항공우주산업기술동향 14권 1호 (2016) pp. 191~202
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기술동향
위성기반 보강항법시스템(SBAS) 최신 기술 동향
박재익*
1)
, 이은성*, 허문범*, 남기욱**2)
Latest Technology Trending for Satellite Based
Augmentation System
Park, Jae-Ik*, Lee, Eunsung*, Heo, Moon-Beom*,Nam, Giwook**
ABSTRACT
SBAS provides corrective and integrity information for errors found in the signals provided by
GNSS by means of GEO satellites and it has been designated as international standards for
aviation purpose by ICAO. USA, Japan, India, and EU, which have already deployed SBAS in
service; Russia and China are in the process of developing one. South Korea’s government has
also started to develop its own SBAS with the goal of providing APV-I SoL service as early as
from year 2022. By surveying the latest trending technologies around SBAS, which pioneers of
aviation technology have embraced, we hope to identify a general theme that they are heading
towards. This paper is a survey of latest SBAS-related technology trend in South Korea and in
the world.
초 록
SBAS는 GNSS가 제공하는 신호 오차에 대한 보정 정보와 무결성 정보를 정지궤도 위성을 통해
제공하는 시스템으로 항공기가 사용할 수 있도록
ICAO에서 국제표준으로 정한 시스템이다. 미국,
유럽
, 일본, 인도 등 우주개발 선진국들은 이미 SBAS를 구축하여 운영 중에 있고, 러시아와 중국
등은 구축을 진행 중에 있다
. 한국 정부도 2022년 APV-1 SoL 서비스 제공을 목표로 SBAS 개발에
착수하였다
. 이러한 상황에서 우주개발 선진국들이 오랜 시간에 걸쳐 구축한 SBAS 최신 기술 동
향 파악을 통해 시사점을 도출하여 이를 적극 반영한다면 한국형
SBAS 개발에 보다 만전을 기할
수 있을 것이다
. 따라서 본고에서는 국내·외 SBAS 최신 기술 동향에 대해 살펴보고자 한다.
Key Words : GNSS(전지구위성항법시스템), SBAS(위성기반 보강항법시스템), KASS(한국형 위성기반 보
강항법시스템
)
* 박재익, 이은성, 허문범, 한국항공우주연구원, 위성항법·응용기술센터 위성항법팀
jpark@kari.re.kr, koreagnss@kari.re.kr, hmb@kari.re.kr
** 남기욱, 한국항공우주연구원, 위성항법·응용기술센터/SBAS사업단
gwnam@kari.re.kr
192
박재익 외 / 항공우주산업기술동향 14/1 (2016) pp. 191~202
1. 서 론
오늘날 세계는 안보와 경제산업 발전을 위해 위
성항법시스템
GNSS(global navigation satellite
system)을 기반으로 하는 위치정보 기술개발 경쟁
이 치열하다
. 미국, 러시아, 유럽등 선진국들을 중
심으로 위성항법시스템 개발이 진행되고 있으며
,
국민생활의 필수 인프라로 대두되고 있다
. 현재 대
표적으로 미국의
GPS(global positioning system)
가 이용되고 있으나 수십미터의 오차로 인해 정확
도 및 신뢰성이 낮다
. 항공기와 같이 정확하고 신
뢰성이 높은 위치정보가 요구되는 분야에서
GPS
활용이 제한적이다
.
위성기반 보강항법시스템
SBAS(satellite based
augmentation system)는 GNSS가 제공하는 신호
오차에 대한 보정 정보와 무결성 정보를 정지궤도
위성을 통해 제공하는 시스템으로 항공기가 사용
할
수
있도록
국제민간항공기구
ICAO(international civil aviation organization)에
서 국제표준으로 정한 시스템이다
. SBAS는 <그림
1>과 같이 보정 정보를 생성하는데 필요한 항법신
호를 수집하기 위한 기준국
, 기준국에서 수집된 항
법신호를 전달받아 보정 정보 및 무결성 정보를
생성하고 이를 보정 메시지로 변환하는 핵심 기능
을 수행하는 중앙처리국
, 생성된 보정 메시지를
GNSS 신호 형태로 변조하여 정지궤도 위성으로
송신하기 위한 위성통신국
, 정지궤도 위성에 탑재
되어
SBAS 신호를 지상의 위성통신국으로부터 수
신하고
L 대역으로 변조하여 지상으로 방송하는
SBAS 탑재체, 전체 시스템이 이상 없이 요구조건
을 만족시키며 동작하는지를 감시하고 운영하며
유지보수를 수행하기 위한 운영국으로 구성된다
[1].
