[논문]태안비행장 GBAS Curved Approach 비행시험에 관한 연구

김우리얼; 홍교영

doi:10.12673/jant.2015.19.1.1

[국내논문] 태안비행장 GBAS Curved Approach 비행시험에 관한 연구
A Study on GBAS Curved Approach Flight Test in Taean Airport 원문보기

한국항행학회논문지 = Journal of advanced navigation technology, v.19 no.1 = no.70, 2015년, pp.1 - 6

김우리얼 (한서대학교 항공전자공학과) , 홍교영 (한서대학교 항공전자공학과)

초록
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전 세계적으로 급속하게 증가하는 항공교통량으로 인해 ICAO는 기존의 항행장비를 위성항법 기반으로 대체해 나가고 있으며, 이의 일환으로 기존의 ILS를 이용한 이착륙 서비스를 GBAS 로 대체할 계획을 수립 하였다. GBAS는 활주로까지 항공기를 유도하는 정밀 접근 서비스와 공항 주위의 정밀위치정보 서비스를 제공하는 위성항법 보강시스템을 이용하여 ILS와 달리 한 개의 시스템으로 활주로의 수에 관계없이 요구 성능을 제공할 수 있으며 curved approach가 가능하다는 장점을 보유하고 있다. 본 논문에서는 태안비행장 비행시험을 통한 ILS접근 절차와 GBAS curved approach절차를 비교하여 비행시간 단축 및 연료 감소효과를 분석하였으며 실제 비행시험을 통하여 이를 측정 확인 하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

Due to the rapid increase in air traffic worldwide, ICAO has replaced the existing navigation equipment with equipment based on satellite navigation. As a part of that work, ICAO was planning to replace conventional takeoff and landing service using ILS with GBAS. Unlike ILS, GBAS which uses precision approach service inducing aircraft to airport and satellite based augmentation system providing precise position information service surrounding airport is capable of providing a required performance by only a system, regardless of the number of systems, and has an advantage that it is possible curved approach. In this paper, fuel reduction of ILS approach procedures and GBAS curved approach procedures is estimated and determined by flight test in Taean Airport.

Keyword

AI 본문요약
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문제 정의

본 논문에서는 기존에 사용 중인 ILS 절차와 향후 적용될 GBAS curved approach 절차를 통한 착륙 절차 수행 시 향상된 연료 소모량의 직접적인 비교를 위해 한서대학교 태안비행장에서 비행시험을 수행하였다. 비행시험은 CESSNA 항공기의 auto pilot 기능을 사용하여 RKTA RWY 15 방향으로 ILS 와 curved approach를 통한 착륙절차를 각각 비행시험을 수행하였으며, 정해진 포인트에서 착륙지점까지 걸리는 시간과 이에 따른 실질적인 연료 소모량의 차이를 실험을 통하여 입증 하였다.

