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과제현황 목록

과제기본정보

초정밀 GPS 보정시스템(SBAS) 개발 구축8년차

사업개요
사업개요에 대한 사업명, 분류코드(기술분류), 과제명, 주관연구기관, 총괄연구 책임자(성명, 소속, 전화번호), 총 연구기간, 당해연도 연구기간 정보제공
사업명 항공안전기술개발사업 과제번호 21ATRP-A087579-08
국가과학표준분류 1순위 건설 교통 | 항공교통기술 | 항공안전기술 적용분야 교통/정보통신/기타 기반시설
2순위 정보 통신 | 위성 전파 | 위성항법 실용화대상여부 실용화
3순위 None | None | None 과제유형 개발
과제명 초정밀 GPS 보정시스템(SBAS) 개발 구축
주관연구기관 (재)한국항공우주연구원
총괄연구 책임자 성명 이병석
소속 (재)한국항공우주연구원 직위 단장
전화번호 042-860-2351 FAX 042-860-2789
총 연구기간 2014-10-30 ~ 2023-12-31
당해연도 연구기간 2021-01-01 ~ 2023-12-31

(단위:원)

년도별 정부출연금, 기업부담금, 계 정보제공
년도 정부출연금 기업부담금
현금 현물 소계
8차년도 17,492,000,000 0 0 0 17,492,000,000
과제기본정보의 연구개발개요, 최종목표, 연구내용 및 범위 정보제공
연구개발개요 ㅇ 오늘날 세계는 안보와 경제·산업 발전을 위해 경쟁적으로 인공위성 활용한 위성항법시스템 기술 개발
ㅇ 위성항법시스템은 현재 국방, 행정, 통신 등 경제·사회 전반에 활용되고 있는 필수적인 시스템으로 위성항법 서비스에 장애가 발생할 경우, 국가 주요활동 마비 발생 가능
ㅇ 항공기사고는 대부분 위치정보 오류로 인하여 발생하고 있어, 정확한 위치정보 제공이 항공안전에 필수이므로 GPS가 가지고 있는 위치오차 발생 문제점을 해소하고, 실시간 정밀 위치정보 제공 필요
ㅇ SBAS는 항공기의 안전한 운항을 위하여 위성항법 신호의 보정정보 및 무결성 정보를 제공하도록 국제민간항공기구가 국제표준으로 정한 시스템임
ㅇ 미국을 중심으로 유럽, 일본 등 기존 SBAS 보유국들이 2025년까지 SBAS 기준국 네트워크의 전지구적 확장을 추진
ㅇ 우리나라 항행안전시설의 안정적이고 독립적인 운영과 항공 주권을 지키기 위해서 독자적인 SBAS 연구개발 시급
최종목표 ㅇ 국제민간항공기구 (ICAO)의 요구성능을 만족시키는 SBAS 개발
- 목표 1 : APV-I급 SoL 서비스를 위한 SBAS 개발
- 목표 2 : CAT-I급 시험운영을 위한 기술 개발
ㅇ APV-I급 SoL 서비스를 위한 SBAS 개발
- 제1핵심과제의 최종목표는 APV-I급의 SoL(Safety of life) 서비스를 제공할 수 있는 SBAS를 개발하고, 개발된 APV-I급 SBAS에 대하여 성능적합증명 및 완성검사 또는 준공검사를 국토교통부로부터 획득 (운영개시 검사는 국토교통부가 자체적으로 시행)
ㅇ CAT-I급 시험운영을 위한 기술 개발
- CAT-I급 이중주파수 SBAS 시연장비 개발 및 시험운영
연구내용 및 범위 ㅇ 총괄체계관리
- 사업관리 : 개발 일정관리, 예산관리, 성과관리, 위험관리
- 기술관리 : 설계관리, 형상관리, 시험평가관리, 인증적합성관리
- 인터페이스관리 : 개발기관-운영기관-인증기관 간 인터페이스 관리, 핵심과제간 인터페이스관리, 국내외 기관 간 인터페이스 관리, TRT 운영

