[AIM] ADF & NDB에 대해 알아보기

B-787의 ADF 안테나 위치

ADF(Automatic Direction Finder)

ADF는 항공기에 장착된 항법 장치로서 지상에 설치된 비지향성 무선 표지(NDB)의 신호를 수신받아 방향을 알려주는 장치입니다. ADF를 이용하면 조종사가 NDB 지상국을 기준으로 자신의 위치와 방향을 파악할 수 있습니다.

 

GPS와 VOR이 없었던 시절 조종사가 공항을 찾아갈 수 있는 유일한 방법 중 하나였습니다. 장거리 비행 시, 조종사는 경로 상의 여러 NDB 기지국을 순차적으로 사용하여 비행했습니다. NDB 하나를 통과하면 다음 NDB 주파수를 맞추고 또 통과하면 그다음 NDB 주파수를 맞추고 일일이 입력하면서 비행했습니다.

 

그러다, 최종 공항에 공항에 접근할 때, 공항 근처의 NDB 신호를 맞추고 최종 접근 경로를 결정해야했습니다. 특히 시계비행이 어려운 환경에서 중요했으며 NDB는 1932년 세계 최초로 계기 접근 비행에 사용되었습니다.

 

VOR이 개발됐음에도 여전히 백업 보조 수단으로 필요했습니다. VOR/DME 시스템이 고장난다면 결국 공항을 찾아가기 위해선 재래식 항법도 필요했기 때문입니다. 하지만, GPS가 민간에 풀리고 보조 수단으로도 힘을 잃게 됩니다.

 

안테나 시스템

루프 & 센스 안테나

Loop Antenna: 신호의 방향을 감지합니다.

Sense Antenna: 신호의 강도를 감지합니다. Loop Antenna의 방향성 신호를 보완하여 정확한 방향을 결정해 줍니다.

두 안테나의 조합은 정확한 방향을 파악하도록 도와줍니다.

 

루프 안테나는 하나의 도선으로 구성된 원형 또는 사각형 형태의 안테나입니다. 특정 방향에서 최대 및 최소 신호 강도를 가지며, 그 결과 전형적인 "8자" 형태의 방사 패턴을 보입니다.

 

평면에 수직인 방향(0° & 180°)에선 최대 신호 강도를 수신하는 반면, 평면에 평행한 방향(90° & 270°)에선 최소 신호 강도를 가집니다. 즉, 수직으로 들어오는 신호는 최대 전류를 유도하고, 평행하게 들어오는 신호는 최소 전류를 유도합니다. 이러한 특성으로 루프 안테나의 방사 패턴이 "8자" 모양 패턴으로 생겨나게 되는 원리입니다.

 

문제는 0°와 180°에서 동일한 최대 신호를 수신하기 때문에 두 방향을 구분할 수 없다는 치명적인 단점을 갖고 있습니다. 예를 들어, 만약 신호가 북쪽과 남쪽 동시에 도달하게 된다면 북쪽 및 남쪽을 구분하지 못하게 된다는 것이죠. 이는 180° 방향성 혼동의 원인이 됩니다.

 

이 문제를 해결하기 위해 Sense Antenna가 사용됩니다. 비지향성 신호를 360° 전방향에서 동일한 강도의 신호를 수신하고, 특정 방향의 극성(신호 강도)을 알 수 있어 정확한 방향을 결정할 수 있게 됩니다.

 

NDB(Non-Directional Beacon)

지상에 설치된 NDB 안테나 / 바다에 설치된 NDB 안테나

NDB는 지상 설치된 무선 표지로 항공기 및 선박의 항법을 보조하는 장치입니다. 특정 주파수의 라디오 신호를 모든 방향으로 송출하여, 이를 수신하는 장치(예: ADF)가 위치와 방향을 파악할 수 있도록 합니다.

 

NDB는 특정 주파수 대역 (190kHz ~ 1,750kHz)의 중파(MF) 신호를 송출합니다. 송출된 신호는 모든 방향으로 방사되어, 이를 수신할 수 있는 항공기나 선박에서 탐지할 수 있게 끔 합니다. NDB 신호에는 고유 식별 코드가 내재되어 있어 수신 장치가 특정 NDB 신호를 인식할 수 있습니다.

 

NDB의 식별코드

 

NDB 단점

- 기상 조건: 전자기 폭풍, 천둥 번개, 강우 등 기상 조건에 따라 신호가 왜곡될 수 있습니다.

- 지형 지형물: 산, 인공 구조물, 나무 등 지형 장애물에 의해 신호가 반사 및 차단될 수 있습니다.

- 주•야간 변화: 중파 신호는 주간과 야간에 따라 전파 특성이 달라질 수 있습니다. 주간에는 지상파 반사가 많아지고 야간에는 이온층 반사가 발생하여 신호가 왜곡될 수 있습니다.

- 전자기 간섭: 다른 전자기기 및 라디오 방송국에서 발생하는 전자기 간섭으로 NDB 신호가 차단되거나 왜곡될 수 있습니다.

- 거리 및 출력 제한: NDB의 신호 범위는 비교적 짧습니다. 장거리 항법에 불리한데 이유는 NDB 송신기의 출력이 제한적이어서 멀리 신호를 송출하는데 한계가 있기 때문입니다.

- 현대화 작업: GPS, VOR 등의 항법 시스템이 개발되면서 기술적으로 도태되었습니다.

 

#ADF, #NDB, #AIM , #공중항법, #항공, #자가용 조종