바람이란? 기층의 고도분포 | 대기경계층, 지표경계층 | 롯데타워

 

바람이란?

지구의 표면은 태양으로부터 열에너지를 받아 지표면 상태의 차이에 의하여 온도차가 발생합니다.

온도가 높은 곳에서는 공기가 뜨거워져 팽창하여 저기압을 형성하고, 온도가 낮은 곳으로 이동하게 되는데 이것을 바람이라고 합니다.

바람은 지표면에 가까울수록 마찰력에 의한 영향이 커지고, 지표면의 상태에 따라 다르기는 하지만 대략 지상으로부터 500~1,000m 정도 이상의 대기층에서는 마찰력의 영향이 거의 사라집니다.바람이 마찰력의 영향을 받는 지표면부터 지상 500~1,000m의 기층은 대기경계층(Tmospheric Boundary Layer)라고 부릅니다.

대기권(기권)과 특징

지구 중력에 의하여 대기가 붙잡혀 있는 곳까지를 말하며 일반적으로 지표면에서 약 10,000㎞까지를 상한으로 봅니다. 학자에 따라서는 지상 1,000㎞까지를 대기권의 상한으로 보기도 한다. 대기의 97%는 지상 29㎞ 이내에 존재하며 이곳에서의 대기는 대부분 분자 상태입니다.

대기는 지표면에 가까울수록 분자 상태로 존재하며 지표면에서 멀어지면 이온 상태로 존재하는 대기가 많아집니다. 아주 멀어지면 대기는 전리하게 되고 이때 자유전자가 많이 발생합니다. 대기권은 기온의 분포에 의하여 일반적으로 대류권, 성층권, 중간권 및 열권으로 분류됩니다.

대기경계층이란?

경계층이란 물체와 접하는 유체의 얇은 층으로, 대기경계층은 지구 표면과 접하는 대기권의 최하층을 말합니다.

대기는 유체이므로, 지표면과의 마찰에 의해 느린 이류, 난류부터 지표에 의한 직접적인 가열 등이 발생하므로, 대기역학에서 다룰 때에는 대기경계층과 상부의 자유대기를 구분하여 다룹니다. 쉽게 말해 지표면의 영향을 받는 대기의 층입니다. 대류 현상이 활발하게 일어나면 크게 확장되고, 대류가 적고 대기가 안정되면 감소하기 때문에, 중위도에서는 지상 600~800m 정도지만 저위도에서는 2km까지 확장되기도 합니다.

지표경계층

지구를 덮고 있는 대기의 역학적 운동은 이 대기경계층을 경계로 하여 특성이 달라집니다. 일반적으로 치표면 마찰의 영향이 거의 미치지 않는 대기경계층의 윗부분을 자유대기라고 합니다. 지표면으로부터 자유대기 저면까지의 기층을 대기경계층 또는 마찰경계층(Friction Layer)라고 부릅니다. 대기경계층 하부의 지표면으로부터 50~100m 정도까지를 지표경계층(Surface Boundary Layer) 라고 합니다.

특히 지표경계층 중에서 아래 부분을 저층이라 하는데 여기에서의 바람은 지표면의 영향을 직접 받으므로 매우 복잡하게 됩니다. 현재 국내 건축물 가운데 최고 높이는 약 550m(롯데타워) 정도입니다. 따라서 국내 모든 건물은 대기경계층 내의 바람에 영향을 받는다고 할 수 있습니다.