碩士學位 請求論文 衛星航行시스템 (CNS/ATM) 導入에따른 航空通信의效率的運營方案에관한硏究 A Study on the Efficient Operation of Aeronautical Telecommunication Followed by CNS/ATM Introduction 2006 年 2 月 仁荷大學校國際通商物流大學院物流經營專攻朴銀貴
碩士學位 請求論文 衛星航行시스템 (CNS/ATM) 導入에따른 航空通信의效率的運營方案에관한硏究 A Study on the Efficient Operation of Aeronautical Telecommunication Followed by CNS/ATM Introduction 2006 年 2 月 指導敎授朴暎宰 이論文은碩士學位論文으로提出함.
2005 學年度碩士學位請求論文 衛星航行시스템 (CNS/ATM) 導入에따른 航空通信의效率的運營方案에관한硏究 朴銀貴 指導敎授朴暎宰 이論文을碩士學位論文으로提出함. 朴銀貴의碩士學位論文으로認准함. 2006 年 2 月 主審 副審 副審 印 印 印 仁荷大學校國際通商物流大學院
감사의글 항상아쉬움과후회속에서살아가면서도자기자신을다시금되새김질하는계기를만드는게그리쉬운일만은아닌것같습니다. 지난 2년동안직장과학업을병행하면서힘들다는배부른푸념을한적도많았지만학업을하면서소중한인연을갖게되었고, 부족하지만자신감과성취감으로나자신을더욱더사랑할수있는계기를만들수있었던좋은기회였습니다. 물류에문외한인저에게조금이나마물류에대해관심과흥미를갖게해주시고항상수업시간에최선을다하고자다짐을하면서도간혹학업에소홀할때면따스한보살핌으로열과성의를다하여지도해주신박영재지도교수님, 김태승교수님, 민정웅교수님께진심으로감사의말씀을드립니다. 직장생활과학업을병행할수있도록많은배려를해주신박성기과장님, 장덕근계장님, 서울항공통신센터선 후배님그리고자료제공등도움을아끼지않은최진영, 박선호, 김준성후배님과간혹학업에게으름을피울때서로를격려하며힘이되어준지군석, 김인수, 임창희원우및지난 2년간학업을같이하며버팀목이되어준모든원우들에게도진심으로고마움을전합니다. 마지막으로항상부족하지만옆에서행복한가정을유지할수있게해준세상에서가장사랑하는나의아내와, 힘들때사랑스런재롱으로아빠에게삶의활력소가되어준나의공주채린이에게도감사와사랑을전하며, 부족하지만대학원생활의마지막결실인이논문을바치고싶습니다. 감사합니다. 2006 년 1 월 박은귀올림
국문초록 위성항행시스템 (CNS/ATM) 도입에따른항공통신의효율적운영방안에관한연구 인하대학교국제통상물류대학원물류경영전공 박은귀 항공교통수요의증가와그에따른항공분야발전에따라전세계가일일생활권에속하게되었다. 현재전세계의민간항공업계는공항, 공역, 항공관제용량의부족으로급속히증가하고있는항공교통수요를충족하지못하는어려움을겪고있는실정이다. 이에따라 1991년국제민간항공기구 (ICAO) 에서는이러한문제점을해결하기위하여새로운개념의위성항행시스템 (CNS/ATM) 을차세대항행안전시설로채택하고 2015 년까지국가별도입을권고하고있다위성항행시스템의목적은항공기를비행계획에따라정시에이륙시키고, 비행중에도안전을유지시키면서원하는목적지까지최적의운항경로 ( 최단거리 ) 로정해진시간내에착륙시키는새로운개념의시스템이다. 본논문에서는위성항행시스템의개념을살펴보고위성항행시스템의근간이되는항공통신분야에대해여러문헌과연구자료고찰을통해통신분야의최종목표인성공적인항공종합통신망 (ATN) 구축을위한효율적인운영방안을연구해보았다. 위성항행시스템에서의항공종합통신망개념은이차감시레이더의 MOD E-S, VHF 데이터링크및항공이동위성서비스 (AMSS) 데이터와같이서로다른공 -지간의데이터를상호공유할수있도록공중 / 지상그리고지상사이의부분통신망끼리접속을확립하여항공통신망을하나로통합, 연결하는것이다.
아날로그 VHF/HF 통신은전파의통달거리제한및혼신등으로인하여현재항공교통업무에서빈번히사용하고있음에도인공위성을이용한데이터링크통신으로확대전환이진행중에있으며, VHF의경우주파수포화에따라대역폭을 8.33KHz까지축소하는등통신서비스의효율성을모색하고있다. 항공종합통신망은항공이동위성서비스 (AMSS) 를비롯한위성항행시스템의대부분의구축이이루어지는시점에서전체적인통신망이완성되기때문에대단히방대하고장기적인사업이다. 따라서항공종합통신망의성공적인구축을위한효율적정책방안을다음과같이제시한다. 첫째 ATN 은단계적으로적용하되항공종합통신망환경에서는공대지통신및서로다른지대지통신을지원하기위해호환성이우수한고속의비트전송방식을사용하며, ATN 에적합한 VDL 모드 2의확대및 VDL 모드 3에대한기술연구개발을자체적으로또는인접국가와의긴밀한협력을통하여적극추진하고, AMSS 는항공교통업무적용에많은비용이수반되므로통신환경을고려해탄력적으로적용한다. 둘째, ATN 은특정서브네트워크에만적용되는프로토콜, 어드레싱에관계없이단말사용자간의데이터교환이이루어지도록설계되고서브네트워크들은공통적으로적용되는인터네트워킹라우터를통해상호접속되므로효과적인네트워크라우팅구축방안을강구한다. 셋째, 새로운시스템을능동적으로도입하여최대성능을발휘할수있도록전문인력양성및전담조직을구성하여각종시스템에대한기술적, 제도적문제점들을검토하고우리실정에적합한시스템이구축될수있도록한다. 위성항행시스템이아직일반화, 보편화되어있지않기때문에효율적으로운영되기위해서는국내외항공업계에대한적극적인홍보와정부주도하의지속적인기술지원이필요하며, 위성항행시스템의본격적인적용시기인 2015 년까지국내실정에적합한시스템도입을위해기술연구개발, 자체시스템구축등많은노력과투자가필요할것으로사료된다.
ABSTRACT A Study on the Efficient Operation of Aeronautical Telecommunication Followed by CNS/ATM Introduction PARK, EUN GWI D epartment of Trans portation and Log is tics Graduate School of International Trade and Logistics Inha Univers ity Today the world is under a one-day life zone which was made possible due to the increase in air traffic demand and the ensuing developments in the aviation industry. The rapid increase in air traffic demand has brought many difficulties to the civil aviation industry. This is due to a combination of the small number of airports, shortage of airspace and traffic controlling capacities. In order to solve these problems, International Civil Aviation Organization(ICAO) adopted Communication, Navigation, Surveillance/Air Traffic Management System(CNS/ATM) in 1991 as the next generation navigation safety system and recommend that member nations introduce this system by 2015. CNS/ATM brings about a whole new concept to the navigation safety system in enabling aircraft to take off according to scheduled departure time, to maintain a safe navigational environment throughout flight, and to land at their required destinations using the most appropriate route(the shortest distance) within a designated time span. This thesis considered the concept of CNS/ATM system and studied
an efficient way of operation to build ATN which is the final goal in field of communication through consideration of documents and studies on aeronautical communication filed. The concept of ATN in CNS/ATM system is to unite and to connect aeronautical communication networks such as MODE-S, VHF data-link and AMSS to one system in order to share date. Analog VHF/HF communication has been expanding and converting into data-link communication using a satellite due to an interference and limitation of radio propagation although it has been used frequently in aeronautical traffic service. In case of VHF communication, we have tried to find effective ways of communication services like cutting down its bandwidth till 8.33KHz due to saturation of frequency. Building ATN is a very huge scale and long-term business because it is overall completed at a point of time that most of CNS/ATM system including AMSS is built. therefore I propose effective policy to build ATN as follows. First, ATN should be applied step by step and use high speed bit transmission method to support air/ground communication and ground/ground communication. We should expand VDL mode-2 suitable for ATN and promote to develop a technology for VDL mode-3 ourselves or with other neighbor country. It cause huge expense to apply AMSS to ATN so it is needed to apply flexibly considering communication circumstance. Second, ATN should be designed to exchange data with terminal users regardless of specific protocol and addressing. The plan for effective network routing should be devised because sub-networks is
connected through common inter-networking router. Third, new system should be introduced aggressively and we should organize task force team to review technical and institutional matters and to select the system which is the most appropriate for Korea's intended use. Because ATN is not generalized yet, we need to advertise it aggressively and need technical support continually under the government management in order to operate it effectively. It seems like that we need a lot of effort and investment to introduce an appropriate system for Korea by 2015 which is effective date of ATN.
목 차 제 1 장 서 론 1 제 1 절 연구 배경 및 목적 1 1. 연구 배경 1 2. 연구 목적 2 제 2 절 연구 방법 및 내용 4 1. 연구 방법 4 2. 연구 내용 5 제 2장 위성항행시스템 (CNS/ATM) 의 이론적 고찰 6 제 1 절 CNS/ATM 발전 6 제 2 절 항공통신 ( C) 7 1. 개요 7 2. 무선데이터링크 7 3. 항공이동위성통신 9 4. 항공종합통신망 9 제 3 절 항공항법 ( N) 1 1 1. 개요 1 1 2. 측지위성 1 2 3. 광역보정위성항법시스템 ( WAAS) 1 5 4. 지역보정위성항법시스템 ( L ASS) 1 6 5. WGS- 8 4 좌표체계로의 전환 1 7 제 4 절 항공감시 ( S) 1 7 1. 개요 1 7 2. AD S 1 8 - i -
3. MOD E- S 레이더 1 9 4. TCAS 1 9 제 5 절 항공교통관리 (ATM) 20 제 3 장 항공통신의 현황 및 문제점 22 제 1 절 항공통신의 발전 과정 22 제 2 절 국내 항공통신 23 1. 항공고정통신 23 2. 항공이동통신 3 3 3. 항공데이터통신 3 7 제 3 절 항공통신량 통계 및 분석 4 0 1. 국제항공통신량 통계 4 0 2. 국제항공통신량 분석 4 0 3. 국내항공통신량 통계 4 3 제 4 절 항공통신운영의 문제점 4 4 1. 항공고정통신 4 4 2. 항공이동통신 4 4 3. 항공데이터통신 4 5 제 4 장 항공통신 선진사례 분석 및 시사점 4 6 제 1 절 선진사례 실태분석 4 6 1. 미국의 사례 4 6 2. 유럽의 사례 51 3. 일본의 사례 53 4. 대만의 사례 57 제 2 절 선진사례 비교분석 60 제 3 절 우리나라에 대한 시사점 62 제 5장 항공통신의 효율적 운영 방안 63 - ii -
제 1 절조직체계개선측면 63 1. 항행안전시설을위한정부조직실태분석 63 2. 항행안전시설을위한공기업실태분석 65 3. 조직체계의효율화전략 66 제 2 절운영의효율성측면 68 1. 항공통신시설도입개선 68 2. 데이터링크통신활성화 69 3. 성공적전환전략 7 1 제 3 절효율적인항공통신네트워크구축 7 2 1. 서브네트웍통합 7 4 2. 효율적인항공통신라우팅 7 6 3. 인접국가와의효율적연계방안강화 7 7 제 6장결론 79 참고문헌 81 - iii -
표목차 < 표 3-1 > 항공통신의발전단계 22 < 표 3-2> 항공고정통신시설현황 25 < 표 3-3 > 비행안전및비행규칙전문종류 26 < 표 3-4 > AFTN 가입자현황 28 < 표 3-5> AFTN 전문경로 3 1 < 표 3-6> AIS 시스템구성 3 2 < 표 3-7 > 항공이동통신시설설치현황 3 3 < 표 3-8 > V H F 주파수배정표 3 4 < 표 3-9 > H F 취급전문및등급 3 6 < 표 3-1 0> PD C/D ATIS 이용현황 3 9 < 표 4-1 > 미국통신분야단계별추진계획 50 < 표 4-2> Eurocontrol 의 ATM 구성 52 < 표 4-3 > 국가별추진계획비교 60 < 표 5-1 > 지방항공청 ( 항공교통관제소 ) 조직구성 64 < 표 5-2> 한국공항공사및인천국제공항공사조직구성 66 - iv -
그림목차 < 그림 2-1 > 항공통신분야 개념도 1 1 < 그림 3-1 > 항공고정통신망 (AFTN) 구성도 24 < 그림 3-2> PD C 전문 전달 경로 3 7 < 그림 3-3 > D - ATIS 전문 전달 경로 3 8 < 그림 3-4 > PD C/D ATIS 이용 현황 3 9 < 그림 3-5> 국제항공통신량 통계 4 0 < 그림 3-6> 국제항공통신량 유형 분석 4 1 < 그림 3-7 > 항공고시보 유형 분석 4 1 < 그림 3-8 > 비행계획서 유형 분석 4 2 < 그림 3-9 > 항공기상 유형 분석 4 2 < 그림 3-1 0> 연도별 국내항공통신량 4 3 < 그림 4-1 > NEX COM 의 디지털통신 이행 4 9 < 그림 4-2> Link 2000+ 프로그램 계획 53 < 그림 4-3 > MTSAT 시스템 개요도 54 < 그림 4-4 > MTSAT 을 통한 통신 환경 54 < 그림 4-5> AFTAX 시스템 구성도 56 < 그림 4-6> CAD IN 개요도 57 < 그림 4-7 > 대만 비행정보구역 (FIR) 58 < 그림 4-8 > 음성 / 데이터링크 V OL MET 및 D - ATIS 구성도 59 < 그림 5-1 > 항공안전본부 조직도 64 < 그림 5-2> 항공종합통신망 개념도 7 3 < 그림 5-3 > 다양한 지상서브네트웍 7 4 < 그림 5-4 > 통합통신망 구성도 7 6 - v -