1991년 ICAO는 위성기반 차세대 항행시스템 도
입 계획 및 권고와
2007년 ICAO 체약국에 대한
성능기반 항행체계인
PBN(performance based
navigation) 이행 촉구를 위해 도입을 권고했으며,
2025년부터는 모든 항공기의 SBAS 사용을 권고한
상태이다
. 우리나라 정부도 PBN 전환을 위해
ICAO 기준에 따라 SBAS를 이용한 PBN 절차 수
립을 완료한 상태이다
[2].
미국
, 유럽, 일본, 인도 등 우주개발 선진국들은
이미
SBAS를 구축하여 운영 중에 있고, 러시아와
중국등은 자체적인
SBAS 시스템을 보유하기 위하
여 개발을 진행 중에 있다
. 한국도 2022년 APV-1
수준의
SoL(safety of life) 서비스 제공을 목표로
SBAS 개발에 착수하였다. 이러한 상황에서 우주개
발 선진국들이 오랜 시간 동안 구축한
SBAS에 대
한 동향 파악을 통해 이로부터 시사점을 도출하여
정책적 또는 기술적으로 그 내용을 반영할 수 있
다면 한국형
SBAS 개발에 보다 만전을 기할 수
있을 것이다
. 따라서, 본고에서는 국내·외 SBAS 최
신 기술 동향을 분석하고 그 내용을 통해 시사점
을 도출하고자 한다
. 2장에서는 이미 개발을 완료
하여 운영중에 있는 주요 국가들의 최신
SBAS 동
향을 분석하며
, 3장에서는 국내 SBAS 동향으로 한
국형
SBAS 시스템인 KASS(KOREA augmentation
satellite system) 개발 현황을 소개하고 마지막으로
분석된 각국의 동향을 통해 시사점을 도출하고 앞
으로 나아갈 방향을 제시하고자 한다
.
그림
1. SBAS 시스템 구성[2]
2. 국외 SBAS 기술 동향
현재 구축되어 운용 중에 있거나 예정에 있는
SBAS 현황은 <그림 2>와 같다. 미국 WAAS(wide
area
augmentation
system),
유럽
EGNOS(European
geostationary
navigation
박재익 외 / 항공우주산업기술동향 14/1 (2016) pp. 191~202
193
overlay service), 일본 MSAS(MTSAT satellite
based augmentation system), 인도 GAGAN(GPS
aided GEO augmented navigation)은 이미 구축이
완료되어 운영되고 있다
[3][4].
러시아
SDCM(GLONASS
system
for
differential correction and monitoring), 중국
BDSBA(beidou
satellite-based
augmentation
system)은 개발 및 구축을 진행중에 있으며, 남아
메리카
, 중앙아메리카, 카리브해등 중남미 지역을
위해
ICAO가
계획한
프로젝트인
SACCSA(solución de aumentación para caribe,
centro y sudamérica), ACAC(arab civil aviation
commission)와 ASECNA(agency
for
aerial
navigation safety in africa and madagascar) 지역
에서
EGNOS 서비스 확장을 목적으로한 SIRAJ 프
로젝트등이 있다
[5][6][7]
그림
2. 국외 SBAS 현황[3]
2.1 미국 WAAS
WAAS는 미국연방항공청(FAA)이 주관으로
1992년 시스템 개발에 착수하여 Raytheon사가 주
개발업체로 시스템 개발을 수행하였다
. 1999년 시
험용 위성신호 전송을 개시한 이후
2003년 LPV급
IOC(initial operational capability)을 확보하고,
2008년 Full LPV(localizer performance with
vertical guidance) 서비스를 개시하였다. 2013년부
터
Full LPV-200 서비스 제공을 미국 전역뿐만 아
니라 캐나다
, 멕시코 전 지역까지 확장할 수 있도
록 성능을 개선하였다
[8].
