1-1-15. 로오란(LORAN)

가. 소개

(1)　지상지원 무선송신기 정보를 이용하는 로오란은, 장거리 항법(Long Range Navigation)을 위한 정확한 시스템으로써 개발되었다. 로오란은 모든 기상항법을 위하여 미국 해안과 큰 호수에서의 해상 사용자들을 위하여 신뢰성 제공 목적으로 형성되었다. Loran-C라 알려진 현재 상용중인 계통은 제2차 세계대전 이후 4번 발전된 3번째 판이다.

(2)　민간항공 집단의 사용이 늘어남에 따라 미대륙 전체에 걸쳐 신호범위를 넓히기 위해 1991년에 로오란의 해안시설을 증가시켰다.

FAA와 USCG(United State Coast Gudrd)는 Loran을 보충적인 항로상 운영과 비정밀접근 운영을 위하여 NAS(National Airspace System)에 결합시키고 있다. 또한 Loran-C는 캐나다 공역 체계에도 지원된다. 다음은 Loran System, Loran Avionics, 항공기 항법을 위한 Loran의 사용, 그리고 항공에서 Loran의 가능한 미래를 검토하기 위한 소개를 위하여 의도되었다.

나.　로오란연쇄국(Loran Chain)

(1)　U.S 대륙과 Caribou, Maine으로부터 Aleutians안의 Attu Island까지의 Alaska의 남쪽 반을 위한 신호범위가 27 U.S Loran 송신기에 의해 제공되었다. 국운영은 ‘Chains’라 불리우는 4～6개국의 부집단으로 조성되어 있다. 하나의 국은 주국(Master Station)으로 지정되고, 다른 국은 부국(Secondary)로 지정된다.

(2)　로오란 항행 신호는 100KHz가 중심이 되는 무선단파 주파수 대역으로 세밀히 구성되어 있다. 연속적인 신호발생기는 펄스 집단을 가지고 있는데, 주국(M)으로부터의 펄스 집단과 U.S Coast Guard에 의해 V, W, X. Y 그리고 Z로 지정된 부국으로부터의 집단에 의해 정밀한 시간간격을 갖도록 구성되어 있다. 모든 부국들은 8개의 집단 펄스를 방사하고, 식별을 위한 주신호는 추가적인 9번째의 펄스를 가지고 있다.

(3)　주펄스 집단의 재발생 사이의 시간간격을 GRI(Group Repetition Interval)라 한다. 하나의 연쇄(Chain) 안의 모든 국의 GRI는 같고 각각의 로오란 연쇄는 고유한 GRI를 갖는다. 어떤 연쇄 안의 모든 국은 같은 무선 주파수를 사용하고, 어떤 특성 연쇄로부터 로오란 수신기가 식별할 수 있고, 신호집단을 독립시킬 수 있는 Key(비결)는 GRI이다.

예：미 북동부의 송신기들 연쇄(Chain)는 99,600 Microseconds가 편의를 위하여 9960으로 짧아진 GRI로 운영한다. Seneca NY Control의 주국(M)；Caribou, ME(W)；Nantucket, MA(X)；Carolina Beach, NC(Y)；그리고 Dana, IN(Z). Cope Elizabeth, ME, Sandy Hook, NJ 그리고 Plumbrook, OM의 감시 수신기는 Chain운영 정확도를 유지하기 위하여 Loran 신호의 다양한 결과, 정확성 면에서 계속적으로 측정하여 운영체계의 상태를 시간운영이 유지되는지 조정국으로 보고한다.

(4)　국간의 짝을 위하여 주국과 각각의 부국사이의 선을 ‘Base Line’이라 한다. 일반적으로 Base Line은 길이가 약 600～1,000NM이다. Base Line에서 각 방향으로 연장을 ‘Baseline Extension’이라 한다.