제 1 장서론 제 1 절연구배경및목적 1. 연구배경 1980년대초반국제민간항공단체들은항공기의안전운항을위하여현재운영하고있는항행안전시설들과이를이용하는절차들이날로급증하는항공교통수요를능동적으로수용할수없을것이라는우려를표명하였다. 이러한우려속에국제민간항공기구 (ICAO) 1) 는현행시설들과절차들에대한근본적인문제점을해소하고급증하는항공수요를원만하게수용하기위한해결책을마련하기위해 1983년차세대항행시스템 (FANS:Future Air Navigation System) 특별위원회를구성하면서위성을이용한항행시스템에대하여본격적인연구및개발을진행하기시작하였다. 1991년제10차항공항행회의에서 ICAO 조약국가들은 FANS(CNS/ATM 2) ) 개념을 21 세기표준항행시스템으로채택하기로결의하였으며, ICAO 가맹국들에게 CNS/ATM 의도입권고를시작으로 1993년에는 FANS II 위원회를구성하여향후 25 년간에걸쳐민간항공분야에이용하게될 CNS/ATM 시스템의개념을더욱발전시켜왔으며, 1990년중반부터는더이상미래가아닌현실에적용할수있는단계에이르러위성항행시스템 CNS/ATM 이란용어로새롭게명명하였다. 1) 국제민간항공기구로서 1947 년 10 월 UN 의경제사회이사회산하기구로출발, 조직은총회, 이사회, 사무총회로구성, 우리나라는 1952 년 12 월 1 일제 6 차총회에서회원국으로가입, 현재가입국가는 189 개국. 2) CNS/ATM(Communication Navig ation Surv eillance/air Traffic Manag ement) : ICAO 에서지정한민간항공분야의차세대위성항행시스템으로서 C( 통신 ), N( 항법 ), S ( 감시 ) 및 ATM( 항공교통관리 ) 을나타냄. - 1 -
항공기가출발공항에서목적공항까지안전하게비행하기위해서는지상관제기관과의정보교환이필요하며, 지상관제기관또한항공기의관제에필요한관제이양정보, 비행정보, 기상정보등을다른지상관제기관과서로주고받을수있는있도록해야한다. 따라서지상과항공기간, 지상과지상간에통신을하기위한각종설비와네트웍이구성되어있어야원하는정보를주고받을수있다. 현재항공기와지상간에는음성방식의무선통신망인초단파 (VHF:Very High Frequency), 극초단파 (UHF:Ultra High Frequency) 를이용하고있고지상관제기관들간에는전화, 팩시밀리, AFTN/CIDIN 3) 및각종비행정보등을제공하기위한컴퓨터시설들을활용하고있으며일부국가와항공사들은 ACARS 4) 데이터통신을제한적으로이용하고있다. 그러나각국가들의관제기관이나항공사들은개별적으로필요한용도에맞는컴퓨터시설들과통신시설들을운영하고있어시스템간의운영환경이서로상이할뿐만아니라상호호환성결여의문제를해결하는데많은비용과시간을투입해야하는실정에놓여있다. 이러한통신시스템의비효율성문제는경제적인손실을가져올뿐만아니라조종사와관제사의업무부담을과중시키게되며항공기운항의정시성과안전성을확보하는데장애요인이되고있어우리나라도위성항행시스템의도입에따른체계적인준비와항공산업의주도적역할참여를위한적절한대비책과대응전략수립이필요한시점이다. 2. 연구목적 현재운영되고있는항행안전시설은 2 차세계대전이후군사용목적으로개 3 ) AFTN(Aeronautical Fix ed Telecommunication Network) : 항공정보관련전문을처리하기위해가입자간구성된세계적인항공통신망. CIDIN(Common ICAO D ata Interchange Network) : 국제지상국간에서의데이터교환에의한기술기준등을정하여 AFTN 의근대화를촉진하기위한개념의통신망. 4) 미국의항공통신사업자인 ARINC 사가제공하는저속의공대지데이터링크시스템. - 2 -
발되어사용하였으며, 1960 년대부터민간항공분야에적용되기시작하여 1970 년대후반반도체기술을도입하면서정밀도가대폭향상되었다하지만항공산업의발전과더불어항공교통수요는폭주하게되었고하늘에도교통체증이생기기시작하였다. 따라서지금보다더많은항공기가안전하게운항하고이착륙할수있는새로운시스템의개발이절실하게대두되었고이에따라데이터통신, 위성통신, GPS 5) 위성을사용하는측지시스템등새로운개념의위성항행시스템의개념을개발하게된것이다. 항공교통서비스에서통신분야는불가결한분야이다. 이분야의시기적절한구축은항공교통업무서비스의질과직접관계된다. 통신시스템은지금까지전파의전달특성에따라단거리인경우 VHF 음성통신을, 장거리인경우 HF 음성통신을이용하여왔다. VHF 통신은신뢰성면에서는양호하나가시거리 (line-of-sight) 통신방식으로통신의공간적인운용범위가제한되어항공분야의경우최고 200마일까지를통신범위로한다. 지상과지상사이의지대지통신은항공고정통신망으로명명된 AFTN(Aeronautical Fixed Telecommunication Network ) 을이용하였다. 이러한통신방식은 1980년대비약적으로발전한통신분야의기술을이용하지않는재래식방식으로신기술을적용한위성항행시스템도입의필요성배경이되고있다. 이에따라음성통신에서탈피한데이터통신기술을도입하여자동화된통신방식으로라우터를이용하여하부시스템들을통합하고자하는항공종합통신망 (ATN 6) ) 의구축필요성이꾸준히제기되어왔으며, 우리나라에서도 ICAO 에서 2015 년까지국가별로점진적설치를권장하고있는위성항행시스템에대한관심과연구가진행되어일부는실용화단계에이르고있다. 5) GPS(Global Positioning System) : 세계어느곳이든인공위성을통하여자신의위치를정확히알수있는시스템. 6) 항공통신분야의 Subnetwork 들을통합하기위한차세대항공종합통신망. - 3 -
본연구에서는현재사용중인항공통신시설및위성항행시스템도입일환으로구축되어운영중인항공데이터통신등항공통신운영전반에대해살펴본다음현재사용중인시설들이가지고있는한계점을극복하고증가하는 21 세기항공교통수요에적극적으로대처하기위하여 ICAO 에서새롭게국제표준시설로정하여각국에서운용하도록권고하고있는위성항행시스템 (CNS/ATM) 을기반으로하는항공통신분야의효율적인운영방향에대한의견을제시하고자한다. 제 2 절연구방법및내용 1. 연구방법 이논문은다음과같은방법으로연구하였다. 첫째, 기존문헌, 연구자료, 국내외세미나자료, 보고서및인터넷검색등을통하여항공통신의현황과급격히증가하는 21 세기항공교통수요에적극적으로대처하기위해 ICAO 에서각국에권고하고있는위성항행시스템 (CNS/ATM) 의선진사례를수집하여비교분석하였고, 통계및정책자료는건설교통부, 항공안전본부및한국공항공사의연구 보고자료등을근거로내용에부합되게재검토하여정리하였다. 둘째, 현재국가별로추진하고있는위성항행시스템에대한분석을통하여우리나라의위성항행시스템에효과적으로접목할수있는선진사례를적극발굴하고자검토하였다. 셋째, 본연구내용전개상실증적분석보다는사례분석및이론적분석에중점을두고기존의연구방법과연구내용중수용할필요가있는부분은이를수용하여자료로활용하였다. - 4 -
2. 연구내용 본연구는다음과같이구성되었다. 제2장에서는위성항행시스템구성요소별개념및구축효과등을중심으로문헌연구를하였으며, 제3장에서는항공통신의현황및문제점을살펴보면서항공통신량분석등을통하여항공통신의개선방안을모색하고항공정보제공의규칙성 정시성확보로항공기안전운항에기여하고자하였다. 제4장에서는 ICAO 에서 2015 년까지국가별로시행권고하고있는위성항행시스템의선진사례를살펴보고우리나라에도점진적으로도입운영중인위성항행시스템의효율적인접목방안등을통하여성공적인위성항행시스템의구축방안을도출하려검토하였다. 제5장에서는위성항행시스템의근간이되는항공종합통신망 (ATN) 구축을중심으로효과및항공통신의효율적인운영방안을제시하여향후도래할위성항행시스템의성공적인구축에대비할수있는방법을모색하고자하였다. - 5 -
제 2 장위성항행시스템 (CNS/ATM) 의이론적고찰 제 1 절 CNS/ATM 발전 1980년대 초 국제민간항공기구 (ICAO) 이사회에서는 현재의 통신 (C:communication), 항법 (N:nav igation) 및 감시 (S: surveillance) 시스템을 기반 으로 수행하는 항공교통관제 (ATC) 개념은 21 세기를 대비할 수 없을 것이라는 결론을 도출하였다. 이에 ICAO 에서는 인공위성 기술과 데이터 통신 기술을 포함하는 새로운 기술을 연구하고 증명하며 접근하기 위해 그리고 민간 항공 분야를 위한 항법시스템의 미래 개발을 권고하기 위해 1983년 미래항공항법시 스템 (FANS) 이라는 특별위원회를 설립하였다. 본래의 FANS 위원회에서는 새로운 개념이 필요하다는 연구 보고서를 완료 하였으며, 이에 ICAO 에서는 CNS/ATM 이라는 새로운 개념을 소개하고 이들 시스템이 국제적인 표준과 비용 면에서 효율적인 방법으로 수행되어지는 것을 확실하게 하기 위해 FANS 의 2단계 위원회인 FANS-Ⅱ 를 1989년에 설립하였 다. 여기서 ATM 은 항공교통관리 (air traffic management) 라는 의미로 관제라 는 단어를 대신하여 컴퓨터에 의한 관리 라는 개념에서 도입된 용어이다. FANS-Ⅱ 위원회에 의해 개발되고 제안된 내용은 CNS/ATM 이라는 이름의 새로운 개념으로 알려졌고 1991년도에 개최된 제10차 항공항행회의에서 승인 되었다. 7) CNS/ATM 시스템의 구축에 따른 초기의 혜택은 대양이나 원거리 지역에서 특히 보여 지고 있다. CNS/ATM 기술은 통신성능의 향상, 항법성능의 향상, 시각적으로 주위환경을 볼 수 있는 상황 인식 (situation awareness) 환경 제 공, 실시간 항공기 감시 (monitoring) 제공, 운용자에 의한 입력 에러의 감소 7) 인하대학교산업과학기술연구소 (1998), 자동항행감시스템 (ADS) 연구, p.5. - 6 -
등의혜택을가져올걸로예상되며, 이러한혜택과이득은보다더안전하고 효과적인항공교통관리를제공할것이다. 제 2 절 항공통신 (C) 1. 개요 항공통신 (Communication) 이란 항공기 ( 조종사 ) 와 지상시설 ( 관제사 등 ) 사이 지상시설과 지상시설간 필요한 항공정보의 전달과 교환을 의미한다. 즉 항공 기가 비행을 위한 준비단계에서 목적지에 도착할 때까지 항공기를 안전하고 보다 경제적이고, 효율적으로 운항하기 위해 각종 다양한 항공정보를 지원하 며, 높은 신뢰성과 안전성, 신속성이 요구되는 필수 불가결한 시설이라고 할 수 있다. 8) 1920 년대 미국의 비행장에서 손깃발, 횃불 등에 의하여 조종사에게 지상위 기 상황을 알려주던 일이 항공관제통신의 시초라 할 수 있으며 항공산업의 발 전과 더불어 항공통신도 큰 변화단계를 거쳐 현재 위성항행시스템의 실용화 단계까지 발전 하여왔다. 이는 통신방식이 아날로그 통신방식에서 디지털 통 신방식으로 전환단계에 이르게 되어 통신의 정확성 확보는 물론 교신거리의 제한에서 전 세계 권역으로 통신이 가능하게 되어 항공기의 안전운항에 크게 공헌하고 있음을 의미한다. 2. 무선데이터링크 항공용 HF 9) 통신은음성통신의품질이양호한 VHF 통신대의전파의단점 8) 김종석 김만배 (1994), 위성항행시스템의도입운영방안보고서, 교통개발연구원, p.4. 9) HF(High Frequency, 단파 ) : 무선주파수중하나로 3~30MHz 의범위. - 7 -
인 가시거리의 사용제한으로 근거리 통신이 불가능한 통신, 즉 항공기가 대양 상공이나 지상 설비의 설치가 불가능한 사막, 정글 등에 존재할 때, 지상과의 통신에 이용된다. HF 통신은 HF대의 전파의 특성으로 야기되는 혼신과 잡음 이 존재하나 지금까지 유일한 대양상의 장거리 통신수단으로 인식되어 오고 있다. 그러나 주파수대의 전파특성상 HF 통신은 신뢰성이 매우 낮은 실정이다. 이 통신은 항공기가 비행 중에 지상과의 교신을 효과적으로 안전하게 수행하 기 위하여 필요한 상호지원 하에서 통신한다. 일반적으로 각 비행정보구역 (FIR) 에 하나씩의 항공통신국이 존재한다. 그러므로 HF를 이용한 항공통신망 은 여러 개의 항공통신국으로 이루어지며 이러한 HF를 이용한 통신방식은 인 공위성을 이용한 통신이 확대될 때 서서히 사라질 것이나 인공위성의 통달거 리밖에 있는 양 극지방에서는 계속 사용될 전망이다. 초단파대 (VHF) 의 전파를 사용하는 항공이동 무선통신은 항공교통관제 무선 통신, 운항관리통신 등에 사용되며 중요한 통신으로서의 역할을 하고 있다. VHF대의 전파통달은 직접파에 의한 가시거리내의 전달이기에 통달거리는 비 행고도에 따라 정해지며 대형기의 경우 약 400Km 이다. 이것으로는 통달거리 가 불충분하며 대류권 산란전달을 이용한 대전력의 거리연장 VHF국이 있으 며 대부분 특정방향으로 지향시키며 통달거리는 대략 600Km 정도이다. 주파수 간격은 항공기가 증가함에 따라 통신량이 비약적으로 증가하는 것에 대비하기 위해 채널수를 확보하기 위해서 단계적으로 좁혀왔으며, 현재는 25KHz로 되어 있다. 따라서 118.000MH z~ 1 3 6.9 7 5MH z에서는 7 60개밖에 없다. 장래에는 일부지역에서 8.33KHz까지 대역폭이 좁혀질 것으로 예상되나 데이 터링크가 실용화되면 전파의 이용효율이 향상되고 더불어 위성통신이 실현된 다면 당분간 현재의 주파수 간격은 그대로 유지될 것으로 보인다. 10) 10) 임희엽 (2001), 항공용 VHF 무선데이터통신의 STDMA 시스템에관한연구, 연세대학교공과대학원석사학위논문, pp.5-6. - 8 -
3. 항공이동위성통신 항공이동위성통신서비스 (AMSS) 시스템은항공기의하부시스템과지상의하부시스템간을정지궤도상의인공위성과지상국을이용하여직접연결하는세계적인통신시스템으로항공기에탑재한최종이용자와지상에본부를둔최종이용자사이를데이터및음성통신으로지원하는시스템이다. 항공기의최종이용자는항공기에탑승한승객은물론이고항공기의탑재시스템이포함되며, 지상의최종이용자의대표적인예는항로관제소, 항공기를운용하는항공사및기타공중통신망가입자등이있다. AMSS 기능에의해서비스될수있는통신은크게 4가지로나뉜다. 이들은항공교통서비스 (ATS), 항공운항관리 (AOC), 항공업무통신 (AAC) 및항공여객통신 (APC) 등이다. AMSS 의장점을살펴보면음성및데이터를포함하는양질의양방향통신제공과어떠한고도든서비스영역내에서비행하는항공기를위한통신제공가능, 대기중및전리층에서의전자파에의한영향을받지않는통신및위성에서지향성안테나를이용한지구표면의특정된지역을커버하기위한통신의제공이가능하다. 한편, AMSS 의단점은정지궤도위성으로커버되지않는극지방을커버하기위해특별한궤도를갖는제3의위성이필요하고, 고가의항공기지구국장비가요구되며, 전리층을통해전파될때회전하게되어항공기지국, 위성, 지상지구국을위해상대적으로복잡한원형편파의사용이요구된다. 11) 4. 항공종합통신망 위성항행시스템에서항공종합통신망의개념은이차감시레이더의 MODE-S, 11) 박홍만 (2000), 항공기출발허가 (PDC) 시스템운영실태, 제 9 회항행안전시설및관제업무기술세미나, pp.179-180. - 9 -
VHF 데이터링크및 AMSS 데이터와같이서로다른공중-지상간의데이터를상호공유할수있도록하기위하여모든항공통신망을하나로통합, 연결하려는개념이다. ATN 을통하여항공기는지상에있는항공관제기관과항공사에접속하여항공운항에필요한다양한정보를교환할수있고, 또한지상의항공관제기관과항공사등항공기관및업체간에도상호접속이가능하여항공운항에관련된정보를공유할수있게된다. 12) 서로다른기기끼리상호운용이되려면시스템의통신망측면에서는응용환경에무관하여야하며하드웨어는여러가지서로다른공중-지상링크에의해서분할될수있어야한다. 데이터통신망은지상컴퓨터또는지상컴퓨터끼리연결되어야하는데전세계적으로국가나제작회사에관계없이모든통신망내의컴퓨터가국제표준화기구 (ISO 13) ) 에의해개발된개방형상호접속방식을사용하여야한다. 항공종합통신망 (ATN) 은위성항행시스템을구성하는하드웨어를통합하여전체시스템으로묶는소프트웨어작업으로서종단시스템인항공기탑재컴퓨터와지상의호스트컴퓨터의구성이어떻게되느냐에따라그구성이크게달라질수밖에없다. 항공종합통신망은항공이동위성서비스를비롯한위성항행시스템의대부분이구축되는시점에서전체통신망이완성되지만국제민간항공기구 (ICAO) 에서권장하고있는프로토콜의방식이부분적이라도각각의단말에는지장을초래하지않으면서통신망이이루어지기때문에지상에서의업무용데이터이동에는이미적용되기시작되었다. < 그림 2-1> 은기존시설과위성항행시스템도입시의항공통신개념을나타낸것이다. 12) 박형택 (2002), 항행안전시설관리, 건설교통연수부, p.162. 13) 재화및서비스와관련된제반설비와활동의표준화를통한협력증진을목적으로 1947 년에창설된국제기구. - 10 -
< 그림 2-1> 항공통신분야개념도 자료 : 박효달 (2005), 차세대통신시스템, 항공기술훈련원항공통신운영과정, p.4. 제 3 절 항공항법 (N) 1. 개요 지금까지항법은 VHF대의전파를이용한전파항법으로지상에고정된지상국을설치하여이지상국으로부터신호나전파의도달시간을측정하여이미알고있는이지점에대한항공기의상대적위치를산출하여항행정보로이용하는항법이다. 그러나지구상에는대양, 정글, 사막등지상시설의설치가곤란한지역이설치할수있는영역보다더넓어이러한시스템의가용범위와정밀도측면에서제한을받아왔다. 이러한지상시설의설치를확대하기위하여여러가지방법을이용한다양한종류의항행시스템이개발되어왔으며지구상에있는광범위한지역을커버하기위하여노력하여왔다. 이에따라, 전비행과정을항행서비스제공범위영역으로확보하기위하여여러가지종류의시스템을개발운영하였으나이는항공기에탑재되는장비의숫자를증가시키는결과를초래하였으며정밀도측면에서도 21 세기를대비하기위해서는불충분한실정이다. 따라서, 인공위성을기본으로하는항행시 - 11 -
