[논문]겨울철 노면에 발생하는 어는 비와 블랙아이스의 기상학적 분석에 관한 사례 연구

박근영; 이순환; 김은지; 윤병영

doi:10.5322/jesi.2017.26.7.827

겨울철 노면에 발생하는 어는 비와 블랙아이스의 기상학적 분석에 관한 사례 연구
A Case Study on Meteorological Analysis of Freezing Rain and Black Ice Formation on the Load at Winter 원문보기

Journal of environmental science international = 한국환경과학회지, v.26 no.7, 2017년, pp.827 - 836

박근영 (조선대학교 지구과학교육과) , 이순환 (부산대학교 지구과학교육과) , 김은지 (부산대학교 지구과학과) , 윤병영 (광주지방기상청)

Abstract ▼ AI-Helper

Freezing rain is a phenomenon when precipitation falls as a liquid rain drop, but freezes when it comes into contact with surfaces or objects. In this study, we investigated the predictability of freezing rain and its characteristics, which are strongly related with the occurrence of black ice using synoptic scale meteorological observation data. Two different cases occurred at 2012 were analyzed and in the presented cases, freezing rain often occurs in the low-level low pressure with the warm front. The warm front due to the lower cyclone make suitable environment in which snow falling from the upper layer can change into supercooled water. The $0^{\circ}C$ temperature line to generate supercooling water is located at an altitude of 850 hPa in the vertical temperature distribution. And the ground temperature remained below zero, as is commonly known as a condition for black ice formation. It is confirmed that the formation rate of freezing rain is higher when the thickness after 1000-850 hPa is 1290-1310 m and the thickness of 850-700 hPa layer is larger than 1540 m in both cases. It can also be used to predict and estimate the generation of freezing rain by detecting and analyzing bright bands in radar observation.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

어는 비의 형성에는 강수 도중의 변화가 매우 중요한 요인으로 작용한다. 따라서 강수 도중 변질 특성을 파악하기 위하여 레이더 관측 자료를 분석하였다. Fig.
따라서 본 연구에서는 어는 비의 발생이 빈번했던 2012년의 사례 중 실제 교통사고가 발생한 2012년 12월 14일과 21일의 종합적인 종관 분석을 통하여 어는 비에 의한 블랙아이스의 발생 메커니즘을 분석하였다.
본 연구는 블랙아이스의 따른 교통사고 발생일에 관측된 3차원 입체 기상 자료 및 수치 자료를 활용하여 어는 비의 발생 메커니즘을 분석하고, 기존의 어는 비 예측 결과와의 차이를 비교하여 한반도에서 어는 비와 블랙아이스의 발생에 관한 종관 특성을 제시하였다.
본 연구에서는 최근에 어는 비로 인해 발생한 대형 연쇄 추돌사고와 연관하여, 어는 비에 따른 블랙아이스 발생 빈도가 높은 2012년의 2가지 사례를 대상으로 어는 비 및 블랙아이스의 예측가능성을 다양한 종관자료를 통하여 살펴보았다.

제안 방법

본 연구에서 어는 비 분석을 위해 대한민국 기상청 산하에 있는 70개의 관측지점 중 38개 지점에 대해 어는 비 코드번호인 56, 57, 66, 67, 79로 기록된 사례를 분석하여 통계 처리하였다. 또한, 과거 여러 사례 중 어는 비에 따른 많은 인명과 재산 피해를 주었던 2012년 12월 14일과 21일의 연쇄 추돌사고 사례를 선정하여 분석하였다.
7은 사고가 발생한 장소와 인접한 관측소인 군산기상대의 KLAPS 단열선도 및 시간에 따른 고도별 기온변화 차트이다. 사고가 발생한 시각인 21일 8시의 단열선도를 살펴보았다. 지표와 900 hPa 이상의 고도에서 영하의 기온을 보인 반면, 1000 hPa에서 900 hPa 사이의 고도에서는 강한 남서풍이 불며 2°C정도의 영상기온이 분포하였다.
2012년 12월 군산에서는 결빙이 30일, 안개는 3일 발생하였다. 사례일의 종관 환경을 파악하기 위하여 일기도를 분석하였다. Fig.
어는 비 발생 지점의 특징을 분석하고자 오산 등의 고층기상관측소 연직관측자료 및 단열선도를 이용하였다.
그리고 교통사고와 관련한 통계자료는 경찰청, 도로교통안전공단의 보고서를 참고하였다. 연구에서 사용한 시각은 UTC (Coordinated Universal Time)를 기본으로 하였고, KST (Korea Standard Time)로 표출된 자료는 UTC 시간으로 환산하여 분석하였다.

