1-1-9. Instrument Landing System(ILS)

1-1-9. Instrument Landing System(ILS)

 

a. General

 

1. ILS는 활주로 최종 접근 시 항공기의 정확한 정렬 및 강하를 위한 접근 경로를 제공하도록 설계되었다.

 

2. ILS의 기본 구성 요소는 localizer, glide slope, 그리고 Outer Marker(OM)이다(Category II나 Category III 계기 접근 절차의 경우 Inner Marker 포함).

 

3. 시스템은 기능상 세 부분으로 나눌 수 있다:

 

(a) Guidance information: localizer, glide slope.

 

(b) Range information: marker beacon, DME

 

(c) Visual information: approach lights, touchdown and centerline lights, runway lights.

 

4. OM을 대체하기 위해 다음과 같은 수단을 사용할 수 있다:

 

(a) Compass locator.

 

(b) Precision Approach Radar(PAR).

 

(c) Airport Surveillance Radar(ASR).

 

(d) Standard Instrument Approach Procedure에서 승인하는 DME(Distance Measuring Equipment) fix, VOR(Very High Frequency Omni-directional Range) fix, 혹은 Nondirectional beacon fix.

 

(f) GPS(Global Positioning System)를 갖춘 적절한 RNAV 시스템. 이는 Standard Instrument Approach Procedure의 fix를 식별할 수 있어야 한다.

 

5. 활주로의 양쪽 끝에 ILS 시스템이 설치된 경우(즉, Runway 4의 approach end와 Runway 22의 approach end에 ILS가 설치된 경우) 해당 시스템들은 동시에 작동하지 않는다.

 

b. Localizer

 

1. localizer 송신기는 108.10 ~ 111.95 MHz 주파수 범위에 있는 40개의 ILS 채널들 중 하나에서 작동한다. 해당 신호는 활주로 중심선에 대한 경로 안내를 제공한다.

 

2. localizer의 접근 경로를 front course라 부른다. 이는 이 외의 장치들(예를 들어 glide slope, marker beacons, 등등)과 함께 사용된다. localizer 신호는 far end of the runway에서 전송된다. 해당 신호는 활주로 시단에서 700ft 폭이 되도록 조정된다.

 

3. front course의 반대 방향으로 연장되는 활주로 중심선을 back course라 부른다.

(출처: Pilotscafe)

CAUTION -

back course를 inbound하는 경우에는 off-course 수정 시 지시침의 반대 방향으로 항공기를 조종해야 한다(단, 항공기의 ILS 장비가 reverse sensing 기능을 갖춘 경우 제외). 이러한 “flying away from the needle”은 localizer의 front course를 outbound하는 경우에도 필요하다. 접근을 위해 back course 신호를 사용하지 않는다(단, 특정 활주로에 대해 back course approach 절차가 게재되었으며 ATC가 이를 승인한 경우 제외).

 

4. 식별 부호는 국제 모스 부호로 제공된다. 이는 문자 " I "로 시작되는 네 글자의 식별자로 구성된다. 식별 부호는 localizer 주파수에서 전송된다.

 

EXAMPLE -

I-DIA

 

5. localizer는 안테나로부터 18NM 거리에서, 그리고 경로를 따라 위치한 가장 높은 지형으로부터 1,000ft 지점과 4,500ft AGL(안테나 표고로부터의 AGL) 사이의 고도에서 활주로 시까지의 하강 경로에 걸쳐 경로 안내를 제공한다. 적절한 off-course가 지시되는 서비스 범위가 다음 영역에 걸쳐 제공된다:

 

(a) 안테나로부터 18 NM 반경을 따라 course의 양 쪽 10도 까지

 

(b) 10 NM 반경을 따라 course의 양 쪽 10 ~ 35도 까지(그림 1-1-6 참조)

6. 이러한 영역 바깥에서는 신호를 신뢰할 수 없다. ATC가 필요하다 판단할 시, 혹은 조종사 요청 시 ATC는 서비스 범위 바깥에서 절차를 승인할 수 있다. 이 경우 radar monitoring이 제공된다.