스템이전세계를담당할수있는운용범위, 정확도, 탑재된장비의수등에서기존의지상국을기준으로하는전파항법시스템이내포하는여러가지제한점을해결하는유일한방법으로대두되었다. 위성을이용한항법은항공상의비행은물론비정밀, 정밀접근에이르는전비행단계를커버하면서위도, 경도, 고도등 3차원의정확한위치정보는물론이고정확한시간정보를제공할수있다. 이러한잠재력덕분에위성을이용한항행시스템이민간항공용으로더욱확대되기에이르렀다. 민간항공분야에서전세계를운용범위로하는항행성능을제공하는현재의위성항행시스템은크게미국이개발한 GPS 와러시아가개발한 GLONASS 14) 가있다. 미국은 1993년 12월 24 기의 GPS 위성을배치완료하고 1994년 2월부터대양지역에서 GPS 를단독항법시설로사용가능함을승인하였고민간항공용항법위성으로이용할수있도록 1994년 10월 ICAO 에정식으로제의하였으며, 1994년 12월에 ICAO 이사회는미국의제의를공식적으로수락하였다. 러시아의 GLONASS 도 1995년 3월 24 기의위성을배치완료하고 1996년 1월부터정상적으로가동시키고있으며, 1996년 3월 ICAO 는 GLONASS 를민간항공용항법위성으로이용할수있도록서비스를제공하겠다는러시아의제의를받아들였다. 2. 측지위성 2.1 GPS 위성 GPS 는미국방성에서자국의군사목적을위하여개발하였으나이후민간분 야의개방과더불어국가이익의증대를확인하고 GPS 를세계표준으로확정하 1 4 ) 1982 년 소련에서 발사한 지구상 위치파악시스템으로서 미국의 GPS 와 유사한 기능을 가지고 있다. - 12 -
기위해범국가적인활동을전개하고있다. 15) GPS 는지구상어디에서나기후에영향을받지않고표준좌표계에서위치, 속도, 시간측정을가능하게해주는인공위성을이용한첨단항법체계로서근본적으로삼각측량의원리를사용하고있는데전형적인삼각측량에서는알려지지않은지점의위치가그점을제외한두각의크기와그사이변의길이를측정함으로결정되는데반해 GPS 에서는알고싶은점을사이에두고있는두변의길이를측정함으로미지의점의위치를결정한다는것이고전적인삼각측량과의차이점이라할수있다. GPS 위성은크게위성부분과지상국부분, 사용자부문으로구분할수있는데위성부분은 24 개의위성으로이루어져있으며이중 21 개가항법에사용되며 3개의위성은예비위성이다. 주기는약 12시간 (11시간 56 분 ) 으로고도 20,183 ~ 20,187Km 이며지구적도면과 55 도의각도를이루고있으며 6개의궤도면에각각 4개의위성이배열되어있다. 위성의궤도는지구를커버하는범위, 위성의수명등을고려하여 12시간주기궤도로확정되었으며, 이와같은위성위치배열은지구상의어느위치에서도위치결정에필요한최소가시위성숫자인 4개의위성을항상관측할수있게한다. 지상국은하나의주제어국 16) (Mas ter Control Station), 5개의감시국 (Monitor Station), 그리고 3개의 Uplink 안테나로구성되어있다. 주제어국은콜로라도스프링의팔콘공군기지에위치해있고, 감시국들은전세계에나뉘어져배치되어있다. 3개 Uplink 안테나는적도면을따라일정한간격으로위치하고있으며유사시주제어국을대신할수있는두개의예비주제어국이있는데캘리포니아써니베일및메릴랜드의락빌에위치해있다. 무인으로운영되는감시국들은주어진시간에관측할수있는모든 GPS 위 15) 한국항공우주연구소 (2000), 위성항법시스템 (GNSS) 개발요약보고서, p.4. 16) 주제어국은위성의궤도를수정할뿐아니라사용불능위성을예비위성을교체하는업무를담당하고있다. - 13 -
성의신호를추적, 신호를저장한다음주제어국으로전송하게되는데이통신시설을 DSCS 라고부른다. 이렇게여러감시국에서보내온자료를주제어국에서방송궤도력과위성에있는원자시계오차 (Clock-bias) 를추정하는데상용하며결과를주기적으로 GPS 위성으로전송하게된다. 17) GPS 의사용자부문은 GPS 수신기와사용자단체로이루어지며 GPS 수신기는위성으로부터수신받은신호를처리하여수신기의위치와속도, 시간을계산하는데 4개이상위성의동시관측을필요로한다. 이것은 3차원좌표와시간을합쳐 4개의미지수를결정해야하기때문이다. GPS 수신기는현재항행과위치측량, 시간보정등다양한분야에이용되고있다. 2.2 GLONASS 위성 구소련은 1970년대부터 GPS 와 GLONASS 라는항법체계를발전시켜 1988 년에정보와자료를공개하기시작하였으며, 국제적인사용을위한체계를제공하였고미국과소련사이에민간항공기항법을위한 GPS 와 GLONASS 의공동표준사용에대한협정서에조인하였다. GLONASS 는 24 개의위성들 (21 개운영,3개예비 ) 로구성되어있으며, 19,100Km 의고도에서 11시간 15분의공전주기궤도를가진다. 세개의궤도면에 8개의위성들이균등간격으로위치하고있으며 64.8 도의경사를이루고 120 도간격으로떨어져있다. GLONASS 는높은정확성과가용성을제공하며, 항법커버리지는연속적이고전세계적이며모든기상에서가능하다. 3차원위치와도결정은 GLONASS 위성에의해송신된통과시간측정과 RF 신호의도플러효과에기초를두고있다. 18) 17) http: //www.cnsatm.co.kr/n_cns /cns _main.htm 1 8 ) 남기욱 (2003), 위성항법시스템 (GNSS) 기술개발의현황과 전망, 제 12 회 항행안전시설 기술세미나, p.255. - 14 -
GLONASS 지상부문은위성감시및제어기능을수행하고코드화된위성항 법신호에변조되어진항법데이터를결정하며, 구성은추적및감시국, 주제 어국으로이루어져있다. 3. 광역보정위성항법시스템 (WAAS) 미국의 GPS 는정확도도높고비용이저렴하다는큰장점이있으나미국방성에서국가보안상의목적으로신호를고의적으로조작하여민간사용자들에대한위치정확도를떨어뜨리고있는데, 이러한이유로일반 GPS 사용자는 100 미터이상의오차가발생하게되며, 항공기운항에서이러한 100 미터이상의오차는허용될수없기에이러한오차를줄이기위한방법으로보정위성항법 (DGPS) 이고안되었다. 이렇게 GPS 오차의보정을위해고안된 DGPS 도기준국과사용자의거리가 100km 가넘으면기준국에서보내온의사거리보정값으로부터사용자의위치오차를효과적으로보정할수없다. 따라서미국등넓은지역에서 DGPS 를적용하려면수백개이상의기지국과비용또한많이들게되는데이런 DGPS 의문제점을개선하기위한것이 WAAS 이다. 19) FAA(Federal Aviation Adminis traion 20) ) 에의해계획된 GPS 첫번째보정시스템으로서, Cat I 정밀접근을통한모든비행단계동안에 1차항행수단으로 GPS 를사용하는항공기요구조건을지원하는데필요한정확성, 가용성및보전성을제공하도록설계되어졌다. WAAS 는광역기지국, 광역주기지국, 기지국간의지상통신망, 통신위성으로구성되며, 주위의몇개의공항을하나의광역으로또는몇개의비행정보 19) 김기진 (2003), 위성항행시스템 (CNS/ATM) 의구축방안에관한연구, 동국대학교산업기술환경대학원석사학위논문, p.34. 20) 미국연방항공청으로서 1926 년항공법에의거상무부산하에 Aeronautics Branch 를설립하여 1958 년 Federal Aviation Agency 로개칭설비하고 1967 년교통부로이관됨. - 15 -
구역 (FIR) 을하나의광역으로간주하고, 그영역내에몇개의모니터사이트를설치하여그들이제공하는정보를광역통신범위로하는정지궤도통신위성을중계매체로항공기로전송하면항공기는이정보를이용하여자신의위치를보정하여더욱더정확한현재의위치를알수있도록하는시스템이다. 4. 지역보정위성항법시스템 (L ASS) LAAS(L ocal Area Aug mentation System) 는광역보정시스템으로만족할수없는 CAT-II, III 21 ) 성능요구조건을만족하도록함으로써항공기의모든비행단계에대하여지속적으로위성항법을이용하도록하고지상감시및교통관제용으로이용할수있도록한다. 광역보정시스템과유사하지만보정치를통신위성을통하여방송하는대신지상기준국에서 VHF(108~118MHz) 주파수를사용하며 20 마일지역을범위로한다. LASS 는오차보정데이터를방송하는지상시스템과이를수신하여정밀한자기위치를계산하는항공기의탑재시스템, 그리고시스템의운용상태를확인하여오동작여부를알려주는모니터링시스템으로 WAAS 에비해시스템구조가간단하며지역적인조건에대한모델링이나분석등이용이하여기존의 VOR, DME, ILS 를대체하는위성항법시스템이될것으로예상하고있다. LAAS 는 360 의접근착륙이가능하며우리나라와같이면적이넓지않으 21) Category-Ⅱ : 운고 30m, 시정 400m 이상의 기상상태에서 항공기가 ILS 나 GCA 를 이용하여 착륙할 수 있는 계기활주로. Category-Ⅲ : 운고의 제한 없이 항공기가 ILS 나 GCA 를 이용하여 착륙할 수 있는 계기활주로로 시정조건에 따라 3가지로 구분됨. - Ⅲa : 최종착륙단계에서 시각보조물을 이용하여 시정 200m 까지의 기상조건에서 착륙할 수 있는 계기활주로. - Ⅲb : 시각보조물을 이용하여 시정 50m 까지의 기상조건에서 착륙할 수 있는 계기활주로. - Ⅲc : 시각보조물 없이 착륙할 수 있는 계기활주로. 참고로김포공항의활주로시설운영등급은 Cat-Ⅱ 이며, 인천국제공항은 C a t - Ⅲ b 상태임. - 16 -
면서산악이많은나라에서적합하며주변국의 WAAS 와연계를고려하면서국내에서개발될수있는시스템이다. LASS 는 GPS 위성과똑같은기능을갖지만지상에위치한공항의사위성 (APL) 을포함시킬수있어서그지역공항에서얻어지는추가적인거리신호를제공함으로써이용성을증가시킬수있다. 22) LAAS 는 WAAS 를보완하는시스템으로서 WAAS 가현재의항행및착륙요구조건을충족시킬수없는지역에서사용되며, 더자세한 CAT Ⅱ/Ⅲ 요구조건을충족하여정밀접근에대한대단히높은정확성은물론, 항공기위치를 1M 이하로정확히나타내고현재의계기착륙시스템을사용해서는불가능한선회접근경로가 CAT Ⅱ/Ⅲ 정밀접근에서가능하게할것이다. 5. WGS- 8 4 좌표체계로의전환 우리가일반적으로사용하는좌표는동경원점을기준으로하는베셀좌표체계이다. 이베셀좌표체계는수백미터의오차를가지고있으며 2차원정보만을제공한다. 위성항법을사용하기위하여 GPS 위성을사용하는데이위성은 WGS- 8 4 23) 좌표체계를사용하며 ICAO 에서도 1998.1.1 부터 WGS-84 좌표체계의전환을권고하였다. 제 4 절 항공감시 (S) 1. 개요 22) 임상석 (2003), 위성항행시스템 (GNSS) 의국제표준화및개발동향, 제 12 회항행안전시설기술세미나, p.176. 23) WGS-84(World Geodetic System 또는 World Geodetic Survey of 1984) : GPS 항법위성의배열에맞게조정된좌표체계로서국제민간항공에적용키위한전세계좌표체계. - 17 -
항행감시란항공교통관제사에게항공기의위치를알려주는기능으로서, 조종사가음성으로항공교통관제소에항공기의위치와고도를규칙적으로보고하는방법과 1차감시레이더를이용하는것으로서지상에있는안테나가전파를발사하면이전파는항공기의동체에반사되어돌아오고이신호를이용해항공기의위치를관제소에서파악하는방법, 그리고 2차감시레이더 (SSR) 를이용하는방법으로서 SSR 에서전파를발사하면항공기에장착되어있는트랜스폰더 24 ) 가이전파를받고다른주파수로항공기의식별코드와고도정보를 SSR 로응답하는방법이다. 현재의감시분야는레이다통달거리 ( 약 200NM) 가문제가되어대양지역을횡단하는항공기를감시하기가곤란하며일정한간격으로조종사에의한음성위치보고로운항상태를감시하고있는실정이다. 2. AD S ADS는감시분야의일종인이차감시레이더 (SSR) 와동일한종속감시의한방법으로, 동일한기능을제공하는레이더의일종으로항공기의위치정보를조종사의관여없이적절한데이터링크를통하여자동으로또는수시로지상에있는항공교통관제사에게전달되는시스템이다. 이와같이 ADS정보를레이더시현장치와같은데스크탑형컴퓨터영상장치에시현시키기위해서는항공기의위치정보를데이터화하여인공위성데이터링크를경유하여지상관제시설에송신한다. 송신데이터는최소한항공기식별정보와 3차원적인위치정보및시간정보가포함되며, 추가적인데이터도필요에따라적절히제공된다. 일반적으로이러한일련의상황들은자동적으로이루어지게된다. 25) 24 ) 지상의 2 차감시레이더 (SSR) 로부터질문전파 (1,030MHz) 를받음과동시에자동적으로기체자체의식별기호, 비행고도등의정보를응답전파 (1,090MHz) 로발사하는장치. 25) 건설교통부 (2001), 상황감시및관제데이터통신시스템평가및활용방안연구용역종합보고서, pp.47-48. - 18 -
항공기내의항법장비들로부터얻어진항공기의 3차원위치정보와시간, 그리고기타지상에서필요한관련정보는먼저통신에필요한형태로전환된다음항공기지구국인항공기내의위성통신장비를경유하여적도상공지구정지궤도상에있는인공위성의중계에의해지상지구국으로보내지며, 이정보는지상의통신망을통하여항공교통관제센타에보내져적절히처리된후영상시현장치에시현되면관제사는이를분석하여항공교통관제업무에이용된다. 3. Mode- S 레이더 항공관제시스템은항공기의위치및식별을위하여 1차와 2차감시레이더를사용한다. 항공관제시스템은항공교통량이많은상황에서는여러가지제약사항이있고또한공대지데이터링크에도제한이있다. 이러한현재의항공관제시스템의제약사항을해결하고미래의항공교통수요에대처하기위하여 ICAO 주관하에 1970년대말과 1980년대초에영국과미국을중심으로 SSR Mode-S의개념이입증되었다. SSR Mode-S 시스템은질문신호, 응답신호가일대일개념으로개개의항공기주소를인식하여부호화되는것이기존의 SSR 과의차이점이며. 직접적으로재래식 SSR 의문제점들을처리하였다. 첫째로, 항공기질문과응답들이각각목록화되었을때, 오버랩응답문제들이제거되어진다. 둘째로, 단일질문과응답시퀀스들이 FRUIT 레벨을상당히감소시킨다. 마지막으로, Mode S 주소는길이가 24 Bit 로항공기를유일하게식별할수있는 12 Bit 식별코드를보완할수있다. 또한증가된 Mode S 메시지길이는 ATC 에서자동화를증가시킬수있는데이터링크능력을제공하여조종사 / 관제사업무부하를줄일수있다. 26) 4. TCAS 26) 김기진 (2003), 전게논문, pp.41-42. - 19 -
1950 년대 초 항공운송의 급속한 성장에 따라 공중충돌사고가 매년 2~3 건씩 발생하였으며 항공사고의 주요 항목 가운데 하나로 부각되었다. 특히 1956 년 미국의 그랜드 캐년 (Grand Canyon) 에서의 사고를 계기로 항공기 충돌방지의 개념에 관한 연구가 시작되었다. 1950 년대 후반에서 1960 년대 초반까지는 수동적이고 비 협동적인 면에 중점 을 둔 연구가 진행되었으나 이는 여러 면에서 비실용적인 것으로 나타났으며 1960 년대 후반부터 1970년대 초반에는 질문 후 응답방식과 시각영역과 주파수 영역에 기초한 연구가 진행되었다. 1970년대 중반이래 항공교통관제상의 개선으로 공중 충돌사고는 상당히 감 소되었지만 매년 늘어나는 교통량에 따라 안전측면에 대한 관심은 고조되어 왔다. 그러다가 공중충돌방지를 위한 미 의회의 권고가 나오면서 FAA 는 지상 의 항공교통관제시스템에 추가하여 운송용 항공기에 TCAS 의 장착을 명하게 되었다. TCASDP 대한 장착규정은 ꡐ89년 1월 ꡒFederal Regulation Title 1 4ꡓ의 개정안으로 발표되었는데 이 규정에서는 10명 이상의 승객을 태우고 미 국공역을 운항하는 모든 항공기는 적절한 TCAS 의 장착을 요구하고 있다. TCAS 는 지상에서의 지원 없이 항공기가 자체적으로 독립적인 주위항로를 감시하는 충돌방지경보시스템으로, 크게 교통상황만을 경고하는 TCAS-I, 교 통상황은 물론, 이탈경고와 수직축으로는 기동형태도 제공하는 TCAS-II, 수평과 수직축으로 교통상황경고는 물론 이탈경고도 제공하는 TCAS- Ⅲ 3가지로 구분 한다. 27) 제 5 절 항공교통관리 (ATM) 항공교통관리 (ATM : Air Traffic Management) 란 C( 통신 ), N( 항법 ), S( 감 27) 이영길 (2001), 위성항행시스템 (CNS/ATM) 의효율적인운영방안에관한연구, 한국항공대학교항공산업대학원석사학위논문, pp.29-31. - 20 -
시 ) 분야별로구성된지상시설을이용한항공교통의흐름관리를의미하는것으로항공기를비행계획에따라이륙시켜안전을유지하면서그들이원하는최적운항경로로목적지에정해진시간에무사히착륙시키기위해존재한다. 즉, 항공교통의안전과능률성의확보 가 ATM 시스템이존재하는최대의목적이며항공교통을빠르고안전하고쾌적한여행수단으로자리잡기위한진보된발돋움인것이다. ATM 은항공기탑재시스템과지상시스템으로구분한다. 항공기탑재시스템은운항관리시스템, 충돌방지시스템 (TCAS), 공대공 (Air-to-Air) 통신장비, 공대지 (Air-to-Ground) 통신장비로구성되며, 지상시스템은항공교통업무 ( 항공교통관제, 운항관리서비스, 수색및구조 ), 항공교통소통관리, 공역관리로구성되어있다. ATM 의목표는기존의항공기운항과관련된안전도유지 증진은물론, 모든종류의항공기와탑재장비성능에관계없이모든부분의항공교통업무가수용이가능하고, 기상조건, 교통상황, 시설의활용도등에대한전반적인정보제공을가능하게하는것이다. 또한 ATM 설비및절차에따라공역재구성으로공역에대한활용도증가와국경선에관계없이공역을연속적으로이용할수있도록최대한확장하여항공교통흐름에전반적으로긍정적인영향을미치게하는것이다. 28) 28) 손동훈 (2003), 회전익항공기에서원격계측을이용한 GIS 항법시스템구성방안연구, 경희대학교산업정보대학원석사학위논문, pp.30-31. - 21 -
