ILS 계기착륙시스템 완전정복: 악천후에도 안전착륙 가능한 기술

ILS 계기착륙시스템의 로컬라이저, 글라이드슬롭, 마커비콘 원리부터 주파수 대역,
CAT I/II/III 분류까지 5분만에 완벽 이해하세요.

지난해 김포공항에서 발생한 짙은 안개로 인한 항공기 운항 중단 사태를 기억하시나요?

시정이 100미터 이하로 떨어진 상황에서도 일부 항공기는 안전하게 착륙할 수 있었습니다. 바로 ILS(Instrument Landing System) 계기착륙시스템 덕분입니다. 조종사의 감각이 아닌 정밀한 전자계기만으로 착륙하는 이 시스템은 어떤 원리로 작동할까요? 로컬라이저의 주파수 원리부터 카테고리별 분류까지, 복잡한 ILS 시스템을 쉽게 이해해보겠습니다.

ILS 핵심 구성품과 주파수 원리 - 로컬라이저와 글라이드슬롭

ILS 계기착륙시스템은 크게 로컬라이저(Localizer), 글라이드슬롭(Glideslope), 마커비콘(Marker Beacon) 세 가지 핵심 구성품으로 이루어져 있습니다. 각각 수평, 수직, 위치 정보를 제공하여 3차원적인 정밀 착륙 경로를 만들어냅니다.

 

로컬라이저는 활주로 중앙선 정렬을 담당합니다. VHF 주파수 108.10~111.95MHz 대역을 사용하며, 50kHz 간격으로 구분하여 0.1MHz 단위가 홀수인 주파수만 사용합니다. 작동 원리는 매우 정교합니다. 지상 안테나에서 우측으로 150Hz, 좌측으로 90Hz 신호를 방출하고, 항공기 안테나는 반대로 우측에서 90Hz, 좌측에서 150Hz를 수신합니다.

만약 항공기가 활주로 정중앙에 위치한다면 어떻게 될까요? 150Hz와 90Hz는 정반대 위상을 가지고 있어, 세기가 같을 때 서로 상쇄되어 신호 강도가 '0'이 됩니다. 이때 조종사는 계기상에서 정중앙 위치를 확인할 수 있습니다. 오른쪽으로 치우치면 150Hz 신호가 강해지고, 왼쪽으로 치우치면 90Hz 신호가 강해져 계기에 편차를 표시합니다.

 

글라이드슬롭은 적절한 하강각을 제공합니다. 약 3도의 안전한 착륙각도를 유지하도록 UHF 주파수 신호를 이용합니다. 로컬라이저와 같은 원리로, 강하경로 아래쪽에는 150Hz, 위쪽에는 90Hz를 방출하며, 항공기는 반대 신호를 송신합니다. 정확한 3도 각도에서는 신호가 완전히 상쇄되어 조종사가 올바른 하강각을 유지할 수 있습니다.

마커비콘과 보조시스템 - 정밀한 위치 정보 제공

마커비콘은 착륙 진입로상의 특정 지점 통과를 알려주는 핵심 시스템입니다.

75MHz 주파수로 작동하며, 각 위치별로 다른 오디오 신호와 계기 표시등을 제공합니다.

OUTER/MIDDLE/INNER/BACK COURSE 마커로 구분되며, 각각 고유한 모스 신호와 램프 색상을 가집니다:

• O(Outer): 대시-대시-대시 신호 + 블루 램프
• M(Middle): 닷-대시-닷-대시 신호 + 앰버 램프
• I(Inner): 닷-닷-닷-닷 신호 + 화이트 램프
• B(Back Course): 닷닷-닷닷 신호 + 화이트 램프

이런 방식으로 조종사는 시각적, 청각적으로 현재 위치를 정확히 파악할 수 있습니다.

**보조시스템으로는 DME(Distance Measuring Equipment)와 ALS(Approach Lighting System)**가 있습니다.

DME는 활주로까지의 정확한 거리를 측정하여 마커비콘이 없는 공항에서도 정밀한 접근이 가능하게 합니다.

ALS는 시정이 제한된 환경에서 강한 지상조명을 통해 활주로를 시각적으로 인식할 수 있도록 돕습니다.

ILS 카테고리 분류와 운용 기준 - CAT I/II/III의 차이점

ILS는 기상조건, 공항설비, 항공기 장비, 조종사 자격 등을 종합적으로 고려하여 카테고리 I, II, III로 분류됩니다.

각 카테고리마다 운용 기준과 요구사항이 크게 다릅니다.

 

**CAT I (Category I)**은 가장 기본적인 등급으로, 결심고도(Decision Height) 200피트 이상, 활주로 가시범위(RVR) 550미터 이상에서 운용됩니다. 대부분의 상업용 항공기와 조종사가 이 등급으로 운항하며, 비교적 양호한 기상조건에서 사용됩니다.

 

CAT II는 더욱 정밀한 시스템으로, 결심고도 100피트(30미터) 이상, RVR 1,200피트(350미터) 이상의 조건에서 접근을 허용합니다. 짙은 안개나 낮은 구름 같은 악천후 상황에서도 안전한 착륙이 가능하지만, 특별한 인증을 받은 항공기와 조종사만 운용할 수 있습니다.

 

CAT III는 최고 등급으로 A, B, C로 세분화되었으나, 현재는 CAT III로 통합되어 운용됩니다. CAT III 접근은 매우 낮은 최소 기준을 가지며, 운항사, 조종사, 항공기, 지상장비 모두 특별 인증이 필요합니다. 거의 제로 가시성 상태에서도 완전 자동착륙이 가능하지만, 장비의 복잡성과 높은 비용 때문에 주로 대형 항공사와 군용기에서만 사용됩니다.

이처럼 ILS 시스템은 단순해 보이지만 실제로는 매우 정교한 전자공학 기술의 집합체입니다. 150Hz와 90Hz라는 작은 주파수 차이만으로도 수백 톤의 항공기를 정확히 유도할 수 있다는 점이 항공기술의 놀라운 발전을 보여줍니다.

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