트랜스폰더 (항공)

3. 작동 원리

2차 감시 레이더(SSR)는 항공기 동체에서 반사되는 전파 신호를 사용하는 "1차 레이더"와 구분된다. 1차 레이더는 대상까지의 거리와 방위는 비교적 정확하게 파악하지만, 가까운 거리가 아니면 대상의 고도를 신뢰성 있게 파악하기 어렵다. 반면, 2차 감시 레이더는 항공기에 탑재된 능동형 트랜스폰더(비콘)를 이용하여 작동한다. 항공기의 트랜스폰더는 2차 레이더의 질문 신호에 응답하며, 이 응답에는 일반적으로 항공기의 기압 고도와 4자리 8진법 식별 코드가 포함된다.^[7][8]

항공 교통 관제사는 무선을 통해 조종사에게 특정 코드를 트랜스폰더에 입력하도록 지시할 수 있다. 예를 들어, "세스나 123AB, 코드 0363을 스쿼크(squawk)하십시오."와 같은 지시를 내리면, 조종사는 트랜스폰더에 해당 코드(0363)를 입력한다. 이렇게 입력된 코드는 관제사의 레이더 화면에 표시되는 항공기 정보와 연결되어, 관제사가 특정 항공기를 정확히 식별할 수 있게 돕는다.^[6][7]

1차 레이더는 주로 방위각과 거리 정보만 제공하고 고도 정보는 제공하지 못하는 경우가 많기 때문에, 모드 C 및 모드 S 트랜스폰더는 기압 고도 정보까지 함께 전송하는 기능을 갖추고 있다. 모드 C 고도 정보는 일반적으로 조종석의 고도계에서 직접 받아오며, 길햄 코드라는 수정된 그레이 코드 형식으로 전송된다. 만약 항공기의 고도계에 고도 정보를 인코딩하는 기능이 없다면, 고도를 직접 표시하지 않는 ''블라인드 인코더''라는 별도의 장치를 트랜스폰더에 연결하여 사용하기도 한다. 교통량이 많은 혼잡한 영공에서는 안전을 위해 모든 항공기가 고도 정보를 보고하는 모드 C 또는 모드 S 트랜스폰더를 의무적으로 장착하도록 규정하는 경우가 많다. 미국에서는 이러한 규제 구역을 모드 C 베일이라고 부른다. 모드 S 트랜스폰더는 모드 C 신호와 호환되며, 더 정밀하게 25피트 단위로 고도를 보고할 수 있다. 또한, GPS 수신기에서 정보를 받아 항공기의 위치 및 속도 정보까지 전송할 수도 있다. 만약 트랜스폰더가 기압 고도를 보고하지 않으면, 관제사는 레이더 화면에서 정확한 고도 정보를 알 수 없으므로 조종사가 무선으로 보고하는 고도에 의존해야 한다.^[6][7] 또한, 일부 항공기에 설치된 항공 교통 충돌 방지 시스템(TCAS) 역시 작동을 위해 트랜스폰더가 제공하는 고도 정보가 필수적이다.

4. 트랜스폰더 모드

트랜스폰더는 다양한 모드를 사용하여 항공 교통 관제(ATC) 시스템과 통신한다. 각 모드는 고유한 기능과 정보를 제공하며, 군용 또는 민간용으로 구분되어 사용된다. 주요 트랜스폰더 모드는 다음과 같다.

