초자료로 활용 하는데 기여하고자 한다.
제2장 자료 및 분석방법
제1절 자료
본 연구에서는 비정상적인 항공운항과 기상학적 원인의 연관성을 분석하기 위해 인천국제공항,김포국제공항,제주국제공항에서 수집된 최근 7년간(2006∼2010)의 인천·한국공항공사 항공기 지연3)및 결항4)자료와 항공기상청 AMOS5)자료를 이 용하였다.
관측 공항의 위치는 Fig.1과 같으며 원인 분석의 신뢰도를 높이기 위하여 지속 적이며 정기 운항편의 교통량이 많은 3개 공항을 대표적으로 선정하였으며,각 공 항별 항공기상청 및 공항기상대의 고도와 위치는 Table1과 같다.
항공운항에 장애를 유발하는 기상학적 원인의 분석을 위하여 3개 공항 AMOS에 서 매 시에 관측한 현재일기,시정,강우량,최심신적설 등을 분류·분석하였다.
Fig. 1. Location of the airports used in this study(AIP,2011).
3) 국제선 : 예정시간을 60분 초과해 출발/도착한 운항, 국내선: 예정시간을 30분 초과해 출발/도착한 운항 4) 기상불량이나 항공기 고장 등의 여러 요인으로 사전 계획된 운항이 취소된 경우
5) automaticmeteorologicalobservationsystem :항공기상관측장비
airport elevation(m) location
latitude(°N) longitude(°E) IncheonInt'lAirport 7.0 37˚ 28' 126˚ 26'
GimpoInt'lAirport 18.0 37˚ 33' 126˚ 48' JejuInt'lAirport 36.0 33˚ 30' 126˚ 29' Table 1.Altitude and latitude/longitude of the Korea Aviation Meteorological
Agency.
또한, 비정상적 항공운항과 기상학적 원인의 연관성을 분석을 위해 기상청 09LST의 지상일기도를 사용하여 안개,강설,강우 발생 시 종관 기압배치 분류·분 석하였다.
제2절 분석방법
공항별 항공운항의 지연 및 결항 대한 통계분석을 위하여 일반적 원인을 기상원 인,A/C접속6),정비,여객처리,복합원인,기타로 분류하였고,기상학적 원인을 안 개,강설,강우로 세분화하여 분류하였으며,각 원인으로부터 발생한 비정상적인 항 공운항 편수를 연도별,월별,계절별로 분석하였다.
항공운항에 장애를 유발하는 기상학적 원인 분석을 위하여 AMOS자료를 분석하 였다.매 정시에 입력된 현재일기 자료 중 안개,강설,강우가 연속되는 값을 분류 하여 각 기상학적 원인으로 연도별,월별,계절별 및 시각별로 분석하였다.특히, 시간별 분석에서 발생시각은 기상현상이 발생한 시작시점,소멸시각은 연속되는 현 상의 종료시점,지속시간은 발생시각과 소멸시각의 차로 정의하였는데,지속시간의 경우 예를 들어 안개가 02LST에 생성되어 07LST에 소멸하였고,다시 08LST부터 생성되어 12LST에 소멸하였으면 지속시간은 10시간이 아닌 각각 5시간,4시간이 며,이로 인하여 현상발생 건수는 2번으로 집계하였다.
비정상적 항공운항과 기상학적 원인의 연관성 분석을 위하여 3개 공항에서 발생 한 실제 지연 및 결항일에 수집된 AMOS 자료를 분석하였다.시·공간적 발생 특성
6) AIRCRAFT 접속 : 항공편이 지연 및 회항으로 예정된 항공편에 연결되지 못하는 것.
을 분석하기 위하여,안개는 지연 및 결항이 발생한 날에서 시정이 1,000m 이상인 날은 분석에서 제외하였다.이는 출발공항의 기상 상태는 양호하나 목적지공항의 기상상태가 양호하지 못하여 발생한 지연 및 결항이기 때문이다.따라서 당해 공항 에서 안개로 인하여 지연 및 결항이 발생한 날에 대하여 분석하였다.강설 및 강우 도 실제 당해 공항에서 기상현상이 없었지만 상대 목적지 공항의 기상상태로 인하 여 발생한 지연 및 결항 발생일이기 때문에 분석에는 제외하였다.또한 비정상적 항공운항과 기상학적 원인의 종관환경을 파악하기 위하여 기상청 09LST 지상일기 도를 기준으로 현상 발생일 전후 기압배치를 확인하고 지상기압배치 유형을 분류·
분석하였다.
제3장 결과
제1절 항공운항 특성
1.일반적 원인Table2는 공항별로 발생한 총 항공기 운항계획,지연 및 결항 편수를 제시한 것 이다.
총 항공기 운항계획 중 인천국제공항은 지연 4.7%,결항 0.3%,김포국제공항은 지연 4.0%,결항 2.1%,제주국제공항은 지연 6,6%,결항 1.6%로 나타났다.지연율 은 제주국제공항에서 상대적으로 가장 높게 나타났으며,결항률은 김포국제공항이 가장 높게 나타났다.인천국제공항이 타 공항과 비교하여 결항 빈도가 크게 낮은 이유는 절대적으로 공항의 규모가 타 공항보다 크며,입지적인 위치 요인이 작용하 기 때문이다(이중우 외,2011).
airport operationplanning delays cancellation Incheon 583,221 27,603 1,710
Gimpo 367,575 14,722 7,600 Jeju 306,437 20,282 5,009
Table 2. Operation planning,delays and cancellations of flights by airport (flight).
Fig.2는 공항별 일반적 원인에 의한 항공기 지연 및 결항 비율을 나타낸 것이다.
