대기환경기사 확산에 따른 오염도 예측 — 반감기와 굴뚝 높이의 제곱 반비례

바람을 일으키는 힘 가운데 전향력은 지구 자전 때문에 생기는 겉보기 힘이다. 위도가 높아질수록 커지고 적도에서는 0이며, 북반구에서는 운동 방향을 오른쪽으로 휘게 한다. 그래서 위도가 낮아질수록 전향력이 커진다고 적거나, 남반구에서도 오른쪽으로 휜다고 적으면 틀린 설명이 된다.

마찰이 작용하지 않는 자유대기층에서는 기압경도력과 전향력이 평형을 이루어 바람이 등압선과 평행하게 분다. 이것이 지균풍이다. 등압선이 직선일 때 부는 바람이 지균풍이고, 등압선이 곡률을 가질 때는 원심력이 더해진 지향풍(경도풍)이 된다. 그래서 지균풍을 곡률이 있을 때 부는 바람이라고 적은 선지가 거꾸로 된 설명이다.

국지풍은 가열과 냉각의 순서로 갈린다. 낮에는 산비탈이 가열되어 대류성 상승기류가 강해지고, 이 때문에 곡풍이 해풍보다 풍속이 큰 것이 일반적이다. 육풍은 밤에 육지가 바다보다 빨리 식어 육지가 고기압이 될 때 육지에서 바다로 부는 바람이고, 해풍은 낮에 육지가 가열될 때 바다에서 육지로 분다. 그래서 낮에 부는 해풍을 육풍이라고 적거나, 고도가 높을수록 풍속이 작아진다고 적은 선지는 발생 조건과 방향을 뒤집은 것이다.

고도에 따른 풍속은 Deacon의 멱법칙으로 계산한다. V = V0(z/z0)^p 꼴이고, 지수 p는 대기안정도에 따라 달라진다. 매우 불안정할 때는 0.15, 안정할 때는 0.60 같은 값을 쓰며, 같은 두 높이라도 p가 다르면 풍속비가 달라진다. 지상 10m의 풍속을 100m 높이로 옮길 때도 이 식을 쓰고, 두 조건의 비를 구해 비교한다.

유효굴뚝높이와 지표 최대농도의 관계는 제곱에 걸려 있다. Sutton 식에서 지상 최고농도는 유효굴뚝높이의 제곱에 반비례하므로(Cmax ∝ 1/He²), 농도를 5분의 1로 줄이려면 높이를 √5배로 늘려야 한다. 유효굴뚝높이가 2배가 되면 확산 단면적이 4배가 되어 최대 도달 농도는 4분의 1로 줄어든다. 이 관계를 일차 반비례로 계산하거나, 높이를 낮추었는데 지표 농도도 낮아진다고 적은 선지가 대표적인 오답이다.