4. 1. 모드 S

5. ICAO 규정

국제 민간 항공 기구(ICAO) 규정에 따라 민간 항공기는 Mode A, C, S 트랜스폰더를 사용하도록 되어 있다.
Mode A는 항공기 식별을 위한 기본적인 모드이다. 항공 교통 관제(ATC)는 0부터 7까지의 숫자로 이루어진 4자리 코드를 각 항공기에 할당하며, 조종사는 관제사의 지시에 따라 이 코드를 트랜스폰더에 직접 입력한다. 예를 들어, 관제사가 무선으로 "Cessna 123AB, 코드 0363을 스쿼크(squawk)하십시오."와 같이 구두 지시를 내리면, 조종사는 트랜스폰더에서 0363 코드를 선택한다. 이렇게 설정된 코드를 통해 관제사의 레이더 화면에 표시되는 항공기의 항적(track)은 해당 항공기의 식별 정보와 정확하게 연결된다.^[6][7]
Mode C는 항공기의 압력 고도 정보를 전송하는 기능을 수행한다. 일반적인 주 레이더 시스템은 항공기의 수평 위치(방위각과 거리) 정보만 제공할 뿐 고도 정보는 제공하지 않으므로, Mode C 또는 모드 S 트랜스폰더를 통해 고도 정보를 얻는다. Mode C는 항공기의 기압 고도를 자동으로 읽어 전송하며, 이 정보는 일반적으로 조종석의 고도계 또는 고도 정보를 직접 표시하지 않는 별도의 장치인 '블라인드 인코더'로부터 제공받는다. 고도 정보는 길햄 코드라고 하는 수정된 그레이 코드 형식을 사용하여 전송된다. 교통량이 많은 혼잡한 영공에서는 안전을 위해 모든 항공기가 고도 정보를 전송할 수 있는 Mode C 또는 모드 S 트랜스폰더를 의무적으로 장착하도록 규정하는 경우가 많다. 미국에서는 이러한 의무 장착 구역을 '모드 C 베일(Mode C Veil)'이라고 칭한다. 만약 항공기가 고도 정보를 보고하지 않으면, 관제사는 정확한 고도를 알 수 없어 조종사가 무선을 통해 직접 보고하는 고도에 의존해야만 한다.^[6][7] 또한, 항공기 간 충돌을 방지하기 위해 일부 항공기에 설치된 항공 교통 충돌 방지 시스템(TCAS) 역시 작동을 위해 트랜스폰더가 제공하는 고도 정보가 필수적이다.
Mode S는 Mode A/C보다 더 발전된 기능을 제공하는 트랜스폰더 모드이다. 지상 시스템의 특정 질문 신호(interrogation)에 의해 작동이 시작되며, 질문 신호가 요구하는 특정 정보를 선택적으로 제공할 수 있다. 특히 Mode S는 각 항공기에 부여된 고유 주소를 사용하여 개별적으로 통신할 수 있다는 특징이 있다. 이는 질문 신호를 받는 범위 내 모든 항공기가 응답하는 Mode A, C와 구분되는 점이다. Mode S 트랜스폰더는 Mode C 신호 전송과 호환되며, 고도 정보를 약 7.62m 단위의 더 높은 정밀도로 보고할 수 있다. 추가적으로 GPS 수신기와 같은 외부 장비로부터 위치 및 속도 정보를 받아 함께 전송하는 기능도 갖추고 있다.^[6][7]

현대의 ATC 시스템에서는 이러한 트랜스폰더로부터 수신된 정보를 바탕으로 레이더 스크린 상에 항공기의 위치 표식과 함께 식별 부호, 고도, 속도 등 다양한 정보가 포함된 텍스트 형태의 꼬리표(label 또는 tag)를 표시하여 관제 업무에 활용한다.

6. IDENT

모든 모드 A, 모드 C, 모드 S 트랜스폰더에는 "IDENT" 스위치가 포함되어 있다. 이 스위치는 IDENT("식별"의 줄임말)라고 하는 모드 A 응답의 특별한 13번째 비트를 활성화한다.^[9] 지상 기반 레이더 장비가 이 IDENT 비트를 수신하면, 레이더 화면에서 해당 항공기의 블립(blip)이 일시적으로 '확대'되어 나타난다.

이 기능은 항공 관제사가 여러 항공기 사이에서 특정 항공기를 쉽게 찾기 위해 자주 사용된다. 예를 들어, 관제사는 조종사에게 "세스나 123AB, 0363을 스쿼크하고 ident 하십시오"와 같이 지시하여 해당 항공기의 위치를 시각적으로 빠르게 식별할 수 있다.^[6][7]

또한, IDENT 기능은 조종사와의 무선 통신에 문제가 발생했거나 의심될 때, 조종사가 여전히 관제사의 지시를 수신하고 있는지 확인하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, "세스나 123AB, 제 지시가 들린다면 IDENT를 스쿼크하십시오"와 같이 요청하여 조종사의 수신 가능 여부를 확인할 수 있다.^[7]