지연은 3개 공항 모두 A/C접속,기타,정비,기상,여객처리,그리고 복합원인 순 이며,결항은 기타 원인을 제외하고 A/C 접속의 빈도 역시 높게 나타났다.이 중 기상 원인으로 인한 지연은 5.0% 이내,결항은 20.0% 내외로 지연보다 발생률이 증가한 것을 알 수 있다.또한 3개 공항 중 활주로 운용 등급이 가장 낮은 제주국 제공항은 기상 원인의 지연이 1.0%로 가장 낮게 나타났지만 결항은 23.0%로 가장 높게 나와 기상 상태에 영향을 민감하게 받는 것으로 분석되었다.
이처럼 항공운항의 지연 및 결항 원인에는 인위적으로 통제 가능한 부분도 있지 만 인위적인 통제가 불가능한 기상원인으로 인한 비정상적인 항공운항 빈도의 증 가는 항공운항과 기상현상 간의 연관성에 대한 연구의 중요성을 짐작할 수 있게 한다.
(A)
(B)
(C)
Fig. 2. Percentage ofdelays (leftpanel)and cancellations (rightpanel)due to generalcauses:(A)Incheon Int'lAirport,(B)Gimpo Int'lAirport,and (C)JejuInt'lAirport.
Fig.3은 연도별로 일반적 원인에 의한 지연 및 결항 빈도를 나타낸 것이다.
공항별 기상으로 인한 비정상적 항공운항의 연평균 빈도는 인천(130회,31회), 김포(101회,167회),제주(40.6회,166.4회) 국제공항 중 지연은 인천국제공항에서 2010년에 284회,결항은 김포국제공항에서 2012년에 116회로 높게 나타났다.
공항별 기상으로 인한 지연 추세는 인천국제공항에서 8.94회/년으로 증가,김포·
제주국제공항에서 각각 -0.92회/년,-1.78회/년으로 감소하였으며,결항 추세는 인 천·김포·제주국제공항에서 12.10회/년,11.39회/년,11.60회/년으로 증가하였다.
이는 항공운항에 장애를 유발하는 기상학적 현상의 빈도와 강도가 증가하고 있음 을 의미하고,이러한 영향으로 비정상적인 항공운항이 증대될 수 있기 때문에 본 연구의 중요성을 뒷받침해주고 있다.
(A)
(B)
(C)
Fig. 3. Frequency ofdelays(leftpanel)andcancellations(rightpanel)by year: (A) Incheon Int'lAirport,(B) Gimpo Int'lAirport,and (C) Jeju Int'l Airport.
Fig.4는 월별로 일반적 원인에 의한 지연 및 결항 빈도를 나타낸 것이다.
공항별 기상으로 인한 지연의 월평균 빈도는 인천·김포·제주국제공항 각각 76.3 회,59.2회,84.0회로 제주국제공항이 민감한 영향을 받는 것으로 나타났으며,공항 별로 지연 빈도가 높은 달은 인천국제공항에서 2월(191회,20.9%),김포국제공항은 10월(202회,28.5%),제주국제공항은 12월(50회,17.6%)로 나타났다.
결항의 월평균 빈도는 인천·김포·제주국제공항 각각 217회,1,169회,1,165회로 인 천국제공항이 결항으로 인한 비정상적 운항이 가장 낮게 나타났으며,공항별로 결 항 빈도가 가장 높은 달은 인천국제공항에서 8월(86회,39.3%),김포국제공항은 1월 (355회,30.4%),제주국제공항은 9월(253회,21.7%)로 나타났다.
이는 2001년부터 2005년까지 인천국제공항에서 기상으로 인한 월별 지연 현황은 1월(318회),2월(180회),12월(149회)순이며,결항 현황은 7월(61회),1월(57회),8월 (52회)순(임헌호 등,2005)과 비교하면 비정상적 항공운항이 발생하는 달의 경향은 큰 변화가 없음을 알 수 있다.
Fig.5는 계절별로 일반적 원인에 의한 지연 및 결항 빈도를 나타낸 것이다.
인천국제공항의 기상으로 인한 지연이 높은 계절은 겨울(478회,52.2%),결항은 여름(103회,47.5%)이며,김포국제공항의 지연은 겨울(308회,43.4%),결항은 겨울 (651회,55.5%),제주국제공항의 지연은 겨울(95회,33.4%),결항은 여름(456회, 39.1%)로 나타났다.
이처럼 항공운항에 영향을 미치는 기상학적 현상은 계절과 장소에 따라 다르게 나타남을 알 수 있다.
(A)
(B)
(C)
Fig. 4. Frequency of delays (left panel) and cancellations (right panel) by month:(A)Incheon Int'lAirport,(B)Gimpo Int'lAirport,and (C)Jeju Int'lAirport.
(A)
(B)
(C)
Fig. 5. Frequency of delays (left panel) and cancellations (right panel) by season:(A)Incheon Int'lAirport,(B)Gimpo Int'lAirport,and (C)Jeju Int'lAirport.
2.기상학적 원인
Fig.6은 공항별 기상학적 원인에 의한 항공기 지연 및 결항 비율을 나타낸 것이 다.
공항별 지연은 공통적으로 안개로 인하여 취약한 부분이 있음을 알 수 있다.각 공항별 결항은 지역·지형적인 요인으로 인하여 다소 차이를 보이지만(이중우 외, 2011),시정과 관련 있는 강설·강우와 바람과 관련 있는 태풍·강풍 등의 영향을 자 주 받고 있음을 알 수 있다.
(A)
(B)
(C)
Fig. 6. Percentage ofdelays (leftpanel)and cancellations (rightpanel)due to meteorologicalcauses by airport:(A) Incheon Int'lAirport,(B) GimpoInt'lAirport,and(C)JejuInt'lAirport
가.안개
Fig.7은 각 공항의 안개로 인한 지연 및 결항 빈도를 나타낸 것이다.
연도별 비정상적 운항 빈도는 인천,김포국제공항에서 높게 나타나고,제주국제공 항은 낮게 나타났다.
