서론

항법에는 과거 지상의 랜드마크, 지형 등을 보고 자신의 위치를 파악했던 지문항법이나 속도, 침로, 풍향, 풍속, 시간 등의 요소를 활용하여 항공기의 위치를 파악했던 추측항법, 야간에 별을 관측하여 위치를 파악했던 천측항법 등이 있었으나 기술발전으로 NDB¹⁾, VOR²⁾, DME³⁾, TACAN⁴⁾, ILS⁵⁾ 등의 무선항법 기술이 개발되고, INS⁶⁾를 이용한 관성항법, GPS를 활용한 위성항법 등이 등장하게 되었다. 특히 무선항법 중 거리측정시설(DME)은 962MHz~1213MHz 대역의 주파수를 252개의 채널로 나누어 펄스 기반 송수신을 통해 주요 항법 정보를 처리하는 항법 시스템이다.

표 1. 거리측정시설(DME) 주요 규격(KAC / 한국공항공사 개발 및 구매)

주요 성능지표		단위	개발 사양	측정 방법
Peak power Output		kw	1kW 이상	① Frequency counter_53131A)-.Freq & Ratio : FREQUENCY 3 ② Frequency counter의 CH3에 TX Envelop에 연결 ③ Frequency counter에 있는 RUN을 눌러서 지시치를 확인 및 기록
Pulse Shape	Rise Time (10%~90%)	µs	2.0µs(± 0.25µs)
	Fall Time (90%~10%)	µs	2.5µs(± 0.5µs)
	Duration (50%)	µs	3.5µs(± 0.5µs)
적용 규격		(MIL-STD-291C 및 ICAO Annex 규격, Volume 1, Aeronautical Communication)
시스템 구성

표 1. 거리측정시설(DME) 주요 규격(KAC / 한국공항공사 개발 및 구매)

공기 동시 처리능력 200대 이상, 시스템은 이중화로 구성되어 있으며, 원격에서 제어 및 감시할 수 있다.

품질개선

품질개선 목표

전술 항법 장치에서 100W(LPA), 1KW(HPA) 2종의 AMP는 신호를 전달하는 RF 출력(아날로그) 특성으로서 시스템 성능에 가장 중요한 관리 Point이다. PCB Bonding 불안정성은 RF Tuning 공정 품질에 영향 있다. 따라서 납땜 수준을 높이는 환경구축 필요하다. 납땜 공정과 검사, RF Tuning 영향성을 분석하여 품질개선 및 생산성 향상 필요하여 품질개선 목표로 설정하였다.

주요 부품(TR) PCB Bonding JIG 미흡한 부분 개선으로 RF 출력 Tuning 안정성 확보하여, TACAN/DME 주요 부품 PCB Bonding 공정(균일납땜), 품질검사 및 안정화 작업에 Tuning 시간 절감을 목표로 한다. 그림 1과 같이 주요 부품(TR)의 부적합이 발생한다.

Pallet JIG 및 메탈마스크 최적 설계 제작 미흡, 누름 JIG 없음으로 인하여 PBA Bonding 균일하게 도포되지 않아서 냉납, 들뜸 현상 발생한다.

품질개선 필요성 및 극복방안

그림 2와 같이 냉납과 들뜸 부적합 발생하는 문제점 극복을 위하여 Pallet JIG 개선 및 메탈마스크 최적 설계 제작, 누름 JIG를 제작하게 되었다. PBA Bonding 균일하게 개선하여 냉납, 들뜸 현상 발생을 극복할 수 있었다.

TR 조립공정이 미흡한 문제점 개선을 위하여 그림 3과 같이 Pallet JIG 및 TR 누름 JIG를 설계 제작하였다.

그림4는 개선전과 개선후 PBA Bonding 품질 상태를 검증한 사진이다.

품질개선 효과

기술적 측면

고출력 거리측정시설 시험절차서 한국공항공사(DME) 관리항목중 주요한 특성(규격)을 검증한 결과 RF Tuning 성능개선 효과로 Peak Out Power 공정능력분석(CPK) 4.4로 안정적인 것으로 확인되었다.(그림 5~6) 또한, Pulse Shape 공정능력분석(CPK) 2.16으로 안정성이 확인되었다. (그림 7)

• MIL-STD-291C
• ICAO Annex 10, Volume 1, Aeronautical Communication
• 거리측정시설(DME) 개발·구매규격서

관리 항목 : 1. Peak Out Power (1㎾ 이상)
관리 규격 : 하한 1㎾, 상한 1.265㎾ (1.1㎾ ± 15%)

관리 항목 : 2. Pulse Shape

Rise Time (10%~90%),2.0㎲ (± 0.25㎲) /
Fall Time (90%~10%),2.5㎲ (± 0.5㎲)
Duration(50%),3.5㎲(± 0.5㎲)

관리 규격 : 하한 3.3㎲, 상한 3.7㎲

국방·민수 사업화 측면

국방 분야에서는 RF 안테나와 연동하여 TACAN Interrogator 국산화를 기대해 볼 수 있으며, 민수 분야에 있어서는 소형화 저전력화를 기반으로 DME/VOR 기능을 추가하여 새로운 제품 개발 및 국산화와 향후 UAM 민수 시장의 항법장치로서 제품화를 기대하고 있다.

결론

Pallet JIG 와 메탈마스크 품질개선으로 불량 감소, 재료비 절감 10% 이상 효과를 확인할 수 있었다. RF Tuning 측정 시간 절감 노무비 절감 25% 이상 경제적 효과를 확인할 수 있었다.

제품 개발 및 사업화를 통하여 확보한 기술력을 바탕으로 해외기술에 의존된 항법전술장비(TACAN) 기술 부분에서, 국산 항공기 항법전술장비 분야에 지속적인 사업화 추진할 수 있는 기반 기술과 핵심 역량을 확보하게 되었다. 향후 자사에서 연구개발하는 다양한 장비에도 적용가능 하리라 기대된다.