그림
3. WAAS 아키텍처[11]
WAAS 시스템 구성은 <그림 3>과 같이
WRS(WAAS
reference
station),
WMS(WAAS
master station), GUS( ground uplink subsystem),
OCC(operational control center)등 지상시스템과
중계기능을 갖는 정지궤도
(GEO) 위성으로 이루어
져 있다
. 현재까지 OCC 2개소, WMS 3개소, WRS
38개소, GUS 6개소와 정지궤도 위성 3기가 구축되
었다
. 정지궤도 위성은 <표 1> 과 같이 3기의 정기
궤도 위성이 운영되고 있다
. Galaxy 15 위성과
ANIK F1R 위성은 보정 정보 및 무결성 정보 제공
과 더불어 레인징
(ranging) 기능도 제공하며,
INMARSAT 4F3 위성은 2015년 7월부터 모니터하
고 있지 않다
. 미국은 향후 3기의 SBAS 정지궤도
위성을 추가 운용을 계획하고 있다
. 다음 위성인
EUTELSAT(구 SatMex 9) 탑재체 개발이 완료되어
2016년 중 발사 예정이며, 2017년 본격적인 운영을
계획하고 있다
. WAAS의 운영은 미국 전역의 4곳
의
OCC(operations control center)중 국가종합통제
센터
(NOCC; national operational control center)와
태평양종합통제센터
(POCC;
pacific
operational
control center) 2곳에서 담당하고 있다[9].
GEO
PRN
Slot
운영모드
Galaxy 15
PRN 135
13.3。 W
PA 운영
ANIK F1R
PRN 138
107.3。 W
PA 운영
INMARSAT 4F3
AOR-W
PRN 133
98。 W
Not
Monitored
표
1. WAAS GEO 위성 운영현황
194
박재익 외 / 항공우주산업기술동향 14/1 (2016) pp. 191~202
그림
4. WAAS RNP(위)/LPV-200(아래) 가용성
성능
[10]
<그림 4>은 WAAS RNP 0.3과 LPV/LPV-200
가용성 성능을 보여주는 그래프이다
. WAAS 서비
스 범위내에서 서비스가 가용한 것을 알 수 있다
.
2016년 4월 현재 미국 전역 공항 1,779개(이중
1,031개는 Non-ILS 공항)에서 3,656개 LPV 절차,
601개 LP(localizer performance) 절차 활용이 가능
하다
. 또한 4,231개 LP/LPV 절차, 941개 LPV-200
절차를 활용중에 있으며
87,000개 이상의 WAAS
장비가 설치된 항공기가 운항중에 있다
<표 2>. 매
년 그 장비 설치율이 증가하고 있는 추세이다
. 관
련 산업체로는
Garmin, Universal, Rockwell
Collins,
Honeywell,
Avidyne,
Innovative
Solutions & Support(IS&S), Thales, Genesys
Aerosystems(Chelton)사 등이 있다. 한편, FAA는
2028년 까지 단계별로 DFMC(dual frequency
multi constellation)과 ARAIM(advanced RAIM)
등 시스템과 관련 알고리즘 개선 작업을 진행 중
에 있다
[10][11].
RNAV 종류
공항수
절차수
LPV
1,779
3,656
Non-ILS
runway
1,031
1,772
ILS runway
748
1,934
LP
444
601
GPS 단독
71
95
표
2. WAAS 공항 및 절차 현황[11]
2.2 유럽연합 EGNOS
유럽연합
EGNOS는 유럽위원회 EC(european
commission)가 1994년에 EGNOS 프로그램 착수를
승인하여
1995년 유럽우주국 ESA(european space
agency) 주관으로 프랑스 Thales-Alenia-Space사가
주개발업체로 참여하여 개발하였다
. 2003년 첫 번
째
EGNOS 시험 신호 방송이 이루어졌고 2005년
EGNOS v1에 대한 IOC를 확보하였다. 2006년에는
EGNOS v2.1 설치 및 북부 아프리카로 서비스 영
역을 확대하였다
. 2008년 EGNOS v2.2에 대한
FOC(full operation capability)을 확보하고 공개서
비스를 시작하였다
. 2011년 인증을 통해 유럽 및
북부아프리카 지역에 항공용
SoL 서비스 제공을
시작하였다
. EDAS(EGNOS data access service)는
2008년 시험 서비스를 시작으로 2012년 공개 서비
스를 개시했다
. 2015년 4월 항공용 LPV-200 수준
의 절차 활용이 가능한 시스템이 승인됐다
[12].
