로데슈바르즈 Thomas Bögl
기술 발전은 반드시 아날로그 기술을 디지털 기술로 바꾸는 것만이 아닙니다. 민간 항공사는 기술이 어떻게 발전하는가를 보여주는 뛰어난 본보기입니다. 파일럿과 관제탑 간 음성 통신에는 1948년 도입된 DSB-AM(Double-Sideband Amplitude Modulation)이 계속해서 이용되어 왔습니다. 이 아날로그 VHF 기술(주파수 대역: 118 MHz ~ 137 MHz)을 디지털 음성통신으로 대체하고 싶어하는 이용자는 없습니다. 아날로그 전파는 지연이 짧다는 점, 모든 참가자가 능동적으로 모니터링한다는 점, 디지털 전파가 대체할 수 없는 다른 기능 등 현재까지 중요하게 여겨지면서 확실한 이점이 있습니다.
데이터 송신 파형은 이야기가 다릅니다. 항공 무선은 1990년대 이후 단순한 음성통신 이상의 영역을 적용하였고 확장을 거쳐 디지털 데이터 전송 방식까지 적용하게 되었습니다. VDL Mode 2가 가장 보편적인 방식입니다.
오늘날 항공 무선을 디지타이징한다는 것은 기존 디지털 데이터 송신 방식을 더욱 우수한 성능을 제공하는 새로운 기법으로 대체한다는 것을 의미합니다. 음성 통신에는 계속해서 아날로그 기술이 적용하게 되지만 디지타이징을 통해 스펙트럼 부담을 일부 줄일 수 있습니다. 항공교통관제에서 이와 같이 아날로그 음성통신과 디지털 데이터 기술을 함께 적용함으로써 매우 높은 효율성과 안정성, 운용 안전성을 구현하고 경제성과 미래대응력까지 갖출 수 있습니다.
VDL Mode 2는 ANSP(Air Navigation Service Provider)에서 제공합니다. ANSP는 민간 부문의 이동통신망 사업자에 비유할 수 있습니다. VDL Mode 2도 VHF 주파수 대역에서 작동하기 때문에 데이터 송신과 음성 통신 간 가용 스펙트럼을 공유해야 합니다. 가용 대역폭이 비교적 작기 때문에 VDL Mode 2는 초당 몇 킬로비트 속도로만 데이터를 송신할 수 있습니다.
이 부문에 새로운 L 대역 디지털 항공통신 시스템(LDACS)이 적용됩니다. LDACS는 VDL Mode 2에 비해 최고 200배 빠른 속도의 데이터 처리를 지원합니다. 이름에서 알 수 있듯이, 혁신의 핵심은 L 대역에서 데이터를 전송한다는 것입니다. LDACS는 특히 항공 무선용으로 예약된 주파수 대역의 일부를 사용합니다. LDACS는 간섭 억제 알고리즘을 이용하며 대역 외 방사를 최소화하고 L 대역에서 작동하는 다른 항공 장비와 오류 없이 작동하는 데 최적화되어 있습니다.
미래에는 노이즈 방지 구역 주변 비행과 관련된 항법 데이터를 LDACS 데이터 링크를 통해 자동으로 전송할 수 있게 됩니다. 현재까지 이 작업은 음성 통신으로 수행되었습니다.
최신 항공은 데이터의 안전한 교환이 필요합니다. 그렇지 않을 경우 항공 교통이 불가능해집니다. LDACS는 데이터를 안정적으로 보호하여 대량의 데이터를 안정적으로 처리합니다. 이 시스템은 항공사에서 승무원들이 항공기 운영을 효율적으로 계획하는 데 필요한 데이터 링크 등 새롭고 다양한 애플리케이션을 지원합니다. 오늘날에는 훨씬 많은 항공기 비행이 이루어지고 있으며 항공교통관제사는 새로운 항법 데이터를 더욱 빠르게 배포함으로써 영공 내 상황 변화에 따라 비행 경로를 적시에 조정할 수 있어야 합니다.
최초로 적용된 신규 LDACS 애플리케이션 중 하나는 데이터 링크 기능을 이용해 기존 ATC 시스템의 느린 VHF 무선 링크를 빠른 LDACS 링크로 확장 또는 교체하는 방식입니다. 따라서 신규 시스템을 구입하지 않고도 데이터 전송 속도를 빠르게 큰 폭으로 높일 수 있습니다. LDACS가 유리한 또 다른 이유는 매우 간단한 경로를 통해 출시가 가능하다는 점입니다.
안정성과 보안이 우수한 LDACS 데이터 전송은 새로운 친환경 항법 방식에도 적용됩니다. 이 경우 3차원 공간의 정밀 좌표를 이용해 엄격히 정해진 시간 한도 내에 반드시 통과해야 하는 항공기 루트를 선택하는 플랜이 이루어집니다. 노이즈 방지 구역을 회피하기 위해 항공기가 공항과 인접한 루트를 따라 동적으로 비행해야 하는 경우에는 4D 궤도 개념을 적용할 수 있습니다.
