20세기 중반이후 항법 시스템의 개발동기 및 유지는 군사적인 전술목적에 있었다고 말할 수 있다. 제2차 세계대전 이후 미소간의 냉전기간 중에도 양국은 각기 대응되는 첨단 항법시스템을 경쟁적으로 개발구축하여 왔다. 이러한 시스템들은 점차 군사목적 외에 일반에 공개되어 국가간 물류(物流)의 이동과 같은 경제 수송 활동에 있어 핵심역할을 담당하고 있다. 항법시스템은 크게 지상계시스템과 위성계시스템으로 나눌 수 있다. 지상계시스템의 대표적인 시스템은 로란-C(Long Rmge Navigation)이고, 위성계시스템의 대표적인 시스템으로 GPS를 말한다. 로란-C 시스템은 미국, EU, FERNS(Far East Radionavigation Service)둥 전 세계 국가 해상 및 육상에서 많이 이용한 시스템이지만, 현재는 그 역할을 위성항법 시스템인 GPS 및 DGPS가 많은 부분을 차지하고 있다. 위성계시스템의 획기적인 발전에 따라 지상계 중장거리 측위장치로는 유일하게 세계적으로 운영되고 있는 로란-C의 운영이용자의 감소와 더불어 로란-C항법장치의 역할에 대한 논란이 대두되고 있어 로란-C 항법 시스템의 실태와 활용방안에 대해 조명해보고, 우리나라 로란-C의 올바른 발전방향에 대해서 논의한다.

1995년 7월부터 년 말까지 시험 운용되고, 1996년 1월부터 정식으로 운용 된 Loran - C 한국 체인(GRI 9930)의 측위 정도를 파악하기 위하여, 부산수산대학교의 고정점(위도 35˚07'55.204"N, 경도 129˚06'21.744"E)에 Loran - C 수신기(LC - 90, Furuno)와 GPS 수신기(AccNav SportTM, Eagle)를 장치하여 1995년 11월 22일부터 1996년 1월 20일 사이에 5분 간격으로 2초 동안 자동, 연속 기록한 측위 자료를 분석 검토한 결과를 요약하면 다음과 같다. 1) Loran - C 한국 체인 M-W 조국, M-X 조국 및 M-Y 조국의 평균 시간차는 12333.09μs, 28338.44μs, 42806.01μs이었고, 그 평균 변동폭은 각각 0.0121μs, 0.0290μs, 0.0327μs로 Loran - C 신호가 비교적 안정되었음을 알 수 있었다. 또한, 시간차의 일변화 및 월간 변화에서 재현성을 보이고 있음을 알 수 있었다. 2) Loran - C 한국 체인의 기준 위치로부터의 위도 방향과 경도 방향의 변화폭은 W.X 조국에서는 9.1m, 17.4m, W.Y 조국에서는 11.5m, 13.7m이었으며 X.Y 조국에서는 8.1m, 29.3m이였다. 또한, 그 때 각 조국의 95% 확률 반경은 각각 39.2m, 35.7m, 60.8m를 나타났다. 따라서, 부산 지역에서는 W.Y 조국을 선택하여 측위하는 것이 측위 정도를 더욱 향상시킬 수 있음을 알 수 있었다. 3) GPS에 의한 위도 방향과 경도 방향의 변화폭은 15.4m, 15.0m이었으며, 그 때 95% 확률 반경은 43.4m이었다. 4) 기준 위치를 중심을 GPS 측정 위치와 W.X 조국, W.Y 조국 및 X.Y 조국에 대한 Loran - C 측정 위치를 비교한 결과 GPS는 남쪽으로 16.0m 편위하였고, W.X 조국은 동쪽으로 265.2m, W.Y 조국은 북쪽으로 279.5m, 그리고 X.Y 조국은 북서쪽으로 224.3m 편위하여, Loran - C 위치가 GPS 위치보다 약 250m 더 편위 된 것을 알 수 있었다.