EGNOS 시스템 구성은 <그림 5>와 같이
RIMS(ranging integrity & monitoring station) 39
개소
, NLES(navigation land earth station) 6개소,
MCC(mission control center) 2개소, 지원시설
(support facility) 2개소, 4기의 정지궤도 위성이
구축되었다
. 중앙처리국은 기준국으로부터 전송되
는 실시간 중요 데이터를 처리하는
CPF(central
processing
facility)와 통합운영을 담당하는
CCF(central control facility)로 연결되어 있다. 지
원시설인
PACF와 ASQF는 EGNOS의 성능평가와
데이터 활용을 담당한다
[13].
박재익 외 / 항공우주산업기술동향 14/1 (2016) pp. 191~202
195
그림
5. EGNOS 아키텍처[13]
GEO
PRN
Slot
운영모드
INMARSAT 4F2
EMEA
PRN 126
25。 E 에서
64。 E 이동
테스트
INMARSAT 3F2
AOR-E
PRN 120
15.5 。W
SoL운영
SES-5
(ASTRA 4B)
PRN 136
5。 E
SoL운영
ASTRA 5B
PRN 123
31.5。E
통합중
표
3. EGNOS GEO 위성 운영현황
정지궤도 위성 운영현황은
<표 3>과 같다. 현재
INMARSAT 3F2 위성은 정상적으로 SoL 서비스
신호를 송출하고 있으며
, INMARSAT 4F2 위성은
SES-5 위성으로 기능을 이관하여 EGNOS 관련 개
발 업체들이 시험용으로 활용할 수 있도록
SBAS
시험모드 메시지
(MT0)를 송출 중에 있다. L1 신호
송출용
20MHz, L5 신호송출용 24MHz 중계기가
탑재된
ASTRA 4B 위성은 2012년 7월 발사하여
운영하고 있으며
, 2014년 발사된 ASTRA-5B 위성
은 전개중에 있으며 이 위성은
INMARSAT 3F2
위성을 대체할 예정이다
[14].
EGNOS 성능은 <그림 6>과 같이 서비스 영역
내
(ECAC)에서 가용성을 만족하는 것을 알 수 있
다
. 유럽 국가별 EGNOS 절차가 사용 가능한 공항
및 절차수는
<표 4>와 같다. 153개 공항에서 261
LPV 절차가 활용되고 있다. 또한 37개의 APV
Baro 공항에서 89개의 EGNOS 활용가능한 절차가
활용되고 있다
. 향후 340개 이상의 LPV 절차를 확
보할 계획에 있다
[15]. 2016년 5월 프랑스 파리 찰
스드골국제공항
(LFPG)에 첫 번째 EGNOS
LPV-200 절차 구축되어 활용되었다[16].
그림
6. EGNOS APV-1(위)/LPV-200(아래) 가용성
성능 그래프
[17]
국가
공항수
(LPV)
LPV
절차수
공항수
(APV
Baro)
APV
Baro
절차수
Austria
2
2
0
0
Belgium
2
3
0
0
Croatia
1
1
0
0
Czech Rep.
4
8
1
4
Denmark
3
6
0
0
Finland
1
2
0
0
France
82
134
4
5
Germany
20
33
24
63
Guernsey
1
2
0
0
Italy
7
17
0
0
Netherlands
2
3
0
0
Norway
10
21
8
17
Poland
2
4
0
0
Portugal
1
2
0
0
Slovak Rep.
