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

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

 

a. General

 

1. ILS는 항공기가 활주로에 최종 접근할 때 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.

(e) VOR(Very High Frequency Omni−directional Radio Range).

(f) Standard Instrument Approach Procedure에서 승인하는 Nondirectional beacon fixs.

(f) Standard Instrument Approach Procedure에 놓인 fix를 식별할 수 있으며 GPS를 기반으로 하는 적절한 RNAV 시스템.

 

5. 활주로의 양쪽 끝에 완전한 ILS 시스템이 설치되어 있다면(즉, Runway 4의 approach end와 Runway 22의 approach end에 ILS가 설치되어 있다면) ILS 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 조종사에게 활주로 중심선으로 향하는 경로 안내를 제공한다.

 

2. localizer의 접근 경로를 front course라 부르며 glide slope, marker beacons 등과 같은 그 외 기능적 장치들과 함께 사용된다. localizer 신호는 활주로의 반대쪽 종단에서 전송된다. 해당 신호는 활주로 시단에서 full scale fly-left ~ full scale fly-right까지의 전체 폭이 700ft가 되도록 조정된다.

 

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

(출처: Pilotscafe)

CAUTION-

back course를 inbound하는 경우에는 off-course를 on-course로 수정할 때 지시침이 편향된 방향의 반대쪽으로 항공기를 조작해야 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, 해당 특정 활주로에 대해 back course 접근 절차가 게재되어 있으며 ATC가 이를 승인한 경우 제외).

 

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

 

EXAMPLE -

I-DIA

 

5. localizer는 안테나로부터 18NM 거리에서, 그리고 경로선 상 가장 높은 지형보다 1,000ft 높은 고도와 안테나 설치 지역 표고보다 4,500ft 높은 고도 사이에서 활주로 시단까지의 하강 경로에 걸쳐 경로 안내를 제공한다. 서비스 범위의 다음 각도 구간에 걸쳐서 적절한 적절한 off-course 지시가 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 신뢰할 수 없는 신호를 수신할 수도 있다. ATC가 조치를 먼저 시작하였거나 조종사가 요청한 경우, 그리고 radar monitoring이 제공되는 경우에는 서비스 범위 바깥에서도 ATC가 절차를 승인할 수 있다.

 

7. paragraph 1-1-9 b5와 그림 1-1-6에서 설명된 영역은 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.)

1. LDA는 localizer와 유사한 용도와 정확성을 제공하지만 이는 ILS의 일부가 아니다. LDA course는 일반적으로 SDF(Simplified Directional Facility. 이는 경로 폭이 6도이거나 12도일 수 있음)보다 더 정확한 접근 경로를 제공한다.

 

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

 

(ATP: LDA는 경로와 활주로 사이의 각도가 3도를 초과하는 비정밀 접근에 사용되는 localizer이다. ILS localizer는 활주로와 정렬된다.)

 

3. 매우 적은 수의 LDA 접근은 glideslope도 갖추고 있다. 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(paragraph 5-4-5, Instrument Approach Procedure Charts, subparagraph a7(b), Approach with Vertical Guidance(APV) 참조). glideslope의 유무에 따른 LDA minima가 제공되며 접근 차트의 minima lines에 S-LDA/GS와 S-LDA라 표시된다. 이 접근에서 final approach course는 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 작동하며 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 있으며 이로 인해 glide slope flag alarm이 사라지고 신뢰할 수 없는 glide slope 정보가 나타날 수 있다. localizer back course approach 도중에는 모든 glide slope 신호 지시를 무시한다(단, 접근 및 착륙 차트에 glide slope이 명시된 경우 제외).

 

2. glide slope 송신기는 approach end of the runway로부터 750 ~ 1,250 ft에 위치하며 활주로 중심선으로부터 250 ~ 650 ft 떨어진다. glide slope 송신기는 glide path 빔을 1.4도의 수직 폭으로 전송한다. 해당 신호는 ILS 접근 절차에서 지정된 DH(decision height)까지 하강하는 항법 정보를 제공한다. 차트에 게재된 가장 낮은 DH 미만에서는 glidepath가 항법에 적절하지 않을 수 있으며 해당 고도 미만에서 glidepath 지시를 참조할 경우에는 runway environment에 대한 시각 참조가 병행되어야 한다. DH가 게재되지 않은 glidepath들은 활주로 시단까지 사용할 수 있다.