장기적으로는 출발 공항부터 목적지까지 4D 궤도만 사용해 전체 비행 경로를 관리함으로써 영공을 훨씬 효율적이고 친환경적으로 이용하는 것입니다.
LDACS를 개발하는 과정에서 네 가지 주요 연구 프로젝트가 핵심 역할을 했습니다. 관련 내용은 타임라인 아래에 나열되어 있으며 문서 하단의 정보 상자에 자세한 내용이 설명되어 있습니다.
기내 다른 시스템과 같이, 트랜시버에도 국제 표준이 적용됩니다. 비행 허가는 기내 적용된 기술의 안정성과 모든 교통 안전 기준 충족을 보장할 수 있도록 이러한 표준을 근거로 발급됩니다. 승인 프로세스는 매우 엄격한 것이 일반적이며, 10년에서 20년까지 소요됩니다. 대부분의 기업이 이렇게 긴 시간 동안 기다릴 수 없기 때문에 정부는 산업계가 표준화 프로세스에 가능한 신속히 참여하는 것을 목표로 하는 연구 프로젝트를 진행해 왔습니다.
독일 연방 경제기후보호부는 LDACS 관련 항공 리서치 프로그램 LuFo에 착수했습니다. 로데슈바르즈는 이 프로그램에서 활동하고 있으며 LDACS 기술을 공동 개발하기 위해 독일 항공우주센터 DLR과 같은 프로젝트 파트너와 협업하고 있습니다.
연방 경제기후보호부(BMWK)에서 연속적으로 후원하는 네 가지 연구 프로젝트가 민간 항공용 LDACS 디지털 데이터 전송 기술의 개발을 크게 진전하는 데 기영하였습니다.
로데슈바르즈는 2012년부터 2015년까지 독일 항공우주센터(DLR) 및 기타 프로젝트 파트너와 함께 연구소 테스트 관련 기능 검증 시스템을 개발하기 위한 컨소시움에 참여했습니다.
이 MICONAV 프로젝트는 비행 운영 중 운영 신뢰성을 입증했습니다. 2016년부터 2019년까지는 매우 정확한 항법 기능까지 갖춘 안전 비행 검증 시스템을 개발하였습니다. 후속으로 진행된 실험 및 비행 테스트에서는 프로젝트를 위해 특수 설계된 4개 LDACS 기지국에 대한 로그 온/오프 테스트와 지상국에서 다른 지상국으로 핸드오버 테스트를 성공적으로 마칠 수 있었습니다. 항공기와 지상국 간 통신도 고고도 상공 비행, 이착륙 시, 공항에서 지상 주행과 같은 다양한 상황에서 안정적으로 작동하였습니다.
이 프로젝트(2019 ~ 2022)는 파형의 기능을 확장해 항공기 간 다이렉트 통신을 포함하였습니다. 즉, LDACS가 더 이상 지상 인프라에 구속되는 것이 아니라 대양 간 비행 경로에도 사용할 수 있음을 의미합니다.
PaWaDACs 프로젝트는 2022년부터 진행되었습니다. 이 프로젝트는 장비 검증 시스템을 소형화하고 독일 항공 항법 서비스 제공업체(DFS)에서 운영하는 두 위치에서 현실과 같은 테스트 환경을 준비하는 데 주력하고 있습니다. 이 작업이 완료되면 미래 LDACS 시스템에 필요한 핵심 기술 단계가 확실히 구현되어 민간 항공용 신제품을 개발하기 위한 견고한 기초를 다질 수 있습니다. 로데슈바르즈는 지상국용 장비를 공급할 수 있게 될 뿐만 아니라 항공기 내에서 사용하는 솔루션을 제공하는 데 최적의 입지를 갖추게 됩니다.
워킹 그룹은 비행 승인 표준을 작성 및 구현하기 위해 ICAO(International Civil Aviation Organization)와 협업하고 있습니다. ICAO는 본사가 캐나다에 있으며 민간 항공 관련 최고 권위를 가진 표준화 기구입니다. ICAO는 표준화 프로세스에서 가장 중요한 문서를 조사 및 통합합니다.
최근 착수된 LuFo 프로젝트 PaWaDACs(정보 상자 참고)에서 기술적 초석을 다진 결과 2025년부터 LDACS 지상 및 기내 장비의 제품 개발을 시작할 수 있게 되었습니다. 시장 출시는 2028년으로 예상됩니다. 로데슈바르즈는 LuFo 프로젝트 초기부터 참여하여 LDACS 공급업체 중에서도 시장을 리드하는 경쟁우위를 확보하였습니다.
