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레이더 비콘

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목차

1. 개요

레이더 비콘은 레이더 펄스를 수신하면 동일한 주파수로 신호를 응답하여 레이더 디스플레이에 이미지를 표시하는 장치이다. 주로 등대, 부표, 교량, 해상 석유 플랫폼 등 항해 보조 목적으로 사용되며, X-밴드 및 S-밴드 해상 레이더 대역에서 작동한다. 향상된 레이더 비콘은 고유 식별을 도입하여 레이더 위치 확인을 가능하게 하며, 덴마크 해사청을 통해 국제 등대 협회에 제안되었다.

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레이더 비콘

2. 작동 원리

레이더 비콘은 수신한 레이더 펄스에 응답하여, 동일 주파수로 식별 신호를 송신한다. 이 신호는 레이더 화면에 모스 부호 문자로 이루어진 짧은 선으로 표시되어 비콘의 위치를 알려준다.

2. 1. 기본 작동 방식

레이더 비콘은 레이더 펄스를 수신하면 동일한 주파수로 신호를 되돌려 보내 레이더 화면에 특정 이미지를 표시한다. 일반적인 평면 위치 표시기 레이더 화면에서는 비콘의 위치에서 시작하여 바깥쪽으로 뻗어 나가는 짧은 선 형태로 나타나며, 이 선은 모스 부호 문자(점과 대시)로 이루어져 있다. 선의 길이는 보통 화면상에서 몇 해리에 해당한다.

미국에서는 미국 해안 경비대가 약 80개의 레이더 비콘을 운영하고 있으며, 석유 플랫폼 소유주와 같은 다른 기관들도 자체적으로 운영한다. 레이더 비콘은 항해 보조 목적 외의 사용이 금지되어 있으며, 주로 다음과 같은 지점을 표시하는 데 사용된다.

레이더 비콘 사용 목적
구분사용 목적예시 / 비고
미국등대 및 항해 부표대부분 등대보다 부표에 설치됨. 보스턴 항구에서는 보스턴 조명 호각 부표 B("B" 표시)와 노스 채널 입구 조명 호각 부표 NC("N" 표시)만 레이더 비콘을 가짐[2]
교량 아래 항해 가능 구간아서 레이버넬 다리[3], 금문교[4], 샌프란시스코-오클랜드 베이 브리지 (3개)[4]
중심선 및 회전 지점 식별
해상 석유 플랫폼 및 기타 구조물멕시코 만에 약 35개 설치[5]
기타 지역임시, 신규 및 지도에 없는 위험모스 부호 "D" 사용
유도선 레이더 비콘



레이더 비콘의 기술적 특성은 ''ITU-R 권고안 M.824, 레이더 비콘의 기술적 매개변수(RACONS)''에 정의되어 있다. 일반적으로 9320 MHz에서 9500 MHz 사이의 해상 레이더 대역(X-밴드)에서 작동하며, 대부분은 2920 MHz에서 3100 MHz 사이의 해상 레이더 대역(S-밴드)에서도 작동한다. 최신 레이더 비콘은 주파수 가변형으로, 넓은 대역의 수신기를 통해 들어오는 레이더 펄스를 감지하고 송신기를 해당 주파수로 조정한 뒤, 700 나노초 이내에 25 마이크로초 길이의 신호로 응답한다.

구형 레이더 비콘은 느린 스윕 모드로 작동하는데, 트랜스폰더가 1~2분 동안 X 밴드를 천천히 훑는다. 이 방식은 트랜스폰더가 들어오는 레이더 신호의 주파수와 일치할 때만 응답하므로, 실제 작동 시간은 전체 시간의 약 5%에 불과하다.

레이더 비콘 신호가 중요한 레이더 표적을 가리는 것을 방지하기 위해, 비콘은 일정 시간 동안만 작동한다. 영국에서는 약 30%의 듀티 사이클(작동 주기)을 사용하는데, 예를 들어 20초 동안 응답하고 40초 동안 응답하지 않거나, 9초 작동 후 21초 중단하는 방식(세븐스톤스 라이트쉽의 경우)이다. 미국에서는 배터리 전원을 사용하는 부표의 경우 50%(20초 작동, 20초 중단), 육상 비콘의 경우 75%로 더 긴 듀티 사이클을 사용한다.

'''라마크'''(Ramark)는 레이더 비콘과 달리 들어오는 레이더 신호에 의해 촉발될 필요 없이 레이더 대역에서 지속적으로 신호를 전송하는 광대역 비콘이다. 이 신호는 레이더 화면의 중심에서 가장자리로 방사되는 모스 부호 형태의 선을 만든다. 라마크는 미국에서는 사용되지 않는다.

2. 2. 듀티 사이클

비콘 뒤의 중요한 레이더 표적이 가려지는 것을 방지하기 위해, 레이더 비콘은 시간의 일부만 작동하도록 설정된다. 이를 듀티 사이클이라고 부른다.

