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과제기본정보

위성항법보정시스템 안전운용기술개발1년차

사업개요
사업개요에 대한 사업명, 분류코드(기술분류), 과제명, 주관연구기관, 총괄연구 책임자(성명, 소속, 전화번호), 총 연구기간, 당해연도 연구기간 정보제공
사업명 위성항법보정시스템 안전운용기술개발 과제번호 21KASS-C164208-01
국가과학표준분류 1순위 원자력 | None | None 적용분야 교통/정보통신/기타 기반시설
2순위 원자력 | None | None 실용화대상여부 실용화
3순위 원자력 | None | None 과제유형 개발
과제명 위성항법보정시스템 안전운용기술개발
주관연구기관 (재)한국항공우주연구원
총괄연구 책임자 성명 윤영선
소속 (재)한국항공우주연구원 직위 선임연구원
전화번호 042-860-2351 FAX 042-860-2789
총 연구기간 2021-04-01 ~ 2025-12-31
당해연도 연구기간 2021-04-01 ~ 2021-12-31

(단위:원)

년도별 정부출연금, 기업부담금, 계 정보제공
년도 정부출연금 기업부담금
현금 현물 소계
1차년도 4,575,000,000 0 0 0 4,575,000,000
과제기본정보의 연구개발개요, 최종목표, 연구내용 및 범위 정보제공
연구개발개요 ○ ICAO(국제민간항공기구)는 미래항공시스템 전환계획인 항공시스템 중장기 발전계획(ASBU : Aviation System Block Upgrades)을 통해 위성항법기술 등을 이용한 보다 진보된 CNS/ATM으로 전환하는 계획을 제시하여 급증하는 항공교통량에 대응.
- 세계 항공시장의 급성장에 따라 공항항공정보, 항행시설 등 전 세계 미래 항공 교통 시스템 환경 구축을 위해 국제민간항공기구(ICAO)는 이를 위한 가이드라인인 ASBU를 만들고 각 지역/체약국의 이행을 촉구 중이며, 미국, 유럽, 일본 등은 ASBU에 따른 미래 항공교통관리 종합계획을 수립하고 단계별로 전환을 추진 중임

○ 이에, 우리정부는 ‘미래 항공교통시스템 기본계획’을 마련하고 기본계획을 바탕으로 10~20년 동안 단계적으로 항공교통시스템을 업그레이드할 계획이며 특히 4대 분야 즉 “공항운영 개선”, “시스템 및 데이터 상호 운용성 증대”, “공역수용량 및 비행효율성 증대”, “효율적인 비행경로 구축”에 대한 기본계획을 마련하고 각 분야에 인공위성(위성항법)과 정보기술이 활용됨

○ 특히, 국토교통부는 이러한 흐름에 대응하기 위해 ’14년부터 '22년 개발완료, ’23년 이후 항공용 서비스 제공을 목표로 한국형 정밀 GPS 위치보정시스템(이하 “KASS”)을 개발 중
- KASS는 ICAO 표준권고안(ICAO SARPs)에 제시된 무결성 요구조건이 매우 높은 시스템으로 항공기의 500만 번 착륙 시 1회의 오류 허용함
※ KASS(Korea Augmentation Satellite System) : GPS 신호를 보정하고 신뢰도를 높여 민간 항공기의 항법신호로 사용할 수 있게 하는 한국형 SBAS(Satellite Based Augmentation System)

○ KASS는 개발 완료 및 인증 후 지속적으로 운영될 예정이므로, KASS 신호의 안정적 제공 및 무결성 유지를 위한 기술개발 필요
- SBAS 신호 사용자의 안전을 확보하고, 시스템 성능을 국제수준으로 지속적으로 유지할 수 있는 운영기술 개발 필요
※ 유럽집행위원회(EC)는 EGNOS 운영기관(ESSP)을 통해 약 2년 동안 운영기술을 개발하고 유럽항공안전청(EASA)을 통해 인증하여 항공용 서비스 개시
최종목표 ○ 국제 수준의 SBAS1) 운영 인증 기준을 만족하는 KASS2) 항공용 사용자 안전성 확보 및 입증기술 개발을 통한 KASS 운영 체계 구현 기술 개발 및 검증
○ KASS의 APV-I급3) SIS(Signal In Space) 성능 확보 및 유지를 위한 시스템 개발 및 검증
1) SBAS(Satellite Based Augmentation System) : 위성을 통해 위성항법시스템의 보강정보를 방송하여 공역 내 항공기를 대상으로 항행서비스를 제공하는 시스템
2) KASS(Korea Augmentation Satellite System) : 대한민국을 대상으로 APV-I급 성능의 GPS 보정 서비스를 제공하는 한국형 SBAS
3) APV(Approach Procedure with Vertical guidance) - I : 위성항법시스템 및 SBAS 신호를 이용하여 항공기가 75m의 결심고도까지 접근을 수행할 수 있는 절차
연구내용 및 범위 ○ KASS 안전 운영 및 성능 보증 기술은 크게 KASS 안전 운영기술 개발과 KASS 성능 유지 및 감시 기술로 구분
○ KASS 안전 운영 기술 개발을 위한 개략적인 연구내용은 아래와 같음
KASS 운영 체계 요구사항, KASS 성능 유지 및 감시 기술 임무요구사항을 도출하고 각 요구사항의 검증 기술 연구
KASS 운영 체계 수립을 지원하기 위해 KASS 운영 기술, KASS 운영 인증 획득 기술 및 KASS 서비스 제공 기술 등 체계 구현 기술 연구
※ 본 사업을 통하여 개발하지 않으나 KASS 운영을 위해 필요한 도구가 추가 식별될 경우, 이에 대한 필요성 및 가이드라인을 제시할 예정이며 도구 개발은 항공위성항법센터에서 진행 필요.
○ KASS 성능 유지 및 감시 기술 개발을 위한 개략적인 연구내용은 아래와 같음
KASS 운영 인증 기준을 만족할 수 있도록 SIS 성능 확보 및 유지를 위한 기술 및 도구를 개발
개발된 운영 체계 및 도구를 활용한 운영 방안 수립