(5)　로오란 송신기국은 시간과 조정기기, 송신기, 보조전력장비, 크기가 100×30feet의 건물 그리고 700feet 높이의 안테나를 가지고 있다. 하나의 국은 안테나가 제위치에 있도록 하기 위한 보조선들을 수용하기 위하여 100에이커 이상의 면적의 땅이 필요하다. 각각의 로오란국의 신호출력은 400～1,600KW이다.

(6)　U.S. NAS 안에서 USCG는 8개의 Chain을 구성하는 27개의 국을 운영한다. 4개의 조정국은 Chain의 성능을 검사하고, 24시간 계속근무자가 있다. 또한 캐나다의 동‧서

해안 Chain은 NAS의 좁은 지역에 걸쳐 신호범위를 제공한다.

(7)　조정국이 신호 문제점을 감지하면 ‘Blink’라는 경고 신호가 작동되고, 항법정밀도에 영향을 미친다. Blink는 8개의 펄스 집단 안에서의 현격한 변화를 나타내며 로오란 계통이 항법에 쓰일 수 없다는 것을 즉시 사용자에게 알려줄 수 있도록 수신기가 자동적으로 인식한다. 추가로 다른 어떤 문제들이 국으로부터의 신호전화가 중단되게 할 수도 있다.

(8)　각개의 로오란 연쇄국은 항법－질(Navigation-Quality) 신호 범위를 제공한다. 그림 1-1-13에서는 West Coast Chain의 식별된 지역을 나타낸다. GRI는 9940, 주국은 Fallon(NV), 부국들은 George(WA), Middletown(CA), 그리고 Searchlight(NV)이다. 신호범위 지역내에서의 일반 지상 무선 잡음에 비한 신호강도는 완벽한 수신이 확실하기 위하여 적절하여야 한다.

다.　로오란 수신기

(1)　로오란 수신기가 조종사에게 항법정보를 제공하기 위해서는 하나의 Chain 내에서 3개 이상 국에서의 신호를 수신하여야 한다.

수신함은 수신기가 Chain GRI와 함께 시간확인과 검사된 것들 중에서부터 주국 신호의 확인, 부국의 확인 그리고 각각의 신호 내에서 적절한 선택이 수행되어야 한다.

(2)　어느 지역에서 신호수신은 조종사에게 대략의 위‧경도의 위치 정보를 제공하기 위하여 필요하고, 한번 작동되면 대부분의 수신기는 다음의 사용을 위하여 현재 위치 정보를 저장한다.

(3)　로오란 수신기에 의해 측정되는 기본원리는 주신호와 Chain내 각각 부국에서의 신호 도착시간 차이이다. 각각의 시간차이(TD)값은 약 0.1microseconds의 정확도로 측정되고 0.1microsecond는 거리로 약 100feet와 동일하다.

(4)　항공기의 로오란 수신기는 다음의 3개 신호상태를 인식하여야 한다.

① Usable Signals ② Absence of Signals ③ Signal Blink 비행 중 가장 위험한 상태는 착륙을 위한 접근단계인데, 접근상태에서 수신기는 반드시 Lost Signal과 Signal Blink를 찾아내어서 10초 안에 조종사에게 경고하여야 한다.

(5)　대부분의 수긴기들은 TD값의 정확도 산정과, 항행 해석의 결과를 위하여 다양한 내부 결과들을 수행한다. 검사들은 로오란 펄스와 함께 수신기 시계의 시간 정렬 또는 Signal-to-Noise Ratio(SNR)의 계속적인 측정이 포함된다. SNR은 지역적인 소음에 대한 로오란 신호의 강도이다. 만약 어느 검사에서 실패(탈락)하거나, 측정된 양이 신뢰성 있는 항행한계에서 벗어나면 조종사에게 경고하도록 실행된다.

(6)　로오란 신호는 로오란 사용을 위하여 제공된 100KHz 주위의 저주파 대역에서 운영된다. 신호들이 로오란 신호를 방해할 수 있으므로 적절한 운영을 확실히 하기 위하여 수신기에 의하여 제거되어야 한다. 간섭 신호들을 제거하기 위하여 로오란 수신기는 선택적 간격 여과기를 가지고 있다. 이 여과기들은 ‘Notch Filter’로 알려져 있고 간섭신호의 영향을 줄여준다.

