위성 EPIRB 표준 성능측정을 위한 Test Bench의 설계 및 구현에 관한 연구 A Study on Design and Implementation of the Test Bench for Standard Performance Measurement of Satellite EPIRB원문보기
범세계 해상 조난ㆍ안전 시스템에 따라 이의 한 요소인 위성 EPIRB는 국제항해에 종사하는 300GT 이상의 모든 선박에 의무적으로 탑재해야 할 뿐 아니라 각국의 자국법에 의해 어선과 같은 소형선에서도 위성 EPIRB 탑재를 확대 보급되고 있는 추세이다. 그러나 이를 규제하고 있는 현행 국내법으로는 국제법에서 요구하고 있는 위성 시스템과의 호환성 및 장비 자체의 성능을 정확히 평가할 수 없으며 국제법에 준하는 성능 검사가 요구되더라도 일반적인 계측기를 통해서는 확인할 수 없다는 문제점을 안고 있다. 따라서 본 연구에서는 국제법에서 규정하고 있는 대부분의 시험 내용을 확인할 수 있는 시험용 Bench를 설계, 제작하여 기저대역에서 파악하여야 하는 파형에 관련된 사항뿐만 아니라 변조 특성, 주파수 측정, 전력의 측정 등을 쉽게 수행할 수 있도록 하였으며 본 연구의 결과를 통해 전체 시스템과의 호환성과 관련된 송신 반복 주기, 위상 편차, 주파수 안정도 등에 대한 기준을 마련함으로써 결론적으로 조난자의 생명과 직결되는 주요한 조난통신장비의 성능을 향상시키게 할 것이다.
범세계 해상 조난ㆍ안전 시스템에 따라 이의 한 요소인 위성 EPIRB는 국제항해에 종사하는 300GT 이상의 모든 선박에 의무적으로 탑재해야 할 뿐 아니라 각국의 자국법에 의해 어선과 같은 소형선에서도 위성 EPIRB 탑재를 확대 보급되고 있는 추세이다. 그러나 이를 규제하고 있는 현행 국내법으로는 국제법에서 요구하고 있는 위성 시스템과의 호환성 및 장비 자체의 성능을 정확히 평가할 수 없으며 국제법에 준하는 성능 검사가 요구되더라도 일반적인 계측기를 통해서는 확인할 수 없다는 문제점을 안고 있다. 따라서 본 연구에서는 국제법에서 규정하고 있는 대부분의 시험 내용을 확인할 수 있는 시험용 Bench를 설계, 제작하여 기저대역에서 파악하여야 하는 파형에 관련된 사항뿐만 아니라 변조 특성, 주파수 측정, 전력의 측정 등을 쉽게 수행할 수 있도록 하였으며 본 연구의 결과를 통해 전체 시스템과의 호환성과 관련된 송신 반복 주기, 위상 편차, 주파수 안정도 등에 대한 기준을 마련함으로써 결론적으로 조난자의 생명과 직결되는 주요한 조난통신장비의 성능을 향상시키게 할 것이다.
It was recommended for all ship engaged in international voyages to carry the Satellite Emergency position Indicating Radio Beacon according to Global Maritime Distress ＆ Safety System but also it is tending to be diffused to require the satellite EPIRB installed in small vessel such as a fishery bo...
It was recommended for all ship engaged in international voyages to carry the Satellite Emergency position Indicating Radio Beacon according to Global Maritime Distress ＆ Safety System but also it is tending to be diffused to require the satellite EPIRB installed in small vessel such as a fishery boat by domestic regulations of each countries. Otherwise the domestic regulation can't evaluate exactly the compatibility with the satellite system and the performance of the equipment itself required by international regulation. And even if it is required the performing of the performance inspection in accordance with international regulation, it is difficult to grasp the characteristics of equipment by a generalized measuring equipment. Hence this study performed the measurement for the matters related with an wave forms, modulation characteristics, frequency and the power, etc through the design and implementation of the test bench capable of ensuring most of test items regulated by international regulation. Through this study, it has been paved the way being capable of preparation of the standard regarding to transmission repetition period, phase variation and frequency stability related with the system compatibility and in conclusion, it is enable to improve the performance of a main distress communication equipment directly connected with the life of a survivor.