○ KASS의 안전운영 및 성능 보증을 위해서는 KASS 운영기관에 대한 인증이 요구되며, 본 과제에서는 KASS 운영기관의 체계 수립 및 인증 지원하기 위한 업무를 수행
○ 본 과제에서는 KASS 운영기관의 체계를 수립하기 위한 지침과 함께, 성능 유지 및 감시를 위한 제품(Tool) 개발을 수행하며, 교육 및 검증 활동을 통해 체계 수립의 정당성을 확립
○ 최종적으로 KASS 운영기관의 인증을 지원

1단계
○ KASS 안전운영기술 개발
- 항공용 사용자 안전을 보장하는 KASS 운영 체계 요구사항 도출
- KASS 운영 체계 요구사항 검증 방안 연구
- KASS 운영 체계 구현 기술 개발
: KASS 시스템 운영 기술 개발
: KASS 운영 인증 획득 기술 개발
: KASS 서비스 제공 기술 개발
: KASS 서비스 모델링 및 운영 개념 수립, KASS 서비스 제공 준비 기술

○ KASS 성능 유지 및 감시기술 개발
- KASS 성능유지 및 감시 기술 임무요구사항 도출
- KASS 성능유지 및 감시 기술 검증 방안 수립
- KASS 성능유지 및 감시 알고리즘 개발
- 하위체계 생산자료 수집 및 분석 기술(4종) 설계 및 시제품 초안 개발
- KASS 및 하위체계 성능 모니터링 및 예측기술(5종) 설계 및 시제품 초안 개발
- KASS 검증 기술(2종) 설계 및 시제품 초안 개발
- KASS 훈련 기술 및 지원 기술(3종) 설계 및 시제품 초안 개발
- 하위체계 생산자료 수집 및 분석 기술(4종) 설계 및 시제품 초안 개발


2단계
○ KASS 안전운영기술 개발
- KASS 운영체계 구현 기술을 적용한 KASS 운영기관의 운영체계 검증
- KASS 운영 체계 구현 기술 개발
: KASS 서비스 제공 기술 개발
: "도로교통", "철도교통" 및 "측지측량" 분야 도메인별 KASS 서비스 제공 방안 연구

○ KASS 성능 유지 및 감시기술 개발
- 하위체계 생산자료 수집 및 분석 기술(4종) 시제품 개발 및 검증 완료
- KASS 및 하위체계 성능 모니터링 및 예측기술(5종) 시제품 개발 및 검증 완료
- KASS 검증 기술(2종) 시제품 개발 및 검증 완료
- KASS 훈련 기술 및 지원 기술(3종) 시제품 개발 및 검증 완료
- KASS 성능유지 및 감시 기술 TIB(Technical Instruction Book) 개발 및 검증 완료
- KASS 성능 유지 및 감시 기술 사용 방안 개발 및 검증 완료