 

3. glide path 투영 각도는 보통 수평선으로부터 3도로 조정되어서 활주로 표고로부터 약 200ft에서 MM을 교차하고 약 1,400ft에서 OM을 교차하게 된다. glide slope은 보통 10NM까지 사용될 수 있다. 허나 일부 지역에서는 glide slope가 10NM을 초과하는 extended service volume에 대해 인증된다.

 

4. 조종사는 glidepath 교차가 얼마 남지 않았을 때 주의를 기울여야 한다. 게재된 경로보다 상당히 높은 각도에 있으면 false courses와 reverse sensing이 발생한다.

 

5. 계기에 지시되는 glide path를 유지하도록 모든 노력을 기울인다.

 

CAUTION-

장애물/지형 안전 거리를 유지하기 위해 glide path 아래로 비행하지 않는다.

 

6. 차트에 게재된 glide slope TCH(threshold crossing height)는 활주로 시단에서 계기가 나타내는 실제 glide path on-course 높이를 의미하지 않는다. 이는 계획 수립을 위한 기준으로 사용되며 항공기가 4마일 지점에서 middle marker로 향하는 glide path 구간에 의해 형성된 궤도를 유지하였을 때 활주로 시단에서 항공기 glide slope 안테나가 위치해야 하는 고도를 나타낸다. 

 

7. 조종사는 착륙 외장 상태일 때 만들어지는 glide slope 안테나와 main gear의 수직 높이 차이를 알고 있어야 하며 만약 차트에 게재된 TCH가 활주로 시단에서의 wheel crossing height가 충분하지 못할 수 있음을 나타낸다면 이에 따라 DH에서 하강 각도를 조정할 계획을 수립해야 한다. 적절한 wheel crossing height는 항공기 유형에 따라 대략 20 ~ 30ft이다.

 

NOTE-

활주로에 대한 TCH는 보통 몇 가지 요인에 기초하여 설정되며 여기에는 활주로를 일반적으로 사용하는 가장 큰 항공기 종류, 공항 레이아웃이 glide slope 안테나 배치에 미치는 영향, 그리고 지형을 포함한다. glide path 각도가 동일한 상태에서 TCH가 최적의 값보다 높아지면 항공기가 시단으로부터 더 먼 지점에 착륙할 수 있다(단, flare 전까지 접근 경로가 유지된 경우). 조종사는 높은 TCH가 항공기 제동에 이용할 수 있는 활주로에 미치는 영향을 고려해야 한다.

 

e. Distance Measuring Equipment(DME)

 

1. DME가 ILS와 함께 설치되었으며 접근 절차에서 명시된다면:

(a) DME를 OM 대신 사용할 수 있다.

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

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

 

2. 일부 경우에는 별도의 시설에서 제공되는 DME가 TERPS(Terminal Instrument Procedures)의 제한사항 내에서:

(a) ARC initial approach segments를 제공하기 위해 사용될 수 있다.

(b) BC approach를 위한 FAF로 사용될 수 있다.

(c) OM 대신 사용될 수 있다.

 

f. Marker Beacon

 

1. ILS marker beacons는 3 와트 이하의 정격 출력을 가지고 있으며 안테나 상공 1,000ft에서 폭 2,400ft 및 길이 4,200ft의 타원형 패턴을 생성하도록 설계된 안테나 배열을 가지고 있다 selective sensitivity 기능을 갖춘 marker beacon 수신기가 ILS marker beacon을 적절하게 수신하기 위해선 항상 “low” sensitivity로 작동해야한다.

 

2. ILS 시스템이 OM을 갖추고 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 beacon을 사용하기 위한 현재 조건은 다음과 같다:

(a) OM이나 적절한 대체 수단들이 비정밀접근 운영(예를 들어 localizer only)을 위한 FAF(Final Approach Fix)를 식별한다.

(b) MM은 착륙 시단으로부터 약 3,500ft 떨어진 곳을 나타낸다. 또한 MM은 glide path에 놓인 항공기가 touchdown zone 표고로부터 약 200ft 상공에 있는 위치이다. MM은 운영상 더는 필요하지 않다. 여전히 사용 중인 MM이 일부 존재하긴 하지만 FAA는 새로운 ILS 지역에 MM을 설치하지 않는다.