○ APV-I 급 SBAS 체계 개발
- 임무 요구사항 및 성능 요구사항 분석을 통한 시스템 요구사항 정의
- 국내 및 국외 협력 업체 선정
- 시스템 개념설계, 예비설계 및 상세설계 수행
- 시스템 안전성 평가 수행
- 통합운영국, 중앙처리국, 기준국, 위성통신국, 정지궤도위성 탑재체 등의 하위시스템 통합
- 성능적합증명을 위한 검증 시험 계획 및 절차 수립, 검증 도구 개발, 검증 시험 수행, 결과 분석
- 운용시험평가 및 오프라인 감시 도구 개발
- 운용시험평가 수행
- 운영전 성능확인을 위한 비행검사 절차 개발 및 사전 비행시험 수행
- 성능 요구사항 만족을 위한 운영 및 유지보수 체계 개발 및 절차서 작성
- 운영 및 유지보수 절차 교육
- 시험 신호 방송, 공개서비스 제공, SoL 서비스 제공 준비
- 시스템 품질 보증 산출물 생성
- SoL 서비스 제공을 위한 항공용 인증 산출물 생성 및 인증 활동 수행
- 기술 검토회의 수행
○ APV-I 급 중앙처리국 시스템 개발
- 중앙처리국 요구사항 및 규격 분석
- 중앙처리국 인증 및 품질 보증 산출물 생성
- 보정정보 및 무결성정보 생성을 위한 중앙처리국 처리부 개발
- 보정정보 및 무결성정보 검증을 위한 중앙처리국 검증부 개발
- 중앙처리국 알고리즘의 국내 적용을 위한 소프트웨어 최적화
- 중앙처리국 통합 제작 및 검증 시험
○ APV-I 급 통합운영국 시스템 개발
- 통합운영국 요구사항 및 규격 분석
- 통합운영국 인증 및 품질 보증 산출물 생성
- 운영자 인터페이스, 네트워크 감시장비 및 저장서버 개발
- 통합운영국 통합 제작 및 검증 시험
- 통신 네트워크 임대
- 통신 네트워크 연동, 성능 감시 및 관리
o 기준국 연동 설계
- 기준국 연동을 위한 단위기능 개념 정의
- 기준국 연동을 위한 요구사항 분석
- 기준국 연동을 위한 입출력 정의
- 인터페이스(IF) 개념 설계안 도출
- 단위기능별 세부사항 분석
- 인터페이스(IF) 세부사항 분석
- 단위기능 예비 설계안 도출
- 인터페이스(IF) 예비 설계안 도출
- 단위기능 상세 설계안 도출
- 인터페이스(IF) 상세 설계안 도출
o 기준국 후보지의 APV-I 가용성 분석
- 가용성 분석 기법 개발 및 성능검증
- 툴을 이용한 후보지의 APV-I 가용성 분석
o 기준국 연동 검증기준과 절차 개발
- 단위기능별 검증기준 및 절차 정의
- 통합 검증기준 및 절차 정의
o 기준국 연동 단위기능 검증 및 통합 성능분석
- 통합 성능분석 툴 개발 및 성능검증
- 기준국 연동 단위기능 및 통합 검증

- 툴을 이용한 기준국 연동 성능시험
건설기술연구개발사업 주요내용
건설기술연구개발사업 주요내용의 구분, 연구개발목표, 연구개발 내용 및 방법 정보제공
구분 연구개발목표 연구개발 내용 및 방법
8차년도 ㅇ총괄 체계사업관리, 기술관리, 인터페이스관리(IV)
ㅇAPV-I급 SBAS 시스템 하위시스템 설계 및 제작
ㅇ통합 및 시험 단계에서의 총괄 사업관리, 기술관리, 인터페이스관리 총괄
- 진도점검 및 일정관리
- 예산 조정, 관리
- 평가 및 성과관리
- 위험관리 및 대응
- 국내외 협력업체 선정 계약 관리
- 인증 및 안정성 평가 산출물 검토, 확인, 승인
- 산출 형상문서 검토, 확인, 승인
- 장비 구축 및 성능평가 검토, 확인, 승인
- 통합 준비 및 인터페이스 검토 내용 검토, 확인, 승인
- 하위체계 통합 및 검증 시험 검토, 확인, 승인
- 비행절차 내용 검토, 확인, 승인
- 운영 및 유지보수 절차서 검토, 확인, 승인
- TRT(Technical Review Team) 운영

ㅇ시스템 상세설계 및 제작
- 사업 진척 및 위험 관리
- 형상 관리
- 품질보증을 위한 개발 산출물 생성
- 인증 산출물 생성, 취합 및 검토
- 시스템 안전성 평가 산출물 생성 및 취합
- 시스템 개발 및 통신 네트워크 업체 선정
- 시스템 통합 기반 기설 구축
- 하위시스템 검증 시험
- OT&E 도구 개발
- 비행검사 규정 및 절차 개발
- 운영/유지보수 시나리오 개발