로오란C의 9970 chain과 5970 chain을 중심으로, 양 시스템을 이용하여 위치를 측정하였을 때의 측정위치의 정도를 평가할 수 있는 GDOP를 시뮬레이션으로 계산하여, 현 송신국의 이설에 따른 변화, 송신국의 시뮬레이션위치에 따른 변화 및 유효범위에 관하여 검사 분석한 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 9970 chain은 Z 종국이 과거 Yap도에서 현재의 Guam도로 이설된 후의 등GDOP선도에서, 주국의 이남부분을 보면 Yap도였을 때의 GDOP 2.0과 Guam도였을 때의 GDOP 3.0이 거의 일치하였으며, 전체적으로 GDOP의 값이 높아져 위치측정의 정도는 낮아져 있다. 2. 9970 chain의 Z 종국이 영토문제로 인접국인 일본으로 이관되지 않고 폐쇄되는 경우는 남측인 남지나해 및 Guam도 부근해역은 GDOP의 값이 크게 높아져, 5.0의 등GDOP선이 Fig.3에서는 2.0, Fig.4에서는 3.0의 등 GDOP선과 대개 일치하였다. 3. 9970 chain의 X 종국과 5970 chain의 X 종국은 송신국이 이관될 경우 전파의 전파경로 및 배치상태상 재배치하여 위치의 정도를 높이고 이용범위를 넓힐 필요성이 있다.

부산-제주간 선로상에서 정박중일 때와 항행중일 때 Loran C 위치를 관측하여 시간대별, 지역별, 침로별 위치의 정도와 편위오차를 수정하여 분석.검토한 결과는 다음과 같다. 1. 주야간별 위치의 정도는 큰 차이가 없었고, 수신점주위에 높은 산이 있을 경우 편위거리의 오차가 더욱 커졌다. 2. 정박중과 항행중에 편위거리의 평균치는 각각 0.188, 0.452마일이었고, 침로의 변화에 따른 측위오차의 변동은 거의 없었다. 3. 위치정도를 높이기 위해서는 속도보정과 측지계변환만으로도 정도가 높은 위치를 구할 수 있었다

A series of observations was conducted in order to study the accuracy of the Jlosition by automatic Loran-C navigation system with two Loran-C chains, namely 5970 and 9970 Chain, in the EJst Sea and Southern Sea of the Korean Peninsular from July to September 1986. Diurnal variation of positional error measured by 5970 Chain was almost stable throughout a whole day, and it was fairly stabl2 in the daytime but fluctuated more or less by night at each station by 9970 Chain. Daily mean values of positional error by 5970 Chain were 6'.44 SWat U1reungdo, 0'.22 SE at Jugbyeon, 0'.91 NE at Guryongpo, 0'.37 SE at Pusan, 0'.30 SE at Yokchi, 0'.37 NW at Cheju and 12'.51 SE at Taeheuksan. By 9970 Chain, they Wer2 0'.27 SWat Ulreungdo, 0'.27 SE at Jugbyeon, 0'.09 SWat Guryongpo, 0'.19 SE at Pusan, 0'. IG SE at Yokchi, 0'.17 Sr:: at Cheju and 0'.52 SE at Taeheuksan.

Loran-C 위치의 정도를 높이기 위하여 제주지역을 대상으로 북동태평양 Chain (GRI 5970)에 대한 시간차를 관측하여 그 전파경로와 측지계 및 전파속도에 따른 시간차오차 등을 분석 검토한 결과는 다음과 같다. 1. Loran-C 전파는 M-X 조국, M-Y조국 모두 주국, X, Y 종국과 관측점 사이에 높이 500m 이상 되는 한라산을 통과하여 전파될 때 시간차 오차가 커짐을 알 수 있었다. 2. 측지계 및 전파속도의 보정에 따른 시간차오차는 M-X 조국에서는 측지계변환과 속도보정을 행할수록 적어지고, M-Y조국에서는 M-X조국과는 달리 해상 및 육상의 전파경로에 따라 시간차오차가 불규칙적으로 변함을 알 수 있었다. 3. 보정요소별 측위의 정도는 측지계를 변화하고 속도보정을 행한 것이 가장 높고, WGS-72 측지계를 변환시키지 않은 것이 가장 낮았다. 4. 측정위치의 정도를 향상시키기 위해서는 굴절율에 의한 속도보정과 측지계변환 및 육상전파속도보정을 행하여야 함을 알 수 있었다.