제 3 장항공통신의현황및문제점 제 1 절항공통신의발전과정 항공통신은 1920 년대미국의비행장에서손깃발, 횃불, 바람주머니등에의하여조종사에게지상상황을알려주었던일이항공관제통신의시초라할수있다. 1910년인쇄전신기가발명되면서부호통신에서문자통신 ( 신호의전송은기계가담당 ) 으로전환하는계기가되었고, 통신속도또한 300baud 수준으로올라가게되었으며 Torn-tape 를사용함으로서전문의보관과재전송이용이하게되었다. 이어트랜지스터의발명과 IC 및 LCI 의개발로인해개인용 PC 사용이시작되면서문자단위통신에서 bit 단위통신으로바뀌게되었으며, 80 년대들어고성능 PC 와전송장비가등장하고데이터압축기술이적용되면서정보의전송속도와서비스형태는엄청난발전을하게되었다. 항공통신의발전단계를간략히살펴보면 < 표 3-1> 과같다. < 표 3-1> 항공통신의발전단계 단계연도주요사항세부내용 1 단계 1935~1945 제 2 차세계대전중 초단파통신으로잡음없는무선교신가능초단파 (VHF) 통신등장 수동식관제비행 제2차세계대전중군용 당시레이다관제는 항공기의 위치를 한눈에 2 단계 1940~1950 으로개발된 레이다를전 파악할수있는 획기적인장치 후민간항공관제에이용 비행안전거리보장으로 공역이용율향상 3 단계 1960 년대초 항공관제컴퓨터도입 당시미국과네델란드가처음으로항공관제컴퓨터를도입하여컴퓨터활용관제시대개막 현재도비행계획정보처리, 레이더정보처리를 컴퓨터로실시하여관제능력 향상 4 단계 1991~ 자료 : 한국공항공사. 위성항행시스템 (CNS/ATM) 도입 인공위성과컴퓨터기술, 디지털데이터통신등복합기술을매체로한새로운 CNS/ATM 등장 4 차원항공정보제공으로전천후이착륙으로항행 전세계권역 (GLOBAL) 통신망운용 항공기운항의안전성, 경제성, 효율성, 공역활용극대화 - 22 -
우리나라의항공통신은 1952 년 12월국내각공항간에단파모르스무선전신 (H F CW) 운영을시작으로 RTT(Radio Tele-Typewriter) 와 LTT(Landline Tele-Typewriter) 를거쳐 1980년도전문량의증가에따른회선속도향상필요로중계시스템의전산화가대두되어컴퓨터가자동으로처리하는형태로발전되었다. 80년도도입된 NOVA-4X 전문처리용서버메모리는 128KB 데이터저장용 D is k 용량은 4 MB 였으나, 현재운용중인 H P9 000 서버메모리는 2GB 디스크는 18.2GB x 12 개로변화의차이를쉽게알수있다. 29) 제 2 절국내항공통신 1. 항공고정통신 1.1. 항공고정통신시설 (1) 항공고정통신망 (AFTN) 항공고정통신망은 ICAO 189개가입국가및국내 103 개가입자 30) ( 05.1 0. 기준 ) 간연결되어항공기의안전운항과관련된항공정보 ( 비행계획서, 항공고시보, 기상등 ) 관련전문을처리하기위한네트워크이다. 기술기준및운용절차는국제민간항공협약부속서 (ANNEX 31) ) 10에기초를두어세계각국에서설치하고운영하는물리적통신망으로구성하게되는데, 이시설의설치와운영은 ICAO 각체약국에서책임을진다. 우리나라는 < 그림 3-1> 과같이김포공항내관제탑지역에위치한서울항공 29) 한국공항공사 (2005), 항공고정통신시설내부교육자료. 3 0) 항공고정통신망의가입승인을얻어항공정보의교환을할수있게된기관 ( 항공사및업체 ). 31) 국제민간항공협약부속서로서국제적으로항공협약을제정하고이에대한구체적인규정에대하여정의한국제적인효력을지닌법규범으로부속서 1~18 까지제정되어있으며항공통신분야는부속서 10 으로제 1 권부터제 5 권까지구성되어있음. - 23 -
통신센터를중심으로 AFTN 이구성되어있으며, < 표 3-2> 의항공고정통신시설인항공정보교환시스템 (AMS) 등을통해가입자간항공정보전문이원활히중계 처리될수있도록하고있다. 국제간통신은일본도쿄항공통신센터만을통하여이루어졌으나 2001 년 12 월부터는인공위성을사용하여베이징항공통신센터간에도통신회선이구성되어평시에는중국, 북한, 몽골을경유한항공정보전문을중계 처리하며. 서울-도쿄회선장애시우회통신망으로서의중요한역할을수행하고있다. < 그림 3-1> 항공고정통신망 (AFTN) 구성도 서울항공통신센터 (HP N4000) AMS Server AIS Server NMS/SMS Server(HP C3600) HUB(5505) HUB(5505) 방화벽 방화벽 (SUN Ultra60) 제어운영단말기 고정통신실이동통신실 HUB (2912) (7000RH) ADSL(7012) (7000C) NNM(M6310) Router (7507) CSU CSU HUB(2912) DSU Router(7507) ISDN DSU PRI / Dial-UP X.25 일본통신센터중국통신센터 미국솔트레이트싱가포르모스코바홍콩 경항공, 관제탑, 점검소항무통제, 비행정보실 E1 E1 Frame Relay ISDN/ Diaul-UP 각지방공항 512K 64K 512K 512K 512K 64K 64K 64K 64K 64K 64K 64K ACC 인천공항건교부김해공항 ACC 제주공항청주공항광주공항양양공항대구공항사천공항울산공항목포공항 64K 64K 64K 64K 포항공항 여수공항 군산공항 원주공항 FDSU DSU FDSU FDSU FDSU DSU DSU DSU DSU DSU DSU DSU DSU DSU DSU DSU Router (3600) Router Router (2503) Router (4500) Router (3600) Router (2503) Router (2503) Router (2503) Router (2503) Router (2503) Router (2503) Router (2503) Router (2503) Router (2503) Router (2503) Router (2503) HUB (2912) HUB HUB (3COM) HUB (2912) ADSL HUB (2912) ADSL HUB 2912) HUB 2912) HUB 2912) HUB 2912) HUB 2912) HUB 2912) HUB 3COM HUB 3COM HUB 3COM HUB Pizza 4Port HUB 3COM ADSL ADSL 통신실, 기상실, 공역과, 관제과, 인천공항기상대, 인천공사등 비행정보과, 비행정보실, KAL,AAR,JAL, UAL 등 건설교통부 관제탑통신실, 통신실, 관제탑비행통신실비행정비실, 통신실관제탑비행비행정보실, 비행정보실, 항무통제비행정보실, 접근관제, 정보실, 정보실, 비행정보실, 정보실, 통신실, 통신실접근관제대우,KAL, 항무,AAR, 기상대, 기상대항무기상대항무 AAR,JAL, 정석비행장항무삼성항공 비행정보실, 통신실 비행정보실 비행정보실 비행정보실 비행정보실 비행정보실 자료 : 한국공항공사. - 24 -
(2) ATS 직통전화 ATS 용 직통전화는 관제기관과 관제기관 간 또는 관제기관과 비행정보취급 소 등과 같이 항공교통업무를 수행하는 기관간에 제3의 교환수단을 거치지 않 고 두 기관간에 언제라도 직접 연결하여 정보를 교환할 수 있도록 설치한 전 화시설로서 우리나라는 2005년 6월 기준으로 항공교통관제소 (ACC 32) ), 접근관 제소 및 관제탑을 중심으로 총 544개의 직통전화 회선이 구성되어 이용되고 있다. < 표 3-2> 항공고정통신시설현황 구분장비명수량제작사기능 항공정보처리시설 부대시설 항공정보교환시스템 (AMS) 1 식 H P 항공정보처리 항공정보데이터베이스처리장치 (AIS) 1 식 STRATUS 항공정보데이터베이스처리 방화벽 시스템 2식 SUN 불법침입 차단 네트웍 관리시스템 2식 HP 항공정보처리장치 동작감시 단말기 32대 삼성전자 항공정보 가입자 송수신 장치 위성 송수신 장치 1식 HUGE 한 - 중간 항공정보 송수신 광단국 장치 1식 대승전기 국제및국내가입자접속장치 자료 : 한국공항공사. 1.2 AFTN 운용 AFTN 은 ICAO 가입국가간비행안전 ( 전문우선순위 FF) 및비행규칙 ( 전문우선순위 GG) 에관련된전문을상호원활히교환할수있도록지원하는전세계적인통신망으로국제간에는한 일및한 중회선이있으며국내는전국적으로 103 개소의항공관련기관및항공사 ( 업체 ) 와연결되어있다. 비행안전및비행규칙과관련된전문의종류는 < 표 3-3> 과같다. 32) 항공교통관제, 비행정보제공, 수색 구조활동등의업무를수행하는기관. - 25 -
< 표 3-3> 비행안전및비행규칙전문종류구분전문내용 이동및관제전문 비행중인항공기나이륙예정인항공기에대한직접적인관심이있는비행안전전문항공사에의해발신된전문 악기상정보 (SIGMET), 특별항공보고및수정예보들로한정된기상전문 중량과균형계산을위해요구되는항공기하중에관한전문 항공기운항스케쥴변경에관한전문 항공기업무에관한전문 정상적인운영일정의변경으로인한승객, 승무원및화물등의비행규칙전문집단적요구사항의변경에관한전문 비정상적인착륙에관한전문 항공항행업무의비행전준비및비정기항공기의운영업무에관한전문 항공사에의해항공기의도착또는출발보고가발신되는전문 항공기의운영을위해긴급하게요구되는부품과자재등에관한전문자료 : ICAO(1998), Annex 10 volⅡ, Communication Procedures, pp.11-12. 국내의경우 AFTN 가입을희망하는항공관련기관및업체는가입승인요청에필요한일정한시설및절차를마친후항공안전본부서울지방항공청 33) 의적합성검토를거쳐가입승인이되며, 가입해지역시가입자의요청에의해해지를하고있다. (1) AFTN Center의구분 ( 가 ) Main Communication Center : 솔트레이크시티 ( 미국 ), 나리타 ( 일본 ) ( 나 ) Tributary Communication Center : 크리스쳐치 ( 뉴질랜드 ) ( 다 ) Station : 서울, 평양, 하바로브스크 ( 러시아 ), 하노이 ( 베트남 ) 33) 수도권, 강원도, 충청도및전라북도에위치한공항 ( 인천, 김포, 양양, 원주, 군산, 청주 ) 의민간항공기관제, 비행정보, 통신업무, 항공기검사및안전운항과항행안전시설관리등의업무를수행하는기관. - 26 -
우리나라는세가지형태의운영센터중세번째의통신국 (Station) 에속하며, 극동지방의주관문국인일본의 AFTN 에접속되어운용되고있다. 34) 일본회선의장애발생시에통신신뢰성의미확보가문제점으로대두되어중국간에도 2001 년말통신망구성을완료하였다. (2) 우리나라의 AFTN 발전과정 ( 가 ) 1953.12.13 : 국제민간항공기구 (ICAO) 가입 ( 나 ) 1957.12.17 : 대통령령 1319호에의거서울국제항공통신소발족 ( 다 ) 1958. 1. 8 : 서울-도쿄간 CW 통신으로운항및기상관련정보교환 ( 라 ) 1964. 1. 1 : 서울-도쿄간 CW 를 HF대 RTT 로교체운용 ( 마 ) 1972. 8. 1 : RTT 를 LTT 로교체운용 ( 바 ) 1980. 9.11 : 미국 DG사의 NOVA4X 도입으로데이터통신체제구축 ( 사 ) 1994. 3. 1 : Sequoia-300 개량도입으로성능향상 ( 아 ) 2001.1 2 : 서울 -베이징간위성망운용개시 ( 자 ) 2002. 3. 2 : 장비개량에따른신항공정보교환시스템 ( 신AMS) 운영 (3) AFTN 가입자현황국제가입자는도쿄및베이징으로 2개소이며, 국내가입자는 < 표 3-4> 와같이항공안전본부, 비행정보실, 관제탑, 접근관제소, 항공기상대, 중앙119구조대, 해양경찰청, 서울시소방대, KAL, AAR 등우리나라주요항공관련기관및항공사 ( 업체 ) 101 개소이다. 3 4 ) 한국공항공단 (1998), 김포공항항공고정통신시설 (AMS) 개선방안용역요약보고서, p.18. - 27 -
< 표 3-4> AFTN 가입자현황 공항별가입자 TI 주소비고공항별가입자 TI 주소비고 김포 (34 ) SAA RKSSYFYX W/S GL A RKSIZPZX TCP/IP 비행정보실 (2) SCA RKSSYFYA 전문감시 GMA RKSIYOYX 고정통신실 (4) SD A RKSSYFYB 비행정보과 G N A RK SIY AYX KYA RK SSY FY D TCP/IP G O A RKSIYPYX 항공기상대 (2) SFA RK SSY SYX C J A RKSIYMYX 이동통신실 (2) SGA RKSSZZZX 700 관제대 G P A RKSIYXYX 비행정보실 (2) SH A RK SSZ PZ X 대한항공 #1 GQA RKSIK ALO S I A RKSSYOYX 인천대한항공 #2 GRA RK SIKAL X 비행점검소 S J A RKSSYEYX (15) 아시아나 #1 GTA RK SIAARO 경항공정보실 SK A RKSSYGYX 아시아나 #2 GUA RK SIAARX 항공안전본부 SL A RKSLYAYX 유나이티드 G V A RK SIUALO 인천 FIS C L A RK SIZ X FI 김포기상대 SMA RKSSYMYX 접근관제소 KAA RKSIZTZX 서울시소방대 SNA RKSSYHYX 접근관제소 ( 백업 ) KAA RKSIZTZX 119 구조대 SOA RKSHYRYX 운항및비행정보시스템 (FOIS) GDA RKSIZPZF 인천해경 SPA RK SSY RYX RAA RK RRZQZX 통신실 (2) 항공대학 SRA RK RSZXUX 항공교 RD A RKRRYNYX 현대자동차 COA RKSSZXHD 통관제 항공정보실 R E A RKRRYOYX 공군본부 SV A RKTFYXYX 소항공고시보 DB R L A RKRRYNYO (5) 중계기 R J A RKRRYFYX COP- B 대한항공 #1 SWA RKSSKALO - - - - 대한항공 #2 SX A RKSSKALX B V A RK PCYFY X TCP/IP 대한항공 #3 TAA RKSSKALC 통신실 (2) B W A RK PCYFYA 대한항공 #4 TCA RKSSKALS 아시아나항공 #1 SY A RKSSAARO 비행정보실 B Y A RK PCZ PZ X 아시아나항공 #2 CNA RKSSAARX 접근관제실 P A A RKPCZAZX 통일항공 S Z A RKSSZXTA 관제탑 P D A RKPCZTZX 한화 ( 주 ) GAA RK SSHPBX 삼성항공 GBA RKSSZXSA 한국공항공사 GCA RK SSYIY X 관제탑 G F A RK SSZ TZ X 김포항공관리사무소 GH A RK SSZ IZ X 항행시설상황실 C M A RK SSYQY X 제주 (11 ) 제주기상대 P E A RKPCYMYX 정석비행정보실 P F A RKPDZPZX 정석관제탑 P L A RKPDZTZX 아시아나항공 P H A RKPCAARO 한국공항공사 P I A RKPCYIYX 일본 ( 도쿄 ) STA RJAAYFYX X.25 대양항공 PNA RK PCDY L X 중국 ( 베이징 ) SBA Z BBBY FY X - - - - 항공정보 DB(AIS) G EA RKSSZXDW TCP/IP - - - - - 28 -
공항별가입자 TI 주소비고공항별가입자 TI 주소비고 김해 (14) 청주 (4 ) 양양 (3 ) 통신실 (5) BAA RKPKYFYX TCP/IP 군산통신실 K V A RKJKYFYX TCP/IP BD A RKPKYFYA 통신실 P J A RK JJY FY X 광주 B EA RKPKYFYB 비행정보실 PMA RK JJZ PZ X (2) B F A RKPKYFYC - - - - BH A RKPKYFYD 통신실 P Q A RKTNYFYX TCP/IP 대구비행정보실 B J A RKPKYOYX 대구기상대 P U A RKTNYMYX (2) 접근관제실 B L A RKPKZAZ X - - - - 관제탑 B U A RKPKZTZX 통신실 P V A RKPUYFYX TCP/IP 울산김해기상대 BMA RK PKYMYX 울산기상대 P Y A RKPUYMYX (2) 아시아나항공 B O A RKPKAARO - - - - 삼성항공 B Q A RKPKZ XSA 통신실 P Z A RKJYYFYX TCP/IP 여수 ( 주 ) 대우 B R A RKPKDAOX 여수기상대 U EA RKJYYMYX (2) 한국공항공사 B T A RK PKY IYX - - - - 관제수신소 U Y A RKPKYIYA 목포 통신실 U F A RKJMYFYX TCP/IP - - - - (2) 목포기상대 U J A RKJMYMYX 통신실 K C A RKTUYFYX TCP/IP 사천 통신실 U L A RKPSYFYX TCP/IP 비행정보실 K F A RKTUYOYX 통신실 UOA RKTHYFYX 청주기상대 K H A RKTUYMYX 포항한성항공 K D A RKTUHANX (2) ( 주 ) 포스코 UX A RKTHZXPH 통신실 C D A RKNYZPZX - - - - 관제탑 C F A RKNYZTZX 대전 ( 주 ) 헬리코리아 D H A RKDJHKAX 양양기상대 CH A RKNYYMYX 예천한서대학교 TH A RKTAHSUX 원주통신실 K R A RKNWYFYX - - - - 자료 : 서울지방항공청, 2005.1 0. 기준. (4) AFTN 의통신속도및방식국제회선의경우서울항공통신센터와도쿄항공통신센터간회선은 9,600bp s 35) 속도의 X.25 36) 패킷방식이며, 서울항공통신센터와베이징항공통신센터간회선은위성을이용한 9, 600bps의 X.25 패킷방식으로구성되어있다. 국내회선의경우국내공항및항공사 ( 업체 ) 등과프레임릴레이 (Frame Relay 37) ) 통신방식을사용하여구성되어있으며통신속도는 56Kbps 이다. 3 5) b ps ( b i t per s econd) : 1 초당전송할수있는비트 (bit) 의개수로나타내는통신속도단위. 36) 패킷문서용의통신프로토콜로 DCE( 회선종단장치 ) 와 DTE( 데이터단말장치 ) 간의인터페이스를규정한것. 3 7 ) 근거리통신망및광역통신망내간헐적인트래픽을위해비용대비효율이좋은전송서비스. - 29 -