ㅇ기준국 연동 단위기능 검증 및 통합 성능분석
- 기준국 연동 통합 성능분석 툴 개발 및 성능검증
- 기준국 연동 검증기준 및 절차를 이용한 기준국 연동 단위기능 및 통합 검증
- 기준국 연동 통합 성능분석 툴을 이용한 기준국 연동 성능시험 실시 및 분석

ㅇ위성통신시스템 통합 및 시험
- 위성통신시스템 사업관리, 형상관리, 산출물 생성 및 지원활동 계속
- 위성통신국 품질보증 및 안전성 평가 산출물 생성 및 취합 계속
- 위성통신국 안테나 구성품 제작 및 시험
- 위성통신국 RF 유닛 구성품 제작 및 시험
- 위성통신국 신호생성 프로세스 및 제어모듈 제작 및 시험
- 위성통신국 기능 및 연동시험용 테스트지그 제작 및 시험
- 위성통신국 품질보증 적합 인증
- 위성통신국 구성장비 감시 및 제어 알고리즘 개발
- 위성통신국 하위시스템 통합 및 설치
- 위성통신국 하위시스템 검증 시험
- 위성통신국 안정성평가 보고
- 위성통신시스템 운영/유지보수 절차서 작성
- 위성통신국 시제품 검증
- GEO 위성 1기 임차
- 위성 PRN 코드 신청(GPS 이사회)