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

 

TBL 1-1-3

Marker Passage Indications

Marker	Code	Light
OM	-  -  - (초당 2번의 dash)	BLUE
MM	·  - · - (초당 2번의 dot과 dash)	AMBER
IM	·  ·  ·  ·  (초당 6번의 dot)	WHITE
BC	·  ·      ·  ·  (분당 72 ~ 75번의 dot)	WHITE

 

(출처: 네이버 "비행사랑" 블로그)

 

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

(ATP: BCM은 3000Hz로 변조된다.)

 

g. Compass Locator

 

1. Compass locator 송신기가 종종 MM과 OM에 위치한다. 송신기는 25 와트 미만의 출력을 가지고, 최소 15마일의 유효거리를 가지며, 190 ~ 535 kHz에서 작동한다. 일부 지역에서는 최대 400 와트의 고출력 무선표지가 OM compass locators로 사용된다.

 

2. Compass locators는 두 글자의 식별자 그룹을 전송한다. outer locator(LOM)는 localizer 식별자의 첫 두 글자를 전송하고 middle locator(LMM)는 localizer 식별자의 마지막 두 글자를 전송한다.

 

h. ILS Frequency(표 1-1-4 참조.)

 

i. ILS Minimums

 

1. 지상 시스템 및 공중 시스템 구성 요소들이 모두 작동하는 상태에서 허용되는 가장 낮은 ILS minimums 다음과 같다:

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

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

(c) Category II. DH 100ft 및 RVR 1,200ft(touchdown까지 autoland나 HUD를 사용하며 해당 사항이 문서에 명시된 경우에는 RVR 1,000ft).

(d) Special Authorization Category II with Reduced Lighting. touchdown까지 autoland나 HUD를 사용하며 해당 사항이 문서에 명시된 경우에는 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 인가와 장비를 필요로 한다.

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※ 다음은 항공안전법 시행규칙 제177조(계기 접근 및 출발 절차 등)를 발췌한 내용이다(시행 2025.7.28)

 

종류		결심고도(Decision Height/DH)	시정 또는 활주로 가시범위(Visibility or Runway Visual Range/RVR)
A형(Type A)		75m(250ft) 이상 * 결심고도가 없는 경우 최저 강하 고도를 적용	해당 사항 없음
B형(Type B)	1종(Category I)	60m(200ft) 이상 75m(250ft) 미만	시정 800m(1/2mile) 또는 RVR 550m(1,800ft) 이상
	2종(Category II)	30m(100ft) 이상 60m(200ft) 미만	RVR 300m(1,000ft) 이상 550m(1,800ft) 미만
	3종(Category III)	30m(100ft) 미만 또는 적용하지 아니함(No DH)	RVR 300m(1,000ft) 미만 또는 적용하지 아니함(No RVR)

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j. Inoperative ILS Components

 

1. Inoperative localizer. localizer가 작동하지 않으면 ILS 접근이 승인되지 않는다.

 

2. Inoperative glide slope. glide slope가 작동하지 않으면 ILS가 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 않니하면 결심고도 및/혹은 시정이 증가해야 할 수 있다.)

 

k. ILS Course and Glideslope Distortion

 

1. ILS 설비는 지상의 차량, 지상의 항공기, 그리고 공중의 항공기에 의해 신호 간섭을 받을 수 있다는 것을 모든 조종사는 인지해야 한다. 각각의 localizer 안테나와 glide slope 안테나 근처에 ILS CRITICAL AREAS(ILS 전파보호임계지역)가 설정된다. 조종사는 다양한 기상 조건에서 예상할 수 있는 전파보호임계지역 보호 수준을 인지해야 하며 공식 기상 관측과 무관하게 공항의 정상적인 운영 과정에서 신호 교란이 발생할 수 있다는 점을 이해해야 한다.

 

2. ATCT(Airport Traffic Control Tower) 운영 도중 관제 공항 내 ILS 전파보호임계지역에서 간섭이 발생하지 않도록 ATC가 관제 지시를 항상 발부해야 하는 것은 아니다. ATC의 책임은 공식 기상 관측에 따라 달라지며 다음과 같다:

 

(a) Weather Conditions. 공식 기상 관측이 실링 800ft 이상 및 시정 2mile 이상인 경우에는 ATC가 localizer나 glide slope critical area 보호를 제공하지 않는다(단, 조종사에 의해 특별이 요청된 경우 제외).

 

(b) Weather Conditions. 공식 기상 관측이 실링 800ft 미만 및 시정 2mile 미만인 경우.