대상 데이터

어는 비 발생 지점의 특징을 분석하고자 오산 등의 고층기상관측소 연직관측자료 및 단열선도를 이용하였다. 고층관측 자료의 시간간격이 6시간 또는 12시간 간격이기 때문에, 어는 비가 발생한 시점과 가장 가까운 관측 데이터를 활용하였다. 또한 어는 비로 인해 발생한 사고 지점과 인접한 AWS 관측 자료와 KLAPS (Korea Local Analysis and Prediction System) 분석장, 레이더 자료, 일기도, 바람벡터를 활용하였다.
또한 어는 비로 인해 발생한 사고 지점과 인접한 AWS 관측 자료와 KLAPS (Korea Local Analysis and Prediction System) 분석장, 레이더 자료, 일기도, 바람벡터를 활용하였다. 그리고 교통사고와 관련한 통계자료는 경찰청, 도로교통안전공단의 보고서를 참고하였다. 연구에서 사용한 시각은 UTC (Coordinated Universal Time)를 기본으로 하였고, KST (Korea Standard Time)로 표출된 자료는 UTC 시간으로 환산하여 분석하였다.
두 번째 사례는 지난 2012년 12월 21일 오전 08시 20분경 전라북도 군산시 성산면 고봉교차로와 와동교차로에서 어는 비로 인해 추돌사고가 발생한 사례이다. 발생지역은 남쪽으로 작은 야산이 존재하고 북쪽으로 전담이 위치하고 있다.
고층관측 자료의 시간간격이 6시간 또는 12시간 간격이기 때문에, 어는 비가 발생한 시점과 가장 가까운 관측 데이터를 활용하였다. 또한 어는 비로 인해 발생한 사고 지점과 인접한 AWS 관측 자료와 KLAPS (Korea Local Analysis and Prediction System) 분석장, 레이더 자료, 일기도, 바람벡터를 활용하였다. 그리고 교통사고와 관련한 통계자료는 경찰청, 도로교통안전공단의 보고서를 참고하였다.
특히 무인관측소와 달리 유인관측소에서는 기상현상, 구름, 적설에 대한 목측관측을 추가로 수행하며, 관측기록부(야장)에 기록하고 있다. 본 연구에서 어는 비 분석을 위해 대한민국 기상청 산하에 있는 70개의 관측지점 중 38개 지점에 대해 어는 비 코드번호인 56, 57, 66, 67, 79로 기록된 사례를 분석하여 통계 처리하였다. 또한, 과거 여러 사례 중 어는 비에 따른 많은 인명과 재산 피해를 주었던 2012년 12월 14일과 21일의 연쇄 추돌사고 사례를 선정하여 분석하였다.
첫 번째 사례는 지난 2012년 12월 14일 오전 8시경 경기도 김포시 장기동 고가도로에서 어는 비로 인해 발생한 추돌사고로 이 사고는 한강 신도시 고가도로에서 발생한 사례이다.