ㅇ하위 시스템 시험평가 검토, 통합 준비 검토 및 SOI#2(소프트웨어 개발 검토) 수행
- 개발 산출물 검토 및 품질보증 기록 작성
- 시스템 안전성 평가 자료 검토
- 통합 준비 검토회의 지원
- 성능적합증명 관련 근거자료 작성 및 검토
- DO-178B(또는 DO-278A) 관련 인증근거자료 작성 및 검토 및 SOI#2(소프트웨어 개발 검토) 수행
연구성과 기술적 기대성과 ㅇ 일부 선진국에서만 보유 중인 SBAS 관련 핵심기술을 단시간 내에 확보할 수 있으며 이를 기반으로 세계 기술 표준화 참여 및 원천 기술 확보 가능
ㅇ 위성 궤도 및 시계 오차에 대한 보정정보 생성 기술 개발을 통하여 이중 주파수 사용 시 가장 크게 영향을 줄 수 있는 오차 부분에 대한 처리 기술 향상
ㅇ 전리층 보정정보 생성 기술 개발을 통하여 전리층 데이터 처리 기술 향상 및 한반도 주변 전리층 영향 분석 경험 증대
ㅇ 무결성 기술 확보로 다원화가 진행 중인 GNSS 시대에 신뢰성 높은 서비스를 제공하기 위한 핵심 기술 확보
ㅇ 국내에 전혀 기반이 마련되지 않았던 위성항법서비스 관련 인증 기술을 개발함으로써 관련 기술 고도화 및 향후 후발 국가 시스템 개발에 참여 기회 확대
ㅇ 위성항법서비스의 가용성 및 활용성 향상에 기여 가능하여 다양한 응용 기술 개발의 기반으로 활용
ㅇ 향후 독자적인 시스템 성능 개선 및 우리나라 독자 위성항법시스템 구축을 위한 기반 조성 및
사회 경제적 파급효과 ㅇ 항공 분야
- 항공교통분야 안정성 향상 및 사고율 감소 : SBAS의 구축은 미래 항공수요 대처 및 항공교통 안전성 향상을 위하여 국제민간항공기구(ICAO)에서 추진 중인 차세대 항행시스템(CNS/ATM) 전환의 일환으로 ICAO의 권고사항 이상의 높은 항공교통 안전성을 확보하고 항공 사고를 줄일 수 있을 것으로 기대됨
- 항공교통분야 효율성 제고 및 환경오염 감소 기대 : SBAS의 구축으로 항공교통 혼잡해소 및 미래수요 대처가 가능한 공역 수용능력 확대가 가능할 것으로 기대됨
- 독자적 위성항법 서비스 제공 국가로서의 국제적 위상 제고 : SBAS의 구축 시 새로이 도입될 미래 항행시스템에 대하여 특정 선진국에게 전적으로 의존하지 않을 수 있으며 선진국으로 부터 국내 항공 및 운항 산업의 잠식을 예방하고 일자리 창출과 함께 차세대 항공 산업 창출 및 육성이 가능할 것으로 기대됨
ㅇ 육상 교통 분야
- 열차 제어 : 특정열차가 어디쯤 운항 중인지 정보제공으로 서비스 향상 및 열차사이 교행 시 상대열차의 정보를 제공하고 속도 조절을 통하여 사고예방하고 철로 보수작업차량과 운행 중인 철도의 정보를 상호전달 함으로서 사고를 예방함
- 첨단교통관리시스템 : 응급자동차 운행 시 목적지까지의 최단거리 및 정확한 위치정보를 제공하여 신속한 운행을 하고 충돌 및 추락 등 사고 시 자동으로 사고 자동차의 정확한 위치를 제공하여 신속히 구조를 할 수 있음
- 대중교통정보시스템 : 대중교통수단의 운행정보를 파악하여 노선변경, 배차간격 등 종합적인 장기계획을 수립하여 비용을 절감할 수 있으며 중앙관제소에서 버스의 운행형태를 모니터링 하여 졸음운전 등 비정상적인 형태가 나타날 때 운전자에게 경보를 발하여 안전사고를 예방할 수 있음
- 첨단화물운송시스템 : 트럭의 운행경로 및 상태를 파악하여 시간 및 경비를 감소하고 화물관리, 화물차량관리, 위험물차량관리 등을 수행할 수 있음
ㅇ 국방 분야
- 기존 GNSS를 활용하는 무기 체계의 정확성, 가용성 향상
- 군용 항공기의 무결성 향상 : SBAS의 무결성 정보를 이용하여, 군용 항공기의 신뢰할 수 있는 정밀 항법이 가능할 것으로 기대됨
- 북한 지역 정밀 타격을 위한 기술 기반 확보 : 기존의 DGPS 기술은, 기저거리의 제한으로 인해 북한 지역에 대한 정밀 타격 성능을 만족할 수 없음
ㅇ 시각동기 분야
- GPS 시각원에 의한 의존도가 높은 우리나라 통신 산업분야에 안정적인 백업 또는 대체용 시각원을 제공함으로써 GPS 부재 또는 고장으로부터 무결성의 정밀 시각원 제공과 그로 인한 통화품질 안정화 기대
- 금융, 방범, 디지털 TV, 전력계통 감시, 전자상거래, 시점인증 등 국민 실생활의 편의와 안전에 관련된 다양한 분야에서 신뢰성 있는 고정밀 동기신호를 제공과 시각원 확보를 통한 국민편익 기대
- 세계 협정시에 동기된 시각을 자국에서 다양한 시각동기 산업분야에 제공함으로써 국외 동기원 의존에 따른 불안감 해소와 안정적인 시각동기 활용 관련 산업에 투자 활성화 기대
ㅇ 농업분야
