<글싣는 순서>

①계기착륙시설
②관제통신시설
③레이더시설
④ADS-B

ADS 개발 배경
오늘날 항공교통관제업무는 주로 두 가지의 감시방법을 이용하고 있다. 하나는 레이더를 이용한 직접적인 항공공역 감시이고 다른 하나는 HF 음성통신을 이용한 조종사의 보고에 의한 간접적인 항공공역의 감시이다.
항공교통이 혼잡한 공항터미널지역과 내륙 공역상 항공로에 대한 감시시스템은 VHF통신과 1차 감시레이더 및 2차 감시레이더의 MODE A/C를 이용해 양질의 서비스를 다양하게 제공하고 있다.
그러나 현재 항공교통량의 급속한 증가로 세계 각 국가의 터미널 공역은 포화상태에 이르고 있으며 2차 감시레이더도 교통이 혼잡한 주요 공항이나 공항 주변에 밀집 운용되고 있다. 이에 따라 SSR CODE 할당량(4096개)의 부족과 레이더간의 신호 간섭을 발생시키는 현상이 나타나고 있는 실정이다.
항공기의 지연은 항공사뿐만 아니라 항공기 이용자들에게도 시간과 비용 측면에서 매우 큰 불이익을 준다. 이 때문에 항공사들은 항공교통 지연과 비용을 줄이기 위한 주요 목표를 'Free Flight of Concept'로 설정하고 있다.
항공기가 'Free Flight'를 하기 위해서는 항공기 조종사들은 다른 항공기를 보고 회피할 수 있는 능력을 가져야 하며 오히려 관제사보다도 다른 항공기와의 분리에 대한 책임을 져야만 한다. 하지만 조종사는 자기 주변의 항공교통흐름에 대한 정확하고 폭넓은 정보를 갖고 있지 않다.
이 문제를 해결하기 위해 국제민간항공기구(ICAO)에서는 인공위성과 레이더 통신기술을 기본으로 하는 새로운 개념의 항공교통관리시스템인 CNS/ATM(Communication, Navigation, Surveillance / Air Traffic Management)을 제안하고 각국의 채택을 권고하고 있는 상황이다. 특히 ICAO에서는 1983년부터 위성 항행시스템 중 감시부분에 속하는 ADS 시스템(Automatic Dependent Surveillance)을 개발하게 됐다.

ADS시스템의 개요
ADS는 항공기의 위치정보 및 식별정보 외 기타 정보를 자동으로 데이터화해 항공기로부터 직접 또는 인공위성의 데이터링크를 통해 지상관제시설로 전달하는 시스템이다.
항공기의 위치정보는 현재 사용되고 있는 관성항법시스템이나 GPS, GLONASS 뿐만 아니라 현재 유럽에서 추진하고 있는 GALLEIO 같은 위성항행시스템을 이용하는 탑재 항법장비에 의해 얻게 된다.
항공기내의 항법장비에 의해 취득된 3차원 위치정보와 시간, 그리고 기타 지상에서 필요한 관련정보를 항공기내의 위성통신장비를 경유해 지구정지궤도상에 있는 인공위성의 중계에 의해 지구상에 있는 지상지구국으로 보내지며 이 정보는 지상의 통신망을 통해 항공교통관제소의 관제용 모니터에 표시돼 항공교통관제업무에 이용된다.
ADS는 항공기가 규칙적으로 자신의 위치를 자동 송신 또는 정보 요청이 있을 때만 정보를 제공하는 가에 따라 다음과 같이 구분된다.
① ADS-B (Automatic Dependent Surveillance-Broadcast)
ADS-B는 일반적으로 항공기 또는 지상차량에 장착된 GNSS 수신기 및 GPS로부터 얻어진 자신의 위치정보 및 기타정보를 데이터링크를 통해 규정된 시간간격에 따라 지상·공중에 방송한다. 이 정보는 지상의 항공교통관제국과 항공기의 비행정보 디스플레이(CDTI:Cockpit Display Traffic Information)에 정확하고 폭넓은 자료를 보여준다. 이 때문에 공항지상의 항공기, 차량뿐만 아니라 250NM 이내 항로상을 비행하는 항공기의 비행정보와 상태정보를 실시간으로 감시가 가능한 새로운 항공감시개념이라고 할 수 있다.
② ADS-C (Automatic Dependent Surveillance - Contract)
ADS-C를 사용하는 항공기는 지상센터에서 저주파수로 요청이 있을 때에만 자신의 위치를 송신하는 개인별 감시시스템이며, 개별 항공기를 선택해 정보를 교류하는 시스템이다.

