초단기 전방향표지시설(VOR/DVOR)

초단파 전방향 표지시설은 일반적으로 "VOR"로 알려져 있습니다. 이는 지상 무선시설에서 송출하는 신호를 이용하여 항공기의 방향, 위치, 순항항로를 구성하는 단거리 항법 시스템의 한 종류입니다. 전 세계적으로 약 3,000여 개의 VOR 송신소가 설치되어 항법을 보조하는 주요 무선항법시설로 상업용과 일반항공에서 표준 항법 시스템으로 활용되었습니다. 그러나 기술이 발전함에 따라 고객 당 발신기 비용이 저렴한 GPS와 같은 위성기반 항법 시스템으로 대체되고 있습니다. 위성항법의 중요한 오차 원인들이 대부분 해소되면서 정밀접근까지도 가능할 정도가 되었지만 인위적 전파방해와 위성으로부터 신호를 받아야 하는 근원적인 문제를 안고 있어 이를 대체할 수 있는 예비 항법장치로 VOR 사용은 계속될 것입니다. 

 

VOR 운용

1. 주파수 대역: VOR은 초단파 방위 정보를 제공하는 시설입니다. 초단파는 저, 중 주파수 대역의 NDB와 달리 직진 성향이 높고, 해안선에 따른 신호의 굴절, 강수로 인한 영향을 덜 받습니다. 이에 따라 더욱 정확하고 신뢰성 높은 신호를 제공합니다. VHF 신호는 수평 극성입니다. VOR의 운용 주파수는 108.0~117.95 MHz이고 4 MHz는 ILS 대역과 공유합니다. 주파수 대역 108.0~111.95 MHz에서 100kHz 숫자가 짝수가 되는 108.00, 108.05, 108.15 등은 ILS 주파수입니다. 

2. 표준운용범위: VOR은 표준운영범위에서만 가능합니다. 표준운용범위를 결정하는 것은 실질적으로 출력입니다. 예를 들어 터미널 VOR의 운용범위는 송신소로부터 25NM으로 제한됩니다. 이것은 터미널 공역에서 접근 중인 항공기가 유사한 주파수로부터 간섭을 배제하기 위한 것으로 지리적으로 매우 협소합니다. 

3.VOR 순항항로: 무선항법에서  VOR이 방향결정과 위치결정의 주요 수단으로 활용되면서 송신소와 송신소를 연결하는 주요 항공로를 구성합니다. 항공로는 저고도 순상항로 고고도 순항항로로 분류합니다. 항공로는 저고도 순항항로와 고고도 순항항로로 분류하고 있습니다. 일반적으로 자고도 순항항로를 벡터항로라 하고, 고고도 순항항로를 제트 항로라 합니다. 운송용 항공기는 물론이고 대부분의 계기비행 항공기는 최소한 2개 이상의  VOR장비를 갖추고 있습니다. 한 VOR은 목적지 혹은 송신소까지 비행하기 위한 방위 정보를 얻는 데 사용하고 다른 VOR은 인접 송신소로부터 레디얼의 교차점을 결정하여 항공기의 위치를 식별하는데 유용하게 사용됩니다. 또한 장거리 비행 중 중간에 항로를 변경해야 하는 구간에서는 항로 변경 지점으로 VOR 송신소 상공 외에 다른 VOR 송신소와 함께 교차점을 이용할 수 있습니다. 

 

VOR 적용 기술

VOR 송신소에서는 식별부호, 선택적 음성 그리고 항법신호를 포함한  VHF 무선 복합 신호를 송출합니다. VOR은 참조신호와 가변신호의 위상차를 이용해서 송신로부터 방위를 결정하는 변조지속 파입니다. 식별부호는 2-문자 또는 3-문자로 구성된 전신부호입니다. 일부 송신소에서는 송신호 명칭과 비행 중 조언을 실시간 방송합니다. 항법신호는 공중탑재 수신기에서 송신로로부터 항공기가 위치해 있는 자방위를 결정할 수 있는 신호를 제공합니다. 수신기에 수신된 2개의 30Hz 신호는 검파된 후 이들 사이의 위상차를 결정하기 위해서 비교됩니다. AM 신호는 FM 서브반송파 신호를 후속하면서 발생하는 위상각이고 이것은 송신로부터 항공기까지 방향과 등가입니다. 이를 레디얼이라 하고 VOR, HSI, RMI, RNAV를 통해서 지시됩니다. 전통적으로 VOR은 참조신호와 가변신호의 위상파를 이용하여 위치를 결정하는 방식을 택했으나 현재는 이 방식의 단점을 보완하고 더욱 높은 정밀도를 제공할 수 있는 도플러 원리를 적용하는 방식이 적용되고 있습니다. 

재래식 VOR은 카운터포이즈에 신호를 송출할 수 있는 안테나 장치로 구성되어 있습니다. 안테나의 전력 손실에서 큰 비율을 차지하는 접지저항손실을 감소시키기 위한 시설입니다. 지상으로부터 수 미터 높이에 절연 금속판을 설치하여 안테나 하부에 대지로부터 절연한 여러 개의 도선을 수평으로 가설함으로써 신호는 수평 평면으로부터 40도 상방으로 송출할 수 있도록 합니다. 송신소 안테나에서 참조신호와 가변신호를 송출합니다. VOR방위는 가변신호와 위상각에서 참조신호의 위상각을 뺀 값입니다. 참조신호는 측정 VOR의 반송 주파수에 있는 전방향성 지속파입니다. 이것은 전 방향성 송출이기 때문에 참조신호의 극성 도형은 원이고 전방향에서 동시에 수신할 수 있습니다.

VOR의 운용 영역이 초단파이기 때문에 신호의 신뢰성은 높지만 가시선의 영향은 통달거리를 크게 감소시킬 수 있는 요소입니다. 따라서 항공기의 송신소, 송신소와 송신소 사이의 장애물이 없는 조건에서 최적의 신호 수신이 가능합니다. 

VOR의 예측가능 정밀도는 ±1.4도 입니다. 만약 이 오차가 한계치를 초과하면 VOR은 운용을 중단하거나 예비 장비로 전환됩니다. VOR은 비컨으로부터 멀리 떨어져 있는 한 개 또는 그 이상의 수신 안테나를 이용해서 자체적으로 모니터 합니다. 이들 안테나로부터 방위 정밀도, 참조신호와 가변신호의 변조 지수, 신호 수준, 노치의 존재를 모니터 합니다. 또한 VOR 계기는 송출되는 신호가 심각한 방해를 받았을 때 부정확하게 작동할 수 있습니다. 이를 사이트 오차라고 합니다. 이것은 직진파가 송신소와 항공기 사이에 장애물에 부딪쳐 반사되는 전파가 혼합되어 발생합니다. 이 같은 다중 간섭은 수신되고 있는 모든 FM/AM 위상차들이 혼합되어 오류 방위를 지시하는 원인이 됩니다. 직선 레디얼을 굽어지게 하거나 이질파형으로 변절시킵니다.