영국에서는 일반적으로 약 30%의 듀티 사이클을 사용한다. 예를 들어, 레이더 비콘이 레이더 신호에 20초 동안 응답한 후에는 40초 동안 응답하지 않는 방식으로 작동하며, 세븐스톤스 라이트쉽의 경우처럼 9초 작동 후 21초 중단되는 방식도 있다.

반면 미국에서는 더 긴 듀티 사이클을 사용한다. 배터리 전원을 사용하는 부표의 경우 50%(20초 작동, 20초 중단)이며, 육상 비콘의 경우 75%이다.

2. 3. 라마크 (Ramark)

'''라마크'''(Ramark)는 들어오는 레이더 신호에 의해 작동될 필요 없이 레이더 대역에서 지속적으로 신호를 전송하는 광대역 비콘이다. 이 전송 신호는 레이더 디스플레이 중앙에서 바깥쪽 가장자리로 방사되는 형태의 모스 부호 선으로 나타난다. 라마크는 미국에서는 사용되지 않는다.

3. 설치 및 활용

레이더 비콘은 레이더 펄스를 수신하면 동일한 주파수로 신호를 보내 레이더 화면에 표시된다. 일반적인 평면 위치 표시기 레이더 화면에서는 비콘 위치에서 방사되는 모스 부호 문자가 짧은 선 형태로 나타난다. 이 선의 길이는 보통 화면상에서 몇 해리에 해당한다.

미국에서는 미국 해안 경비대가 약 80개의 레이더 비콘을 운영하고 있으며, 석유 플랫폼 소유주와 같은 다른 기관들도 이를 운영한다. 항해 보조 장치 외의 목적으로 사용하는 것은 금지되어 있으며, 주로 다음과 같은 장소를 표시하는 데 사용된다.


  • 등대 및 항해 부표
  • 대부분은 등대보다는 부표에 설치된다. 예를 들어, 보스턴 항구에서는 보스턴 조명 호각 부표 B와 노스 채널 입구 조명 호각 부표 NC만이 레이더 비콘을 가지고 있으며, 각각 모스 부호 "B"와 "N"을 표시한다.[2]
  • 교량 아래의 항해 가능한 구간
  • 아서 레이버넬 다리[3]
  • 금문교[4]
  • 샌프란시스코-오클랜드 베이 브리지 (3개의 레이더 비콘)[4]
  • 중심선 및 회전 지점 식별
  • 해상 석유 플랫폼 및 기타 구조물
  • 멕시코 만에는 약 35개가 설치되어 있다.[5]


세계 다른 지역에서는 다음과 같은 목적으로도 사용된다.

  • 임시적이거나 지도에 표시되지 않은 새로운 위험 (모스 부호 "D" 사용)
  • 유도선 레이더 비콘


레이더 비콘의 기술적 특성은 ''ITU-R 권고안 M.824, 레이더 비콘의 기술적 매개변수(RACONS)''에 정의되어 있다. 레이더 비콘은 일반적으로 9320 MHz에서 9500 MHz 사이의 해상 레이더 대역(X-밴드)에서 작동하며, 대부분은 2920 MHz에서 3100 MHz 사이의 해상 레이더 대역(S-밴드)에서도 작동한다. 최신 레이더 비콘은 주파수 가변형으로, 들어오는 레이더 펄스를 감지하고 700 나노초 이내에 송신기를 튜닝하여 25 마이크로초 길이의 신호로 응답하는 광대역 수신기를 갖추고 있다.

구형 레이더 비콘은 느린 스윕 모드로 작동하는데, 트랜스폰더가 1~2분 동안 X-밴드를 스윕하며 들어오는 레이더 신호의 주파수와 일치할 때만 응답하므로 실제 작동 시간은 약 5%에 불과하다.

비콘 뒤의 중요한 레이더 표적이 가려지는 것을 방지하기 위해, 레이더 비콘은 전체 시간 중 일부만 작동하도록 설정된다. 영국에서는 약 30%의 듀티 사이클을 사용하는데, 예를 들어 20초 동안 응답하고 40초 동안 응답하지 않거나, 세븐스톤스 라이트쉽의 경우처럼 9초 작동 후 21초 중단하는 방식이다. 미국에서는 더 긴 듀티 사이클을 사용하는데, 배터리 전원을 사용하는 부표는 50%(20초 작동, 20초 중단), 육상 비콘은 75%의 듀티 사이클을 가진다.

'''라마크'''(Ramark)는 레이더 신호에 의해 작동될 필요 없이 레이더 대역에서 지속적으로 신호를 전송하는 광대역 비콘이다. 이 신호는 레이더 화면 중앙에서 가장자리로 방사되는 모스 부호 형태의 선을 만든다. 라마크는 미국에서는 사용되지 않는다.

4. 향상된 RACON (e-RACON)

'''향상된 RACON'''(Enhanced RACON|e-RACON영어)은 레이더 응답에 고유 식별 정보를 도입하여 향상된 레이더 위치 확인을 가능하게 하는 RACON 기술에 대한 제안이다.