지연과 결항의 연평균 빈도는 인천국제공항에서 각각 96.7회와 4.9회이며,김포국 제공항은 82.3회와 108.3회,제주국제공항은 15.0회와 29.9회이다.김포·제주국제공항 은 지연보다 결항의 빈도가 높지만,인천국제공항의 경우 반대로 지연 빈도가 높 고,결항 빈도는 현저하게 낮게 나타났다.이는 타 공항 보다 항행안전시설7)이 우 수하기 때문으로 보인다.한편,3개 공항 모두 지연은 감소하는 추세이며,결항은 증가하는 추세인데,결항을 일으키는 강한 강도를 가진 강설의 증가 때문으로 판단 된다(Table3).
airport delays cancellations Incheon -0.25 3.64
Gimpo -2.00 4.51
Jeju -0.14 2.46
Table 3. Trendofdelaysandcancellationsduetofogbyairport(flight/year).
지연 빈도가 높은 달은 김포(10월,192회),인천(2월,187회),제주(6월,32회)국제 공항 순이며,결항은 김포(1월,232회),제주(6월,74회),인천(12월,10회)국제공항 순이다.이처럼 비정상적인 항공운항 빈도가 높은 달이 계절별로 차이가 있음을 알 수 있는데,김포국제공항의 경우 지연빈도는 10월,결항은 1월에 높았다.이는 안개 지속시간 때문이다.허인혜(1994)는 서울,인천 지역의 안개 지속시간이 가을 에 3.8시간,겨울에 4.7시간이라 밝혔다.이는 안개 지속시간으로 항공편의 운항 유 무가 가려지기 때문에 상대적으로 긴 지속시간이 나타나는 1월에 결항수가 많아졌 고,인천국제공항의 경우,지연은 2월,결항은 12월에 많지만,안개 발생 빈도는 2 월과 6월에 높게 나타났다(김동혁,2004).이는 여름철에 비하여 겨울철의 늦은 일 사로 안개 소멸시각이 지연되고,이로 인하여 6월보다는 2월에 비정상적인 항공운 항이 많은 것으로 판단된다.
7) 야간 또는 시정이 좋지 못한 경우 활주로에 설치된 장치에서 지향성 전파로 항공기를 유도해 일정한 경 로를 따라 안전하고 정확하게 착륙을 유도하는 시설.
자주 지연이 발생하는 계절과 빈도는 인천(겨울,467회),김포(가을,268회),제주 (여름,52회)국제공항 순이며,결항은 인천(겨울,23회),김포(겨울,465회),제주(여 름,94회)국제공항 순이다.타 공항에 비해 제주국제공항은 지연 및 결항이 여름철 에 집중되어 있음을 알 수 있다.그 이유는 다른 계절 중에는 안개 발생빈도가 낮 으나 여름에는 전선 및 저기압 통과로 인한 안개발생 빈도가 높기 때문이다(허기영 등,2004).
(A)
(B)
Fig. 7. Frequency ofdelays (leftpanel)and cancellations (rightpanel)due to fog:(A)byyear,(B)bymonth,and(C)byseason.
(C)
Fig. 7. Continued.
나.강설
Fig.8은 각 공항의 강설로 인한 지연 및 결항 빈도를 나타낸 것이다.
연도별 비정상적 운항 빈도는 김포·제주국제공항에서 높고,인천국제공항에서 낮 았다.지연과 결항의 연평균 빈도는 김포국제공항에서 각각 7.1회와 20.0회로 가장 높았으며,제주국제공항은 4.9회와 9.1회,인천국제공항은 1.3회와 6.3회의 순으로 나타났는데,지연보다 결항으로 인한 빈도가 3개 공항에서 공통적으로 모두 높게 나타났다.또한 3개 공항 모두 지연은 감소하는 추세이며,결항은 증가하는 추세이 다(Table4).
이처럼 3개 공항의 지연은 감소하는 추세이나,결항은 증가하는 추세를 보이는데, 이는 결항을 일으키는 강한 강도를 가진 강설의 증가 때문으로 판단된다.
airport delays cancellations Incheon -0.25 3.64
Gimpo -2.00 4.51
Jeju -0.14 2.46
Table 4. Trend of delays and cancellations due to snowfallby airport (flight/year).
월별 비정상적 운항 빈도는 주로 1월을 정점으로 하고,김포,제주,인천 국제공 항 순으로 발생하였다.지연과 결항빈도는 김포국제공항에서 각각 43회와 118회로 가장 높았으며,제주국제공항은 17회와 24회,인천국제공항은 5회와 10회의 순으로 나타났다.
따라서 계절별 비정상적 운항 빈도는 주로 겨울철에 높게 발생하며,이른 봄이나 늦가을에 간혹 대륙성 고기압이 서해상으로 확장하여 강설을 발생시키기도 한다.
겨울철 지연과 결항 빈도는 김포국제공항에서 9회와 121회로 가장 높게 나타났으 며,제주국제공항은 34회와 60회,인천국제공항은 9회와 44회의 순으로 나타났다.
이처럼 강설로 인하여 발생하는 지연 및 결항 빈도는 3개 공항 중 인천국제공항 이 낮고,김포국제공항이 높게 나타나 상대적으로 강설에 민감한 것을 알 수 있다.
특히 2010년 김포국제공항에서 강설로 인한 결항이 비정상적으로 높았는데,이는 2010년 1월 4일 서해상에서 저기압이 대량의 수증기를 공급받아 평년에 비해 짧은 시간 내에 급격하게 발달하고 대설을 내렸기 때문이다(차은정,2010).
(A)
(B)
(C)
Fig. 8. Frequency ofdelays (leftpanel)and cancellations (rightpanel)due to snowfall:(A)byyear,(B)bymonth,and(C)byseason.
다.강우
Fig.9는 각 공항의 강우로 인한 지연 및 결항빈도를 나타낸 것이다.