 

7. 그림 1-1-6은 SSV(Standard Service Volume) localizer를 나타낸다. 18 NM의 SSV를 초과하는 localizer 범위를 가진 절차들은 ESV(Expanded Service Volume)에 대한 승인 절차를 거쳤으며 비행 점검을 통해 검증되었다. (그림 1-1-7 참조.)

 

c. Localizer Type Directional Aid(LDA)

 

1. LDA는 localizer와 유사한 용도 및 정확도를 제공한다. 허나 이는 ILS의 일부가 아니다. LDA는 일반적으로 SDF(Simplified Directional Facility. 이는 경로 폭이 6도, 혹은 12도임)보다 더 정확한 접근 경로를 제공한다.

 

2. LDA는 활주로와 정렬되어 있지 않다. 경로와 활주로 사이의 정렬이 30도를 초과하지 않는 경우 straight-in minimums가 게재될 수 있다. 정렬이 30도를 초과하는 경우에만 circling minimums가 게재된다.

 

(ATP: LDA는 활주로와의 정렬이 3도를 초과하는 비정밀 접근에 사용되는 localizer이다.)

 

3. 몇몇 LDA approach는 glideslope을 포함한다. 이는 계기 접근 차트의 plan view에 “LDA/Glideslope”이라는 note와 함께 표시된다. 이러한 절차는 APV(Approach with Vertical Guidance)라 불리는 새로운 접근 범주에 속한다. 이는 paragraph 5-4-5, Instrument Approach Procedure Charts, subparagraph a7(b), Approach with Vertical Guidance(APV)에서 설명된다. glideslope의 유무와 관련된 LDA minima가 제공되며 접근 차트의 minima lines에 S-LDA/GS와 S-LDA라 표시된다. final approach course가 활주로 중심선과 정렬되어있지 않으므로 ILS approach에 비해 기동이 더 많이 필요하다.

 

d. Glide Slope/Glide Path

 

1. UHF glide slope 송신기는 329.15 ~ 335.00 MHz 주파수 범위 내 40개의 ILS 채널 중 하나에서 작동한다. 이는 localizer front course 방향으로 신호를 전송한다. “glide path”라는 용어는 glide slope이 localizer와 교차하는 구간을 의미한다.

 

CAUTION -

localizer back course 영역에 false glideslope 신호가 존재할 수 있다. 이로 인해 glide slope flag alarm이 사라진 다음 신뢰할 수 없는 glide slope 정보가 나타날 수 있다. localizer back course approach 도중 모든 glide slope 지시를 무시한다(단, 접근 차트에 glide slope이 명시된 경우 제외).

 

2. glide slope 송신기는 approach end of the runway로부터 750 ~ 1,250 ft에 위치한다. 그리고 활주로 중심선으로부터 250 ~ 650 ft 떨어진 곳에 위치한다. glide slope 송신기는 glide path 빔을 1.4도의 수직 폭으로 전송한다. 해당 신호는 ILS 접근 절차에서 지정된 DH(decision height)까지 하강 정보를 제공한다. 가장 낮은 DH 미만에서는 glidepath가 항행에 적절하지 않을 수 있으므로 해당 고도 미만에서의 glidepath 지시는 runway environment에 대한 시각 참조를 통해 보완되어야 한다.

 

3. glide path 투영 각도는 보통 3도로 조정된다. 이는 활주로 표고로부터 약 200ft에서 MM을, 그리고 약 1,400ft에서 OM을 교차한다. glide slope은 보통 10NM까지 사용될 수 있다. 허나 일부 지역에서는 glide slope가 10NM을 초과하는 extended service volume으로 증명된다.

 

4. 조종사는 glidepath 교차 시 주의를 기울여야 한다. 게재된 경로보다 상당히 높은 각도에 있을 경우 false courses와 reverse sensing이 발생한다.

 

5. 지시되는 glide path를 유지하도록 모든 노력을 기울인다.

 

CAUTION -

장애물/지형 회피를 유지하기 위해 glide path 미만으로 비행하지 않는다.

 

6. 차트의 glide slope TCH(threshold crossing height)는 시단에서의 실제 glide path on-course 높이를 나타내지 않는다. 이는 항공기가 4마일 지점에서 middle marker로 향하는 glide path를 유지하였을 때 glide slope 안테나가 위치하는 시단에서의 높이를 나타내며 해당 정보는 계획 목적으로 사용된다.