(5) 기타유사통신망항공기를운용하는항공사인대한항공과아시아나항공은 AFTN 외에사설항공통신망인 SITA/ARINC 망과접속되어있다. 특히 SITA 38) /ARINC 39) 는국내를취항하는외국항공사에게도통신망서비스를제공하고있다. 1.3 주변국 AFTN 현황 (1) 일본 일본은 현재 우리나라 서울, 미국 솔트레이크시티, 중국 베이징, 홍콩 및 싱 가포르간에 9, 600bps 로 연결되어 운영중이며, 모스크바와는 200baud 40), 하바로 브스크와는 2,400bps 로 연결되어 있다. 차세대 AFTN 통신방식인 항공정보교환망 (AMHS) 방식의 적용을 위해 2000.3 호주와 접속시험을 실시하고, 미국과는 2002.1 2 AMH S 운영을 목표로 시험운영 중이며, 홍콩과는 2001.7 AMH S 기술시험 및 2003 년 중 시험운영을 거쳐 2003.1 1 AMH S를 운영하기로 합의하였으며 우리나라와는 2005년까지 운 영하기로 합의하였다. (2) 홍콩 홍콩은도쿄와 9,600bps, 타이페이간 4, 8 00bps, 방콕과 2,400bps 로운영한다. (3) 중국 중국은서울및도쿄간에 9,600bps, 평양간에 3 00bps 로운영한다. 1.4 우리나라의 AFTN 발전계획 38) 1949 년설립된프랑스사설통신서비스사업자. 39) 1929 년설립된미국사설통신서비스사업자. 40) 전신이나전화통신로또는컴퓨터에서신호의변조속도를나타내는단위. - 30 -
우리나라는일본과의 AFTN 접속에의존하다가중국베이징간의 AFTN 접속을위해 2001. 6. 20 및 6. 27 일 2 차례에거쳐시험운용을성공적으로실시하였고 2001. 1 2. 1 부터인공위성을통한 AFTN을운용중에있다. ICAO 는 2001. 7. 방콕에서개최된제 5차아 태지역통신 / 기상분과회의에서한국 일본 중국간의 AFTN 전문경로 (Routing Directory) 변경을승인하였으며, 한 일간및한 중간회선은평상시는 < 표 3-5> 와같이변경된전문경로에따라운용하고회선장애시는상호우회중계망으로대체활용하여운용하고있다. 41) < 표 3-5> AFTN 전문 경로 Origin RK SS( 서울 ) RJAA( 나리따 ) Z BBB( 베이징 ) D es tination 주회선 예비회선 주회선 예비회선 주회선 예비회선 RK( 한국 ) (N) n RK z b RK rj RJ( 일본 ) RJ z b (N) n RJ z g Z(EX ZG, ZJ, ZK, ZM, ZB rj ZB vh (N) n ZG( 중국광조우 ) ZB rj ZB v h ZG n ZJ( 중국 ) ZB rj ZB vh ZJ n ZK( 북한 ) ZB rj ZB vh ZK n ZM( 몽골 ) ZB rj ZB vh ZM n 또한우리나라는현재미국과일본간에시험운영중인 AMHS 기능을보유한새로운신항공정보교환시스템 ( 신AMS) 을구축운영중에있으며, 일본은당초한 일간의 AMHS 운영을한국의신 AMS 가구축된이후인 2002. 3 부터전환운영하자고제안하였으나 2000. 9. 28 일정부, 공단및학계의관계자가참석한관계기관회의에서일본이제안한 AMHS 접속방식은아직선진국에서시험중인방식으로비용및효율성을감안하여당분간현재와같은 AFTN 4 1 ) 최창원 (2004), 국내항공데이터통신현황과발전방향, 성균관대학교정보통신대학원석사학위논문, pp.3-9. - 31 -
방식 (X.25 프로토콜 사용 ) 으로 운영하고 한 일간의 항공관제이양방식 (AID C 42) ) 운영시점인 2005부터 적용하기로 결정하였다. 그러나 국가간의 이해관계와 준비부족으로 운영시점이 당분간 순연될 가능성도 현재로선 배제할 수 없는 실정 이다. 1.5 항공정보데이터베이스 항공정보데이터베이스 (AIS) 는현재수동및반자동으로운영되고있는항공관제시스템과항공관련시스템들로부터항공정보에속하는비행계획, 항공고시보 (NOTAM 43) ) 및기상정보등을수집하여데이터베이스화를구축하고컴퓨터시스템에의해자동처리한후국가초고속통신망 (2Mbps ~56K bps ) 을통해신속하게전파 / 분배하여항공기의안전운항을지원하며, 관제사와관련기관의항공정보처리의효율성증대와승객에대한서비스향상등을목적으로 1999.8 월구축한실시간항공정보데이터베이스시스템으로시스템구성은 < 표 3-6> 과같다. < 표 3-6> AIS 시스템구성 구 분 사 양 CPU Stratus 415 180Mhz(418 성능 ) Main Memory 1 28Mb Cache Memory 2Mb HDD 4Gb X 4 DAT 8Gb 4mm DAT Drive LPT 1 6PPM L as er Printer O/S FTX 통신방식 X.25, Ethernet LAN, TCP/IP, Async 자료 : 한국공항공사. 4 2) 항공교통관제기관간데이터통신을이용한통지, 조정, 통신및관제기능의이양등을지원. 43) NOTAM(Notice to Airmen) : 비행업무관련종사자가적시에필수적으로알아야하는항공시설, 업무, 절차또는위험의상태, 변경, 신설등에관한정보를수록하고있는공고문을전송으로배포하는고시보. ICAO(1 998 ), Annex 1 1, Air Traffic Service, p.4. - 32 -
2. 항공이동통신 2.1 항공이동통신시설 항공이동통신시설은항공관제기관에서항공관제용및비상용으로사용하기도하고비행정보기관에서항공정보제공용으로사용하기도한다. 또한서울라디오에서비행준비중이거나비행중인항공기와의사이에항공정보중계 처리용및항공무선통신시설점검시에도사용한다. < 표 3-7> 은우리나라항공관련기관에서사용하고있는항공이동통신시설의설치현황을나타내고있다. 항공이동통신시설에서의주파수대역은단파 (HF), 초단파 (VHF) 및극초단파 (UHF) 대가활용되는데현재는주로음성과함께데이터통신이사용되고있다. UHF 대역은 ICAO 에서국제민간항공용표준으로정한주파수대역은아니지만군항공기의관제를위하여활용된다. < 표 3-7> 항공이동통신시설설치현황 구분 관제무선통신시설 단파이동통신시설 구분 관제무선통신시설 단파이동통신시설 VHF UHF HF VHF UHF HF 김포공항 18조 8조 6 조 사천공항 6조 5(5) 조 - 인천공항 16조 9조 2 조 양양공항 4조 2조 - 김해공항 10조 11조 - 예천공항 8조 12(12) 조 - 제주공항 18조 10조 - 목포공항 4조 4(1) 조 - 광주공항 8조 12조 - 군산공항 6조 7(7) 조 - 대구공항 8조 12조 - 청주공항 8조 2(1) 조 - 울산공항 5조 5조 - 원주공항 8조 12(12) 조 - 여수공항 5조 4조 - 항로용 51 조 49조 - 포항공항 8조 9조 - 계 191조 173조 8조 자료 : 한국공항공사, 2005.6. 기준. - 33 -
국제민간항공기구는민항공이동업무용으로사용하는주파수대역을규정하 고있는데 HF 는 2.8MHz~22MHz 까지를, VHF 는 118~ 1 3 6.9 7 5MH z 까지를 < 표 3-8> 과같이국제민간항공협약부속서제 10 제 5 권에명시하고있다. < 표 3-8> VHF 주파수 배정표 주파수대역 (MHz) 용 도 비 고 118~121.4 국제 및 국내항공이동업무 특정한주파수를국제용에할당할경우지역간협의에의해결정 121.5 비상용 - 121.6~ 121.9917 국제 및 국내 비행장내 통신 지상이동, 비행전점검, ATS 허가및관련업무 122~123.05 국내 항공이동업무 각국에서 할당 123.1 수색구조 보조용 121.5 의 보조용으로 활용 123.15~123.6917 국내 항공이동업무 각국에서 할당 123.7~129.6917 국제 및 국내 항공이동업무 특정한주파수를국제용에할당할경우지역간협의에의해결정 129.7~130.8917 국내 항공이동업무 지역협의에의거주로항공사의업무용으로배정 1 3 0.0~ 13 6.8 75 국제 및 국내 항공이동업무 국제할당은 지역협의에 의해 결정 136.9~136.975 데이터링크용 2.2 HF 통신망운용 (1) HF 통신망운용원리무선전화망의항공국은그통신망에책임이있는항공로 (ROUTES) 상에서비행중인항공기가요구하는공지통신업무를제공하기위하여상호협조하여야하며, 통신망이다수의국들로구성되어있을경우어떤각개항로구역에서의비행을위한통신은그구역에대한 정규국 44) 으로불리는선택된국이제공한다. 또한항공국간의무선상태, 비행길이및거리가그항로구역을통하여공지 44) 정상상태에서항공기와통신하거나항공기로부터의통신에개입하기위하여항로공지무선전화통신망을형성하도록지정된통신국. - 34 -
통신의연속성을보장하기위하여추가조치를요하는공역또는항로상에서는정규국은감시책임을나누어가져서각국이항공기로부터의전문이자국에의하여가장효율적으로취급될수있도록한다. 각정규국은항공기와의통신을위하여적절한 1차및 2차주파수를지정하며, 항공기로부터의모든위치보고수신및안전한항행에필수적인항공기로 / 항공기로부터기타전문들취급과교신실패의경우에요구되는행동에대한책임을가진다. 45) (2) HF 무선국 현황 46) ( 가 ) 무선국 명칭 및 호출부호 : SEOUL RADIO(6KF6) ( 나 ) 운용주파수 : HF 6개 채널 (3004, 6532, 8903, 13300, 13303, 17904KHz) 과 VHF 1개 채널 (127.1MHz) 을 이용한다. ( 다 ) 통신권역 : 우리나라비행정보구역을 원칙적으로 하며, 항공기 및 항공 사의 요청 시 중서태평양-1 및 북중아시아-3 권역 47) 까지도 지원 가능하다. ( 라 ) 무선국 종별 및 명칭 : 항공국 ( 김포국제항공통신소 ) ( 마 ) 운용목적 : 항공업무용 ( 바 ) 통신사항 : 항공이동통신업무에 관한 사항 (24 시간 운용 ) (3) HF 무선국시설 ( 가 ) 송신기 : JRS-753AS 5KW 4대 ( 나 ) 수신기 : NRD-840AC 12대 ( 다 ) 송신안테나 : MONO-CONE 1기, DIPOLE 1기 ( 라 ) 수신안테나 : SPIRAL-CONE 1기 ( 마 ) 기타 : 인천SITE 송수신기 2기, VHF 송수신기 2기등 45) ICAO(1998), Annex 10 volⅡ, op.cit, p.48. 46) 서울체신청 (2003), 무선국허가증, 허가번호 33-1984-10-0004560. 47) 세계의주요항공로에따라구분한 15 개의주요세계항공로구역중해당권역. - 35 -
(4) 주파수사용및취급전문공지무선관제국은자신의통제하에운용하는항공기국에대하여정상상태하에서사용되도록주파수를지정하고통신망운용에있어서 1차및 2차주파수의최초지정은항공기가비행전점검을하고이륙후최초교신을하는통신망국에의하여이루어진다. 통신설정시가능하면항공기국은비행하는지역에적합한공지관제무선국과직접교신하고, 만약그렇게할수없을경우항공기국은공지관제무선국에전문전송가능한적합한중계수단을사용하여야하며, 항공국으로부터항공기국으로의정상적통신이설정될수없을때항공국은적절한중계수단을사용하여항공기국으로교신을수행한다. 항공기국과정규국사이의통신이 1차 2차주파수에의해통신설정이되지않을경우다른정규국에의하거나처음호출된통신국의주변통보및항공기국에의하여그호출에응답하고통신을취할수있도록지원해야한다. 48) HF 통신망을통해취급되는전문의등급과통신설정및전송우선순위는 < 표 3-9> 와같다. 49) < 표 3-9> HF 취급전문 및 등급 전문등급 및 우선순위 무선전화 신호 조난호출, 조난전문 및 조난통신 MAYDAY 긴급전문, 의료수송신호를전치한 Medical 전문을포함하는긴급전문 PAN, PAN 또는 PAN,PAN MEDICAL 방향탐지와 관계되는 통신 - 비행안전전문 - 기상전문 - 비행규칙전문 - 48) ICAO(1998), Annex 10 volⅡ, op.cit, p.48. 49) ICAO(1998), ibid, p.36. - 36 -
3. 항공데이터통신 음성통신에의존하던관제방식을데이터통신을이용하여문자화된데이터로관제정보를송 수신하는시스템으로서데이터링크통신망 (VHF, HF, SATCOM 등 ) 을이용하여관제기관과항공기간에문자화된관제정보를주고받는시스템을데이터통신시스템이라고한다. 현재의시점에서본다면위성항행시스템 (CNS/ATM) 중에서전세계적으로일상화, 보편화되어있다. 3.1 항공기출발허가 (PDC) 시스템 현재 VHF무선통신에의해음성으로발부하여주는 Departure Clearance ( 출발허가 ) 를조종사의요청 (REQ) 에의하여관제사가컴퓨터화면을통하여인식하고, 미리준비된비행허가사항을컴퓨터를통하여문자데이터 ( 디지털방식 ) 로항공기로전달 (SNT) 하고, 다시복창 (ACK) 하는시스템으로우리나라에서는 1997년부터 PDC(DCL 이라고도한다 ) 시스템을국내기술로개발하여김포관제탑에서운영하고있다. < 그림 3-2> 는 PDC 를통한전문전달경로를나타내고있다. < 그림 3-2> PDC 전문전달경로 자료 : 한국공항공사위성항행시스템홈페이지 (http: //www.cns atm.co.kr) - 37 -
3.2 디지털 - 공항정보방송장치 (D-ATIS) 현재음성으로방송되고있는 ATIS(Automatic Terminal Information System : 공항정보방송시스템 ) 의내용을조종사의요청에의하여문자데이터 ( 디지털방식 ) 로항공기로전달이되며, < 그림 3-3> 과같이항공기의통신장비인 ACARS 를통하여조종석의 Printer 또는액정화면으로 ATIS 데이터를볼수있는시스템이다. D-ATIS 정보에는도착활주로진입방향, 출발활주로방향, 출발관제주파수, 활주로표면상태등이포함되어방송되고있으며, 우리나라에는 2000년도부터김포공항에서 D -ATIS 서비스를제공하기시작했으며, 2004 년 1 월부터는국내 6개공항에대한항공무선데이터통신시스템 (PDC &DATIS) 을운영하기시작했다. < 표 3-1 0> 은 2003 년 7 월부터 2005년 7 월까지의 PD C/D ATIS 이용현황이며, < 그림 3-4> 는이용현황을차트로나타낸것이다. < 그림 3-3> D-ATIS 전문전달경로 자료 : 한국공항공사위성항행시스템홈페이지 (http: //www.cns atm.co.kr) - 38 -
< 표 3-10> PDC/DATIS 이용 현황 구분 PDC(DCL) D-ATIS 월 2003 년 2004년 2005년 2003 년 2004년 2005년 1-3,071 4,491-13, 227 1 5, 7 99 2-3,094 4,186-12,100 14,832 3-3,521 4,513-13,422 16,495 4-3,865 4,723-13,184 18,684 5-4,230 4,997-14,456 19,463 6-3,598 4,505-12,941 19,075 7 1,843 4,080 4,525 4,067 13, 824 1 9, 8 88 8 2, 025 5, 09 3-4,415 15,690-9 2,044 4,243-4,502 14, 029-1 0 2, 227 4, 325-4,834 14,082-11 2,119 4,183-4,860 14,390-1 2 2, 51 9 4, 407-9,794 15,218 - 자료 : 한국공항공사 위성항행시스템실 (2005) < 그림 3-4> PDC/DATIS 이용현황 PDC/DATIS 이용현황 25,000 20,000 통신건수 15,000 10,000 5,000 0 7 월 8 월 9 월 10 월 11 월 12 월 1 월 2 월 3 월 4 월 5 월 6 월 7 월 8 월 9 월 10 월 11 월 12 월 1 월 2 월 3 월 4 월 5 월 6 월 7 월 2003년 2004년 2005년 년월 PDC DATIS - 39 -
제 3 절항공통신량통계및분석 1. 국제항공통신량통계 서울항공통신센터와일본동경항공통신센터간의항공통신량은 1994년 732천통에서 2004 년도에는 1, 913천통으로연평균 10.28% 증가하였으며, 2009 년에는 3,109 천통으로증가될전망이다. 2001 년 1 2월에서울항공통신센터와인공위성으로연결된중국북경항공통신센터는평상시중국, 몽골, 북한경유전문을처리하고일본통신센터에비정상상황이발생했을경우에는우회회선 50) 으로서의역할도수행하고있다. 북경통신센터와의항공통신량은 2002년 349천통, 2003 년 3 50천통, 2004 년 4 26천통에이르고있다. < 그림 3-5> 는국제항공통신량통계를나타낸것이다. < 그림 3-5> 국제항공통신량통계 천 2,500 국제항공통신량 통신량 ( 통 ) 2,000 1,500 1,000 500 0 일본중국 1994 년 1995 년 1996 년 1997 년 1998 년 1999 년 2000 년 2001 년 2002 년 2003 년 2004 년 년도 자료 : 서울항공통신센터내부통계자료. 2. 국제항공통신량분석 일본및중국과구성된 AFTN 을통하여우리나라서울항공통신센터와소 50) 주통신망장애시대체통신망으로서의기능을수행하는통신망. - 40 -