연도별 비정상적 운항 빈도는 인천국제공항에서 높고,김포·제주국제공항에서 낮 았다.지연과 결항의 연평균 빈도는 인천국제공항에서 각각 6.6회와 0.4회로 가장 높았으며,김포국제공항은 2.6회와 1.6회,제주국제공항은 1.6회와 0.6회의 순으로 나타났는데,결항보다 지연으로 인한 빈도가 3개 공항에서 공통적으로 높게 나타났 다.또한 지연은 인천국제공항은 감소하는 추세이나,김포와 제주 국제공항은 감소 하는 추세이며,결항은 3개 공항 모두 감소하는 추세이다(Table5).
이처럼 항공운항의 지연과 결항은 강우현상으로 인한 강도와 지속시간에 따라 결 정되는데,지연은 대체적으로 증가하고,결항은 감소하는 것으로 보아 단시간적인 강우의 영향을 주로 받은 것으로 사료된다.
airport delays cancellations Incheon -4.17 -0.25
Gimpo 0.50 -0.17
Jeju 0.39 -0.07
Table 5. Trend of delays and cancellations due to rainfallby airport (flight/year).
월별 비정상적 운항 빈도는 주로 6월과 7월을 정점으로 인천,제주,김포 국제공 항 순으로 발생하였다.지연과 결항빈도는 인천국제공항에서 각각 37회와 2회,제 주국제공항은 8회와 4회,김포국제공항은 6회와 7회의 순으로 나타났다.
이처럼 강우로 인하여 발생되는 지연 및 결항은 북태평양 고기압의 가장자리에 우리나라가 위치하여 동중국해-남해상으로 많은 수증기를 공급받고 대기불안정도 가 높은 여름에 주로 발생하였다.특히 2006년 인천국제공항에서 비정상적으로 항 공기 지연 빈도가 높았는데,이는 짧은 시간 동안 강한 뇌우로 인하여 발생하였다.
(A)
(B)
(C)
Fig. 9. Frequency ofdelays (leftpanel)and cancellations (rightpanel)due to rainfall:(A)byyear,(B)bymonth,and(C)byseason.
제2절 공항별 기상현상( 안개· 강설· 강우)특성분석
1.안개Fig.10은 각 공항의 연도 및 월별 안개 발생 빈도를 나타낸 것이다.
공항별 안개의 총 발생빈도는 인천국제공항에서 327회,김포국제공항에서 208회, 제주국제공항에서 127회의 순이다.우리나라의 안개 발생 특성은 산악,서해,서해 안의 순으로 많이 발생하고,그 다음으로 내륙,동해 순이며,제주는 상대적으로 적 은 순으로 발생하기 때문에(손희정,2010),이와 비교하면 각 공항이 위치하고 있는 지역과 일치하는 발생 빈도를 보였다.
연평균 발생빈도 역시 인천(46.7회),김포(29.7회),제주(18.1회)국제공항 순으로, 인천,김포 국제공항은 감소 추세이나 제주국제공항은 증가 추세를 보이고 있다 (Table6).손희정(2010)은 1989∼2008년까지 우리나라 안개 발생의 장기 변동 특성 은 내륙에서는 감소추세이며,서해안과 제주 지역은 증가추세를 보인다고 연구한 바 있다.이는 서해안에 위치한 인천국제공항과 상반되는 결과이나 내륙에 위치한 김포국제공항과 제주지역에 위치한 제주국제공항과 일치함을 알 수 있다.
airport frequency(num) trend(num/year) Incheon 46.7 -1.214
Gimpo 29.7 -2.964
Jeju 18.1 0.285
Table 6. Trendofthefrequencyoffogoccurrencebyairport.
안개가 가장 자주 발생한 달과 발생 빈도는 인천(7월,72회,65.7%)8),제주(6월, 60회,47.2%),김포(10월·11·12월,26회,12.5%)국제공항 순으로 나타났다.
Fig.11은 각 공항의 계절별 안개 발생 빈도를 나타낸 것이다.
주로 여름에 인천(43.1%),제주(62.2%)국제공항,겨울에 김포(33.2%)국제공항에 서 높게 발생하였으며,인천,제주 국제공항은 6월부터 8월을 정점으로 여름철에 서해안과 제주지역은 주로 이류무의 영향을 받고(허인혜,1994),특히 인천국제공항 은 겨울철에 복사무와 전선무의 영향도 자주 받으며(이충태,2006),김포국제공항은 10월을 중심으로 가을철 내륙지역은 주로 복사 냉각에 의한 복사무의 영향을 받고 있음을 알 수 있다(김성삼과 이내영,1970;서장원 등,2002).
8) 앞의 수치는 발생한 달, 중간의 수치는 발생 빈도, 뒤의 수치는 발생율을 구분함.
(A)
(B)
(C)
Fig.10.Frequency offog occurrenceby yearandby month:(A)Incheon Int'l Airport,(B)GimpoInt'lAirport,and(C)JejuInt'lAirport.
Fig. 11. Frequencyoffog occurrencebyseason.
Fig.12는 안개 발생시각 및 소멸시각의 빈도를 나타낸 것으로,가장 자주 발생하 는 시각은 인천(04∼07LST,106회),김포(04∼07LST,109회),제주(06∼09LST,28 회)국제공항에서는 주로 새벽에 나타나고,소멸이 자주 나타나는 시간은 인천(06
∼09LST,138회),김포(06∼11LST,145회),제주(05∼09LST,58회)국제공항으로 전반적으로 일출 후 1∼3시간이 지난 오전시간이다.
(A)
(B)
(C)
Fig. 12. Frequency offog occurrencetime(leftpanel)and dissipation time(right panel)byairport:(A)IncheonInt'lAirport,(B)GimpoInt'lAirport,and(C) JejuInt'lAirport.
2.강설
Fig.13은 각 공항의 연도 및 월별 강설 발생 빈도를 나타낸 것이다.
공항별 강설의 총 발생빈도는 제주국제공항에서 154회,김포국제공항 135회,인천 국제공항 127회의 순이다.
