【물리기상학】 2026 국가공무원 5급(기술) 제3문

2026 국가공무원 5급(기술) 제3문^]

 

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Q. 반지름이 R인 물방울(포집자 수적, collector drop)이 반지름이 r인 물방울들(피포집 수적, collected drops)로 이루어진 구름 속에서 이들을 포착하여 성장하는 과정은 다음과 같은 연속 포착 방정식을 이용하여 표현할 수 있다.

 

 

이때 M은 포집자 수적의 질량, A는 포집자 수적이 피포집 수적을 휩쓸고 지나갈 수 있는 유효 단면적(effective cross sectional area), V는 물방울의 낙하 속도, ρ는 공기의 밀도, q_c는 구름 물 혼합비(cloud water mixing ratio), E_col은 포착 효율(collection efficiency)이다. 다음 물음에 답하시오.

 

Q1. 포착 효율 E_col은 두 가지 효율의 곱으로 알려져 있다. 두 효율의 이름을 밝히고 각각에 대해 설명하시오.

  

A1.

충돌효율 E_coll = 실제로 충돌한 물방울 수 / 기하학적으로 충돌 가능 영역에 들어온 물방울 수

병합효율 E_coal = 충돌 후 실제로 합체한 물방울 수 / 서로 충돌한 물방울 수

E_col = E_coll · E_coal 

 

Q2. 대기의 연직 속도를 무시할 때 포집자 수적의 시간에 따른 질량 변화율

 

 

로 나타낼 수 있음을 보이시오. (단, ρ_w는 물의 밀도이다)

  

A2.

낙하할수록 z가 증가하는 방향이다.

이 식을 유도할 때 위에서 주어진 식을 쓰는 게 아니다.

 

 

Q3. 초기 반지름이 60 μm인 포집자 수적이 두께가 3 km이고 반지름 10 μm, 수농도 300 cm^-3인 피포집 수적으로 이루어진 구름 속으로 낙하하며 성장했을 때, 포집자 수적의 최종 반지름은 얼마인지 구하시오. (단, 위 식의 A(R, r)와 |V(R) - V(r)|에 피포집 수적의 크기가 미치는 영향은 무시할 수 있을 정도로 작으며, E_col은 1이라고 가정한다)

  

A3.

 

 

입력: 2026.07.21 23:30