가설 설정

1. Concept of ground based augmentation system.

제안 방법

본 논문에서는 태안비행장 가상 ILS 접근 절차와 GBAS의 curved approach 절차에 따라 비행시험 및 비행시험 후 얻어지는 연료 소모량의 이득을 항로에 따라 비교분석 하였으며, 실제 비행을 통하여 이를 측정 하였다.
ILS와 GBAS curved approach 의 비교를 위해 태안비행장에 각 절차상의 루트를 설정하였다. 비행시험을 하게 될 기체는 CESSNA항공기를 사용하여 비행시험을 하였으며 auto pilot 기능을 사용하여 비행시험을 진행하였다.
ILS와 GBAS curved approach 의 비교를 위해 태안비행장에 각 절차상의 루트를 설정하였다. 비행시험을 하게 될 기체는 CESSNA항공기를 사용하여 비행시험을 하였으며 auto pilot 기능을 사용하여 비행시험을 진행하였다.
그림 3은 ILS 절차에 대한 비행 루트를 나타내며 대한민국 항공로를 지나는 항공편이 태안비 행장에 착륙할 시를 고려하여 루트를 설정 하였다. 태안비행장은 좌측으로 R-108을 비롯한 제한공역 및 우측으로 서산 공군 기지가 위치하기 때문에 이를 피하여 각 fix를 설정하였으며, NAMJA에서 IAF(initial approach fix)로 STAR(standard terminal arrival routes)절차를 진행하기 위해 임의의 NAMJA-1, NAMJA-2를 설정하였다. IAF 로 진 입후 ILS 절차에 따라 RKTA RWY 15로 진입하도록 구성하였다.
태안비행장은 좌측으로 R-108을 비롯한 제한공역 및 우측으로 서산 공군 기지가 위치하기 때문에 이를 피하여 각 fix를 설정하였으며, NAMJA에서 IAF(initial approach fix)로 STAR(standard terminal arrival routes)절차를 진행하기 위해 임의의 NAMJA-1, NAMJA-2를 설정하였다. IAF 로 진 입후 ILS 절차에 따라 RKTA RWY 15로 진입하도록 구성하였다.
그림 4와 같이 태안비행장 ILS 접근절차와의 직접적인 비교를 위해 curved approach루트를 설정하였으며 ILS 절차와 마찬가지로 NAMJA에서 STAR 절차를 통해 NAMJA-1의 루트를 거쳐 IAF 로 진입한 뒤 curved approach를 수행하여 RWY15로 진입할 수 있도록 설정하였다.
따라서 서산 훈련장을 피해 curved approach절차 수행 시 단축된 거리로 비행을 할 수 있다. Google Earth에 각 fix의 좌표 값을 입력하여 거리측정을 하였다. ILS 절차를 수행하였을 시 NAMJA-1부터 RWY15 까지 거리는 33.
비행시험 데이터 수집을 위한 탑재 장비는 GPS antenna와 수신기 및 배터리로 구성되며 , GPS 수신기와 배터리 및 컴퓨터를 모듈화 하여 항공기에 탑재 하였다. 비행시험은 한서대학교 비행교육원에서 이루어 졌으며, CESSNA 항공기의 auto pilot 기능을 사용하여 비행 전 각 fix를 입력한 뒤 full auto pilot을 수행하였다. 그림 5-8은 auto pilot 기능을 사용하여 실질적으로 비행한 루트를 나타내며 절차 구성단계에서 만든 시나리오와 매우 흡사하게 비행시험이 이루어 졌음을 알 수 있다.
ILS 와 curved approach절차를 통한 비행시험을 각각 진행하였다. curved approach절차를 수행하였을 시 ILS 절차를 수행하 였을 때보다 약 7.
본 논문에서는 기존에 사용 중인 ILS 절차와 향후 적용될 GBAS curved approach 절차를 통한 착륙 절차 수행 시 향상된 연료 소모량의 직접적인 비교를 위해 한서대학교 태안비행장에서 비행시험을 수행하였다. 비행시험은 CESSNA 항공기의 auto pilot 기능을 사용하여 RKTA RWY 15 방향으로 ILS 와 curved approach를 통한 착륙절차를 각각 비행시험을 수행하였으며, 정해진 포인트에서 착륙지점까지 걸리는 시간과 이에 따른 실질적인 연료 소모량의 차이를 실험을 통하여 입증 하였다. RWY 15 방향 접근 시 curved approach를 이용한 착륙은 ILS를 사용하였을 때보다 6분 8초의 시간이 단축 되었으며 이에 따른 연료소모량은 1.