이는 하루 1번 이상 발생한 소규모의 강설부터 대설까지 모두 합산된 수이기 때 문에 총 눈 현상일수(인천국제공항 115일,김포국제공항 135일,제주국제공항 97일) 보다 높게 나왔다.또한 우리나라에서 눈이 많이 오는 구역은 크게 3개 권역으로 구분되는데,대관령을 중심으로 한 영동지역,울릉도,군산을 중심으로 한 서해안이 다(전종갑 등,1994).3개 공항이 위치한 지역은 잦은 대설 지역이 아니지만 기상조 건에 따라 간혹 대설이 발생하는 지역이다.
연평균 발생 빈도는 제주(22.0회),김포(19.3회),인천(18.1회)국제공항 순으로 3개 공항 모두 증가 추세를 보이고 있다(Table 7).그러나 김샛별 등(2012)은 1980∼
2010년까지 우리나라 5대 대설지역의 5cm 이상 적설 경향성을 분석한 결과 감소하 는 경향임을 밝혔다.이는 연평균 발생 빈도와 상반되는 분석이지만 연평균 눈 현 상일수인 인천국제공항 16.4일,김포국제공항 19.3일,제주국제공항 13.9일과 대조하 면 하루 중 5cm 미만의 강설이 여러 차례 발생한 것으로 판단된다.
airport frequency(num) trend(num/year) Incheon 18.1 2.821
Gimpo 19.3 2.642
Jeju 22.2 2.821
Table 7. Trendofthefrequencyofsnowfalloccurrencebyairport.
가장 많이 발생한 달은 주로 1월이며,빈도는 인천(1월,47회,37.0%)·김포(12월, 47회,34.8%)·제주(1월,65회,42.2%)국제공항 순으로 나타났다.
Fig.14는 각 공항의 계절별 강설 빈도를 나타낸 것이다.
주로 겨울에 인천(82.7%),김포(80.0%),제주(92.2%)국제공항에 높게 발생하였다.
한편 한반도 강설은 11월에서부터 다음해 4월 사이에 나타나며,12-2월에 대부분의 강설이 관측된다.호남지방은 기온과 서해의 수온과의 차가 비교적 큰 11월과 12월 에 많고(장경화,2003),3개의 공항 역시 해수와 기온의 차이가 큰 12월과 1월에 자 주 발생하였다.
(A)
(B)
(C)
Fig.13.Frequency of snowfallby year and by month:(A) Incheon Int'l Airport,(B)GimpoInt'lAirport,and(C)JejuInt'lAirport.
Fig.14.Frequencyofsnowfalloccurrencebyseason.
Fig.15는 강설 발생시각 및 소멸시각의 빈도를 나타낸 것으로,가장 자주 발생한 시각은 인천(03∼09LST,38회),김포(03∼08LST,31회),제주(09∼12LST,43회)국 제공항에서는 주로 새벽에 나타났고,소멸이 자주 나타나는 시각은 인천(15∼
18LST,21회),김포(06∼09LST,19회),제주(09∼12LST,28회)국제공항으로 뚜렷 한 발생의 규칙성은 나타나지 않았다.
시간별로 강설 1회에 내리는 강설량은 21LST에 1.1cm로 가장 많았으며,24LST 1.0cm,03,09,15LST에 0.9cm로 차이를 보였는데(장경화,2003),주로 야간에 강 설량이 많은 것을 알 수 있다.이를 토대로 인천국제공항과 김포국제공항은 야간에 자주 발생하기 때문에 적설량이 많고,제주국제공항은 09LST이후에 자주 발생하므 로 적설량이 적을 것으로 판단된다.
(A)
(B)
(C)
Fig. 15. Frequency offog occurrencetime(leftpanel)and dissipation time(right panel)by airport:(A)Incheon Int'lAirport,(B)GimpoInt'lAirport,and (C)JejuInt'lAirport.
3.강우
Fig.16은 각 공항의 연도 및 월별 강우 발생 빈도를 나타낸 것이다.
공항별 강우의 총 발생빈도는 제주국제공항에서 1,011회,인천국제공항 1,000회, 김포국제공항 981회의 순이다.
이는 하루 1번 이상 발생한 단시간의 강우부터 집중호우까지 모두 합산된 수이기 때문에 총 강우 현상일수(인천국제공항 728일,김포국제공항 796일,제주국제공항 909일)보다 높게 나왔다.
연평균 발생 빈도는 제주(144.4회),인천(142.9회),김포(140.1회)국제공항 순으로 인천국제공항만 감소추세이고,김포와 제주 국제공항은 증가추세이다(Table.8).이 는 연평균 비 현상일수인 제주국제공항 129.9일,인천국제공항 104.0일,김포국제공 항 113.7일과 비교하면 하루 중 여러 차례의 비 현상 발생과 소멸을 했음을 알 수 있다.
airport frequency(num) trend(num/year) Incheon 142.9 -1.250
Gimpo 140.1 1.401
Jeju 144.4 1.714
Table 8. Trendofthefrequencyofrainfalloccurrencebyairport.
강수가 가장 자주 발생한 달은 주로 7월이며,빈도는 인천(7월,205회,20.5%),김 포(7월,190회,19.4%),제주(7월,126회,12.5%)국제공항 순으로 나타났다.
Fig.17은 각 공항의 계절별 강설 빈도를 나타낸 것이다.
주로 여름철에 김포(47.1%),인천(45.4%),제주(31.4%)국제공항의 순으로 높게 발생하였다.한편 한반도의 강우 분포는 크게 두 개의 우기로 나눌 수 있으며,첫 번째 우기를 장마,두 번째 우기를 가을장마로 명명하고 있다(권태영 등,1998).통 상 우기의 장마는 6월 말부터 7월말,가을장마는 8월 중순부터 9월초이다(허창희와 강인식,1988).3개 공항은 바로 첫 번째 우기인 장마기간에 뚜렷한 발생 빈도를 보 이고 있다.