2
4
0
0
Spain
1
2
0
0
Sweden
2
3
0
0
Switzerland
8
10
0
0
UK
2
4
0
0
합계
153
261
37
89
표
4. 유럽 국가별 EGNOS 사용가능한 공항 및 절차
현황
(2016년 5월 현재)[14]
196
박재익 외 / 항공우주산업기술동향 14/1 (2016) pp. 191~202
현재
EGNOS 시스템은 EGNOS v2.4.2 구축을
위해 새로운
GEO 레인징 알고리즘 연구개발을 수
행하고 있다
. EGNOS v3 구축 단계에는 Galileo
위성군과 이중주파수를 이용하여
CAT-I 수준의 서
비스 제공을 목표로 성능 향상을 위해 시스템 개
선 작업을 진행하고 있다
[17].
그림
7. MSAS 아키텍처[20]
2.3 일본 MSAS
일본
MSAS는 1993년 전자항법연구소(ENRI)에
서
GNSS 관련 연구를 시작으로 1995년 MTSAT
개발을 본격적으로 착수했다
. 2005년과 2006년에
MTSAT-1R 및 MTSAT-2 위성을 발사하였고 2007
년
MSAS IOC 확보하여 NPA(non precision
approach) 서비스를 개시하였다. 현재 후쿠오카
FIR(flight information region) 내에서 En-route부
터
RNP(required navigation performance) 0.3 수
준의
NPA의 RNAV(area navigation) 항법 수행을
위한 보강정보를 생성하고 있으며
, 수평 방향 유도
서비스만 제공하고 있다
. 또한, MSAS 사용자에게
서비스 증단 및 예측을 알려주는
NOTAM(notice
to airman) 서비스를 제공하고 있다[19].
MSAS 시스템 구성은 <그림 7>과 같이
MCS(master control station) 2개소, GMS(ground
monitor station) 6개소, MRS(monitor and ranging
station) 2개소, 항법, 기상, 이동통신용 탑재체가
함께 실린 복합정지궤도 위성인
2기로 구성되어
있다
. 미국 하와이와 호주 캔버라에 위치한 MRS
사이트
2곳은 2015년 3월 31일부 제외되었다. 정지
궤도 위성 운영현황은
<표 4>와 같다. MTSAT-1R
과
MTSAT-2 위성은 각각 PRN(psudo random
number) 129번과 137번을 사용하고 있다. 이 중
MTSAT-1R 위성은 연료 소모가 완료되어 2015년
12월 8일 사용이 중단됐으며, MTSAT-2 위성은 당
초 예상에 비해
4년을 추가로 사용할 수 있어
2019년까지 운영 예정이다. MTSAT-1R 위성 운영
중단에 따라
MTSAT-2 위성에서 Dual PRN 방식
으로 방송된다
.
GEO
PRN
Slot
운영모드
MTSAT-1R
PRN 129
140。 E
중단
MTSAT-2
PRN 137
145。 E
운영
표
5. MSAS GEO 위성 운영현황
2020년에는 MTSAT-2 위성의 수명이 종료되므로
QZS(quasi-zenith satellite) GEO-1 위성에서 MSAS
메시지를 방송할 예정이며 이에 대한 시험을 위하
여
2018년부터 2020년까지 QZS GEO-1 위성 사용
을 위한 추가
PRN을 사용하게 된다. QZS GEO-1
위성 운영 개시 이후
2020년부터 2022년까지는
PRN 129, 137 또는 추가 할당된 PRN 중 하나를
사용하게 되며
2023년 이후에는 QZS GEO-1 위성
이
PRN 129, QZS GEO-2 위성이 PRN 137, QZS
GEO-3 위성이 새로운 PRN을 사용할 예정이다.
그림
8. MSAS APV-1 VPL(위)/RNP 0.3 HPL(아래)
성능 그래프
[21]
박재익 외 / 항공우주산업기술동향 14/1 (2016) pp. 191~202
197
그림
9. MSAS RNAV 현황[20]
<그림 8>은 RNP 0.3 HPL(horizontal protection
level)과 APV-1 VPL(vertical protection level) 성능
을 나타낸다
. 현재 <그림 9>과 같이 51개 공항에서
RNAV/RNP 절차 활용이 가능하다. 일본은 2020년
이후에는 기준국을
13기까지 확장하고 전리층 모델
관련 알고리즘을 개선하여
APV-1 서비스를 제공하
고 서비스 영역을 확장할 계획이다
[20].