통 처리되는 국제간 항공정보전문의 규모는 하루 평균 7천통에 이르고 있으 며, 통신망 구성상으로 일본이 약 80%, 중국이 약 20% 의 비중을 차지하고 있 는 것으로 나타났다. 항공정보전문의 종류는 < 그림 3-6> 과 같이 크게 항공고시보 (NOTAM), 비 행계획서 (FPL), 항공기상 (MET), 기타전문 ( 서비스전문 ) 으로 분류할 수 있다. < 그림 3-6> 국제항공통신량유형분석 국제항공통신량전문유형별분석 ( 단위 : % ) 기타 3.52 항공고시보 13.57 항공기상 36.7 비행계획서 46.21 (1) 항공고시보의유형을세부적으로살펴보면 < 그림 3-7> 과같이신규 NOTAM 이 67.6%, 고시된 NOTAM 에대한정정 NOTAM 10.3%, 취소 NOTAM 21.6%, SNOWTAM( 설빙고시보 ) 이 0.5% 를차지하고있다. < 그림 3-7> 항공고시보유형분석 항공고시보유형별분석 ( 단위 : %) 취소노탐 21.6 설빙고시보 0.5 정정노탐 10.3 신규노탐 67.6-41 -
(2) 비행계획서의유형을세부적으로살펴보면 < 그림 3-8> 과같이비행계 획서 46.8%, 항공기출발관련전문 38.9%, 도착전문 7.6%, 변경전문 3.1%, 지 연전문 2.1%, 취소전문이 1.5% 를차지하고있다. < 그림 3-8> 비행계획서유형분석 비행계획서유형별분석 ( 단위 : %) 변경전문 3.1 취소전문 1.5 지연전문 2.1 도착전문 7.6 비행계획서 46.8 출발전문 38.9 (3) 항공기상관련전문은 < 그림 3-9> 와같이크게정시기상과예보기상으 로분류할수있으며, 정시기상은 H+00 및 H+30, 예보기상은하루 4 회로정 시기상이약 92% 를차지하고있다. < 그림 3-9> 항공기상유형분석 항공기상분석 ( 단위 : %) 예보기상 8 정시기상 92 (4) 기타전문은항공기위치보고및서비스행정전문으로크게구분한다. - 42 -
3. 국내항공통신량통계 3.1 국제공항국제공항의항공통신량은 1994년에는 5,924 천통에서 2004 년도에는 3 1,8 55천통으로연평균 1 8.3 2% 로증가하였으며, 2009 년에는 7 3, 8 7 0천통, 2014 년에는 171,301 천통으로각각증가될전망이다. 3.2 지방공항지방공항의항공통신량은 1994년에는 579천통에서 2004 년에는 919천통으로연평균 4.73% 로증가하였으며, 2010 년및 2015 에는 1,429 천통및 1,788 천통으로각각증가될전망이다. 3.3 항공교통관제소항공교통관제소의항공통신량은 1996년도 202천통이었으나, 2004 년에는 3,647천통으로연평균 43.57% 로증가하였으며, 2014년에는 65,833천통으로증가전망이다. < 그림 3-10> 은연도별국내항공통신량통계를나타낸것이다. < 그림 3-10> 연도별국내항공통신량 통신량 천 35000 30000 25000 20000 15000 10000 5000 0 국제공항국내공항교통관제소 1994 년 1996 년 1998 년 2000 년 2002 년 2004 년 자료 : 항공안전본부내부통계자료. - 43 -
제 4 절항공통신운영의문제점 1. 항공고정통신 항공고정통신의경우개별적인통신망구성에따라통신망의분리운용으로상호별도규정을활용하고있어중앙통제기능을가진부서가불명확하고, 단일화된규범이없는상태에서메시지의중복및불일치한상황등의전파가발생하고있다. 또한각종시스템간의전세계적인상호호환성을유지시키기위한노력대신하드웨어나소프트웨어적으로자신들의문제점들만을독자적으로처리하고있어항공종합통신망구축의장애요소가되고있다. 51 ) 현재국제회선의경우도쿄와베이징두개의국제회선을운용중에있으며한회선의장애발생시다른회선을우회회선으로활용하여통신소통의원활함을기하고있으나동시에국제회선모두에심각한장애발생시대체수단이없다. 따라서자국을대표하는공항의특성상예비시스템의구축을통한물리적인백업망의구성이시급한실정이다. 베이징국제회선의경우평상시는중국. 북한, 몽골경유전문만처리하고있어도쿄를통한항공통신의존도가높아회선점유율및소통시간의활용도측면에서저해요인이되고있다. 2. 항공이동통신 VHF 및 HF 를이용한음성통신의경우에는전리층의영향, 전파의혼신등 으로원활한통신설정이곤란하여통신품질저하현상이발생할수있으며, 전파의특성상대기분자와의충돌로흡수작용을일으켜전파감쇠및기후변 51) 건설교통부 (2000), 항행안전무선시설중 장기발전계획시행계획서, p.17. - 44 -
화에 따른 전자밀도 변화로 통신의 정확성 확보가 어렵다. 음성통신은 정확한 정보처리에 한계가 있으며, 많은 정보를 일시에 처리할 수 없어 항공교통수요 증가에 따른 주파수 부족 현상을 초래하고 있다. 이에 따라 미국과 유럽을 중심으로 주파수를 효율적으로 활용하기 위한 다각적인 개선방안들이 제시되고 있다. 또한 음성통신은 디지털화된 공대지시스템의 상 호 호환성 부족으로 현대화된 자동시스템을 운용하는데 장애요소가 될 수 있 다. 3. 항공데이터통신 데이터통신의경우 ACARS 를이용하여국내일부공항에서활용되고있으나기존음성통신에신뢰하고있는항공종사자의인식전환이아직뒷받침되지않아활용도가저조한실정이다. ACARS 의경우문자지향형전송방식으로서속도가낮아서지속적기술개발및항공데이터링크서비스제공자인 SITA/ARINC 와의협력체제를통한 VDL-모드 2의확대전환이이루어져야한다. 위성을이용한데이터통신이전세계의통신권역을커버할정도로높은수준에도달은하였으나 75도이상의극지방에서는접속보장이되지않아제3의위성을통한문제점해결시까지조난, 긴급상황발생에대비한대체통신시설이필요하며, 이의일환으로일정기간 HF Radio 와의적절한병행운영이수반되어야한다. - 45 -
제 4 장항공통신선진사례분석및시사점 제 1 절선진사례실태분석 1. 미국의사례 미국의 경우에는 1930년대 말에 항행 중인 항공기의 위치정보를 항공사에서 전화로 알려주는 정보에 의존하여 항공기 운항감시업무를 수행하였으나, 1950 년대 초기에는 항행 중인 항공기와 항공교통관제소간에 공지통신을 할 수 있 는 Radio System 을 도입하였고 또한 미 해군에서는 Radar 자료를 처리할 수 있는 항공기 위치식별 시스템을 설치하였다. 1957 년에 인디애나폴리스 ARTCC 52) 에 Flight Strip Printing Sys tem 을 설치한 것이 자동화의 초기 단계가 되었 다. 1965 년과 1968 년 사이에는 항공교통량이 2배로 증가되면서 미연방항공국 (FAA) 은 전국적으로 항공교통관제시설의 현대화사업을 추진하면서 컴퓨터를 이용한 자동화 레이더 관제시스템을 설치하였고 그 후 전 ARTCC 간 Interface 로 정보 교환이 가능한 시스템이 구축되었으며, 급증하는 항공교통량 처리 및 비행제한 요소들을 줄여 편의를 제공할 수 있는 새로운 시스템을 도 입하기 위한 국가공역시스템 (National Airs pace Sys tem, NAS) 현대화 계획을 추진하고 있다. 53 ) NAS 현대화 계획은 항공기 안전운항, 항행안전 등을 포함한 CNS/ATM 의 구체적인 추진계획과 함께, 2015 년까지 NAS 서비스와 시설을 개선시키기 위 한 장기계획으로서 3단계로 구성되어 있다. 52) ICAO 에서할당된전체공역, 즉전체의비행정보구역 (FIR) 에걸쳐서책임지고항공교통업무를제공하도록되어있는중앙항로관제소. 53 ) 이근태 (2004), 항공교통관제시스템발전방향, 항공진흥통권제 36 호, 항공진흥협회, p.138. - 46 -
(1) 1 단계 (1998-2002) NAS 현대화 1 단계동안현존하는아날로그공중 / 지상통신시스템은그대로유지되어질것으로보고있으며필요에따라서는증가할것으로예상했다. 초기의 CPDLC 54) 메시지세트 (Build 1) 는항공종합통신망에의해전송된 4개의메시지로구성되어메시지수는 Build 1 A에서대략 18까지확장된다. 날씨나다른비행계획데이터를일반항공분야에제공하는초기의비행정보서비스 (FIS) 는상업용사업자로부터이용가능하며, 교통정보서비스 (TIS) 장비를장착한항공기는모드 S 레이더에의해제공되어지고모드 S 데이터링크를통하여가까운트래픽의디스플레이를수신할수있다. 대양에서는위성과 HF 데이터링크 (HFDL) 를통한양방향데이터링크의이용이가능하며, 타워데이터링크서비스는상업용서비스제공자를통해이용가능하다. (2) 2 단계 (2003-2007 ) high and super-high altitude en route sector에서의 NEXCOM VDL 모드3 음성운용으로의컷오버 (cutover) 는 2005년시작하도록계획되어있다. CPDLC 메시지세트는 Build 2에서약 100 메시지까지확장되며, FIS 는상업용서비스제공자를통해기상정보, 실시간텍스트, SUA(special use airspace) 주의보, NOTAM 등을포함시키는방향으로발전예상된다. (3 ) 3 단계 ( 2008-201 5) NEXCOM 디지털 Radio가설치되고 high and super-high en route sector 에서운영되어진이후에 3단계동안선택된고밀도터미널과그것들과연관된 low en route sector 에설치될것이며, 대략 1 5, 000개의지상 Radio 가 201 5년까지설치된다. 이러한변화의이행은디지털 radio 를장착한비행기에달려 54) 통신위성 ( 美 INMARSAT 위성 ) 을통해이메일송수신과같은방식으로의사를소통하는위성디지털무선통신방식. - 47 -
있기 때문에 FAA 는 운영자의 장비를 강제로 탑재하는 것을 고려할 걸로 예 상된다. 아날로그 모드에서 운영되는 NEXCOM radio 는 일반 항공 유저들을 위하여 많은 저밀도 지역에서 유지되고, UHF 아날로그 radio 는 국방부 사용 자를 위해 계속적으로 유지한다. 55) FAA 와 상업 서비스 제공자의 조합으로부터 이용 가능한 NAS-wide 데이 터링크 서비스는 조종사에게 제공하기 위한 영공과 공항 상태 정보에 관한 확 대된 FIS, 증가된 교통 정보를 조종사에게 제공하기 위한 확대된 TIS, Full message set(build3) 를 제공하기 위한 확대된 CPDLC를 포함할 것으로 예상 한다. 미국의 통신 아키텍쳐의 핵심 구성요소는 음성 채널의 혼잡을 감소시키기 위해 조종사와 관제사 사이에 데이터의 교환을 제공하며, 지상과 항공기 장비 사이에서 VHF 디지털 링크 (VDL) 모드-2 56) 를 이용하여 상업용 서비스 제공자 로부터 이용 가능한 관제사와 조종사의 데이터 링크 통신 (CPDLC) 을 포함한 다. 또한 항공교통 제어 운용과 관리 통신을 위하여 통합된 음성, 데이터, 비디오 연계 가능성을 제공하기 위한 통합된 디지털 기반시설 및 2009년~ 2011년 사이 에 예상되는 스펙트럼 포화와 항공교통 수요의 중요성 및 증가에 따른 지상 / 공중간 무선 스펙트럼 이용률을 향상시키기 위한 VDL 모드-3 도입과 차세대 공중 / 지상 통신 (NEXCOM 57) ) 프로그램에 의해 제공 되어지는 디지털 무선에 의한 디지털 음성과 데이터 통신을 포함한다. < 그림 4-1> 은 NEXCOM의 디 지털통신 이행계획을 나타낸 것이다. 55) 이근태 (2004), 전게서, p.153. 5 6) VDL 통신에서사용하는비트지향형 프로토콜구조로서 25KHz 채널을사용하며. 한 채널의 속도가 31.5Kbps 인 D8PSK(Differentially encoded 8-phase shift keying) 변조방식사용. 57) 미국의 21 세기 항공-지상통신시스템으로서 최신 무선통신기술을 통합하는 아날로그 / 디지털 시스템. - 48 -
< 그림 4-1> NEXCOM 의디지털통신이행 자료 : D.A.Nels on(2002), VDL Mode3 NEXCOM, p.14. 미국은지난 20 년동안항공교통서비스를위한 VHF스펙트럼의요구는많은지역에서이용가능한스펙트럼을포화시키면서매해마다평균 4% 씩증가해오고있다. 디지털무선으로의변화는디지털기술을통해 VHF주파수의용량을효과적으로증가시킬것이며, 데이터링크는조종사와관제사사이에서메시지의오역혹은통신에러를감소시킬것으로기대되어진다. 데이터링크통신으로의변화는새로운어플리케이션이광범위하게배치되기에앞서적은지역에서시험되어지고사용자들이필요한항공전자장비를갖춤에따라점진적으로이루어질것이다. CPDLC는초기에현재음성에의해전달되어지고있는고도셋팅, 통신전달같은항공통신조절메시지의양방향교환을제공할것이며음성통신도계속이용가능할것으로보고있다. FAA 소유의시스템과임대된서비스들은현재항공교통과관리운영을위한 FAA 의통신을제공하며, 통신기반시설에서이러한시스템과서비스는음성, 데이터, 비디오정보의완벽한교환을위한공중통신시설로통합된다. - 49 -
최신의하드웨어와소프트웨어로이루어질이통합은많은다른운영에의한정보의교환을향상시키며, 2단계에서계획된새로운통신네트워크는운영의신뢰도를향상시키고데이터보호를진척시킨다. 지상통신시설의변화기간동안네트워크사용자들은디지털인터페이스가설치되어질때까지기존인터페이스사용은가능하다. < 표 4-1> 은미국 NAS 의통신분야단계별추진계획을나타내고있다. < 표 4-1> 미국통신분야단계별추진계획 구분구체적인내용 Tower Data Link Services 1 단계 CPDL C Build 1 and 1A (1 99 8 ~2002) Oceanic D ata L ink Taxi clearance delivered v ia commercial s ervice provider data link. ATN-compliant data link available for limited mess ag e set via commercial s ervice provider (V DL Mode- 2). Two-way data link via s atellite and HFDL available. FAA Telecommunications ATN-compliant integrated digital network for Infras tructure inter-facility communications. 2 단계 CPDL C Build 2 (2003 ~2007 ) 3 단계 (2008~2015) Digital Voice for Enroute Dig ital V oice and Data CPD LC Build 3/NAS- wide Data L ink 자료 : 미국연방항공청홈페이지 (http://faa.gov/) Expanded message set to approximately 100 messages. Effective number of air- g round channels s ig nificantly increas ed via NEX COM V DL Mode- 3 radio to accommodate traffic g rowth. Available via VDL Mode-3 in all en route airspace above FL 240 and high traffic terminals associated with low en route sectors. Full mes sage set available by FAA- prov ided V DL Mode-3 and ex panded FIS/TIS- like information. - 50 -
2. 유럽의사례 유럽은 1990년대 초 ATM 망 및 공항들이 급격히 증가하는 항공교통량에 대 한 처리능력 부족으로 1980년대에 경험했던 ATC 지연현상을 해결하기 위해 유럽민간항공협회 (ECAC) 를 중심으로 각종 항공관제시스템 개선 프로그램들 을 실행하여 처리능력을 향상하여 왔다. 그러나 다음 세기까지 지속적으로 증 가할 항공교통량의 처리는 현재의 ATM 개념 및 구조로는 개선의 한계가 있 고 예측되는 교통량증가에 대처가 불가능하게 되었고, 항공업계에서는 저비용 고 효율적인 서비스제공을 요구하게 되었다. 58 ) 1997년 2월 14일 코펜하겐에서 열린 제5차 ECAC 교통부장관 회의에서 유 럽의 항공교통관리 (ATM) 를 위한 단체협약을 채택하고 각국 민간항공 회장들 과 논의를 거친 후 21 세기의 유럽의 ATM 네트워크 발전에 관한 제안을 작성 하기 위해 1997년 10월에 ATM 2000+ 위원회를 설치하여 하나의 유럽공동체 를 지향하면서 현재까지 진행 중인 각종 항공관제시스템 개선 프로그램과 ICAO 에서 제안하는 CNS/ATM 프로그램 적용 등 지속적인 노력을 기울이고 있다. < 표 4-2> 와 같이 ATM 2000 계획은 이용 가능한 기술 성능과 적용되는 조 건 사이의 상호작용과 그것을 지원할 수 있는 정확한 운영절차 개념을 실현하 기 위한 네트워크 구축을 중심으로 통신분야에서는 공지 (air-ground), 공공 (air-air), 그리고 지대지 (ground-ground) 사이의 메시지와 정보교환을 위한 데이터링크 통신의 사용과 1차 통신네트워크로서 ATN 의 사용, 전유럽 고정 네트워크 서비스 (Pan-European Fixed Network Services) 및 이동네트워크 서비스 (Mobile Network Services) 기술을 반영한다. 58) 이근태 (2004), 전게서, p.154. - 51 -