(A)
(B)
(C)
Fig.16.Frequency ofrainfalloccurrenceby yearand by month:(A)Incheon Int'lAirport,(B)GimpoInt'lAirport,and(C)JejuInt'lAirport.
Fig.17.Frequencyofrainfalloccurrencebyseason.
Fig.18은 강우 발생시각 및 소멸시각의 빈도를 나타낸 것으로,가장 자주 발생한 시각은 인천(03∼09LST,318회),김포(04∼08LST,196회),제주(05∼08LST,187회) 국제공항에서 주로 새벽과 아침시간대이고,소멸은 불규칙적이긴 하나 자주 나타나 는 시각은 인천(06∼09LST,138회),김포(06∼09LST,13.6%),제주(09∼12LST, 15.9%)국제공항에서 오전 아침시간대에 나타났다.이우진(2009)은 여름철 강수현 상의 패턴 중 서해안과 남해안 인접지방에서 새벽 5시 전후에 강수활동이 왕성하 며,그 이유로,해상에서 발달한 비구름들이 야간에 구름 상부의 복사 냉각에 의해 불안정도가 높아져 새벽에 자주 발생한다고 밝혔다.이처럼 각 공항은 서해안과 남 해안에 위치해 있기 때문에 이런 영향을 받는 것으로 판단된다.
(A)
(B)
(C)
Fig. 18. Frequency offog occurrencetime(leftpanel)anddissipationtime(right panel)by airport:(A)Incheon Int'lAirport,(B)Gimpo Int'lAirport,and (C)JejuInt'lAirport.
제3절 기상현상과 항공운항 간 연관성 분석
1. 안개가. 시·공간적 발생 특성
Table9는 각 공항에서 안개로 인한 지연일 및 결항일 빈도이다.
안개로 인한 공항별 비정상적 운항 빈도는 김포국제공항에서 지연일과 결항일 모두 높게 나타났고,지연일은 인천,제주 국제공항 순이며,결항일은 제주,인천 국제공항 순이다.이 중 시정이 1000m 미만의 날만 재분류한 결과 지연일은 김포 (59일),인천(54일),제주(25일)국제공항 순으로 나타났으며,결항일은 김포(72일), 제주(23일),인천(12일)국제공항 순으로 나타났다.이처럼 Fig.7연도별 분석과 동 일하게 지연 및 결항에 민감한 곳은 김포국제공항이며,인천국제공항은 지연일 대 비 결항일의 수가 급격히 감소하였다.
airport delays cancellations Incheon Gimpo Jeju Incheon Gimpo Jeju Totalfrequency 62 77 46 16 124 63
< 1000m visibility
frequency 54 59 25 12 72 23
≥ 1000m visibility
frequency 8 22 21 4 52 40 Table9.Delaysandcancellationsduetofog byairport(days).
Fig.19는 안개로 인한 지연일 및 결항일의 빈도를 나타낸 것이다.
안개로 인한 비정상적 항공운항 빈도의 경년변화는 전반적으로 감소하는 추세를 보이나,김포국제공항의 결항일 빈도는 0.214일/년으로 증가추세이다.이는 Fig.7의 안개 원인으로 지연이 증가추세인 것과 결항이 감소추세인 분석 결과와 Fig.10의 감소추세인 안개 발생 빈도를 비교하면 지연일과 결항일은 전반적으로 감소하는데, 지연일만 증가추세인 것으로 보아 공항 운영시간에 발생하는 안개 지속시간이 늘 어나고 있음을 알 수 있다.
또한,비정상적 항공운항(지연일,결항일)이 높은 빈도의 달과 계절은 인천국제공 항은 2월(13일,3일)9)을 정점으로 겨울(21일,7일),봄(21일,3일)이고, 김포국제공 9) 앞의 수치는 지연일이고, 뒤의 수치는 결항일을 구분함.
항은 10월(15일,13일)을 정점으로 겨울(26일,29일),가을(24일,26일)순으로 많이 발생하였고,지리적으로 비교적 저위도 해양에 위치한 제주국제공항은 6월(10일,9 일)을 정점으로 여름(15일,14일),봄(9일,5일)순으로 많이 발생하였으며,타 계절 의 빈도는 낮게 나타났다.그 이유는 인천,김포 국제공항은 겨울철에 바람이 약한 고기압권에서 복사냉각이 양호하므로 복사무의 발생이 많기 때문이다(이충태, 2006).특히 인천국제공항은 여름철 이류무의 영향을 가장 많이 받는 공항 중 하나 인데,유독 겨울철에 지연일과 결항일이 많은 이유는 Fig.7의 분석결과처럼 늦은 일사로 인하여 안개 소멸시간이 느리기 때문으로 판단된다.또한 제주국제공항은 비교적 저위도의 해양에 위치하고 있어 전선 및 저기압 통과 시 따뜻한 공기가 유 입되어 상대적으로 차가운 해수면 또는 지면을 지날 때 발생하는 이류무에 쉽게 노출 되어 있어 비정상적인 항공운항으로 이어졌다.
(A)
(B)
(C)
Fig. 19. Frequency ofdelays(leftpanel)and cancellations(rightpanel)dueto fogbyday:(A)byyear,(B)bymonth,and(C)byseason.
Fig.20은 시간별 안개로 인한 지연일 및 결항일의 빈도를 나타낸 것이다.
먼저 지연일의 발생시각별 빈도는 3개 공항 모두 주로 새벽시간대에 자주 발생하 고,일사가 시작되는 아침시간대와 일몰 직전까지는 낮은 발생을 보였다.특히 00
∼09LST 사이에 인천국제공항은 60%,김포국제공항 69.5%,제주국제공항 44.0%이 발생하였다.
결항일은 주로 새벽시간대에 자주 발생하고,일사가 시작되는 아침시간대와 일몰 직전까지의 시간대에는 적은 발생일 분포를 보였다.
