성능기반항법 PBN(Performance-based Navigation)
항공교통은 인류의 활동이 글로벌화가 되면서 사회 경제적 발전에 보다 긴요한 교통수단으로 인식되고 있으며 국제민간항공기구(ICAO)나 국제항공운송협회(LATA)등 국제항공관계기관은 항공수요의 증가율이 GDP 증가율을 상회하는 증가율로 성장할 것이라고 예측하고 있다. 이러한 수요 증가는 항공 교통 공급량 증가를 동반할 것이다. 따라서 중대되는 항공교통량을 효율적으로 관리하기 위해서는 개선된 공역 활용이 필수적이다. 이를 위해 항공기 운항과 관련된 각종 인프라 구축 및 개량, 운영 유지비의 절감에 관한 연구발전으로 비행로를 직선화하거나 단축하는 방법을 통한 항공기 운항 단가를 줄이는 방안과 항공기로부터 배출되는 가스나 소음 피해를 최소화하면서 유연한 비행항로의 구축에 필요한 비행 방식의 발전을 통하여 보다 경제적이고 친환경적인 운항의 구현 등이 있다. 지금까지 항공선진국의 주도 하에 여러 유형의 항법방식이 연구되어 왔으며 앞서 열거한 요구조건들을 가장 잘 충족시켜 줄 수 있는 항법방식은 세계 모든 국가가 지역항법(Area Navigation, RNAV)이라고 인정하고 있다. 지역항법은 새로운 개념은 아니며 20세기말부터 적용되어 발전해 온 개념이다. 미국에서 처음 소개된 초기의 지역항법은 VOR/DME나 TACAN과 같은 지상에 설치된 무선표지국으로부터 발사되는 신호를 항공기 탑재 컴퓨터로 항공기 위치를 계산하는 수준에 불과하였으나 지금은 인공위성 신호를 이용하여 위치를 계산하고 전시함으로써 항공기 위치에 대한 감시와 경고 기능을 갖춘 수준(REquired Navigation Performance, RNP)으로까지 발전하였다. 그동안 지역항법 기술에 관한 연구와 개발은 미국을 위시하여 유럽, 남미, 캐나다, 호주, 중국, 일본은 물론 항공기 제작사인 보잉, Airbus에 의해 독자적으로 추진되어 왔으며 그 결과 많은 발전을 거두었지만, 각 지역별 상이한 기준을 적용함으로써 안정성과 효율성 및 경제성을 저해하는 요인이 발생하게 되었다. 따라서 국제민간항공기구에서는 이를 해소하고 지역항법의 국제적인 통일과 조화를 이룬다는 목표 하에 2007년도에 개최된 제36차 국제민간항공기구 정기 총회에서 성능기반항행(PBN)을 적용한 항공로 및 비행절차의 도입에 모든 체약국이 동참하여 공동 노력한다는 합의에 이르렀다. 성능기반항행이란 「ATS Route, 계기접근절차 또는 지정된 공역 안에서 비행하는 항공기 성능에 기반을 둔 지역항법」이라고 ICAO는 PBN 매뉴얼에 정의하였다. 따라서 지상기반의 VOR/DME RNAV나 DME/DME RNAV, 위성기반의 GNSS RNAV를 모두 통칭하는 항법인 것이다.
성능기반항법용어 정리(PBN Terms)
1) 지역항법(Area navigation, RNAV) : 위성을 포함한 항행안전시설의 통달범위 이내, 또는 자체 항행장치의 성능 범위 내, 또는 이들을 함께 이용하여 항공기가 의도한 비행경로를 항행할 수 있는 항행기법을 가리킨다. 2) 필수항행성능(Required Navigation Performance, RNP) : 지역항법에 더하여 항공기내 항법 성능 모니터와 경고 기능을 장착한 것으로 별도의 지상 레이더 모니터가 필요 없다. 3) RNAV 항공로(Area navigation route) : 지역 항법능력이 있는 항공기가 이용할 수 있도록 설정된 ATS 항공로를 말한다. 4) 항행요건(Navigation specification) : 지정된 공역에서 성능기반항법(PBN)을 하기 위해 요구되는 항공기와 운항승무원의 요건을 말하는 것으로, 다음 두 종류가 있다. 가) RNAV 요건(RNAV specification), RNAV 1, RNAV 5 등 접두어 RNAV에 의해 지정되며, 성능 감시 및 경고에 관한 요건을 포함하지 않는 지역항법을 기반으로 하능 항행요건. 나) RNP 요건(RNP specification), RNP 4, RNP APCH 등 접두어 RNP에 의해 지정되며, 성능감시 및 경고에 관한 요건을 포함하는 지역항법을 기초로 한 항행요건. 5) 수신기 자체무결성감시(Receiver autonomous integrity monitoring, RAIM) : 항공기 GNSS 신호수신 처리장치가 GPS 신호만을 이용하거나, 또는 탑재된 기압 고도계로 보정한 GPS 신호만을 이용하여 GNSS 항행신호의 무결성을 측정하는 ABAS의 한 형태이다. 위성항법신호의 무결성은 다중의 의사거리(pseudo-range)를 측정하는 동안 일관성을 측정하여 결정된다. RAM기능이 탑재된 수신기는 정확한 위치측정을 위해 최소 한 개의 위성이 추가로 필요하다. 6) RNAV 운항(RNAV operations) : 항공기가 RNAV 항행이 적용되는 공역에서 지역항법을 사용하여 운항하는 것을 말한다. 7) RNAV 시스템(RNAV system) : 항공기에 탑재된 지역항행시스템을 가리키며, 자체 탑재항행장비 또는 항행안전시설의 통달범위 내에서 이들을 병행 사용하여 항공기가 어디든지 원하는 비행경로를 비행하게끔 지원하는 항행시스템을 말한다. RNAV 시스템은 비행관리시스템(Flight Management System, FMS)의 한 부분으로 포함될 수 있다. 8) RNP 운항(RNP operations) : 항공기가 RNP 항행이 적용되는 공역에서 RNP 시스템을 사용하여 운항하는 것을 말한다. 9) RNP 항공로(RNP route) : 지정된 RNP 항행요건에 따라 항공기가 이용하도록 설정된 ATS 항공로를 말한다. 10) 항법 적용 : 터미널공역 등에 PBN 개념을 적용하여 운영하는 것을 말한다.