It was recommended for all ship engaged in international voyages to carry the Satellite Emergency position Indicating Radio Beacon according to Global Maritime Distress ＆ Safety System but also it is tending to be diffused to require the satellite EPIRB installed in small vessel such as a fishery boat by domestic regulations of each countries. Otherwise the domestic regulation can't evaluate exactly the compatibility with the satellite system and the performance of the equipment itself required by international regulation. And even if it is required the performing of the performance inspection in accordance with international regulation, it is difficult to grasp the characteristics of equipment by a generalized measuring equipment. Hence this study performed the measurement for the matters related with an wave forms, modulation characteristics, frequency and the power, etc through the design and implementation of the test bench capable of ensuring most of test items regulated by international regulation. Through this study, it has been paved the way being capable of preparation of the standard regarding to transmission repetition period, phase variation and frequency stability related with the system compatibility and in conclusion, it is enable to improve the performance of a main distress communication equipment directly connected with the life of a survivor.
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제안 방법
그리고 이를 통해 시험용 Bench의 제작에 대한 필요성을 도출하여 실제 설계 및 제작을 해보고 보급된 위성EPIRB를 통해 그 유효성을 검증해 보았다. 특히, 국제법 에 따라 주파수에 대한 측정은 공칭 치를 비롯하여 단기, 중기, 장기 안정도로 나누어 정밀하게 수행할 수 있도록 설계되었으며 이는 저궤도 LUT에서 도플러 효과를 통해 위치를 검출하는 중요한 요소가 되므로 측정에서 중요한 의미를 가지게 된다.
따라서 본 논문에서는 국제적인 위성 EPIRB의규정을 분석하여 정보통신부 고시의 해상이동업무 및 해상무선항행업무용 무선설비의 기술기준, 형식검정 및 형식둥록 처리 방법 등에서 시행하고 있지 않은 반복 주기의 측정, 위상 변화의 변위 측정 둥에 대한 검사 방법을 제시해 보았고, 국제 규정과 다소 차이를 보이고 있는 주파수 안정도의 측정을 위해 측정이 이루어져야 할 시점올 지정하였을 뿐 아니라 주파수 발진기가 안정적인 주파수를 생성할 수 있는 예열 시간을 감안하여 몇 차례의 측정을 통해 이의 평균을 구하는 방법 둥을 제시하였다.
본 연구에서는 먼저, GMDSS에 의해 국제항해에 종사하는 300톤 이상의 모든 선박 및 자국법에 의해 소형선에서도 점차 활용도가 높아가는 해상이동업무용의 위성 EPIRB가 오조작 및 성능 점검의 미비에 의해 2003년 12월에 발행된 COSPAS- SARSAT의 게시판에서는 약 3년 동안 평균 2.5% 의 오발사율 기록하고 있을 뿐 아니라 성능점검이 제대로 이루어지고 있지 않은 것으로 조사되어 먼저, 위성 EPIRB의 운용 방법 및 현황을 살펴보고 관련 규정을 분석해 보았다.
시험용 Bench는 기본적으로 비콘에 의해 송신된 신호를 수신하고 다음 그림 7과 같이 다양한 동기신호, 5M& 기준 주파수 및 100kHz의 비콘 출력 주파수를 만들어 낼 수 있도록 설계되었다. 또한 이 장치는 메시지 내용을 직접 또는 16진 복호를 수행할 수 있도록 설계되어 있으며 컴퓨터와의 인터페이스를 통해 다양한 측정 도구의 교정, 카운터에 의해 수행되는 측정값의 수집 및 최종적으로 시험 장치의 성능을 평가할 수 있다.