지연일의 소멸시각별 빈도는 주로 일사가 시작된 오전시간대에 소멸하고 새벽시
간 및 일몰 후 저녁시간대는 낮은 분포를 보였다.특히 09∼12LST 사이에 인천국 제공항은 53.3%,김포국제공항은 64.4%,제주국제공항은 24.0%이 나타났으며,결항 일에서도 주로 일사가 시작된 오전 시간대에 자주 소멸하였고,새벽시간 및 일몰 후 저녁시간대의 소멸빈도는 낮게 나타났다.
이렇게 지속시간은 Fig.12의 분석과 같이 3개 공항에서 새벽과 아침사이에 안개 가 발생하여,일출 후 2∼4시간 안에 소산되며,복사무와 이류무와 혼합된 경우 오 후까지도 지속하였다(이홍영·권헌숙,2002).특히 인천국제공항의 경우 안개 지속시 간이 타 공항에 비하여 짧기 때문에 비정상적인 항공운항편수가 적게 나타날 수 있다.
Fig.21은 각 공항별 안개로 인한 최단시정거리별 빈도를 나타낸 것이다.
지연일 중 가장 빈번한 최단거리는 인천,김포 국제공항에 최단시정거리가 100m 미만의 날일 때 각각 36일로 66.7%와 61.0%,제주국제공항은 100∼200m인 날이 12일(48.0%)로 나타났다.
결항일도 인천,김포 국제공항에서 100m 미만의 날일 때 각각 9일(75.0%)과 40일 (55.6%)로 나타났으며,제주국제공항은 100∼200m인 날이 9일(39.1%)로 나타났다.
이는 공항별 항행안전시설에 따른 이·착륙 제한과 일치하는 분포이다.인천국제공 항은 CAT10)-Ⅲb운용 시 최저시정 75m 미만 일 때,김포국제공항은 CAT-Ⅲa운용 시 최저시정 175m 미만일 때,제주국제공항은 CAT-Ⅰ운용 시 최저시정이 800m 미만 일 때 항공운항을 제한 한다.
10) 카테고리(CATEGORY) : 항공기의 인가에 관해서 사용될 때 활용계획 또는 운용한계를 기초로 한 항 공기의 그룹.
(A)
(B)
(C)
Fig. 20. Frequency ofdelays(leftpanel)and cancellations(rightpanel)dueto fogbytime:(A)Occurrencetime,(B)dissipationtime,and(C)duration.
(A) (B)
Fig. 21. Frequency of delays and cancellations due to fog by the shortest distance:(A)delays,and(B)cancellations.
나. 종관 기압배치 특성
Fig.22는 허기영(2004)의 종관 기압계 분류 방법을 이용하여 안개로 인한 지연 및 결항일에 해당되는 일기도를 분석한 지상 기압배치 모식도이다.
분류방법은 제시된 12개 유형의 종관 기압계 패턴으로,크게 전선 및 저기압 형 인 L-1)온난전선 전면,L-2)한랭전선 후면,L-3)남부지방 저기압 통과,L-4)중부지 방 저기압 통과,L-5)한반도 북쪽 저기압 통과,L-6)남부지방 정체전선,L-7)중부 지방 정체전선과 고기압 형인 H-1)동중국해 고기압 중심,H-2)서해 고기압 중심 H-3)북태평양 고기압 확장,H-4)동해 고기압 중심,H-5)동서 고압대 등으로 분류 하였다.
Fig.23은 각 공항의 안개로 인한 종관 기압배치별 빈도를 나타낸 것이다.
인천국제공항은 H-1)동중국해 고기압 중심의 패턴 41.1%,L-6)저기압형-남부지 방 정체전선의 패턴 17.9%,L-4)중부지방 저기압 통과의 패턴 12..5%의 발생 분포 가 나타났다.김포국제공항은 H-5)동서 고압대의 패턴 35.9%,H-2)서해 고기압 중 심의 패턴 25.0%,L-4)중부지방 저기압 통과의 패턴 14.1%의 발생 분포가 나타났 다.제주국제공항은 L-6)남부지방 정체전선의 패턴 30.2%,H-2)서해 고기압 중심 의 패턴 20.9%,H-5)동서 고압대의 패턴 14.0%의 발생 분포가 나타났다.
이처럼 인천국제공항의 안개발생 시 고기압 패턴을 살펴보면,약화된 고기압의 중심이 중부지방이나 북한지역에 위치하고 발해만 북서쪽으로 기압골이 위치할 때 이다(유혁기과 윤용훈,2002).또한 김포국제공항도 고기압형의 종관 기압배치의 영 향을 받고,제주국제공항은 저기압형의 종관 기압배치 영향을 주로 받는 것을 알 수 있다.
안개로 인하여 발생된 결항일을 종관배치 유형별로 분석한 결과 인천국제공항은 주로 H-1)동중국해 고기압 중심의 패턴이 우세하고,김포국제공항은 H-5)동서 고 압대의 패턴,제주국제공항은 L-6)남부지방 정체전선의 패턴이 우세하게 작용함을 알 수 있다.
Fig.24는 각 공항의 안개로 인한 지연 및 결항 시의 종관 기압배치와 편수이다.
대체적으로 3개의 공항에서 고기압대의 기압 배치일 때 비정상적 항공운항으로 인한 항공 편수가 높았으며,저기압형의 기압 배치의 경우 대체적으로 1∼2편의 비 정상적 항공 편수가 발생한 것으로 보아 고기압대의 기압배치 일 때 안개의 강도 가 강함을 알 수 있다.
이우진(2009)은 ‘안개는 대기가 안정하고 바람이 약해 연직으로 공기가 잘 섞이지 않고 충분한 수증기를 가지고 있을 때 발생이 용이하다’하여 Fig.24의 결과를 뒷 받침하고 있다.