추측항법과 Loran C 항법을 결합한 Hybrid 항법의 정도를 평가하기 위하여, 군산수산전문대학 실습선 전북 401, 403 호에 설치되어 있는 Hybrid항법장치를 이용하여 1982년 7월부터 1983년 6월 사이에 한국서해안 해역에서 실선관측을 행하여 그 측위의 정도를 Radar 위치와 비교.검토한 결과는 다음과 같다. 1. 9970, 5970 Chain의 Loran C 시간차의 표준편차는 각각 약 0.21μs, 약 0.06μs로 5970 Chain의 시간차 변동이 9970 Chain보다 적었다. 2. Hybrid위치와 Loran C 위치는 Radar 위치와의 편위거리가 각각 약 0.4 mile, 약 0.51 mile로서 Hybrid 항법이 Loran C 항법보다 정도가 더 높았다. 3. Hybrid 위치와 Loran C의 계산기 simulation 위치는 Radar 위치와의 위치거리가 각각 0.4 mille, dir 0.98 mile로 Hybrid 항법이 Loran C의 계산기 simulation 위치보다 정도가 더 높았으며, 추측위치의 미소한 변동에 대한 Loran C의 변위량을 보정하면 Loran C의 계산기 simulation 위치의 정도도 더 높일 수 있음을 알 수 있었다.

현재 사용중인 로오란C의 9970 chain 표와 일반전파속도 및 송신국간의 거리와 전파시간으로써 계산한 계산전파속도를 이용하여 구한 시뮬레이션의 표와 그 정도를 비교.검토하고, 우리나라 남해안에서 측정한 9970 chain의 시간차를 이들 표로써 위치를 구하여 로오란C표에 의한 위치에 대한 시뮬레이션의 위치의 상대오차를 비교하였다. 또한, 정점에서 측정한 5970 chain의 시간차에 대하여도 두 전파속도를 이용한 시뮬레이션의 위치를 구하여 정점에 대한 위치의 정도를 검토하였다. 그 결과는 다음과 같다. 1. 계산전파속도를 이용한 것이 일반전파속도를 사용한 시뮬레이션의 표보다 로오란C의 표에 더욱 접근하였으며 송신국 가까이에서는 그 정도가 현저하였다. 2. 남해안에서 측정한 57개의 9970 chain의 시간차로써 구한 표의 위치에 대하여, 일반전파속도를 사용한 시뮬레이션의 위치는 0.2~0.7마일의 범위에서 평균 0.46마일, 표준편차 0.1마일의 오차가 있었으며, 계산전파속도를 사용한 시뮬레이션의 위치는 0.01~0.14마일의 범위에서 평균 0.07마일, 표준편차 0.03마일의 오차가 있었다. 3. 정점에 대한 5970 chain의 시뮬레이션의 위치는 계산전파속도를 사용한 것이 약 0.2마일의 오차가 있었으나 일반전파속도를 이용한 것보다 약 0.1~0.2마일의 오차를 줄일 수 있다.

위성항법시스템의 안정적인 항법정보 제공에 대한 요구사항은 점차 증가하고 있지만, 의도적인 전파교란 및 자연환경 변화에 의한 성능 저하는 현실적으로 완벽히 해결하기 어렵다. 이러한 위성항법 시스템의 단점을 보완하기 위한 대표적인 항법시스템으로 고출력 신호를 이용한 지상파항법시스템인 eLoran이 주목받고 있고, 의도적인 전파교란에 강인하다는 장점이 있다. 사용자는 eLoran 시스템에서 사용 환경에 따라 E-field 또는 H-field 수신 안테나 중에서 적합한 것을 사용한다. 안정적인 접지 연결에 대한 제약이 없고, 상대적으로 주변 전자장비 의 잡음에 강인한 H-field 안테나는 두 개의 루프로 구성되어 루프 간의 위상과 이득차이로 인해 등방성을 가지지 못한다. 그러므로 H-field 안테나는 정지위치에서도 수신한 신호의 방향에 따라 측정치의 변화가 발생하는 단점이 있고, 보다 정확한 측위 결과를 위해서는 신호의 방 향에 따른 오차를 제거해야한다. 본 논문에서는 H-field 안테나와 송신국간의 기하학적 방향에 따른 오차를 제거하기 위한 지향성 보상기법 을 제안하였다. eLoran 모의 신호생성기를 활용하여 오차를 분석하고 모델링하여 보상하는 기법을 개발하였고, 시뮬레이션과 차량실험을 통 해 제안한 기법의 성능을 검증하였다.