 

7. 조종사는 glide slope 안테나와 main gear 사이의 수직 높이를 알고 있어야 한다. 만약 TCH에서의 wheel crossing height가 충분하지 않다면 DH에서 하강 각도를 조정한다. 적절한 wheel crossing height는 항공기 유형에 따라 대략 20 ~ 30ft이다.

 

NOTE -

TCH는 보통 몇 가지 요인에 기초하여 설정된다. 여기에는 활주로를 사용하는 가장 큰 항공기 종류, 공항 레이아웃이 glide slope 안테나 배치에 미치는 영향, 그리고 지형을 포함한다. glide path 각도가 동일한 상태에서 TCH가 높아지면 항공기가 시단으로부터 더 먼 지점에 착륙할 수 있다(단, flare 전까지 접근 경로가 유지된 경우). 조종사는 높은 TCH가 항공기 제동을 위한 runway available에 미치는 영향을 고려해야 한다.

 

e. Distance Measuring Equipment(DME)

 

1. DME가 ILS와 함께 설치된 경우, 그리고 접근 절차에서 명시하는 경우:

 

(a) DME를 OM 대신 사용할 수 있음

 

(b) DME를 BC(back course) FAF(final approach fix)로 사용할 수 있음

 

(c) localizer course 상에 fix를 설정하기 위하여 DME를 사용할 수 있음

 

2. 경우에 따라 TERPS(Terminal Instrument Procedures)의 제한사항 내에서 별도의 DME 시설을 사용할 수 있다:

 

(a) ARC initial approach segments를 위해 DME를 사용할 수 있음

 

(b) BC approach에 대한 FAF로 DME를 사용할 수 있음

 

(c) OM 대신 DME를 사용할 수 있음

 

f. Marker Beacon

 

1. ILS marker beacons는 3 와트 이하의 정격 출력을 가지고 있다. 이는 타원형 패턴을 생성하도록 설계된 안테나 배열을 가지고 있다. 그 범위는 안테나로부터 높이 1,000ft, 폭 2,400ft, 그리고 길이 4,200ft로 이루어진다. selective sensitivity 기능을 갖춘 공중 marker beacon 수신기가 ILS marker beacon을 올바르게 수신하기 위해선 항상 “low” sensitivity에서 작동해야한다.

 

2. ILS 시스템에 OM이 연결되어 있을 수 있다. MM은 더 이상 필요하지 않다. Category II ILS가 있는 곳에서는 Inner Marker(IM)도 있다. 지상 항법 장비와 공중 항전 장비의 발전, 그리고 marker beacon을 대체할 수 있는 다양한 수단 덕분에 marker beacon 사용을 위한 현재 조건은 다음과 같다:

 

(a) OM나 그 외 적절한 대체 수단은 비정밀접근을 위한 FAF(Final Approach Fix)를 식별한다(예를 들어 localizer only).

(ATP: 초당 2번의 연속적인 dash를 통해 식별된다.)

 

(b) MM은 시단으로부터 약 3,500ft 떨어진 곳을 나타낸다. 또한 이는 glide path에 놓인 항공기가 touchdown zone 표고로부터 약 200ft 상공에 있는 위치이다. MM은 운영상 더는 필요하지 않다. 일부 MM은 여전히 사용 중이다. 허나 새로운 ILS에서는 MM이 설치되지 않는다.

(ATP: 초당 2번의 dot과 dash를 통해 식별된다.)

 

(c) IM이 설치된 경우 이는 Category II ILS 접근중인 항공기가 glide path의 decision height에 있는 지점을 나타낸다. IM은 RA(radio altitude) minimum이 게재되지 않은 CAT II operations에 필요하다.

(ATP: 초당 6번의 연속적인 dots를 통해 식별된다.)

3. back course marker는 보통 접근 하강이 시작되는 ILS back course final approach fix를 나타낸다.

(ATP: BCM은 3000Hz로 변조된다. 이는 분당 72 ~ 75번의 two-dot 조합으로, 그리고 white marker beacon light로 식별된다.)

