Kestrel^® 4000NV 휴대용 기상추적계

기압측정과 고도측정

Kestrel^® 4000NV 휴대용 기상추적계는 고도계 및 기압계로 사용할 수 있습니다. 이 부분에는 혼동의 여지가 있기 때문에 “BARO” 화면과 “ALTITUDE” 화면에서는 각기 무엇이 측정되고 표시되는가를 여기에 밝혀 두고자 합니다.

먼저 아래와 같이 몇 가지 용어를 정의합니다.

바로미터(Barometer)
대기압을 측정하는 계기로서 기상예보에 주로 사용됩니다.

고도계(Altimeter)
고도를 측정하는 계기로서 고도에 따른 기압의 변화를 감지하며 항공기용 아네로이드 기압계(aneroid barometer)를 주로 지칭합니다.

측점 기압(Station Pressure)
어느 한 측점에서 측정된 기압. “측점(a station)”은 어느 위치가 될 수도 있습니다. 예컨대, 귀하의 집이나 산꼭대기, 또는 해변이 될 수도 있습니다.

해면기압(Barometric Pressure)
측점의 고도에 비례하여 조정되는 측점기압. 측점이 해면 위치인 특수한 경우에는 측점 기압과 해면기압은 일치합니다.

기상 보도(Weather Reports)
기상예보자 또는 기상관측자가 기압을 발표할 때는 언제나 해면기압을 발표합니다. 귀하가 예컨대 덴버나 쏠트레이크시티 같은 고지에 거주할 경우, 발표되는 기압의 수치는 측점기압보다 훨씬 높게 마련입니다. 공항들 또한 기압을 발표하는데 그 역시 측점 기압이 아닌 해면기압입니다. 관제탑에서 수천 피트 상공의 조종사에게 “고도계 보정값(altimeter setting)”을 줄 때 사용하는 것 또한 해면기압입니다.

모든 대기압 측정치를 발표함에 있어 측점 기압이 아닌 해면기압을 사용하는 데는 불가피한 사유가 있습니다. 일기도 상의 등압선은 해수면보다 높은 위치 또는 해수면 높이의 지대보다 높은 위치가 아니면 의미가 없습니다. 산이나 고지에서는 각 높이에 따라 기압(측점 기압)이 낮아지며 등압선은 지역에 따라 달라집니다. 단지 수백 피트의 고도 변화만 있어도 측점 기압에는 큰 변화가 있기 때문에 기상 분석은 매우 복잡해 집니다.

K4000의 “BARO” 화면
수은기압계의 경우 기압계의 고도가 달라지면 기압의 표시도 달라집니다. K4000의 BARO 화면도 표시값이 달라집니다. 수은기압계의 지시 기압(수은주의 높이)은 반드시 측점 기압 - 기압계가 위치한 고도에서의 실제 기압 - 입니다. 측점 기압으로부터 해면기압을 산출하려면 측점 고도를 해수면 높이로 낮춰 주는 효과를 가진 계산을 수행합니다. 만일 측점이 해수면보다 높다면 해면기압은 측점 기압보다 높게 되며, 측점이 해수면보다 아래라면 해면기압은 측점 기압보다 낮게 됩니다.

해수면 높이인 경우를 제외하고는 수은기압계가 해면기압을 곧바로 나타내 줄 수는 없지만 K4000(및 기타 전자식 기압계)의 경우는 가능합니다. 그것은 측점 기압에서 해면기압으로 변환해 주는 것이 전자적으로 이루어지기 때문입니다.

K4000은 BARO 화면에서 해면기압을 측정 표시하기 위하여 현재 위치한 고도를 알고 있어야 합니다. 현재 고도를 바탕으로 K4000은 측점 기압을 해면기압으로 변환하는 계산을 수행합니다.

해면기압을 나타내려면 간단히 BARO 화면의 참조 고도(reference altitude)를 현재의 실제 고도에 맞추면 됩니다.

BARO 화면에 측점 기압이 나타나게 하려면 참고 고도를 영(0)에 맞춥니다.

