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수리·과학 논술은 이렇게

태풍 속 유조선의 운명은?

  • 김정금 JK 수리논술연구소장·제일아카데미 대표

태풍 속 유조선의 운명은?

다음은 수학과 지구과학의 통합교과형 수리논술 문제다. 제시문을 참고로 하며 주어진 논제에 따라 서술하시오.

제시문) 열대(북위 5°~25°) 해상에서 수온이 27° 이상 높아지면 기층이 불안정해지므로 강한 소용돌이를 가진 열대성저기압이 발생한다. 이 중 최대 풍속이 17㎧ 이상인 것을 태풍이라고 한다.

열대 해상에서 상승하는 공기가 단열팽창에 의해 기온이 하강하면 수증기가 응결하여 적운, 적란운이 생성된다. 이때 수증기가 응결하면서 방출하는 열이 공기를 다시 가열시키므로 태풍의 세력이 강해져 많은 비와 폭풍우를 동반해 많은 피해를 주게 된다.

태풍의 발생 초기에는 무역풍의 영향으로 북서진하다가 북위 30° 부근에서는 편서풍의 영향으로 북동진하여 포물선 형태를 띠며, 대륙에 도달하면 수증기 공급이 중단되고 지표면과의 마찰에 의해 운동에너지가 급격히 감소하므로 소멸된다.

태풍 진행 방향의 오른쪽 반원은 태풍의 이동속도와 대기순환에 의한 풍속이 더해져서 매우 강한 바람이 불고 많은 비를 동반해 큰 피해가 발생하게 되는데, 이를 위험반원이라고 한다. 반면 왼쪽 반원은 태풍의 풍향과 바람이 상쇄되어 비교적 약한 바람이 불게 되며, 이를 안전반원이라고 한다.



다음은 7월 발생한 태풍 에위니아가 우리나라 주변을 지나는 시간대별 일기 상황을 나타낸 것이다.

  7월27일

오후 6시
7월27일

오후 9시
7월28일

0시
7월28일

오전 3시
7월28일

오전 6시
풍속 180km/h 150km/h 100km/h 50km/h 소멸
방향 정북 정북에서

동쪽으로

30˚ 방향
정북에서

동쪽으로

60˚ 방향
정북에서

동쪽으로

90˚ 방향
 
태풍의

영향권역

(반경)
7월27일 오후 6시에 반경 25km로 시작하여 3시간마다 25km씩 증가한다.


1. 태풍이 7월27일 오후 6시에 북위 25°, 경도 125°에서 정북 방향으로 시작되고 있다. 7월27일 오후 6시부터 7월28일 오전 6시까지 위의 표와 제시문을 참고로 하여 태풍의 이동경로와 위험반원의 영역을 추정하시오.

2. 7월28일 0시 지점을 기준으로 정서쪽으로 300km 지점 해상에서 정동쪽 방향으로 800km 목표 지점까지 항해하는 유조선이 있다. 7월27일 오후 6시에 시속 60km의 속력으로 항해하는 유조선이 7월28일 오후 3시까지는 목표 지점에 도착해야 한다. 태풍의 위험 반경 내에 있을 때는 폭풍우가 심해 속력이 50km/h으로 줄어든다. 태풍의 영향권 안에 들어 있는 시간을 추정하고, 특히 위험 반경에 들어가 있는 시간이 3시간 이상이면 침몰되어 목적지에 도달할 수 없다. 유조선이 사고 없이 예정된 시간에 도달할 수 있는지 여부를 서술하시오.

→ 정답과 해설은 다음 호에 실립니다.



주간동아 549호 (p91~91)

김정금 JK 수리논술연구소장·제일아카데미 대표
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