< 표 4-2> Eurocontrol 의 ATM 구성 구분주요내용 1 단계 기존시스템의처리능력을개선하고효율을높인다 (1 99 8 ~2005) 향후통합을위한개선된비행계획정보처리시스템도입 관련된시스템들 (AOC, 공항, 기타 ) 사이의 ATM 정보통합및공역과공항자원사용을최적화 데이터통신을이용한정보관리시스템을기반으로사용자와서비 2 단계스제공자간의공동의사결정을용이하게함 (2006~201 0) 감시정보의정확도를높이고, 향상된궤도예측및충돌방지프로그램을수행할컴퓨터시스템도입 공역관리와조직을보다더탄력적이고동적으로운영 시스템과사용자및지상과공중의업무에대한역할을재설정 지상시설과항공기간에통합된 CNS 시스템을연계운영 3 단계 전비행단계에대하여 Gate-to-Gate 개념의항공교통관리를적용 (2011~2015) 경제적인항로를선택하여비행할수있으며할당된공역안에서분리기준적용 자료 : 이근태 (2004), 전게서, pp.154-155. 2002년부터는유럽 1 1 개국가공역에서 ATN 및 V D L2 를기본으로하는유럽지역 ATC 를위한공지데이터링크서비스를제공하는 LINK 2000+ 프로그램을 < 그림 4-2> 와같이추진중에있으며, LINK 2000+ 프로그램이제공하는공지데이터링크서비스는 DLIC(Data Link Initiation Capability), ACM(ATC Communication Management), ACL(ATC Clearance), AMC(ATC Microphone Check), DCL, DSC(Downstream Clearance) 및 D-ATIS 이다. 59) 59) http: //www.eurocontrol.int/eatm/s tandard_ pag e/link2000.html - 52 -
< 그림 4-2> Link 2000+ 프로그램계획 자료 : 유로컨트롤홈페이지 (http://www.eurocontrol.int) 3. 일본의사례 ICAO 의예측에의하면아 태지역의항공교통량은 2014년에는 1998년의 2 배가될것이라고예측하고있다. 일본운수대신의자문기관인항공심의회 ( 당시 ) 도 1994년에미래의북태평양상의항공교통수요를예측하여 2000년에는 1992년교통량의약 2배, 2010 년에는약 3배가될것이라고하였다. 이러한항공수요증가와항공교통다양화에대응하기위하여일본은 2015 년까지 ICAO가승인한 CNS/ATM 구상의실현을위해 2005년 2월 26일운수다목적위성 (MTSAT) 60) 신 1 호기를발사하였으며, 신 2호기도 2005년이내발사를목표로하고있다. 신 1 호기를통하여 2005년하반기에 AMSS 업무를수행할예정이며 2006년에는신 1, 2호기를통한 AMSS 업무를예정하고있다. 또한 2005년도에항공교통관리 (ATM) 업무의효율화를위해후쿠오카에 ATM 센터 61) 설립목표등정비를지속적으로수행해나가고있다. 60) 항공관제통신및기상관측을목적으로일본에서발사한운수다목적위성. 61 ) 도쿄및나하 FIR 이후쿠오카 FIR 로통합됨에따라현재나리타의도쿄 AFTN 센터를후쿠오카로이전하여 2006.2.16. 부터 AFTM/AMHS 통신센터로명칭변경후업무. - 53 -
일본은아시아지역에서 CNS/ATM 구축의중심국가로부상하기위하여주변국가에 MTSAT 의이용을적극적으로권유함과동시에필요에따라경제적 기술적지원도검토중이다. 이미필리핀에대해서는 MTSAT 을중심으로한 CNS/ATM 을정비할엔차관에의한자금공여가결정되어있으며, 인도네시아에서는워크샵을개최하였고인도지나반도, 타이, 베트남, 라오스등에전문가를파견하여포괄적인기술협력등을지원하고있으며, 한국, 중국과도연대를강화해나아가고있다. < 그림 4-3> 과 < 그림 4-4> 는 MTSAT 시스템의개요도및통신환경을나타낸것이다. < 그림 4-3> MTSAT 시스템개요도 자료 : 일본국토교통성홈페이지 (http: //www.mlit.g o.j p) < 그림 4-4> MTSAT 을통한통신환경 자료 : 박형택 (2005), 항행및통신시설분야국제적추세와대응방안, 항공기술훈련원항공통신운영과정, p.28. - 54 -
또한일본은항공교통의안전과효율적인운항을확보하기위하여정보를신속하고정확하게전달하는것이필요하다는판단아래국제항공고정통신망의주요중계국인신동경국제공항에국제텔레타이프중계시스템 (AFTAX) 을, 동경국제공항등간선 5개공항에국내텔레타이프중계시스템 (DTAX) 을정비하고, 보다높은정확성을가지는데이터전송을시도하기위하여동경항공교통관제부에입력자료처리시스템 (IDP) 를설치하였다. IDP 는 AFTN 을통하여수집된 ATS 메시지, 항공고시보, 항공기위치보고, 기상정보를수집하고 ATIS 정보, AEIS 정보, 긴급항공고시보를관련기관의시스템에분배하며, 기상정보와항공고시보를항공교통소통관리시스템 (ATFM) 에제공함은물론 FDP(Flight Data Processor) 및 ODP(Oceanic Data Processor) 에비행계획및위치보고정보를분배한다. 62) AFTAX 는 < 그림 4-5> 와같이전세계적인시스템으로서국제공항들, 항공교통관련시설, 국제항공사들사이에연결되어있고조난전문, 응급전문, 비행계획전문, 기상전문, 항공고시보등항공기운항을위한중요정보를교환함은물론, 비행기부품공급, 연료서비스, 비행기스케쥴교환등에관련된정보들도교환된다. 62) 한국공항공단 (1998), 항공종합통신망구축사업제안서, p.Ⅶ-3. - 55 -
< 그림 4-5> AFTAX 시스템구성도 자료 : 일본국토교통성홈페이지 (http://www.mlit.g o.j p) AFTAX 는복합적인시스템으로서항공교통보고중계, 항공 / 지상통신데이터처리, 항공정보업무자료처리, 항공교통업무정보자료처리, 기상정보자료처리, 패키지된공항정보자료처리등을수행할수있으며데이터의실시간처리를가능하게하고요청된전문에대응하여사용자에게사전비행정보게시의제공을가능하게함은물론백업전원장치와백업공기조절장치를갖춘이중하드웨어로서시스템의 24 시간안정된운영을보장한다. 63) 이와같이일본전국의공항들에설치된데이터단말들과해당네트워크등으로구성된통신네트워크를총칭하여공중항공데이터교환망 (CADIN) 이라하며 < 그림 4-6> 과같이 AFTN, 관제정보처리시스템, 기상청, 방위청및항공사의시스템과연접하여항공기운항에필요한다종다량의정보를처리하고있다. 63) 이명규 (2005), 항공교통관제소내부자료. - 56 -
< 그림 4-6> CADIN 개요도 4. 대만의사례 4.1 ATS 서비스네트워크 (ASN) 지상 / 지상데이터링크통신을위해 ICAO 에의해제안된 CNS/ATM 이행표준은반드시 FIRs(ATN 라우터는 AMHS 서브프로그램에의해실행되어짐 ) 사이의 ATN 라우터를통해연결되어있어야한다고기술하고있지만내부 FIR 통신에관한상세한부분은아직제공하지않는다. 이제안과현존하는 ATM(Asynchronous Transfer Mode) 네트워크기술이상당히발달되어있기때문에, 이 ATM 네트워크기술은중화민국교통부민용항공국 (CAA) 에의해 ASN 이행의기본으로선택되어지며 ASN 네트워크의신뢰도는미래에는현저히향상되어지고유지보수인원의업무부하도또한감소할걸로예상하고있다. - 57 -
< 그림 4-7> 대만비행정보구역 (FIR) 대만은 < 그림 4-7> 과같이 604,795 km2의 FIR 과 13 개의국제항로및 4개의국내항로를가지고있으며, ACC 1개, 17 개의공항, Apporach 5개, En-Router Radar 2개, Terminal Radar 7개, VOR 6개, NDB 6개를가지고있다. 2002년부터 201 1 년까지대만 FIR에 CNS/ATM을개발도입할예정이며, ATN, GNSS 분야는 2008 년까지, 2개의 ATC Center를추가로구축하는것은 201 1 년까지, ATM 주요기능구현은 2009 년까지계획을세워두고있다. 4.2 ATS 메시지핸들링시스템 (AMHS) ICAO 의계획에따르면, AMHS는현재운영중인항공고정통신망 (AFTN) 을점진적으로대체하기위해아시아태평양지역에서는 2005년에착수된다. ICAO 의 CNS/ATM 계획과타이페이 FIR 의특별요구사항에따르면, CAA 는 CNS/ATM 프로그램의통신서브프로그램아래서 AMHS를이행할계획이며, AMH S 시스템이행에덧붙여, ATN 라우터설치를통합하고 2005년에홍콩에처음으로접속예정이다. 현재태국, 나하, 마닐라의사이의 AFTN 접속은그대로유지되며, 일본과의 ATN 라우터연결은 Fukuoka 의항공교통관제센터가설치된이후에진행된다. - 58 -
AMHS 는현재의 CAA 의 AIMS 시스템을대체할것으로보고있으며, AMHS 시스템은 ATN 에서이행되고변환기간동안 AMHS 는 AFTN/AMHS 게이트웨이를통하여현존하는 AFTN 에접속된다. 4.3 비행중항공기를위한음성 / 데이터링크기상정보와자동터미널정보서 비스 (V oice/d ata link VOL MET & ATIS) ICAO 부속서 3장의 규정에 따르면, 기상 당국은 비행중인 항공기를 위해 METAR, SPECI, TAF, SIGMET, AIRMET 그리고 SIGMET에 포함되어있지 않은 특별 air-report 를 포함한 기상정보를 보고해야 한다고 규정하고 있으며, 이러한 서비스를 비행중인 항공기를 위한 기상정보 (VOLMET) 라 한다. ICAO 의 국제 기준에 적합하게 하기 위하여 ANWS 는 < 그림 4-8> 과 같이 음 성 / 데이터링크 VOLMET을 이행하기로 결정하였으며, 이러한 구상은 2005년 완료를 목표로 하고 있으며 CNS/ATM 통합 계획으로 이러한 프로그램을 포 함하고 있다. < 그림 4-8> 음성 / 데이터링크 VOLMET 및 D-ATIS 구성도 자료 : 대만항공국홈페이지 (http://www.caa.g ov.tw) - 59 -
4.4. 데이터링크서비스제공자선택 (DSP) DSP 선택과위성항행은 ICAO 글로벌 CNS/ATM 계획에서둘다중요한변화로간주되어진다. 타이페이당국은 DSP(SITA 혹은 ARINC) 와협력하여데이터링크통신시스템을공동으로구축하기위하여 FIR 에서의데이터링크통신시스템이행을강조하고있으며, DSP 와협력파트너관계는타이페이 FIR 에서데이터링크어플리케이션시스템의조화로운이행을가능케할것으로보고있다. 제 2 절선진사례비교분석 항공통신의선진사례에서살펴본바와같이각국은 CNS/ATM 의성공적인도입운영을위한범정부차원의장 단기추진계획을수립하여이행프로그램을수행하고있음을알수있으며, 대부분의국가에서는 < 표 4-3> 과같이항공업계의동향, 각국의기술개발계획일정과함께시험운영에따른시간적인제약요인을감안하여최종목표년도를 2015 년으로계획하여점진적인기술개발및표준화작업을하고있는것으로나타나고있다. < 표 4-3> 국가별추진계획비교 구분미국유럽일본대만 추진주체 유럽연합및미연방항공청 (FAA) 유럽민간항공협회 항공국 민간항공국 (CAA) 추진계획 NAS(National Airs pace Sys tem) ATM 2000, L INK 2000+ 항공보안시스템의근대화 Development Master Plan CNS/ATM 목표년도 201 5 201 5 2015 2015-60 -
선진사례를통해살펴본각국의공통점은국가별중장기적인마스터플랜을세워향후기술경쟁력에서주도적인역할을수행할수있도록지속적인노력을기울이고있고, VHF Data Link(SITA, ARINC) 를구축하고운영중에있으며, 이를이용하여미국, 유럽, 일본은 CPDLC를운영하고있다. 64) 국가간의차이점은일본은 VHF Data Link 이외에 AMSS음성 / 데이터통신을추진또는구축중이며, CNS/ATM 분야의선두주자로서자리매김하기위하여주변국가와공조체제를확고히하고필요시후발국가에경제적인지원까지도제공하고있으며, 유럽이나대만지역은 ATM, ATN 에중점을두고있다. 국가별 특징을 살펴보면 다음과 같다. (1) 미국은 차세대공지통신시스템 (NEXCOM) 도입으로 음성 및 데이터의 디지털 통신 실현을 추진하고 있으며, 항공데이터링크 분야에선 CPDLC, D-ATIS, PDC 를 운영중에 있다. (2) 유럽은 유럽연합국가 (35 개국 ) 및 유럽민간항공협회 (42개국) 를 중심으로 Eurocontrol 을 구성하여 VHF Data Link, ATN, ATM 분야에 중점을 두고 추 진중이다. (3) 일본은 항로관제용 데이터링크와 디지털음성으로 실현 가능한 VDL MODE-3에 대한 미국 / 유럽측의 동향 주시 및 지속적인 연구, 개발, 평가를 도 모중에 있으며, MTSAT 의 운용에 따라 구미와 맞추어 새로운 CNS/ATM 의 중심이 되는 항공위성시스템이 전세계를 커버하는 것으로부터 금후 ICAO 등의 국제기관에서 한층 적극적인 역할을 강화하려 하고 있다. (4) 대만은 자국 FIR 구역에서의 ATN 라우터 설치를 통한 AMHS이행, ATC 센터 구축을 통한 ATM 기능 강화 및 음성 / 데이터링크 통신시스템 이행으로 음성 / 데이터링크 VOLMET, D-ATIS를 운영 또는 계획 중에 있다. 64 ) 교통개발연구원 (2000), 위성항행시스템도입운영을위한제도개선등연구, pp.195-196. - 61 -
제 3 절우리나라에대한시사점 우리나라의항공운송산업은과히폭발적이라고할만큼급속한신장세를보이고있다. 또한아 태지역이세계항공시장에서차지하는비중도급속히증가하고있고이에맞추어동북아의각국에서는한국의인천공항, 일본의간사이공항, 홍콩의첵랍콕공항, 중국의푸동공항등 HUB 급공항들이건설되었다. 항공산업발전에따라취급하는항공정보의종류및처리량도기하급수적으로증가하고있는실정이며, 이러한항공정보를효과적으로처리하기위한항공관련분야시스템도입이위성항행시스템이다. 현재우리나라에서운영하고있는 ATS 시스템들은각자별도의시스템으로운영되고있으며, 이러한시스템들을하나의네트웍으로묶는작업이현재진행중에있다. 그러나이러한네트웍통합작업은지속적인관심과체계적인관리를통해서만이가능하다. 일본, 미국등항공산업의선두주자국가들은 ICAO 에서권고하고있는위성항행시스템의도입과관련하여이미수년전부터점진적으로기술연구및업무표준화를위해중 장기적인마스터플랜을중심으로점진적이고체계적인대비를해오고있는실정이다. 우리나라도 1990년초반부터도입준비단계의일환으로종전음성으로만의존했던항공기출발허가를데이터링크에의해문자화된 PDC 등을운영중에있으나아직까지해결해야할문제들이산재해있다. 선진사례에서살펴본바와같이우리나라도정부차원에서의종합적인중장기계획을수립하여지속적이고체계적인도입준비는물론, ICAO 의전환계획에기반을둔기술기준설정및업무표준화작업병행등성공적인위성항행시스템의도입을위한관심과기술연구개발이활발히이루어져야하겠다. - 62 -
제 5 장항공통신의효율적운영방안 제 1 절조직체계개선측면 1. 항행안전시설을위한정부조직실태분석 현재국내에서항행안전시설과연관된업무를수행하고있는정부기관은항공안전본부, 서울지방항공청, 부산지방항공청, 항공교통관제소가있으며, 그외주식회사공사형성격을가지고인천공항을담당하고있는인천국제공항공사와인천공항을제외한전국공항을담당하고있는한국공항공사가권역별또는공항별로업무를수행하고있다. 2002년 8 월항공산업의발전과더불어항공안전및항공교통업무의전문화 효율화를기하기위하여 < 그림 5-1> 과같이건설교통부항공국으로부터독립된항공안전본부 ( 항행시설과 ) 는항행안전시설에대한계획수립과기술기준제정및산하기관의업무추진에대한관리감독역할을담당하고있으며, 구체적인업무로는항공통신및전자시설과위성항행시스템에관한계획수립및조정, 항공통신및전자시설의건설보수및운영, 항공통신및전자시설의기준및지침의설정, 비행점검및기준지침의설정, 공항개발계획의항공통신전자시설에관한사항, ICAO 항공통신전자시설및항공기탑재전자장비의기술기준, 공항일반통신시설의건설및운영등을담당하고있다. - 63 -
< 그림 5-1> 항공안전본부조직도 자료 : 항공안전본부홈페이지 (http: //www.cas a.g o.kr/) 한편, < 표 5-1> 과같이지방항공청 ( 항공교통관제소포함 ) 은공항운영에관한조정 통제업무, 항공기관제및공역관리, 항공기안전운항및항공통신업무, 항행안전시설의신규사업에대한시설설치와개량사업, 항공안전본부에서위임받은사항에대한인천공항공사및한국공항공사 ( 항로시설본부포함 ) 의관리기능을하고있다. < 표 5-1> 지방항공청 ( 항공교통관제소 ) 조직구성 조직관련부서주요업무 - 항행안전시설의신설 개량및확장사업통신전자과 - 항행안전시설의설치허가및관리검사등서울지방항공청 - 국내 외항공고정통신망운용, 관리및지도감독비행정보과 - 항공이동통신시설 (HF/VHF Radio) 운용및관리등 - 비행장 공항및항공무선표지소의전자, 통신설비의전기통신과신설 개량및확장사업부산지방항공청 - 항행안전시설설치허가및검사등 - 항공고정통신의운용, 관리및지도감독관제통신실 - 항공정보통신장비개량및확충등 - 항로관제통신전자시설조사설계및시행통신전자과 - 항공관제전산시스템의효과분석및업무평가등항공교통관제소 - 항공통신업무계획, 운영절차수립및연구 개선항공정보과 - 항공통신실장비운용에관한사항등자료 : 소속기관사무분장, 2005 기준. - 64 -