성능/효과

1000-850 hPa 층후값은 사례 1에서는 1309 m, 사례 2에서는 1308 m로 두 사례 모두 범위 안에 있으나, 850-700 hPa 층후값은 각각 1539 m, 1515 m로 일반적으로 어는 비가 발생하는 값보다는 작게 나타났다.
3은 2012년 12월 14일 09시의 김포 지점의 연직기온 분포와 850 hPa의 일기도를 나타낸 것이다. 김포 지역의 단열선도를 보면 1000 hPa~850 hPa의 고도에서는 강한 남서풍이 불며 기온상승이 발생하여 영상의 기온이었음을 확인할 수 있었다. 그러나 이전 시간대에서는 850 hPa까지 영하임을 볼 수 있다.
두 번째로 연직 온도 분포에서 두 사례 모두 850 hPa 고도에 0°C 기온선이 위치하며, 과냉각 수적이 많이 발생할 수 있는 조건이 갖추어졌음을 알 수 있다.
6°C가 기록되었다. 따라서 지상 일기도 및 관측 자료를 바탕으로 김포 부근에서는 차가운 지상 기온 및 약한 바람 그리고 강수 밴드의 접근 등 어는 비의 형성에 유리한 종관 조건이 나타났다.
1은 2001년부터 2013년까지 유인 기상관측소에서 관측된 어는 비의 빈도를 나타낸 것이다. 발생횟수는 2006년과 2012년에 각각 20일을 초과하였으며, 기간이 지남에 따라 발생빈도는 점진적으로 증가하는 경향을 보였다. 특히 월별 발생빈도에서는 12월 1월 2월 등 겨울철의 발생 빈도가 높게 나타난다.
사고가 발생한 21일 08시의 1000-850 hPa 층후를 분석한 결과 1308 m였고, 850-700 hPa 사이의 층후는 1515 m정도였다. 분석된 층후 값을 보면 두 층간의 기온 역전이 존재하며, 사례 1 및 2001~2003년에 발생한 사례처럼, 1000-850 hPa 층후는 어는 비가 발생하기 위한 조건을 만족하였다. 하지만, 850-700 hPa의 층후 값은 사례 1보다 층 두께가 얇아 눈이 올 수 있는 조건에 가까웠다(Fig.
추돌사고가 난 지점은 고지대로 군산기상대에서 관측된 지면 및 대기온도보다 1~2°C 정도 낮았을 것으로 보이며, 사고 지점에 어는 비가 발생할 수 있는 지면온도 조건이었다(Table 3).
특히 지표면으로부터 열손실이 커서 대기 온도보다 지표면 온도가 약 2~3°C 정도 낮은 교량에서 두드러지게 발생함을 알 수 있었다.

후속연구

5 km에서 관측되었다. 이를 보아 radar를 활용해 밝은 띠를 탐지하고 분석함으로써 어는 비를 예측할 수 있으리라 판단된다.
이처럼 블랙아이스의 경우 지형의 특성이 반영되기 때문에 정확한 예보를 위해서 다양한 사례를 수집하여 연구 분석 할 필요가 있다. 추후 수치모델을 이용하여 예보를 함에 있어 국내의 특성을 반영한 사례의 특징들을 기준으로 예보 기준을 삼는다면 조금 더 정확한 예보를 할 수 있을 것이라 생각된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	블랙아이스가 생성되는 지형적인 요인에는 무엇이 있는가?	도로 노면이 결빙되어 있지만 운전자가 볼 때는 단순히 도로가 젖어있는 것으로 보이기 때문에 ‘검은색 얼음’인 블랙아이스라고 한다. 특히 산모퉁이, 터널 입·출구, 커브길, 저수지 근처 등은 햇빛이 잘 들지 않고 분지 지형 등 지형적인 요인으로 낮 동안 도로 위에 내린 눈이 녹았다가 밤 사이 다시 얼면서 생기곤 한다(Heo and Kim, 2013).
	블랙아이스란 무엇인가?	블랙아이스(Black ice)는 겨울철 도로안전운전의 복병으로 도로결빙현상을 일컫는다. 도로 노면이 결빙되어 있지만 운전자가 볼 때는 단순히 도로가 젖어있는 것으로 보이기 때문에 ‘검은색 얼음’인 블랙아이스라고 한다.
	수치 모델을 이용하여 강수가 얼어붙는 현상을 정확히 모의하지 못하는 이유는 무엇인가?	, 1998). 이는 자연계에서 구름에서 비가 되는 과정에 대한 관측이 어렵기 때문이다. 반면 실험실 내에서 다양한 미물리현상에 관한 연구는 다수 실시되어, 어는 비가 만들어질 환경 조건들은 잘 연구되어 왔다(Brooks, 1920; Penn, 1957; Mahaffy, 1961; Stewart and King, 1987; Prater and Borho, 1992).

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Zerr, R. J., 1997, Freezing rain: An Observational and theoretical study, J. Appli. Meteorol., 36, 1647-1661.

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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