(A) (B)
(C) (D)
(E) (F)
Fig. 22. Diagram ofthe synoptic pressure pattern due to fog by airport(L:
frontorlow pressure,H:highpressure):(A)L-1,(B)L-2,(C)L-3,(D)L-4, (E)L-5,(F)L-6,(G)L-7,(H)H-1,(I)H-2,(J)H-3,(K)H-4,and(L)H-5.
(G) (H)
(I) (J)
(K) (L)
Fig. 22. Continued.
(A) (B)
Fig. 23. Frequency ofsynoptic pressure patterns due to fog by airport:(A) delays,and(B)cancellations.
(A)
(B)
(C)
Fig. 24. Synoptic pattern and number of flights for delays (left panel) and cancellations (right panel) due to fog by airport: (A) Incheon Int'l Airport,(B)GimpoInt'lAirport,and(C)JejuInt'lAirport.
2.강설
가. 시·공간적 발생 특성
Table10은 각 공항에서 강설로 인한 지연일 및 결항일 빈도이다.
공항별 비정상적 운항 빈도는 제주국제공항이 가장 높고,그 다음으로 인천,김포 국제공항 순이다.이 중 당해 공항에 강설 현상으로 인하여 발생한 날만 재분류한 결과,제주(9일,10일),인천(5일,7일),김포(5일,7일)의 순으로 발생하였다.
한 사례로 제주국제공항에서 2012년 12월 28일에 김해·광주·대구의 강설로 출발 20편,도착 17편이 결항된 경우가 있었다.
airport delays cancellations Incheon Gimpo Jeju Incheon Gimpo Jeju Totalfrequency 6 5 12 7 11 30 Frequency(duetosnowfall
intheappropriateairport) 5 5 9 7 7 10 Frequency(duetosnowfall
inthecounterpartairport) 1 0 3 0 4 20 Table10.Delaysandcancellationsduetosnowfallbyairport(days).
Fig.25는 강설로 인한 지연일 및 결항일의 빈도를 나타낸 것이다.
먼저 연간 변화에 따른 비정상적 운항 빈도는 지연의 경우 인천,김포 국제공항 이 감소 추세를 보이나 제주국제공항은 증가하고 있으며,결항의 경우 3개 공항 모 두 증가하는 추세를 보이고 있다(Table11).Fig.8의 강설 원인으로 지연이 감소추 세 및 결항이 증가추세인 결과와 Fig.13의 강설 발생 빈도를 비교하면 지연일과 결항일이 동일한 추세를 보이며,언제든지 공항에 대설이 내릴 수 있음을 의미한 다.
airport delays cancellations Incheon -0.10 0.32
Gimpo -0.25 0.14
Jeju 0.21 0.39
Table 11. Trend ofdelays and cancellations due to snowfallby airport (day/year).
또한 비정상적 운항이 높은 빈도의 달과 계절은,지연의 경우 3개 공항 모두 1월 에 발생하였으며,제주국제공항이 6일로 가장 높고,인천,김포 국제공항은 각각 3 일로 나타났으며,결항의 경우 3개 공항 모두 12월에 발생하여 인천,제주 국제공 항이 5일,김포국제공항이 3일로 나타났고,거의 모든 현상일이 겨울에 집중적으로 발생하였다.
강설로 인한 지연 및 결항은 안개로 인하여 발생하는 지연 및 결항의 수와 비교 하면 급격하게 줄어든 빈도를 보이고 있다.그러나 3개 공항에서 강설의 빈도가 증 가하는 추세이며,대설이 발생할 날에 비정상적 항공운항 발생 추이가 높아질 것으 로 판단된다.
(A)
(B)
(C)
Fig. 25. Frequency ofdelays(leftpanel)and cancellations(rightpanel)dueto snowfallbyday:(A)byyear,(B)bymonth,and(C)byseason.
Fig.26은 시간별 강설로 인한 지연일 및 결항일 빈도를 나타낸 것이다.
비정상적 항공운항을 유발하는 강설 발생시각은 주로 새벽과 아침에 고르게 나타 났으며,소멸시각은 주로 12∼18LST 사이에 고르게 나타났고,지속시간 역시 지연 일은 주로 7∼18시간,결항일은 1∼18시간 내외로 고르게 분포하고 있음을 알 수 있다.장경화(2003)에 따르면 서해안은 오전에 발생하고,내륙 지역으로 갈수록 오 후나 밤에 주로 발생함을 밝혔다.이는 주로 해안가에 위치한 공항의 강설 발생 시 각과 일치하는 모습을 보이고 있다.
Fig.27은 각 공항별 강설로 인한 최심신적설별 빈도를 나타낸 것이다.
공항별 비정상적 항공운항이 빈번하게 발생하는 최심신적설량은 인천,김포 국제 공항에서 3cm 이상 일 때이며,제주국제공항은 1∼2cm이상 일 때로 나타났다.
최심신적설량이 많은 날은 시정 장애와 함께 활주로 위 적설로 인하여 공항을 일 시적으로 마비를 시켜 지연 및 결항을 유발한다.항공기상청(2002)에 따르면 비정 상적 항공운항에 영향을 주는 최심신적설량이 3cm이상인 대설의 날을 분석한 결과 난기이류에 의한 적설이 한기이류 시 보다 빈도가 높고,최심신적설이 3cm 이상 시 최단시정이 600m 이하로 발생하는 날이 전체에 75%를 차지한다고 하였다.이 를 통해 강설시 인천국제공항과 김포국제공항으로 난류 이류가 유입 될 때 비정상 적인 항공운항이 발생한다고 판단된다.
(A)
(B)
(C)
Fig. 26. Frequency ofdelays(leftpanel)and cancellations(rightpanel)dueto snowfallbytime:(A)Occurrencetime,(B)dissipationtime,and(C)duration.
(A) (B)
Fig. 27. Frequency ofdelaysand cancellationsby maximum fresh snow depth:
(A)delays,and(B)cancellations.