항행안전시설에대한항공안전본부와지방항공청의업무상의차이는항공안전본부가항행안전시설에대한계획수립및조정, 지침제정을주관하는정책수립부서인데비해지방항공청은항행안전시설을설치 점검및운용하는등집행업무를수행하는데중점을두고있으며, 양공항공사의항행안전시설관리및업무이행상태를지도관리하고있다. 2. 항행안전시설을위한공기업실태분석 우리나라에서항행안전시설과관련한업무를수행하는공기업은크게한국공항공사와인천국제공항공사로구분할수있다. 한국공항공사는 1979.12.28. 국제공항관리공단법에근거하여 1980.5.30 설립된이후 2002.1.1 4 한국공항공사법 ( 법률제 6607 호 ) 에의해공사화체계로전환하여운영중에있으며, 인천국제공항공사는 1992년 1월한국공항공단 ( 현, 한국공항공사 ) 내신공항건설본부발족을시작으로인천공항의원만한건설을위하여 1994년 9월신공항건설공단으로분리독립되었다가 1999년 1월인천국제공항공사법 ( 법률제5689호, 1999.1.26) 제정에따라 1999.2.1. 설립된주식회사형공사로 2001.3.29. 인천공항의개항과더불어인천공항과관련된업무를수행하고있다. 한국공항공사와인천국제공항공사의항행안전시설과관련된주요업무는 < 표 5-2> 와같이항행안전시설의종합운영계획수립및조정업무, 항행안전시설의신설 확장 개량공사, 유지보수및관리업무와기타공항시설의관리 운영및개선을위하여건설교통부에서위탁하는사항에대한업무를수행하고있음을알수있으며, 인천국제공항공사의경우제2단계공사와더불어추가로관련부서를두어 2단계관련항행안전시설업무를수행하고있다. - 65 -
< 표 5-2> 한국공항공사및인천국제공항공사조직구성 조직관련부서주요업무 - 항행안전시설운영계획수립및조정업무항공전자처 - 동시설의신설 확장, 개량및유지보수등한국공항공사 - 관제및장거리항공통신시설운영계획수립및시행전기통신처 - 동시설의신설 확장, 개량및유지보수등 - 항행안전시설개량계획수립및시행항행처 - 동시설의관리운영및유지보수등 - 2단계위성항행시설검토및설치인천국제공항공사전기통신처 - 인천국제공항정보통신시스템마스터플랜수립을위한발주및감독등 - 정보통신시스템운영및개선방안수립정보통신처 - 정보통신시스템유지보수등 자료 : 한국공항공사및인천국제공항공사홈페이지 (http: //www.airport.co.kr/ 및 http://www.airport.or.kr/) 3. 조직체계의효율화전략 항행안전시설과관련된업무를수행하는정부조직및공기업의실태를살펴본결과항공통신및전자분야의명확한구분이어렵고시설과운용부분이분리되어있음에따라업무추진의혼선과비효율성이상존하고있음을알수있다. 또한인천국제공항공사와한국공항공사의공항사업에대한건설및운영의이원화로장비및시설투자와운영에대한신속한대처의어려움및항행안전시설의중복투자에대한우려감도나타날개연성이있다. 특히인천국제공항공사의경우개항및 2단계공사를계기로자체적으로항공통신, 전자분야의조직이구성되어동조직들이세분화되고시스템도분산되어원활한항공교통서비스제공에장애요소가발생할수있으며, 이러한문제점들은자칫상이한장비로인한시스템예비품의중복투자, 장비호환및유지관리면에서인력및예산낭비를초래하고사고시책임소재여부로까지진행될수있다. 기존항행안전시설및위성항행스템과관련된항공통신, 전자분야에대한 - 66 -
각조직과기능에있어서정부는신설사업을, 한국공항공사와인천국제공항공사는자체사업에대한건설, 운영및유지보수를담당하고있으나, 업무체계가수평이아닌수직적으로많이이루어지고있으며, 신설사업과유지보수및관리라는이원화된인식에서탈피한상호유기적인업무접근자세와보완적인시스템도입이필요하다. 현재항공통신업무제공이라는목적은같지만정부는시설 운영부분을공기업은유지 보수를담당하여두조직간에영역분규및책임한계라는문제의소지는항상내재되어있다고본다. 정부는급속한기술및행정환경변화에능동적으로대처하기위하여세분화되어있는유사직렬간통합을통해인력운영의탄력성과자율성을높이고자 2007 년 1 월부터직렬통합을시행하는공무원임용령개정안을 2005년 1 2월 7 일입법예고하였다. 이에따라항행안전시설을담당하고있는정부조직구성에도향후변화가예상된다. 현재시설과운영으로분리되어있는동일기관내부서구도가직렬통합으로인하여부수적으로통합구도및효율적인인력의재배치를기대할수있으며, 항공전자와항공통신의시설및운영을전반적으로관리할수있는통합기관으로승격이나항공안전본부직속기관으로의구성을통해독립성확보는물론, 보다강력하고체계적인위성항행시스템구축의계기가마련될수있을것으로보인다. 우리나라공항의경우는일부노선을제외하고대부분의공항운영이적자경영에직면하고있다. 더욱이고속철도인 KTX 의출현으로그나마경쟁력이있는몇몇공항마저도급속도로경쟁력이악화되고있는게현실이다. 이러한국내의현실을감안할때경쟁력이저하된국내공항에대한과감한운영다각화방안강구및인력재배치를통한조직의통합 슬림화가정부및산하기관에서폭넓게이루어져야할것이다. 시설및운영부분으로분리된국가조직체계의일원화및공항운영주체인 - 67 -
인천공항공사와한국공항공사의유사분야통합또는과감한아웃소싱을통한경영전략으로시설의중복투자에서오는예산낭비초래를방지함은물론, 시스템간인터페이스및유지관리의효율화측면에서내실화및전문성을가진집중형업무수행조직구성으로위성항행시스템의성공적구축을위한기반을마련해야하겠다. 제 2 절운영의효율성측면 1. 항공통신시설도입개선 CNS/ATM 의도입권고에따라우리나라에서도향후항공종합통신망상의다양한항공정보를처리하기위하여항공고정통신업무에이메일방식을적용한 AMH S를 2001 년시설개량시도입하였으며, 1999년에는 PDC를 2000년에는 D-ATIS 를공항별로설치하여운영하는등 ICAO 의전환계획에따라점진적인시설들의도입을추진하고있다. 우리나라에서운영중인항행안전시설을살펴보면 S/W 및 H/W 전반적인부분들이대부분국내보다외국시설이비중을더차지하고있다. 시설의신설 개량및확장의경우에도항공관련기술수준의취약성과이로인한국제기술표준화미비로외국장비의도입추진이주류를이루고있다. 현재서울항공통신센터에서운영하고있는통신시설의경우를살펴봐도외국시설도입의경우원천적기술에대한정보공유가원칙적으로제공되지않아운영중발생할수있는기술적수정 보완사항에대한추가비용이발생할가능성이있으며, 국내운영실정에다소적합하지않는프로그램구성으로운영상문제점들을보완하고자해도소스테이터제공을받기가여의치않아운용자들의요구에도불구하고일부는보완되지못한체운영해야만하는실정이다. 이러한운영의비효율성요소들은통신서비스의향상에도역효과를 - 68 -
초래할뿐아니라항공기술개발에도저해요인으로작용하고있다. 국내항공산업기술의발전을통해이러한문제점들이해결되기위해서는강력한정부주도의국내항공기술산업육성방안이중장기적으로마련되어야하며, 정부지원을통한국내업체들의활발한연구개발로기술보유국으로서의면모를갖추는계기가만들어져야한다. 항공산업의발전과더불어항공정보이용자의정보욕구는날로다양화되고세분화될것으로예상된다. 이에따라제공되는항공정보도지금까지의단순히텍스트위주에서탈피하여그래픽을가미한입체적정보제공이적극검토되어야하며사용자위주로항공정보를다양하게가공한맞춤형서비스제공방안도다각적으로검토가되어야할것이다. 개별적인시스템으로는이용자에게다양한정보를제공하기위해선분명한계가있다. 따라서정보제공의다양화를위한개별적인통신네트워크의상호연동및개별시스템의보호아래네트워크의효율적통합을통한정보공유추진방안이지속적으로이루어져야한다. 국내양항공사 (KAL, AAR) 의종합통제실및운항관리실개별시스템의경우는자사경쟁력을앞세워타개별시스템보다한층진일보한시스템으로평가되고있다. 이러한개별시스템을보호하면서시스템간인터페이스를최대한허용할수있는통합항공시스템구성은기관의이익보다는항공기안전운항확보측면에서접근하여개별시스템의보호아래활용할수있는방안들을국가적차원에서다각적으로검토하고연구해야한다. 2. 데이터링크통신활성화 CNS/ATM 의궁극적목표는자유비행으로번역될수있는 Free Flight' 이 다. 자유비행을성공적으로수행하기위하여 CNS/ATM 의모든분야의시스 템에의한지원이필요하겠으나그중데이터통신은항공기의비행관리시스템 - 69 -
과지상의운항관리시스템이상시연동되어야하므로필수적이고절대적으로필요하다. 65) CNS/ATM 구축을위한국제협력계획에서는항공종합통신망이향후모든지대공과지대지데이터통신에사용될통신네트워크가될것이라는것과, 다양한공대지통신데이터링크는개방형시스템 OSI 구조에기반을둔항공종합통신망을통해통합되어질것이라는것을예상하고있다. 이러한통신망을통해정보의발송과전송에서는우선순위를정하여서비스를제공할수있게서비스질의관리가가능하게된다. 지금까지항공교통업무에서항공사와항공교통서비스제공자간에데이터링크를사용하기위해초기단계에서협의및합의할때항공종합통신망에대한표준은불명확하였고항공종합통신망의기본적장비의이용이불가능하였기때문에초기단계에서구축된 CNS/ATM 의장비는 ACARS 네트워크를이용하고있다. CNS/ATM 항로나공역에서일반적으로 VHF 음성통신의범위를벗어난지역에항공기가존재하는경우 CPDLC 는 HF 음성및위성음성과함께주요한조종사와관제사사이의통신수단으로상호보완적인존재로서 ATC 통신을위해데이터링크를사용하는통신수단으로해양과원거리같은곳에위치한항공기와의통신을유지하는데유용하게사용되며, CNS/ATM 개념이도입된후통신환경에서가장중요한변화를나타내고있는부분이다. 66) ICAO 는항공교통수요증가에따른통신수요에현재 VHF 주파수대역으로는대처하기가어려울것으로예측하고이러한문제점을해결하기위한방안을연구진행중이다. 미국의경우도채널주파수대역폭은그대로유지하면서 4배의채널증가효과를얻는표준안을마련하는등기존의음성통신방식만으 65) 건설교통부 (2001), 전게서, p.47. 66) 박효달 (1998), 항공교통관리를위한위성항행시스템의국내개발현황, 제 18 회항공안전세미나, 한국항공진흥협회, pp.235-236. - 70 -
로는정확한정보의전달에한계가있으며한정된전파자원의효율적인이용에도제한이있다고판단하고음성 / 데이터통신이동시운영가능한데이터링크통신형태로전환하고있다. 항공교통량의증가에따라데이터링크서비스에대한세계각국의입장표명도다양해지고있는현실이다. 미국의경우는 VDL-모드2를계속해서배치할것이며일본의경우는 VDL-모드2 이외에제한된 VHF 주파수대역에서채널용량증가가요구됨에따라 VDL-모드3의연구개발도실행하고있다. 우리나라의경우는현재 ACARS 방식의 PDC/D-ATIS 를운영하고있으며, 점진적으로전국공항으로확대할계획에있으나문자지향형의저속방식에서오는 ACARS 의비효율성으로고속전송이가능한 V DL- 모드 2 방식으로의전환도동시에검토해야하는단계에있다. 국내개발이가능한시스템은정부의적극적인관심과지원하에산학연공동연구협력체제를마련하여자체개발을추진할수있는기틀을구축하고, 대표적데이터서비스제공자인 SITA 및 ARINC 와의유기적협력체제구축을통해데이터통신기술의추이와지속적으로수요가증가할것으로보이는데이터링크통신에대한연구개발협력방안도강화해나아가야하겠다. 3. 성공적전환전략 항공종합통신망을 도입하는데 있어 또 하나의 중요한 요소는 항공종합통신 망의 구축이나 운용이 전세계적으로 하루에 다 함께 시행되는 것은 아니라는 점 이다. 즉, 각 지역에 알맞은 전환 계획을 수립하고 이 계획에 따라 단계적으로 구축하도록 권고되고 있다는 것이다. 따라서 국내 항공종합통신망 구축 계획 을 수립하는데 있어 지역별 수립계획을 고려하는 것은 무엇보다도 중요한 일이 다. 아시아 태평양 지역의 특성을 고려한 도입 및 전환절차의 제시를 통해 각 단 - 71 -
계별추진일정에따른비용절감, 시스템요건변경에따른문제해소, 시험계획의공동참여로인한유대강화및부담감소, 시스템간의운용방식등통일성확인을도출해야한다. 항공종합통신망구축과정에서전개되는각국가별동향을보면인접국과협력관계를유지하고항공종합통신망기술개발에뒤떨어지지않으며기술표준을정립해나가는데있어관련사업의활성화및효율적인대처를위하여전담기구를설치하여운영하는추세이다. 선진국에서는이미오래전부터이러한기구를설치하여전환계획의수립은물론패널회의에능동적으로참여하여기술과정보를교류하고자국의이익을도모하고있다. 국내에도이러한전담기구가조속히설치되어외국전담기구와기술교류및정보교환, 패널회의 / 테스크포스팀에능동적이고적극적인참여로효율적인항공종합통신망구축을위한구체적인개발및도입활동이전개되어야할것이다. 67) 제 3 절효율적인항공통신네트워크구축 국제민간항공기구는항공산업의발전과항공기안전운항과관련된다종 다량의정보제공욕구에부합하기위하여개방형상호연결 (Open System Interconnection, OSI) 모델에기반을둔공통접속서비스와프로토콜을사용하여지상간또는항공기와지상간의상호운용을가능하게하는항공종합통신망구축을목표로하고있다. 항공종합통신망은현재전세계적으로폭발적으로증가하고있는인터넷서비스와유사한형태의항공통신용인터넷서비스를제공하게되는것으로, 항공종합통신망을통하여임의의항공기는지상에있는항공관제소나항공사에접 67) 한국항공대학교항공전자연구소 (2001), 항공종합통신망구축방안연구, pp.186-187. - 72 -
속하여항공운항에필요한다양한정보를교환할수있고, 항공관제소나항공사간에도접속가능하여항공운항에관련된정보를공유할수있게된다. 이러한정보의공유는동일한지상의서브네트웍 (subnetwork) 내에서, 항공기내의서브네트웍즉탑재장비서브네트웍내에서그리고, 항공기와지상시스템간의공대지서브네트웍내에서만이루어지는것이아니라, 이들서브네트웍들은라우터 (router) 에의해상호연결되어운용될수있다. 항공종합통신망은라우터에서채용하고있는연결방식이국제표준의개방형상호연결방식을채택하고있기때문에서로다른네트웍간의통신프로토콜을최대한지원할수있으므로, 서로상이한시스템간의상호호환성문제가해소되고, 통신망의접속특성이유연하여통신망구축초기에최소한의시스템을구성하고추가로요구되는다양한시스템을연결하여전체통신망을확장할수있는장점을가지고있다. < 그림 5-2> 는이와같은서비스를제공하는통신망의개념도이다. < 그림 5-2> 항공종합통신망개념도 자료 : Hong Kong Civil Aviation Training Centre(2005), ATN Building Blocks, ATN Course, p.7. - 73 -
1. 서브네트웍통합 서브네트웍이란사용자단말과라우터를연결하여다중서브네트웍을통하여상대단말에필요한정보인프로토콜데이터유닛 (PDU) 을물리적으로연결해주는통신망으로서, 지상과지상간, 항공기와지상간의통신에필요한서브네트웍, 항공기내의서브네트웍으로구분할수있다. 서브네트웍은범용으로다양하게이용되는서브네트웍을대상으로하고있기때문에 ICAO 의항공종합통신망표준권고실행 (SARPs) 에는서브네트웍에대한세부기술기준은규정하고있지않지만항공기와지상간의통신인공대지네트웍인이동통신네트웍 (VDL, SSR Mode S, AMSS) 등은각각 ICAO SARPs 에규정하고있다. 지상서브네트웍의경우, 현재항공교통서비스 (ATS) 센터내에서와 ATS 센터컴퓨터간의통신용으로지상서브넷이가장많이활용되고, 서브네트웍으로이용가능한대상시설은 LAN( 이더넷, 토큰링, FDDI), WAN(X.25, 프레임릴레이, ATM 또는 ISDN) 이있으며, 추가로 AFTN/CIDIN 또한서브네트웍으로이용될수있다. < 그림 5-3> 은이용가능한다양한지상서브네트웍을보여주고있다. < 그림 5-3> 다양한지상서브네트웍 자료 : 항공안전본부. - 74 -
이와 같이 다양한 지상서브네트웍들을 연결하는 방법은 크게 두 가지로 구 별되는데, X.25, ATM, 프레임 릴레이 등의 가상회선을 이용하는 방식과, 비연 결모드의 패킷 스위칭을 이용하는 방법이 있다. 가상회선 방식의 네트웍은 Qos 을 관리하는데 성능이 우수하나, 네트웍이 연결되는 게이트웨이 지점에서 네트웍의 연결이 실패할 경우 단말시스템은 재연결을 시도하고 대체 경로를 찾게 되므로 재연결에 따른 전송지연을 발생할 수 있으며, 항공종합통신망이 채택하고 있는 비연결모드 방식은 대체경로간의 전환이 용이하여 항공종합통 신망을 이용한 인터넷의 가능성을 높이며, 네트웍 구성이 확장되거나 축소되 어 네트웍 토폴로지가 변하거나 이동 네트웍간에 시스템이 로밍할 때 빨리 반 응할 수 있는 특성을 가지고 있다. 우리나라의 경우 2001 년 한국공항공사가 산재해 있는 다양한 지상 항공통신 망을 하나로 묶기 위해 항공교통관제시스템 (ACC), 항공고정통신시스템 (AFTN), 항공정보업무자동화시스템 (AIS) 을 종합통신망으로 통합하는 역할을 하였다. 기존 의 AFTN은 AMHS(ATS Mes s age Handling Sys tem) 으로 발전시키고 분산 된 AFTN 망과 AIS 망을 TCP/IP 를 사용하는 하나의 프레임 릴레이망으로 통 합하고, 관련 단말시스템들을 동일한 하나의 시스템으로 통일시켜 항공종합통 신망 구축에 진일보한 사업이었다. 68) 그 후 2004 년 항공교통관리를 위한 항공종합통신망과 한국공항공사 업무용 정보통신망의 WAN 구간을 통합하여 통신망의 안전성 확보와 회선비용 절감 및 통신망 관리의 효율성을 도모하기 위하여 < 그림 5-4> 와 같이 구축하였으 며, 상호 보완적 기능을 통한 항공통신업무의 연속성 확보에 더욱 더 다가설 수 있게 되었다. 68) 한국항공대학교항공전자연구소 (2001), 전게서, p.71. - 75 -
< 그림 5-4> 통합통신망구성도 자료 : 한국공항공사 (2004), 통합통신망구축사업완료보고서, p.23. 2. 효율적인항공통신라우팅 지상에서의항공종합통신망은데이터처리장치에필요한워크스테이션을포함하는호스트컴퓨터들과 AMSS, VHF, 모드 S 지상국들을서로연결하는고정네트웍을구성하게된다. 항공기의경우항공기에탑재된 ATM 장치들은이동통신용으로활용하게될 AMSS, VHF, 모드 S 데이터링크를통해지상의네트웍과연결된다. ATN 의지상환경은서로다른기관이나조직에서소유하고있는다중의네트웍으로구성되며현재이용되고있는다양한네트웍 (X.25, 프레임릴레이, ISDN, LAN, 인터넷 ) 들도지원이가능하도록되어있다. 이들네트웍을서로연결하고마치하나의네트웍을이용하는것처럼운영하기위해서는라우터가필요하며호스트컴퓨터들은 LAN 과같은네트웍에직접연결이된다. 항공종합통신망라우터는다양한종류의서브네트웍을연결하고목적지단말시스템 (ES) 까지적절한경로로데이터패킷이나메시지에대한경로제어를수행한다. 즉라우터는주어진환경에서최단의정보전송경로를위해어떤네트웍을통하여목적지단말시스템에데이터를전송해야할것인가를결정 - 76 -