- 농어촌지형정보시스템 : 농지의 소유 및 이용실태를 파악하여 효율적으로 이용, 관리하고 농촌관련 각종 공간 정보를 DB화하여 농업정책 자료로 활용하며 농지의 필지별 도면정보를 입체적으로 제공, 농지관리 업무의 효율성을 증대할 수 있음
- 농장관리시스템 : 서산 간척지와 같이 대규모 영농 시 주로 항공방제를 실시하는데 앞전의 방제구역을 정확하게 기록하여 확인할 수 있어 시간 및 경비를 절약할 수 있고 농약이나 화학비료의 사용량을 줄여 2차적인 환경오염을 줄일 수 있음
ㅇ 기타분야
- 위치확인 서비스
- 안전 및 구난 서비스
- 긴급구조 위치정보 시스템
- 광고서비스
활용방안 ㅇ본 사업의 결과물인 SBAS는 항공, LBS 뿐이 아닌 국방, 교통, 측지 등 다양한 산업 분야에 활용될 예정이므로 일정 지연 혹은 성능을 충족시키지 못할 경우 막대한 파급효과를 끼칠 수 있음
ㅇ다수의 관련 부처와의 협력을 통하여 추진될 예정으로 사업의 결과가 타 부처의 관련 산업의 장기적인 계획에 크게 영향을 미칠 수 있으므로 구체적인 사업 수행 계획 및 결과물 생산 계획 필요
ㅇ안전중요(Safety-Critical) 소프트웨어의 국내 인증기술 확보를 통해 국내 항공, 자동차, 의료, 원자력 등 산업의 국제 경쟁력 제고
1. 항공분야 활용 방안
(1) SBAS를 항공분야에 활용했을 때의 장점
ㅇ 산악/도심 주변 공항 혹은 소형 공항의 단점
- 고고도 지형 및 건물로 인한 잠재 위험 지역 회피 및 도심지역 안전과 소음 문제를 예방하기 위한 복잡한 접근 경로가 필요
ㅇ SBAS 기반 APV 접근 활용시 장점
- 대형 항공기에서 발생하는 와류 난류(Wake Turbulence)로부터의 경량 항공기 보호
- 분리 간격(seperation) 축소에 따른 교통 흐름 개선
- 소음 공해 경감
(2) 우리나라 공역 내 차세대 항행 시설 구축
ㅇSBAS 기반 SoL 서비스를 활용하여 우리나라 공역 내 성능 기반 항법 이용을 극대화하기 위한 우리나라 항행시설 고도화 및 SBAS 기반 접근 절차 개발 필요
- 우리나라 PBN 로드맵 이행을 위한 항행시설 고도화
- SBAS SoL 서비스 기반 접근 절차 개발
(3) 차세대 항행 시설 활용 활성화
ㅇ 항공사 SBAS 기반 접근절차 활용 활성화
- SBAS 기반 접근 절차 신뢰성 홍보
- 국내 비행 시험 결과 홍보
- 항공사 경비 절감
ㅇ 일반 항공기 SBAS 수신기 탑재 활성화
- 저가 항공용 SBAS 단말기 개발 및 보급
2. 타분야 활용 방안
(1) 육상 교통 및 LBS 분야 활용 방안
ㅇ 육상 교통 분야 활용 방안
- 육상 교통의 경우 도로 교통과 철도 교통 등으로 크게 나뉘어 활용이 가능하며 사용자 요구 성능별 최적 보정정보 서비스가 가능
ㅇ LBS 분야 활용 방안
- 이동통신 등 정보통신 분야를 비롯한 다양한 분야에서 품질 높은 LBS 서비스를 요구하고 있는 만큼 SBAS를 통하여 우리나라 전역을 대상으로 높은 정확도와 신뢰성을 보장하는 위치 및 시각정보를 제공할 경우 관련 시장 점유율 확대 및 새로운 시장 창출이 가능
(2) 국방 분야 활용 방안
ㅇ GNSS 기반의 정확한 항법 정보 및 시각 정보, 보정 항법 시스템을 통한 이들 정보의 무결성 확보는 C4ISR 체계성능을 향상시키는데 중요한 요소
ㅇ GNSS를 활용하는 무기체계로는, 전장 상황 인식 및 통신, 개인 병사체계를 포함하는 C4ISR, 정밀 타격이 요구되는 정밀 유도 무기 체계(PGM), 항공기, 전차, 수상함을 포함하는 육해공 플랫폼 등이 있음
ㅇ SBAS의 활용은, 기존의 GNSS 활용 무기체계의 정확성 향상 및 무결성 확보에 기여하여, 무기체계에서의 GNSS 활용 신뢰성 향상을 기대할 수 있음
ㅇ SBAS 구축을 통해 한반도 전역을 대상으로 하는 항법 정확도 향상 및 무결성 확보를 기대할 수 있음
ㅇ C4ISR, 정밀유도무기, 육해공 플랫폼 등에서 사용되는 GNSS 기반 무기체계의 항법 성능 향상을 기대할 수 있음
(3) 시각동기 분야 활용 방안
ㅇ 유선 통신망 동기
ㅇ 실시간 시계 동기
ㅇ 컴퓨터 네트워크 동기
ㅇ 이동 통신망 동기
ㅇ 국제 금융 산업
ㅇ 방송 분야의 동기
ㅇ 국제 금융 산업
ㅇ 방송 분야의 동기
ㅇ 전파 천문학
ㅇ 전력 산업
ㅇ 제약회사
ㅇ 반도체 공정 분야
ㅇ 기타 이용 분야
핵심어
핵심어의 구분, 핵심어, 핵심어1~핵심어5 정보제공
핵심어 핵심어1 핵심어2 핵심어3 핵심어4 핵심어5
국문 위성항법보강시스템 사업단 사업관리 기술관리 인터페이스관리
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