그림
10. GAGAN 아키텍처[23]
2.4 인도 GAGAN
인도
GAGAN 시스템은 AAI(airport authority
of
india)와 ISRO(indian
space
research
organizarion)가 공동으로 개발 및 구축을 수행하
였다
. GAGAN 시스템은 2단계에 걸쳐 개발됐다.
1단계는
기술데모시스템
(TDS;technical
demonstration system) 구현 단계로 2004년 개발
에 착수하여
2007년 INMARSAT 4F1 위성 임차를
통해 개발을 완료하였다
.
2단계는 FOP(full
operation phase) 단계로 2009년 개발에 착수했으
며
, 미국의 Raytheon사가 참여하여 시스템을 구축
하였다
. 인도는 자체적으로 인도 환경에 맞는 전리
층 오차보정 기술을 개발하였다
. 2011년 GSAT-8
위성
, 2012년에 GSAT-10 위성을 각각 발사하여
GAGAN 시스템 구축을 완료하였다. 이 과정에서
2010년 첫 번째 GAGAN 정지궤도 위성인
GSAT-4가 발사 실패하여 시스템 구축이 지연되기
도 하였다
. 2015년 11월 세 번째 정지궤도 위성인
GSAT-15 발사가 성공하여 현재 3기의 SBAS 위성
을 확보하였다
<표 6>. GAGAN 시스템은 현재까
지
15개소의 INRES(indian reference station), 2개
소의
INMCC(Indian Master Control Center), 3개
소의
INLUS(indian land uplink station)와 3기의
정지궤도 위성으로 구성되었다
[22][23][24].
GEO
PRN
Slot
운영모드
GSAT-8
PRN 127
55。 E
운영
GSAT-10
PRN 128
83。 E
운영
GSAT-15
PRN 132
93.5。 E
통합중
표
6. GAGAN GEO 위성 운영현황
그림
11. GAGAN RNP 0.1(위)/APV-1(아래) 가용성
성능 그래프
[25]
198
박재익 외 / 항공우주산업기술동향 14/1 (2016) pp. 191~202
2013년 12월 30일 DGCA(director general of
civil aviation)로부터 인도 FIR 내에서 En-route부
터
RNP 0.1 수준의 NPA 수행이 가능한 인증을
확보하였고
, 2015년 4월 APV-1 서비스 인증을 완
료하여 수직 방향 유도 서비스가 가능해졌다
.<그
림
11>. 인도는 미국, 유럽에 이어 APV-1 수준의
서비스 제공이 가능한
3번째 국가가 되었다. 현재
6개 공항에서 APV 절차 활용이 가능하며, 9개 공
항에 대해 추가적인 절차를 개발하고 있다
. 개발되
는
APV 절차의 시험 및 검증은 2016년 말까지 완
료할 예정에 있으며
, 5년내에 인도 전역의 모든 공
항에서
APV 절차 활용이 가능하도록 할 계획이다.
인도는
3번째 MCC 사이트를 구축중에 있다. 최근
발사된
GSAT-15 위성은 In-orbit 시험이 끝나고
통합 작업을 진행 중에 있다
. 향후 GAGAN 서비
스는 아프카니스탄
, 방글라데시, 부탄, 몰디브, 네
팔
, 미얀마, 스리랑카등 주변 국가로 확대될 예정
이다
. 태국, 인도네시아, 말레이시아, 싱가폴, 호주,
아프리카등 정지궤도 위성 커버리지 내의 국가에
INRES 기준국과 4번째 INLUS 구축을 계획하고
있다
[25].
그림
12. SDCM 아키텍처[28]
2.5 러시아 SDCM
러시아는
GPS와 GLONASS(global navigation
satellite system) 신호의 보정 정보 및 무결성 정보
를 제공하는
SDCM을 개발하고 있다[26].