ADS-B 시스템의 데이터 링크
ADS-B 데이터 링크는 방송형식으로 이뤄진다. 현재 민간 항공분야에서 고려되고 있는 ADS-B용 데이터 링크는 아래와 크게 3가지로 구분된다.
① VHF Data Link(VDL) Mode 4
VDL Mode 4 기술은 1980년대 말부터 스웨덴에서 최초로 개발되기 시작했으며 단일 채널을 사용하는 다른 ADS-B 데이터 링크들과 달리 다채널을 사용한다.
두 개의 분리된 25㎑의 범세계 공용채널을 사용하며 항공교통량이 복잡한 지역에서는 채널을 더 추가해 운영할 수 있도록 유연성을 제공한다.
VDL Mode 4 매체접속은 시분할 다중접속방식으로 데이터 전송률은 19.2 kbit/sec에 달한다. 그러나 VHF 운영주파수 특성상 타 항공기 시스템으로부터 간섭에 민감하다는 문제점이 있다.
② Universal Access Transceiver(UAT)
ADS-B 데이터링크 기술 중 가장 최근에 개발된 UAT는 미국에서 GA 항공기를 지원하고
향후 ADS-B 서비스를 제공하기 위해 MITRE회사의 독립적인 연구와 개발 프로젝트를 통해 개발되고 있다.
초기 개발단계에서부터 공중과 지상기반의 방송 애플리케이션을 감시 및 주변상황인식 기능을 지원하는 최적화된 설계를 추진했다. UAT는 광대역 다목적 데이터링크로 전 세계적으로 단일 채널상에서 운용되도록 고안됐으며 데이터 전송률은 대략 1Mbit/sec 정도다.
그러나 UAT는 현재 항행보조시설에 배정된 주파수대역에서 운영되고 있으며 아직까지 유럽의 동의를 받지 못하고 있는 실정이다.
③ 1090㎒ Extended Squitter(ES)
1090㎒ Extended Squitter(ES) 데이터링크 기술은 항공기 이차감시레이더(SSR)와 함께 널리 사용중인 Mode-S 기술을 확장시켜 개발됐다.
따라서 1090 ES 관련기술은 Mode-S 기술과 유사성이 많다. 쉽게 말하면 1090㎒를 채널을 통해 송출되는 ADS-B 메시지가 Mode-S Extended Squitter(ES) 포맷으로 구성된다는 뜻이다.
Extended Squitter 메시지는 112비트 길이이며 그 중 24비트는 패리티로 사용된다. 이전의 Mode-S Squitter는 56비트 메시지를 사용했기 때문에 여기에 Extended 란 의미가 붙여지게 된 것이다.
따라서 현재 운영중인 항공기의 MODE-S 탑재장비에 ADS-B 어플리케이션 소프트웨어 업그레이드 및 배선을 수정 및 보완하면 ADS-B를 사용할 수 있기 때문에 대형 항공사들은 장착비용의 최소화하기 위해 1090㎒ Extended Squitter(ES)를 선호하고 있다.