본 논문에서는 체인을 선택하지 않고 수신된 모든 Loran-C 신호를 이용하여 위치를 측정하는 방법을 제안하였다. Loran-C 수신기 는 여러 체인 중 하나만을 선택하여 해당 체인에 속한 송신국 신호만을 위치 측정에 사용한다. 이에 따라 수신기가 위치를 계산하기 위해 사용 하는 신호의 수는 일반적으로 3∼5개로 제한된다. 만약 더 많은 신호를 사용하여 위치를 측정할 수 있다면 수신기의 측위 성능은 정확도와 가용성 측면에서 향상될 것이다. 다음으로 제안하는 방법의 유효성 여부를 확인하기 위해 실측 시험을 수행하였다. 육상 정지측위 시험 결과를 분석함으로써 제안하는 방법으로 위치 측정이 가능함을 확인하였다. 또한, 해상 이동측위 시험 결과는 일반적인 Loran-C 수신기가 위치를 측 정할 수 없는 상황에서 다중 체인 ToA 측위 방법으로 위치를 측정한 하나의 예시를 보여준다.

본 연구에서는 내륙에서 수신한 로란 9930M 포항 송신국의 로란신호를 이용하여 Loran differential ASF를 측정하였고, 이를 통해 로란 신호의 시각동기 정확도를 향상시켰다. Differential ASF는 한국표준과학연구원(KRISS)의 UTC(KRIS) 기준 TOA 데이터에서 충남대학 교와 국립해양측위정보원에 설치된 원자시계를 기준으로 동시에 측정된 TOA 데이터를 각각 차분함으로써 구하였다. 자기장 안테나를 이용한 충남대학교에서의 60분 평균 TOA 측정결과는 0.1 μs 이내의 변동성을 보였고 국립해양측위정보원에서의 TOA 측정결과는 0.05 μs 이내의 변 동성을 보였다. 또한 충남대학교와 국립해양측위정보원에서의 60분 평균 differential ASF 측정결과는 수신국의 주변 환경 영향에 의해 최대 0.1 μs 정도까지 시각 변동성을 나타냈다. 따라서 UTC(KRIS)를 기준으로 측정한 TOA 데이터로 충남대학교와 국립해양측위정보원 측정 데이 터를 각각 보상하면 differential ASF 변화가 상쇄되어 로란 신호를 이용한 시각동기 정확도를 10 ns 정도 이내로 향상시킬 수 있다. 그리고 세 슘원자시계를 기준으로 포항 송신국 로란 신호의 기준위상과 KRISS에서의 로란 수신기의 출력 기준위상을 측정하여 두 지점 사이의 ASF는 약 3.5 μs로 나타났다.

dLoran과 ASF 데이터 맵 그리고 로란 데이터 채널은 eLoran 시스템의 중요한 3 요소이다. dLoran은 eLoran 기술의 핵심 기술로 ASF 보정을 통해 항법 정확도를 향상시키는 기술이다. 이러한 dLoran 보정을 통해 항만 접안(HEA)시에 8∼20 m 정확도의 항법 성능을 얻을 수 있다. 본 연구에서는 로란 9930M 체인 중에 주국인 포항 송신국의 신호를 이용하여 dLoran 측정을 하였다. 영일만 해상을 대상으로 dLoran 기준국을 포항 호미곶 표지관리소에 설치하고 시험용 수신기를 흥환 해수욕장에 설치하여 dLoran 측정의 유효성을 평가하였다. 그 결과 표지 관리소 dLoran 기준국의 TOA 측정 데이터와 흥환 시험국의 이용자 수신기 TOA 측정 데이터의 하루 동안의 차분 데이터는 약 10∼30 ns (거 리오차: 3∼9 m) 이내로 일치하고 있어서 이 dLoran 측정 데이터로 이용자의 ASF 측정값을 보정하면 eLoran의 항만 접안에서의 항법 정확도 를 만족할 수 있다.