SDCM의 <그림 12>와 같이 23개소의
MP(monitoring
points),
3개소의 상향링크국
(uplink station), 1개소의 CGM(center of global
monitoring), 3기의 정지궤도 위성으로 구성된다.
23개소의 기준국 중 19개소는 러시아 영토내에 설
치되어 있으며
4개소는 남극대륙 3개소, 브라질 1
개소 등 해외에 있는 기준국에 설치되어 있다
. 3기
의 정지궤도 운영현황은
<표 7>과 같다. 각 위성
은
L1 주파수 신호만을 송출하고 PRN 141, 125,
140을 사용한다[27].
GEO
PRN
Slot
운영모드
Luch-5A
PRN 141
167 E
운영
Luch-5V
PRN 125
16 W
운영
Luch-5B
PRN 140
95 E
운영
표
7. SDCM GEO 위성 운영현황
그림
13. SDCM 서비스 가용성[28]
현재
SDCM은 <그림 13>과 같이 서비스 가용성
을 가지며
, 수평 및 수직 유도 서비스 제공이 가능
한 수준의 시스템 개발을 진행하고 있다
. 2016년
말까지
L1 SBAS 서비스 제공을 목표하고 있으며,
2018년까지 L1/L5 이중주파수 SBAS 서비스와
L1/L3 GLONASS PPP(precise point positioning)
서비스 제공을 계획하고 있다
. 또한 APV-2 수준의
SDCM 시스템 인증 계획에 있다[28].
박재익 외 / 항공우주산업기술동향 14/1 (2016) pp. 191~202
199
2.6 중국 BDSBAS
BDS(beidou satellite)는 중국의 전지구위성항법
시스템으로
2000년 시험방송을 시작으로 2012년
12월 27일부터 본격적으로 중국을 중심으로 주변
지역에 서비스를 제공하고 있다
. 2020년까지 5기의
정지궤도 위성
, 3기의 경사정지궤도(IGSO) 위성,
27기의 중궤도(MEO) 위성을 배치하여 전지구 서
비스를 제공할 계획이다
. 2016년 2월 현재 21기의
위성이 발사되어 운영되고 있으며
, 새로운 종류의
항법신호 검증과
ISL(inter satellite link) 구현을 시
험하고 있다
. 위성기반 보강항법시스템인 BDSBAS
는
2012년 BDS 서비스 시작과 동시에 B1 신호에
대한 시험용 신호를 송출하고 있으며
, B1-C와 B2a
주파수 신호와 다른 국가의 위성항법시스템에 대
한 보정 정보 제공을 목표로 하고 있다
. 이를 위해
BDS, GPS, GLONASS, Galileo 신호를 처리할 수
있는 감시국을 중국 내에
30개소 구축하고 주변국
에는
20개소를 설치할 계획이다.
BDSBAS는 <그림 14>와 같이 중앙제어국
(master control station), 데이터처리시스템(date
processing system), 상향링크국(uplink station), 감
시국
(Monitoring station)으로 이루어져 있는 지상
시스템과
, 3기의 정지궤도 위성으로 구성된다.
그림
14. BDSBAS 아키텍처[29]
중국의
BDS는 B1-C(1575 Mhz) 단일주파수와
B1-C/B2a(1176 Mhz) 이중주파수 신호 서비스를
계획하고 있다
. 2016년까지 BDS가 제공하는 단일
주파수에 대한
SBAS 신호 생성등 관련 시험을 완
료하고
, DFMC 신호 생성등 관련 기술 개발에 주
력할 예정이다
. 또한 B1-C 주파수 신호에 대한 보
정 정보와
SBAS L5 DFMC 보정 정보룰 방송하려
는 계획을 갖고 있으며 이를 위해
DFMC SBAS
MOPS에 BDS 신호 처리에 대한 요구사항을 반영
하려고 하고 있다
[29].