성능/효과

ILS 와 curved approach절차를 통한 비행시험을 각각 진행하였다. curved approach절차를 수행하였을 시 ILS 절차를 수행하 였을 때보다 약 7.97 NM (14.23 km)의 거리를 단축할 수 있었으며 6분 8초의 시간과 1.89 l (0.5 gal)의 연료를 절약할 수 있었다. 이는 Google Earth를 사용하여 측정한 거리와 항공기의 평균 운항 속도를 고려하여 예측하였던 값과 비교할시 약 96%의 정확도를 나타낸다고 할 수 있다.
비행시험은 CESSNA 항공기의 auto pilot 기능을 사용하여 RKTA RWY 15 방향으로 ILS 와 curved approach를 통한 착륙절차를 각각 비행시험을 수행하였으며, 정해진 포인트에서 착륙지점까지 걸리는 시간과 이에 따른 실질적인 연료 소모량의 차이를 실험을 통하여 입증 하였다. RWY 15 방향 접근 시 curved approach를 이용한 착륙은 ILS를 사용하였을 때보다 6분 8초의 시간이 단축 되었으며 이에 따른 연료소모량은 1.89 l(0.5 gal)감소된 것을 확인하였다. 이에 본 연구를 통하여 GBAS의 장점이 가시적으로 확인되었다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	위성항법지역보강시스템이란 무엇인가?	위성항법지역보강시스템(GBAS)은 터미널 공역에서 활주로까지 항공기를 유도하는 정밀접근서비스와 공항 주위에서 정밀위치정보 서비스를 제공할 수 있는 위성항법 보강시스템이다. 국제민간항공기구는 1990년대 초에 지상기반 항법시설의 단점을 극복하기 위하여 위성항법보강시스템인 GBAS와 함께 조종사의 GNSS 데이터 확인을 돕기 위해 추가적인 정보를 제공하는 ABAS(aircraft based augmentation system)와 정지궤도위성을 사용하여 GNSS 위치 데이터의 정확도와 신뢰도를 높인 SBAS(satellite based augmentation system)를 국제기술표준으로 채택하였다[4].
	curved approach는 어떤 특징과 장점을 가지고 있는가?	curved approach는 필수항행성능(RNP; required navigation performance)의 핵심으로 곡선 항로(curved flight tracks)를 이용한 절차이다. 이는 “radius-to-fix legs”으로 불리는 한 점을 기준 일정한 반경으로 선회하여 활주로에 진입 하는 절차이다. 이러 한 선회는 항행 데이터베이스에 입력이 되어 있으며, 치명적인 장애물 지역을 피하기 위해 행해진다. 지상에 고정되어진 시설에 의존하기 때문에 정해진 루트대로 접근해야 하는 ILS와는 다르게 GBAS는 유동적인 접근이 가능하므로, 지형지물에 대한 제약사항을 해결 할뿐만 아니라, 운항거리 감소로 인한 많은 장점이 있다[6].
	GBAS은 어떻게 구성되는가?	국제민간항공기구는 1990년대 초에 지상기반 항법시설의 단점을 극복하기 위하여 위성항법보강시스템인 GBAS와 함께 조종사의 GNSS 데이터 확인을 돕기 위해 추가적인 정보를 제공하는 ABAS(aircraft based augmentation system)와 정지궤도위성을 사용하여 GNSS 위치 데이터의 정확도와 신뢰도를 높인 SBAS(satellite based augmentation system)를 국제기술표준으로 채택하였다[4]. GBAS는 그림 1과 같이 지상국(ground station)과 항공기 탑재장비로 구성되고 지상국은 정밀하게 측지된 위치에 설치된 다중 안테나와 기준국, 데이터를 처리하는 지상시설 및 VHF 데이터 방송 송신기로 구성된다. 공항에 설치된 GBAS 기준국의 수신기들은 GPS 신호를 수신하여 의사거리 보정정보를 계산한다.

참고문헌 (7)

M. S. Jeong, "Analysis of GPS signal environment for GBAS siting in Gimpo international airport," Journal of The Korean Society for Aeronautical and Space Sciences, Vol. 41, No. 1, pp 70-78, Jan. 2013.

원문보기 상세보기
H. C. Choi, "Study on the plan of the test and evaluation for approval of GBAS ground system", The Korean Society for Aeronautical and Space Sciences, Yongpyeong: Korea, pp.1407-1411, Nov. 2011.
FAA. Satellite Navigation - Ground Based Augmentation System (GBAS) [Internet]. Available: http://www.faa.gov/about/office_org/headquarters_offices/ato/service_units/techops/navservices/gnss/laas/
S. H. Kim, Y. H. Joo, S. B. Bae, S. H. Choi, S. H. Yoon, D. G. Kim, D. H. Kim, and S. B. Park, Establish approach procedure of GBAS and implement of simulator for the flight test of GBAS approach procedure based on GBAS CAT-I(III), Hanseo University. Aviation technical document., GBAS-2011-A-001, 2013.
H. S. Jun, A study on improving GBAS performance and reliability using the analysis of regional environmental factors, Ph. D, Pusan university, Busan, Korea, Jun., 2010.
B. S. Goo, "Consideration on Taean Airport Curved Approach Using the Simulator," Journal of Advanced Navigation Technology, Vol 18, No. 4, pp.288-295, Aug, 2014.

원문보기 상세보기
Paul Jackson MRAeS, "Jane's All The World's Aircraft 2004-2005 & Jane's Fighting Ships 2004-2005," Jane's Information Group, p.629, 2006.

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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