 

g. Compass Locator

 

1. Compass locator 송신기가 종종 MM, 그리고 OM에 위치한다. 송신기는 25 와트 미만의 출력을 가진다. 이는 최소 15마일의 범위를 가지며 190 ~ 535 kHz에서 작동한다. 일부 지역에서는 고출력의 radio beacons(최대 400 와트)가 OM compass locators로 사용된다.

 

2. Compass locators는 두 글자의 식별자 그룹을 전송한다. outer locator는 localizer 식별자의 첫 두 글자를 전송한다. 그리고 middle locator는 localizer 식별자의 마지막 두 글자를 전송한다.

 

h. ILS Frequency(표 1-1-4 참조.)

i. ILS Minimums

 

1. 지상 및 공중 시스템 요소들이 모두 작동하는 상태에서의 ILS minimums 최솟값은 다음과 같다:

 

(a) Category I. DH(Decision Height) 200ft 및 RVR(Runway Visual Range) 2,400ft(touchdown zone과 centerline lighting이 있는 경우 RVR 1,800ft), 혹은 (Autopilot, FD, 혹은 HUD가 있는 경우 RVR 1,800ft).

 

(b) Special Authorization Category I. DH 150ft 및 RVR 1,400ft. HUD를 사용하여 DH로 향한다.

 

(c) Category II. DH 100ft 및 RVR 1,200ft(autoland나 HUD가 있으며 그 사용이 승인된 경우 RVR 1,000ft).

 

(d) Special Authorization Category II with Reduced Lighting. autoland나 HUD가 있으며 그 사용이 승인된 경우 DH 100ft 및 RVR 1,200ft(touchdown zone, centerline lighting, 그리고 ALSF-2가 필요하지 않음)

 

(e) Category IIIa. No DH, 혹은 100ft 미만의 DH. RVR 700ft 이상.

 

(f) Category IIIb. No DH, 혹은 50ft 미만의 DH. RVR 150ft 이상 700ft 미만.

 

(g) Category IIIc. No DH. 그리고 RVR 제한 없음.

 

NOTE -

Category II와 III는 특별한 인가 및 장비를 요구한다.

---

※ 다음은 항공안전법 시행규칙 제 177조(계기 접근 및 출발 절차 등)를 발췌한 내용이다(시행 2024.3.13).

 

① 법 제67조에 따라 계기비행의 절차는 다음 각 호와 같이 구분한다.

1. 비정밀접근절차: 전방향표지시설(VOR), 전술항행표지시설(TACAN) 등 전자적인 활공각(滑空角) 정보를 이용하지 아니하고 활주로방위각 정보를 이용하는 계기접근절차

2. 정밀접근절차: 계기착륙시설(Instrument Landing System/ILS, Microwave Landing System/MLS, GPS Landing System/GLS) 또는 위성항법시설(Satellite Based Augmentation System/SBAS CatⅠ)을 기반으로 하여 활주로방위각 및 활공각 정보를 이용하는 계기접근절차

3. 수직유도정보에 의한 계기접근절차: 활공각 및 활주로방위각 정보를 제공하며, 최저강하고도 또는 결심고도가 75미터(250피트) 이상으로 설계된 성능기반항행(Performance Based Navigation/PBN) 계기접근절차

4. 표준계기도착절차: 항공로에서 제1호부터 제3호까지의 규정에 따른 계기접근절차로 연결하는 계기도착절차

5. 표준계기출발절차: 비행장을 출발하여 항공로를 비행할 수 있도록 연결하는 계기출발절차

 

②제1항제1호부터 제3호까지의 규정에 따른 계기접근절차는 결심고도와 시정 또는 활주로가시범위(Visibility or Runway Visual Range/RVR)에 따라 다음과 같이 구분한다.

③ 제2항의 표 중 종류별 구분은 「국제민간항공협약」 부속서 14에서 정하는 바에 따른다.

---

j. Inoperative ILS Components

 

1. Inoperative localizer. localizer가 작동하지 않는 경우 ILS 접근이 승인되지 않는다.

 

2. Inoperative glide slope. glide slope가 작동하지 않는 경우 ILS는 non-precision localizer approach로 되돌아간다.

 

REFERENCE -

공중 시스템이나 지상 시스템이 작동하지 않을 때 minimums를 조정하는 방법은 U.S. Government TPP(Terminal Procedures Publication)의 inoperative component table을 참조한다.