“ALTITUDE” 화면
지구의 대기압은 고도에 따라 규칙적이며 특성적인 변화를 하기 때문에 바로미터를 고도의 측정에 이용할 수 있는 것입니다.

K4000 및 여타 전자식 기압계는 이른바 “ICAO 표준 대기압(ICAO Standard Atmosphere)”의 세부 사항을 저장하고 있습니다. 표준 대기압이란 하나의 모델로서 어떠한 몇몇 가정 하에 여하한 기압에 대하여도 하나의 고도를 지정합니다. 잠시만 생각해 보더라도 실제의 기압이란 결코 표준적이라고 볼 수 있는 경우가 거의 없어서 기압을 이용한 고도의 측정은 오류가 예견되기 마련입니다(1).

K4000에서 고도를 측정 표시하려면 현지의 해면기압을 알아내어 참고 화면에 입력해야 합니다. 이 값을 알고 있는 경우는 흔치 않으며 여기에 기압에 의한 고도 측정의 두 가지 문제점 중 하나가 있는 것입니다. 나머지 하나의 문제는 대기압은 간혹 가정한 표준 대기압에서 상당한 편차를 보인다는 것입니다(2).

“Baro. Cal” 화면(3)
분명히 알아야 할 점은 이 화면은 BARO나 ALTITUDE 화면과는 근본적으로 다르다는 점입니다. 이 화면에서는 압력변환기(pressure transducer)의 감도를 현장 조정할 수 있습니다. 이것은 고도 화면에서 참고 기압을 조정하는 것과는 분명히 다릅니다. 그것은 최초의 공장조정 이후 장기적으로 발생하는 편차에 대하여 압력변환기의 반응도를 교정하는 것과 같은 효과를 가집니다. 예컨대, 1년을 사용한 후에 K4000이 공시된 해면기압보다 높거나 또는 낮은 값을 지속적으로 표시한다고 가정해 봅니다. 물론 이 경우 참조고도는 정확한 값으로 설정되었다고 가정합니다. 만일 그 차이가 2hPa(수은주로는 ~0.06") 이상이라면 압력변환기의 교정에 그 의미가 있을 것입니다. 이 일을 수행하는 가장 좋은 방법은 계기를 NK에 보내어 정밀 장비를 이용하여 압력변환기를 교정 받는 것입니다. 또 하나의 방법은 (일부 여건 하에서는 상황을 개선하기보다는 악화시킬 수도 있지만) Baro. Cal 화면 내의 값을 공시된 해면기압에 맞추기 보다는 BARO 화면 내의 참고 기압이 실제의 현장 고도에 맞춰져 있는가를 먼저 확인하는 것입니다.

2002년 1월 3일 목요일 리처드 켈러만

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(1) 간혹 이들 오류는 별 문제가 없지만 어떤 때는 심각한 결과를 초래하기도 합니다. 항공 분야에서는 다음과 같은 두 가지 사례를 들 수 있습니다. 고도를 동일하게 설정한 (다시 말해 항공관제탑에서 부여한 해면기압이 동일한) 두 대의 항공기는 각각의 고도계의 지시 고도가 같다면 동일한 고도에 있을 것입니다. 따라서 다른 항공기와의 충돌을 피하는 것이 목적이라면 꼭 필요한 것은 고도계의 지시 고도입니다. 반면에 산악과의 충돌을 피하는 것이 목적이라면 표준 기압과 실제 기압의 차이에서 발생하는 고도계 지시 고도의 오류는 치명적인 문제가 될 수 있습니다.

(2) 매우 덥거나 매우 추운 날에는 고도 지시에 수백 피트의 오류가 발생할 수 있습니다. 대기의 온도가 매우 낮거나 기압이 매우 높을 경우 낮은 고도에서 고도 지시의 오류가 발생하며, 기온이 낮으면서도 기압이 높은 조건 하에서는 그 오류는 더욱 커집니다. 그 반대의 경우 또한 성립합니다. 대기의 온도가 매우 높거나(또는 높으면서도) 기압이 낮으면 고도 지시의 오류는 높은 고도에서 발생합니다.

(3) 버전 2.08 이하의 모든 소프트웨어에 대하여 유효함.