3. 국내 SBAS 기술 동향
3.1 한국 KASS
한국 정부는
2013년 SBAS 개발을 결정하고
2014년 10월 국토교통부를 주관부처로 한국형
SBAS 시스템 개발·구축 사업을 착수하였다. 한국
형
SBAS 시스템은 KASS라 명명되어 APV-1급
SoL 서비스 수준의 SBAS 시스템 개발과 CAT-1급
시험운영 기술 개발을 목표로 한다
. 사업기간은
2014년부터 2022년까지 총 8년간 수행된다. APV-1
급 시스템은
3단계에 걸쳐 개발·구축되며, 1단계는
시스템 설계
, 2단계는 시스템 제작, 통합 및 검증,
3단계는 공개서비스, 시스템 인증 및 SoL 서비스
운영을 준비하는 단계를 거친다
. 2019년부터는
L1/L5 이중주파수 기반의 CAT-1급 시험운영 기술
개발이 수행된다
.
그림
15. KASS 아키텍처[31]
200
박재익 외 / 항공우주산업기술동향 14/1 (2016) pp. 191~202
KASS는 <그림 15>와 같이 기준국(KRS; KASS
reference station), 2개의 중앙처리국(KPS; KASS
processing station), 2개의 통합운영국(KCS; KASS
control station), 4개의 위성통신국(KUS; KASS
uplink station) 그리고 2기의 정지궤도 위성으로
구성될 예정이다
. KASS 성능요구사항은 <표 8>과
같이
ICAO SARP Annex 10[30] 표준을 따르며,
서비스 범위는
<그림 16>와 같이 FIR 내에서
SBAS 신호 수신이 가능한 지역으로 정의하며 보
다 구체적인 사항은 추후 결정될 예정이다
.
성능요구사항
OS
SoL
En Route
to NPA
APV-1
수평정확도(95%)
3 m
220 m
16 m
수직정확도(95%)
4 m
-
20 m
무결성
-
10-7/h
2.10-7/appr.
TTA
-
10 s
10 s
HAL
-
0.3 NM
40m
VAL
-
-
50m
연속성
-
10-5/h
8.10-6/15 s
가용성
99
%
99.9%
99%
서비스 범위
FIR
FIR
FIR
표
8. KASS 성능요구사항(TBD)
그림
16. KASS 서비스 범위
<그림 17>은 KASS 개발 로드맵을 보여주는
그림이다
. 현재 1단계 시스템 설계단계로 기본 및
예비설계를 진행하고 있다
. 주개발업체 선정 후
2017년 예비설계검토회의(PDR), 2018년 상세설계
검토회의
(CDR) 수행을 목표로 하고 있다[32].
KASS 개발이 완료되면 우리나라는 미국, 유럽,
일본
, 인도, 러시아, 중국에 이어 세계 7번째 SBAS
보유국이 된다
. 이를 통해 항공사고 75% 감소, 연
간
5만 3천톤의 탄소배출량 절감 및 4만 2천배럴
의 연료 절감을 기대하고 있다
.
그림
17. KASS 개발 로드맵[31]
4. 맺음말
본고에서는 국내
·외 최신 SBAS 동향을 살펴보
았다
. 2025년까지 ICAO 권고하에 모든 항공기에
SBAS 활용이 예상되는 가운데 항공우주 선진국들
은
SBAS 개발을 완료하여 운영 중이거나 개발에
박차를 가하고 있다
. 각국의 SBAS 시스템 개발이
완료되어 운영 될 때
SBAS 서비스 중복 영역은
현재보다 더욱 넓어지며 신호의 중첩 또한 늘어나
게 될 것이다
. 이러한 신호의 중첩은 항공기 운항
등
SBAS 신호를 사용하는 이용자의 혼란을 초래
할 것이다
. 혼란을 막기 위해서는 이에 대한 표준
이 필요하다
. ICAO의 SARP나 RTCA MOPS
(minimum operational performance standard)[33]
표준에 비행 중
SBAS 전환에 대한 구체적인 방향
을 제시하지 않고 있다
. 따라서, 향후 SBAS 서비
스 중첩 영역에서 비행시 어떤 시점에 적절하게
박재익 외 / 항공우주산업기술동향 14/1 (2016) pp. 191~202
201
SBAS 신호 변경이 이루어져 할지에 대한 정책적
논의와 기술적인 연구가 필요할 것으로 보인다
.
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