eLoran (enhanced Long Range Navigation)의 구축을 위해서는 로란시스템 설비업그레이드, 시스템 정보데이터 채널추가, dLoran (differential Loran) 사이트, ASF(Additional Secondary Factor) 데이터베이스 등이 필요하다. 특히 eLoran 송신국들의 정확한 UTC (세계협 정시, Coordinated Universal Time) 동기는 eLoran 시스템의 항법성능 향상을 위해 필수적이다. 따라서 송신국들의 정확한 UTC 동기를 위해서는 송신국의 절대 지연시간 측정 및 모니터링이 필요하며, 측정된 송신국 지연시간의 변화량을 보정정보로 이용자에게 제공하여야 한다. 본 연구에서는 포항 LORAN-C 송신국(9930M)을 대상으로 수신지점에서의 TOA(Time of Arrival) 산출을 위한 송신신호의 기준시점을 측정하는 방법을 제시하였고 지연측정 시스템 및 송출신호 위상 모니터링 시스템을 개발하여 포항 송신국의 기준시점을 평가하였다. 측정결과 포항 송신국의 기준점 오프셋은 -2.23μs로 측정되었으며 송신 로란펄스의 위상을 관측한 결과 1 개월간에 약 0.3μs 정도 흐르는 것이 관측되어 로란의 PNT(Positioning, Navigation and Timing) 활용을 위해 위상 모니터링과 보상이 필수적임을 알 수 있었다.

Loran(LOang RAnge Navigation) 신호를 이용한 측위 시에 정확도에 가장 큰 영향을 미치는 오차요소는 TOA(Time of Arrival) 측정에서의 ASF(Additional Secondary Factor)이다. 따라서 공항접근이나 항만 접안 등의 측위 정확도를 만족시키려면 먼저 정확한 ASF측정이 선행되어야 하는데, 본 연구에서는 해상에서 ASF를 측정하는 기법을 연구하였다. 그 측정방법으로 포항 Loran-C 주국(9930M)에서 송신하는 로란 신호와 로란 수신기의 기준신호를 세슘원자시계를 기준으로 측정함으로써 해상에서의 ASF를 측정하였고 영일만 해상의 12 곳의 측정지점을 3 km 간격으로 설정하여 측정하였다. 해상측정에서 정확도를 높이기 위해서 전기장 안테나와 자기장 안테나를 동시에 사용하였으며 정확한 위치측정을 위해서 DGPS(Differential GPS)수신기를 이용하였다. 이런 방법을 이용하여 해상에서 ASF를 측정함으로써 ASF 예측값과 비교한 결과를 얻었다.

While recognizing that Loran-C is very important as a back-up for satellite systems, the introduction of EUROFIX, that it uses Loran-C system, was proposed and admitted at 9th FERNS(Far East Radio Navigation System) Meeting. But, the FERNS countries should consider whether the cost-effectiveness of the system could be improved by making use of its communication facilities to integrate more closely with satellite systems. And, the members were requested to give this proposal consideration before the l0th session of the Council. or this matter, Korea planned to demonstrate transmitting EUROFIX signals from Pohang Loran-C station (Master of 9930 Chain) during the l0th FERNS Meetings. Therefore, this thesis describes the analysis of EUROFIX datalink and progress of EUROFIX construction work. This thesis is the report with regard to the sequence of this demonstration of EUROFIX in Korea.

The accuracy for determining fishing ground and for setting fishing gear location, and the repeatability of ship position vary depending on fishing methods. Especially, Loran-C has been served to give fisherman highly accurate ship's position, and a number of fishing vessel are equipped with it's receivers. In this paper, in order to evaluate the accuracy of Loran-C fix of Korean chain in Korean southeast coast, the authors examined and analyzed the data of the receiver of Loran-C(LC 90, Furuno) and GPS(AccNav SportTM, Eagle) measured automatically and continuously for 2 seconds at interval of 5minutes during 2hours from 11th to 21st, July, 1996 at six observed points, that is, Pusan, Wolnae, Pangojin, Chongja, Kampo and Kuryongpo in Korean southeast coast. As the result obtained, Loran-C signals showed little fluctuation with good reprodutibility. Good stability of Loran-C signals was indicated by the small value of the standard deviation 0.064~0.094μ s. Although determination of the observed position could not be completely accurate, the extent of the error was estimated smaller than 0.35 nautical mile.