○ KASS 운영·성능측정 및 안전성 검증
- KASS 성능 유지 및 감시 기술 성능측정, 개선 및 안전성 검증
- KASS 운영체계 구현 기술 보완 및 개선
건설기술연구개발사업 주요내용
건설기술연구개발사업 주요내용의 구분, 연구개발목표, 연구개발 내용 및 방법 정보제공
구분 연구개발목표 연구개발 내용 및 방법
1차년도 ○ KASS 항공용 사용자 안전성 요구사항 도출(1/2)
○ KASS 항공용 사용자 안전성 요구사항 검증 방안 수립(1/2)
○ KASS 운영 체계, 성능 유지 및 감시 임무요구사항 정의
- 국내/외 항행안전시설 규정 조사 및 분석 수행
: 성능적합증명, 완성검사 규정 조사 및 분석
: 유럽 및 미국 규정 조사 및 분석
- 국내/외 항행안전시설 운영 사례 조사 및 분석 수행
- 국외 SBAS 성능 유지 및 감시 기술 사례 조사 및 분석 수행
- 요구사항 정의 지원을 위한 국외협력업체 선정 및 관리
- KASS 운영/유지보수 개념서 분석 수행
- KASS 운영 관련 산출물 식별 및 분석 수행
- 국내/외 이해당사자 회의를 통한 의견 수렴
- KASS 운영 체계 요구사항 도출
- KASS 성능 유지 및 감시 임무요구사항 도출
- KASS 운영 체계, 성능 유지 및 감시 임무요구사항 검토회의 수행

○ KASS 운영 체계, 성능 유지 및 감시 임무요구사항 검증 방안 수립
- 검증 계획 수립
- 요구사항별 검증 방법(시험, 증명, 설계, 실증 등) 선정
- 검증 시나리오 및 절차 초안 수립
연구성과 기술적 기대성과 ○ ASBU를 이행하기 위한 핵심 기술인, KASS의 안정적인 운영 및 항공용 서비스 제공으로 ASBU의 국내 이행을 위한 필수 인프라 제공
- KASS 운영기술을 통한 KASS 보강신호의 안정적인 제공은 대한민국 영공을 비행하는 항공기에 대하여 PBN 기반 비행을 가능케 하여 공항 접근성 증대, 연속 강하 운영, 연속 상승 운영 등 주요 ASBU 항목 이행 가능
-또한, 항공기는 KASS 보강신호를 사용하여 지상시설의 도움 없이 신뢰성 있는 자신의 위치정보를 측정할 수 있으므로 ADS-B 사용 시 특정 항공기에 대한 위치를 타항공기나 관제센터에서 정확히 알 수 있어 항공 효율성 및 안전성이 증대
사회 경제적 파급효과 경제적ㆍ산업적 측면
○ 위치기반서비스 산업 및 관련 산업 활성화
- 유럽 EGNOS의 경우 농업, 해양, 철도, 도로교통, 측지측량 및 스마트폰 분야에서 SBAS 보강신호를 활용 중
- 유럽위성항법청(GSA)은 GNSS 장비 빛 서비스 시장이 2019년 1500억 유로(약 193조원)에서 연평균 8%씩 성장하여 2029년에는 약 3,250억 유로(약 418조원)로 성장할 것으로 예측

사회적 측면
○ 국민 삶의 질 향상
- 위성항법 기반 항공교통 체계로의 전환을 가속화하여, 교통량 수용력 증대, 연료 사용 감소 및 환경 개선, 안전성 개선 등에 기여
- 위성 기반의 정밀 국가 PNT 정보 제공을 통한 국민 안전 기반을 확보함으로써 국민 삶의 질 증진
활용방안 ○ KASS 운영기관인 국토교통부의 항공위성항법센터에 본 과제에서 개발된 운영 기술이전
- 개발된 계획, 절차, 매뉴얼 등을 국토교통부로 이전하고 교육 수행
- KASS 성능 유지 및 감시 도구를 국토교통부로 이관하고 교육 및 유지보수 지원

○ ASBU(Aviation System Block Upgrades) 계획을 이행하는 국내 주요 이해관계자를 만족하는 KASS 운영 기술을 개발하여 KASS 활용 극대화
- 지방항공청, 항공사, 공항공사 및 항공 업체 등과 협력 기반을 마련하여 KASS 항공용 사용자 안전성 관련 요구사항 도출
- KASS 보강신호 사용자를 대상으로 대응 체계 및 협력 체계를 구축하여 지속적인 사용자 지원 수행

○ 성능기반항행(PBN) 기반 LPV 비행절차 제작 지원
- 국내 공항에 대하여 성능기반항행 비행절차 제작 시 성능 유지 및 감시 도구로 분석한 공항별 KASS 제공 성능에 기반한 최저치(minima) 설정 지원
- KASS 시스템이 APV-I 연속성 미충족 시 비행절차 관련 위해 분석 지원

○ 무인기 교통관제 시스템(UTM) 등 유무인 이동체 기술 개발 지원
- 해당 기술 개발 시 KASS 보강신호를 위치 측정 및 무결성 정보에 사용할 수 있도록 기술지원
핵심어
핵심어의 구분, 핵심어, 핵심어1~핵심어5 정보제공
핵심어 핵심어1 핵심어2 핵심어3 핵심어4 핵심어5
국문 SBAS 운영유지보수 SBAS 성능 감시 한국형 정밀 GPS 위치보정시스템 안전성 -
영문 SBAS Operation and Maintenance SBAS Performance Monitoring KASS Safety -
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