안테나 또는 RF 출력단으로부터 직접 유도된 공중선 전력은 다음 그림 8 및 그림 9와 같이 방향성 결합기를 통해 전계 강도의 측정을 위한 신호와 메시지의 형식 및 구조를 측정하기 위한 신호로 분리시켰으며, 또한 121.51他 및 025각 각의5眦각각의 주파수에 해당하는 신호로 분리시켰다.
그림 11과 같이 406MH? 와 121.5版 조난신호를 각각 100kHz와 1.5MHz 신호로 주파수 변환시켜 필요한 측정이 이루어지도록 설계하였다[8].
조난 메시지에 대한 위상 검출은 D 플립플롭과 Exclusive OR 게이트를 활용한 2-상태 시퀀스 형태 위상 검출기에 의해 다음 그림 13과 같이 위상변화의 시간을 측정함으로써 100kHz로 변환된 신호에 대한 위상 천이를 환산할 수 있게 하였다[11].
이론/모형
각 측정은 변조된 부분에서 이루어졌으며 최소자승법을 이용한 근사법을 사용하여 측정내용이 직선으로 조정되었다.
성능/효과
+위상과 -위상의 지속시간에 대한 변조의 대칭성은 0%로 정확하게 +위상의 지속시간과 -위상의 지속시간이 일치함을 확인할 수 있었다.
결론으로 본 논문을 통해 선박 조난 시, 조난자의 생명과 직결된 주요 장비의 성능 규정이 현재 국내법에서는 다소 완화되어 있음을 확인할 수 있었고 제작된 시험용 Bench를 통해 국제법에 준하는 성능 기준을 제안하고 실행할 수 있는 방안을 제시해보았다. 위성 EPIRB 성능측정의 개선은 곧 해난사고에 대한 구조 가능성을 높일 수 있는 한 가지 방편이 되며 궁극적으로는 해상 종사자의 복지를 될향상시키게 될 것이다.
다음 그림 15는 측정된 송신전력의 예를 보이고있으며 측정된 결과는 406MHz 조난 신호의 경우 50 Q의 부하에서 5W+2dB 이내에 존재함을 확인할 수 있었고, 121.5MHz 조난신호의 경우 50Q 의 부하에서 변조없이 40mW±2dB 이내에 존재함을 확인할 수 있었다.
이루어져 있다. 또한 설계, 제작된 시험용 Bench는 국내 보급된 위성 EPIRB를 통해 내용의 유효성을 입증하였다.
후속연구
특히, 국제법 에 따라 주파수에 대한 측정은 공칭 치를 비롯하여 단기, 중기, 장기 안정도로 나누어 정밀하게 수행할 수 있도록 설계되었으며 이는 저궤도 LUT에서 도플러 효과를 통해 위치를 검출하는 중요한 요소가 되므로 측정에서 중요한 의미를 가지게 된다. 또 한 국내에서 규제하지 않고 있는 반복 주기의 측정, 위상변위, 변조 상승 및 하강시간 둥을 측정할 수 있도록 함으로서 국제법에 준하는 올바른 검사방법을 국내에서 시행할 수 있는 근거를 마련하였을 뿐 아니라 관련 법제도의 정비를 가져올 수 있을 것으로 기대된다.
향후, 계속적인 연구를 통해 제작된 위성 EPIRB 시험용 Bench와 함께 스펙트럼을 이용한 스퓨리어스 측정, 오실로스코프를 통한 데이터 부호 측정, 전압정재파비에 대한실험, 수면에서의 전파송신 특성 등을 일괄적으로 시험할 수 있는 종합적인 시험 방안을 연구하고 시험표준으로 제시해 보고자 한다.
참고문헌 (11)
L. Totley 외, 'Understanding GMDSS', Edward Arnold, 1994
김기문, '전파통신관리체제와 인력운용에 관한 연구', 경남대학교, pp87, 1993
정보통신부 고시, '해상이동업무 및 해상무선항행업무용 무선설비의 기술기준', 정보통신부, P.49-54, 2002
C/S T.OOl, 'Specification For COSPAS-SARSAT 406MHz Distress Beacon, COSPAS-SARSAT, 1998
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