7. 트랜스폰더 코드

트랜스폰더 코드는 항공 교통 관제(ATC)에서 항공기를 식별하고 관제 효율성을 높이기 위해 사용하는 네 자리 8진법 숫자 코드이다. 각 항공기에 할당된 고유 코드는 보조 감시 레이더를 통해 관제사에게 전달되어 항공 교통의 안전과 질서를 유지하는 데 기여한다.^[6][7] 이 코드는 종종 "스쿼크(squawk)"라고도 불리는데, 이는 제2차 세계 대전 당시 사용된 피아식별장치(IFF) 시스템에서 유래한 용어이다.^[11][12] 코드의 구체적인 할당 방식, 종류 및 비상 상황 시 사용법 등 자세한 내용은 아래 하위 섹션에서 다룬다.

7. 1. ATC 할당 코드

• 계기 비행 규칙(IFR) 비행: 스쿼크 코드는 일반적으로 출발 허가를 받을 때 함께 할당되며, 비행이 종료될 때까지 동일한 코드를 유지한다.^[6][7]
• 시계 비행 규칙(VFR) 비행: 통제되지 않은 공역에서는 일반적으로 표준 VFR 코드를 사용한다 (예: 미국 및 캐나다 1200, 유럽 7000). ATC 관제 공역에 진입하거나 ATC 서비스를 받게 되면 특정 코드를 할당받는다. 이후 관제 공역을 벗어나거나 다른 ATC 부서로 관할이 변경될 때는 다시 표준 VFR 코드를 사용하라는 지시를 받게 된다.^[6][7]

7. 2. 비상 코드

이 외 국가별 및 역사적으로 할당된 코드 목록은 트랜스폰더 코드 목록에서 확인할 수 있다.

8. 트랜스폰더 관련 사고

항공기의 트랜스폰더는 항공 교통 관제 시스템에서 항공기 식별, 위치 추적, 고도 정보 제공 등 핵심적인 역할을 수행하는 중요한 장비이다. 하지만 트랜스폰더가 오작동하거나 조종사의 실수 또는 의도적인 조작으로 잘못 사용될 경우, 이는 공중 충돌이나 항공기 오인 식별과 같은 심각한 항공 사고로 이어질 수 있는 위험성을 내포하고 있다. 실제로 트랜스폰더 코드의 잘못된 해석, 장비 고장, 전원 차단 등 다양한 문제로 인해 발생한 여러 항공 사고 사례들이 기록되어 있다. 아래에서는 트랜스폰더와 관련된 주요 사고 사례들을 통해 그 중요성과 위험성을 구체적으로 살펴본다.

8. 1. 1986년 세리토스 공중 충돌 사고

8. 2. 이란 항공 655편 격추 사건

8. 3. 프로테우스 항공 706편

8. 4. 대한항공 85편

8. 5. 골 수송 항공 1907편

참조

_[1] 웹사이트 The Truth About Transponders http://forensicauto.[...] 2007
_[2] 웹사이트 XPDR http://acronyms.thef[...] 2008
_[3] 웹사이트 XPNDR http://acronyms.thef[...] 2008
_[4] 웹사이트 TPDR http://acronyms.thef[...] 2008
_[5] 웹사이트 TP http://acronyms.thef[...] 2008
_[6] 웹사이트 TP 14371 — Transport Canada Aeronautical Information Manual (TC AIM) RAC 1.9 Transponder Operation https://web.archive.[...] 2010-05-20
_[7] 서적 From The Ground Up Aviation Publishers
_[8] 웹사이트 Air Traffic Services Surveillance Systems http://www.airwaysmu[...] The Airways Museum & Civil Aviation Historical Society
_[9] 웹사이트 Transponder Basics http://www.avweb.com[...] 1998-09-06
_[10] 서적 PHAK
_[11] 웹사이트 Ask the Captain: Strangle my WHAT? https://web.archive.[...] 2006-04-17
_[12] 웹사이트 Air Traffic Services Surveillance Systems, Including An Explanation of Primary and Secondary Radar http://www.airwaysmu[...] The Airways Museum & Civil Aviation Historical Society
_[13] 웹사이트 ENR 1.6.2 — SSR Operating Procedures https://www.aurora.n[...] 2021-07-29
_[14] 웹사이트 JO 7110.66D, National Beacon Code Allocation Plan https://www.faa.gov/[...] Federal Aviation Administration 2023-09-23