021 - TCAS, ADS-B, ADS-C

한국항공대학교 항공사고 조사과정 교육내용과 최근 교육받은 극동대학교 항공안전과정 교육 내용에서
착안하여 주제를 선정하였다.
 
제목의 세 시스템은 모두 항공기 상호 감시(Surveillance) 및 충돌 회피와 관련된 장비이지만, 목적과 운용 방식이 서로 다르다.
 
1. TCAS (Traffic Collision Avoidance System)
  1) 목적 : 공중 충돌 방지
  2) 개념
    - TCAS는 탑재형 충돌 회피 장비(Onboard Collision Avoidance System)로
      항공기 자체가 주변 항공기의 Transponder(Mode C 또는 S) 신호를 수신하여
      상대 거리, 고도차, 접근 속도를 계산한다.
    - 관제기관의 개입 없이 항공기끼리 자율적으로 경고 및 회피 지시(RA, Resolution Advisory)를 수행 함
  3) 작동 방식
    - 주변 항공기의 Transponder 응답을 수신 → 상대 거리 및 고도 파악
    - 일정 임계값(거리/시간)에 도달 시 Traffic Advisory(TA) 발령
    - 충돌 위험이 증가하면 Resolution Advisory(RA) 발령 → 상승·하강 회피지시 제시 
      ※ Resolution Advisory(RA)는 AGL1000ft 미만 또는 Ground에 있을때는 미작동
 
2. ADS-B (Automatic Dependent Surveillance–Broadcast)
  1) 목적 : 자동 위치 방송을 통한 감시 (실시간 교통감시·상황인식)
  2) 개념
    - “Automatic” : 자동으로 송신
    - “Dependent” : GNSS 등 외부 위치정보에 의존
    - “Broadcast” : 모든 수신자가 수신 가능
      즉, 항공기가 자신의 위치·속도·식별정보를 지상국 및 주변 항공기로 주기적으로 방송
      → 관제기관(ATC)과 다른 항공기(TCAS/ADS-B IN)가 이를 수신하여 교통정보를 실시간으로 확인
  3) ADS-B 구성
    - ADS-B OUT : 자신의 정보를 송신  
    - ADS-B IN : 타 항공기 정보를 수신
  4) 운용 예시
    - 항공관제소는 레이더 없이도 ADS-B 정보를 이용해 **정확한 항공기 위치 감시 가능**
    - TCAS보다 더 많은 트래픽 정보를 조기 인지할 수 있음
 
3. ADS-C (Automatic Dependent Surveillance–Contract)
  1) 목적 : 원거리·비관제 지역 감시 (위성 또는 HF 데이터 링크 활용)
  2) 개념
    - “Contract”는 지상 관제기관과 항공기 간의 감시 데이터 전송 계약(Contract) 을 의미한다.
    - ADS-B가 ‘방송(Broadcast)’이라면, ADS-C는 요청 기반의 데이터 통신(Contracted Data Link) 이다.
    - 주로 해양, 극지방, 레이더 사각 지역에서 사용된다.
  3) 작동 방식
    - 관제기관(ATC) 또는 운항통제센터(OCC)가 항공기에 특정 계약을 설정함.
    - Periodic Contract : 일정 간격으로 위치 보고
    - Event Contract : 고도 변경, 속도 변경 등 특정 이벤트 발생 시 보고
    - Demand Contract : 관제사가 즉시 요청할 때 보고
    - 데이터는 SATCOM 또는 CPDLC 링크를 통해 전송되며,
      FANS 1/A 시스템의 일부로 운용됩니다.
  4) 운용 절차
    - 항공기가 FIR 진입 전 Log-on 수행 (예: Gander Oceanic)
    - 관제기관이 CPDLC 세션 및 ADS-C 계약(Contract) 설정
    - 이후 관제 명령과 항공기 보고가 모두 데이터링크로 자동 처리
    - 해양 구간에서는 레이더 감시 대신 ADS-C 보고 위치로 트랙 감시 수행
 
4. 비교 요약표

구 분	TCAS	ADS-B	ADS-C
주요 기능	공중충돌 회피	실시간 감시·교통 인식	원거리 감시 (비레이더 구역)
데이터 소스	주변항공기 Transponder	GNSS 기반 자기 위치	GNSS 기반 자기 위치
통신방식	Mode C/S 질의응답	Broadcast (방송형)	Contract (요청형)
주요 사용영역	전 세계(항공기 간)	관제 및 항공기 간	해양, 원거리, CPDLC 구역
지상기반 의존성	없음	있음 (지상국 수신망 필요)	있음 (통신계약 필요)

◈ 관련 근거
1. ICAO Annex 10, Vol. IV (Surveillance and Collision Avoidance Systems)
2. ICAO Doc 9871 “Technical Provisions for ADS-C”
3. FAA AC 20-131A “Airborne Collision Avoidance System (ACAS)”
4. FAA AC 20-165B “ADS-B Out Installation Guidance”
5. FAA AC 90-114A, ICAO GOLD (Global Operational Data Link Document)
6. RTCA DO-260B / EUROCAE ED-102A (ADS-B System Standard)
7. RTCA DO-260B / DO-317C, ICAO Doc 9871 (ADS-C)
8. Garmin Pilot Guide190-02599-00 Rev. A. “ADS-B”
 
※ CPDLC(Controller–Pilot Data Link Communications)
주로 장거리(특히 해양구간, Remote Area) 운항 시 사용되며, HF 음성 통신의 불안정성을 해결하기 위해 도입
 
※ FANS 1/A(FANS 1/A는 Boeing의 FANS-1과 Airbus의 FANS-A를 통합한 이름)
FANS 1/A (Future Air Navigation System 1/A)는 조종사와 관제사 간의 데이터 통신(CPDLC)과
감시 기능(ADS-C)을 통합한 위성 기반 항행·통신 체계로
해양구간에서 관제사와 조종사가 문자 메시지로 교신하고, 항공기는 자신의 위치를 자동 보고하는 시스템이다.
 
※ ATN B1(Aeronautical Telecommunication Network) - 유럽 신형체계
ATN B1은 ICAO의 ATN (항공 통신망) 개념을 기반으로 한 첫 번째 단계(Baseline 1)의 표준으로,
기존의 FANS 1/A가 위성·ACARS 네트워크를 사용하는 데 비해, ATN B1은 주로 지상 VHF 데이터 링크(VDL Mode 2)를 통해 CPDLC 기능을 제공하며, 기존의 FANS 1/A를 대체하기 위해 ICAO가 정의한 차세대 데이터 링크 통신 체계이다.
 
※ FANS 1/A 및 ATN B1과의 비교

구 분	FANS 1/A (기존)	ATN B1 (유럽 신형)
데이터 전송망	ACARS (Inmarsat, Iridium 위성망)	ATN (지상 VDL Mode 2)
메시지 형식	ARINC 622 포맷	ICAO Doc 9705 포맷
통신방식	위성, VHF Data Link	VHF Data Link (VDL Mode 2)
호 환 성	보잉, 에어버스 초기 기종	신형 항공기 (A350, B787 등)
응답시간	수 초~수십 초 (위성 경로)	1~5초 이내 (지상 링크)
인증기관	FAA, ICAO NAT, South Pacific 등	EASA, Eurocontrol
주요구역	해양, 원격 지역	유럽, 대륙 구간