(1) Holding. outer marker와 공항 사이에서 5,000ft 미만으로 체공하는 항공기가 ILS 접근을 수행하는 항공기의 localizer 신호를 변화시킬 수 있다. 따라서 이와 같은 체공은 ATC에 의해 허가되지 않는다.

(2) Localizer Critical Area. 입항 항공기가 outer marker(OM) 내에, 혹은 OM 대신 사용되는 fix 내에 있는 경우에는 precision approach critical area의 내부나 상공에 차량과 항공기가 진입하는 것이 허용되지 않는다. 단,

[a] 동일한 활주로나 다른 활주로에 있는 선행 입항 항공기는 localizer critical area의 내부나 상공을 통과할 수 있다.

[b] 동일한 활주로나 다른 활주로에 있는 선행 출항 항공기나 실패접근 항공기는 localizer critical area의 내부나 상공을 통과할 수 있다.

(3) Glide Slope Critical Area. 입항 항공기가 OM(outer marker) 내에, 혹은 OM 대신 사용되는 fix 내에 있는 경우에는 glideslope critical area의 내부나 상공에 차량과 항공기가 진입하는 것이 허용되지 않는다(단, 입항 항공기가 runway in sight를 보고하였으며 다른 활주로에 착륙하기 위해 circling이나 side-stepping을 수행하는 경우 제외).

 

(c) Weather Conditions. 공식 기상 관측이 실링 200ft 미만이거나 RVR(runway visual range) 2,000ft 미만인 경우.

(1) Localizer Critical Area. 입항 항공기가 middle marker(MM) 내에, 혹은 MM가 없다면 1/2mile final 내에 있는 경우에는 1-1-9k2(b)에서 설명된 전파보호임계지역 보호가 제공될 뿐만 아니라 다음이 인가되지 않는다:

[a] 동일한 활주로나 다른 활주로에 있는 선행 입항 항공기가 localizer critical area의 내부나 상공을 통과하는 것.

[b] 동일한 활주로나 다른 활주로에 있는 선행 출항 항공기나 실패접근 항공기가 localizer critical area의 내부나 상공을 통과하는 것.

 

3. 주어진 접근 및 착륙에 대한 전파보호임계지역 보호와 관련하여 조종사와 관제사의 예상이 일치하도록 보장하기 위하여 공식 기상 관측이 실링 800ft 이상 및 시정 2mile 이상일 때 autoland를 수행하거나 SA CAT I, CAT II, CAT III 최저치를 사용하려는 경우에는 조종사가 그 사실을 관제탑에 알려야 한다. 만약 ATC가 전파보호임계지역을 보호할 수 없다면 해당 사실을 조종사에게 알릴 것이다. 

 

EXAMPLE-

Denver Tower, United 1153, Request Autoland (runway)

ATC replies with: United 1153, Denver Tower, Roger, Critical Areas not protected.

 

4. 설령 전파보호임계지역이 보호되고 있다 여겨지더라도 선행 입항 항공기, 출항 항공기, 혹은 실패접근 항공기가 localizer critical area의 내부나 상공을 통과하도록 ATC가 인가할 수 있으며(단, 공식 기상 관측[관제사의 관측 포함]이 실링 200ft 미만이거나 RVR 2,000ft 미만인 경우는 제외) 이로 인해 신호 교란이 발생해서 접근의 최종 단계, 착륙, 그리고 착륙 활주 중에 항공기가 바람직하지 않은 상태에 놓일 수 있다는 것을 조종사는 주의해야 한다.

 

5. ATC의 관제를 받지 않는 차량이 ILS course 신호나 glide slope 신호에 순간적인 편차를 발생시킬 수 있다는 것을 조종사는 주의해야 한다. 또한 비관제 공항에서는, 혹은 운영 중인 관제탑이 있는 공항의 경우 기상이나 시정 조건이 보호 조치를 필요로 하는 수준 이상일 때에는 전파보호임계지역이 보호되지 않는다. coupled operation이나 autoland operation을 수행하는 항공기는 automatic flight control systems에 특히 주의를 기울여야 하며 필요하다면 조종사가 개입할 준비를 갖추어야 한다. (그림 1-1-8 참조.)

NOTE-

Category I 활주로로 향하는 ILS 신호는 DA(decision altitude)보다 100ft 낮은 고도 아래에 대해 검사되지 않는다(단, Flight Standards를 통해 별도로 조정된 경우 제외). 이 고도 아래에서는 변칙적인 유도 신호를 마주칠 수도 있다.