이 기술은 신기술(NT) 레이더가 기존 RACON 응답을 인식하는 데 한계가 있다는 문제[6][7]에 대응하기 위해 제안되었으며, 현재 덴마크 해사청을 통해 IALA를 통해 해운 산업계에 제시되고 있다. 2011년에는 발트해 지역 프로그램[9]의 일부 지원을 받아 덴마크 해사청이 주관한 EfficienSea 프로젝트[8]에서 이 개념의 실질적인 테스트가 진행되기도 했다.

4. 1. 작동 방식

전통적인 레이더 비콘은 레이더 펄스를 수신하면, 레이더 화면상의 비콘 위치에서 방사되는 모스 부호 문자로 나타나는 짧은 신호(점과 대시)로 응답한다. 일반적으로 이 모스 부호 문자는 긴 연속 신호인 대시(-)로 시작한다.

'''향상된 RACON'''(Enhanced RACON, e-RACON)은 이러한 전통적인 방식에서 더 나아가, 레이더 응답에 고유 식별 정보를 추가하여 향상된 레이더 위치 확인을 가능하게 하는 RACON 기술 제안이다.[6][7] e-RACON 제안의 핵심은 모스 부호 응답의 첫 번째 대시 신호를 변조하여, 해당 레이더 비콘만의 고유 식별 정보(예: MMSI 번호를 이용한 30비트 데이터)나 위치 정보를 담은 디지털 데이터를 전송하는 것이다.

이렇게 고유 식별 정보가 추가되면, 수신된 레이더 응답을 해당 비콘의 정확한 위치와 연결할 수 있게 되어 위치 확인 정확도가 향상된다. 이 정보는 동일한 식별자를 사용하는 AIS 신호와 연동되거나, 향후 개발될 S-100 표준 기반의 전자 해상 지도 같은 항해 간행물에 포함된 정보와 결합하여 활용될 수 있다. 이 e-RACON 개념은 현재 덴마크 해사청을 통해 IALA에서 해운 산업계에 제안되고 있으며, 신기술 레이더의 RACON 응답 트리거 능력 제한 문제 해결을 위한 방안으로 검토 중이다.[6][7]

4. 2. 활용

'''향상된 RACON''' (Enhanced RACON, e-RACON)은 레이더 응답에 고유한 식별 정보를 포함시켜 레이더 위치 확인 능력을 향상시키기 위해 제안된 RACON 기술이다.

이 제안은 현재 덴마크 해사청을 통해 IALA에 의해 해운 산업계에 소개되고 있다. 기존 RACON에 대한 권고 사항[6]과 성능 요구 사항[7]은 신기술(NT) 레이더가 RACON 응답을 제대로 인식하지 못하는 문제 때문에 개정이 검토되고 있다.

2011년에는 발트해 지역 프로그램[9]의 일부 지원을 받아 덴마크 해사청이 주관하는 EfficienSea 프로젝트[8]에서 이 e-RACON 개념의 실제 테스트를 진행했다.

기존의 레이더 비콘은 레이더 펄스를 수신하면, 레이더 화면 상 비콘의 위치에서 방사되는 모스 부호 문자로 응답한다. 이 신호는 짧은 점과 긴 대시로 이루어지며, 보통 긴 연속 신호인 대시(-)로 시작한다.

향상된 레이더 비콘(e-RACON) 제안의 핵심은 이 첫 번째 대시 신호를 추가로 변조하여, 해당 레이더 비콘만의 고유 식별 정보(예: MMSI 번호를 이용한 30비트 데이터) 또는 비콘의 위치 정보를 약간의 디지털 정보 형태로 전달하는 것이다.

이렇게 고유 식별 정보를 도입하면, 레이더 비콘의 응답 신호를 해당 비콘의 알려진 위치와 정확히 연결할 수 있어 레이더 위치 확인 능력이 향상된다. 이 정보는 동일한 식별자를 가진 관련 AIS 신호에서 얻거나, 미래에는 새로운 S-100 형식의 전자 해상 지도와 같은 항해 간행물에 포함된 정보와 연계하여 활용될 수 있다.

참조

[1] 간행물 ITU Radio Regulations, Section IV. Radio Stations and Systems – Article 1.103, definition: radar beacon (racon)
[2] 간행물 cite uscgll 2009
[3] 간행물 cite uscgll 2009
[4] 간행물 cite uscgll 2009
[5] 간행물 cite uscgll 2009
[6] 간행물 IALA Recommendation R-101 Maritime Radar Beacons (Racons)
[7] 간행물 IMO Resolution MSC.192(79) – Radar Performance Requirements
[8] 웹사이트 EU part-financed project: Efficient, Safe and Sustainable Traffic at Sea http://www.EfficienS[...]
[9] 웹사이트 Baltic Sea Region Programme 2007-2013 eu.baltic.net http://eu.baltic.net[...]


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