 

(ATP: Category I ILS approaches는 middle marker를 필요로 하지 않는다. 따라서 approach minimums는 middle marker의 부재에 영향을 받지 않는다.)

(ATP: Category II ILS operations를 위해서는 다음과 같은 지상 요소들이 작동해야 한다: LOC, glide slope, marker beacons, approach lights, HIRL, TDZL, RCLS, 그리고 RVR. 만약 이들 중 하나라도 작동하지 않는 경우 DH 및/혹은 시정이 증가해야 할 수 있다.)

 

k. ILS Course Distortion

 

1. 지상의 차량이나 항공기가 localizer 안테나나 glide slope 안테나 주위에 있으면 ILS localizer와 glide slope의 경로에 교란이 발생할 수 있다. 대부분의 ILS 장비는 지상 차량이나 항공기로부터 신호 간섭을 받는다. localizer 안테나와 glide slope 안테나 근처에는 ILS CRITICAL AREAS가 설정된다.

 

2. ATCT(Airport Traffic Control Tower) 운영 도중 ATC는 ILS critical areas 내 운영이 방해되지 않도록 다음에 따라 관제 지시를 내린다:

 

(a) Weather Conditions. 공식적인 기상 관측(관측 보고와 PIREP 포함)이 ceiling 800ft 미만 및/혹은 시정 2마일 미만인 경우.

 

(1) Localizer Critical Area. 입항 항공기가 OM(outer marker), 혹은 OM 대신 사용되는 fix 이내에 있을 경우 차량과 항공기는 precision approach critical area 내로 인가되지 않는다(단, 출항하는 항공기, 실패 접근을 수행하는 항공기, 활주로를 개방하는 항공기, 혹은 착륙한 항공기는 제외). 공식적인 기상 관측이 200ft 미만의 ceiling, 혹은 2,000ft 미만의 RVR을 나타낼 때 입항 항공기가 MM(MM이 없는 경우에는 1/2mile final) 이내에 있을 경우에는 어떠한 예외 없이 모든 차량이나 항공기가 이 영역 내로 인가되지 않는다.

 

(2) Glide Slope Critical Area. 입항 항공기가 OM(outer marker), 혹은 OM 대신 사용되는 fix 이내에 있을 경우 차량과 항공기가 이 영역 내로 인가되지 않는다(단, 입항 항공기가 runway in sight를 보고하였으며 다른 활주로에 착륙하기 위해 circling이나 side-stepping을 수행하는 경우 제외).

 

(b) Weather Conditions. ceiling 800ft 이상 및/혹은 visibility 2miles 이상인 경우.

 

(1) 이러한 조건에서는 critical area 보호가 제공되지 않는다.

 

(2) 이러한 조건에서 AUTOLAND나 COUPLED approach를 수행할 경우 조종사는 이를 관제탑에 알려야 한다.

 

EXAMPLE -

Denver Tower, United 1153, Request Autoland/Coupled Approach (runway)

ATC replies with:

United 1153, Denver Tower, Roger, Critical Areas not protected.

 

3. outer marker와 공항 사이에서 5,000ft 미만으로 체공하는 항공기는 ILS 접근을 수행하는 항공기의 localizer 신호를 변형시킬 수 있다. 따라서 기상 조건이 ceiling 800ft 미만 및/혹은 visibility 2miles 미만인 경우에는 이러한 체공이 승인되지 않는다.

 

4. ATC의 관제를 받지 않는 차량이 ILS course 신호나 glide slope 신호에 순간적인 편차를 발생시킬 수 있음을 주의해야 한다. 또한 ceiling 800ft 이상 및/혹은 visibility 2miles 이상인 경우 critical areas가 보호되지 않는다. 특히 coupled operation이나 autoland operation을 수행하는 항공기는 automatic flight control systems를 주의 깊게 모니터링 해야 한다. (그림 1-1-8 참조.)

NOTE -

Category I 활주로를 위한 ILS 신호는 DA(decision altitude)보다 100ft 낮은 고도 아래에서는 검사되지 않는다(단, Flight Standards를 통해 달리 조정된 경우 제외). 이 고도 아래에서는 변칙적인 ILS 신호가 발생할 수 있다.