(7)　로오란 수신기의 정확한 작동을 위하여서는 조심스러운 안테나의 장착, 철과 철의 좋은 전기적 접합, 그리고 항공기상 강수의 소음방출 제공이 필수요건이다.

로오란 안테나는 제작자의 지시에 따라 항공기에 장착되어야 한다. 부식된 접합부는 교체되어야 하고, 정전기 방지도구는 항공기에 제작자에 의하여 지시된 지점에 장착(설치)되어야 한다.

라.　로오란 항법

(1)　항공기 로오란 수신기는 4개 주요 구성품으로 구성된다.

① 신호처리기(Signal Processor), ② 항법 계산기(Navigation Computer), ③ 조정/표시기(Control/Display), 그리고 ④ 안테나(Antenna).

(2)　신호처리기는 로오란 신호들이 필요하고, 각 부국 펄스 집단과 주국 펄스 집단 사이의 도착시간 차이를 측정한다. 측정된 TD는 세 개 이상의 송신기에 대한 수신기의 위치에 달려 있다.

(3)　항법계산기는 TD 값을 일치하는 위도와 경도로 변환한다. 일단 항공기의 위치와 시간이 두 지점에서 이루어지면, 목적지까지 거리, 통과하는 경로 오차, 대지속도, 도착예정시간, 그리고 기타가 결정되어질 수 있다. 통과하는 경로 오차는 항로 이탈 지시기의 수직 바늘 또는 숫자로써 항로의 왼쪽 또는 오른쪽의 마일당 10진수로 표시된다. 비정밀 접근 동안 항로 유도는 ±0.30mile 또는 이상일 때 전범위 편향(Full Scale Deviation)으로 조종사에게 나타내어진다.

(4)　정밀 접근을 위한 로오란 항법은 정확하고, 믿을 수 있는 정보를 필요로 한다. 접근시 Signal Blink의 발생 또는 신호 상실은 10초 이내에 알려져야 되고 조종사는 이를 인식하여야 된다. 로오란 신호의 정확성은

접근 절차와 함께 공포된 수정값을 적용함에 의해 항상 되어질 수 있다.

(5)　로오란 비정밀 접근 비행은 VOR 접근 비행과 다르다. VOR 접근은 VOR국의 Radial이고, 공항근처에서 비행기 유도 민감

성은 증가된다. Loran 시스템은 접근 절차가 있는 모든 지역에서 일정한 유도 민감성을 위하여 선형격자(Linear Grid)를 제공한다. 결과적으로 부정확성과 모호성은 VOR에 근접(예, 국통과)하여 운영할 때 발생한다. Loran 접근에서는 일어나지 않는다.

(6)　항법계산기는 조종사에 의해 입력되거나, 수신기 제조자에 의해 입력되는 자료를 저장한다. 수신기 자료 근거는 FAA에 의해 만들어진 모든 변동 사항을 포함하기 위해 60일마다 지역 정비 시설에서 정정된다.

마.　NOTAM은 Loran-C Chain이나 국익 운전 중지일 경우에 발간된다. NOTAM(D)에서 ‘LRN’이라는 식별부호를 쓴다. 국제 NOTAM은 일련의 KNMH 아래에 언급된다. 조종사는 이러한 NOTAM을 FSS 보고자에게 요구함으로써 얻을 수 있다.

바.　Loran-C 상태 정보

Loran-C와 관계된 미리 녹음된 전화 대답 정보는 표 1-1-7과 표 1-1-8에 나와 있다.

사. 미국은 이미 계획된 2000년 12월 31일까지 LORAN-C 시스템을 단기간 사용 할 것이고 장기간 사용 목적에 따른 시스템 개발을 평가중에 있다. 사용자들은 LORAN-C 가 필요하지 않거나 적절한 비용이 아니라면 대체 항행보조시설로의 전환의 이유가 될 것을 알고 있다.