ADS-B 시스템의 활용 방안
ADS-B는 새로운 항공감시개념이며 항공기들은 무선 데이터링크에 의해서 항공기에서 주기적으로 위치, 고도, 속도, 식별코드 등을 자동으로 방송한다. 이 정보를 관제용 모니터에 표시하여 ASDE(지상감시레이더), ASR(공항감시레이더), 항로감시레이더를 대체해 향후 사용할 수 있도록 항행안전시설 전문가들이 연구 중에 있다.
ICAO에서는 여러 국가들간 ADS-B 데이터 공유에 문제가 없도록 표준을 정하고 있다.
현재 아·태 지역 ICAO에서는 ADS-B 데이터링크 방식으로 Mode-S 1090 ES 방식을 권고하고 있고 데이터 포맷으로 Asterix21 사용을 권고하고 있다
① 지상감시레이더(ASDE)로 사용
ADS-B 시스템은 수동적인 감시시스템으로 완벽하게 ASDE(지상감시레이더)를 대체할 수 는 없다. 하지만 지상차량과 음영지역의 감시를 위해 운영할 수 있도록 연구 중에 있고 또한 현재 일부 기존시스템과 병행해 사용할 수 있는 1090 ES방식 제품을 상용화해 판매하고 있다. 항공기뿐만 아니라 지상차량에도 ADS-B 장비를 탑재해 활주로에 진입하는 모든 항공기와 차량을 감시해 충돌을 경보할 수 있다.
그러나 ASDE에 비해 저렴하게 설치할 수 있는 ADS-B는 모든 지상 차량에 대해 ADS-B 장비를 탑재해야 하므로 초기 설치시 설치비용에 따른 부담이 야기될 수 있다.
② 레이더(RADAR)로 사용
현재 1차 감시레이더의 대체로 SSR MODE-S와 1090ES ADS-B가 동시에 추진 중에 있다. 최근에 1090ES ADS-B는 SSR MODE-S의 일부분이 됐다. 특히 최근에 제작되는 항공기 탑재장비인 트랜스폰더(2차 감시레이더 응답기)는 SSR MODE-S가 1090ES ADS-B까지 사용할 수 있도록 돼 있다.
그러나 현재의 데이터 통신 발전이 상당히 높은 수준에 올라있음에도 불구하고 항공분야는 50년 전의 기술인 1차 감시레이더를 지금까지 사용하고 있다. 그 이유는 항공기의 안전운항을 최우선으로 하기 때문이다.
트랜스폰더가 항공기 운항 중에 고장이 났을 경우에는 항공기 탐지가 불가능해 복잡한 공항 인접지역에서는 위험성을 가지게 된다. 따라서 1차 감시레이더의 대체로 1090ES ADS-B가 가능한 지는 경제성, 안전성, 신뢰성을 검토해야 한다.
인천국제공항의 ADS-B 도입
인천국제공항 2단계 건설사업에 도입될 ADS-B는 인천공항의 접근관제구역 및 지상의 항공기와 차량을 감시하고 관제하는 데 사용될 것이다.
ADS-B의 수신안테나는 왕산, 신불 레이더 송신소에 설치되며 중앙 자료처리시스템은 관제탑 18층에 위치한 지상감시레이더감시소에 설치될 것이다.
중앙 자료처리시스템에서 처리된 항공기 코드, 위치, 고도 정보 등은 지상감시레이더(ASDE) 및 레이더자료자동처리시스템(ARTS)에 제공돼 공항지상감시 및 접근감시기능에 대한 신뢰성을 향상시키고 항공기 안전 운항에 크게 기여할 것이다.

완벽한 항행안전 '총력'
21세기 동북아 허브공항을 꿈꾸는 인천국제공항은 급증하는 항공 수요를 충족시키는데 총력을 기울이고 있다. 특히 인천공항을 이용하는 여객 및 항공사에게 최고의 안전 서비스를 제공하기 위해 어떠한 악조건 하에서도 공항의 관제 서비스가 중단되는 일이 없도록 항행안전시설 근무자는 24시간 기술습득과 예방정비에 최선을 다하고 있다.
또한 최신의 항행 시스템에 대한 기술동향을 파악함으로써 인천공항에 최신, 최고의 항행 시스템을 도입해 언제나 안전하고 편리한 인천공항의 관제 서비스를 받을 수 있도록 최선의 노력을 기울이고 있다.


자료: 인천국제공항공사 항행처