일전에 포항 호미곶의 등대박물관에 다녀오면서 선박용 네비게이션인 LORAN 에 대해 관심을 가지게 되었다.
LORAN(로란)은 영국 GEE 전파 네비게이션 시스템을 기반으로 미국인에 의해 개발 되었고
2차 세계대전 동안 사용되었다. GEE 는 약 400마일(644km)의 범위를 가졌고,
초기의 로란은 1200마일(1930km)의 범위를 가졌다.
로란 시스템은 제2차 세계대전 동안 만들어졌고 미국 해군과 영국 해군에 의해 광범위하게 사용되었다.
RAF(Royal Air Force, 영국공군) 또한 GEE 범위를 넘어서는 작전에 로란을 사용하였다.
로란은 원래 "LRN(Loomis radio navigation) 으로 알려졌다, LORAN 의 탄생에는 2차 세계대전과
군 연구소가 중요한 역할을 했다.
이 로란(LORAN) 시스템은 위성을 이용하는 GPS 의 백업용(특히 선박 등에서) 으로써 여전히 현재에도 사용되고 있고,
해외에서는 GPS + Loran 의 듀얼시스템도 있는 마당에, 엔지니어로써 한번 쯤 이것에 대해 알아 둘 필요가
있을거 같아서 이해를 위해 대략 정리해 두는 바이다, 그러나 자료의 정확성에 대해서는 보장할 수 없다.
로란-C 는 100KHz 의 장파이고, 주로 지표면을 통해 전파된다.
장파나 초장파 통신에 관심이 있는 분들을 위해 아래 LF(장파) 이하 파장에 대한 이름을 보인다.
사전 지식이 없는 분들을 위해, 여기서 나오는 Hz는 공기의 진동(소리)이 아니라 전자기(Electric Magenetic)
진동을 뜻한다. 따라서, ELF 에 해당하는 20Hz 라도 공기의 진동이 아니므로 여러분의 귀로는 들을 수가 없으며
전용의 극초장파 수신기가 필요하다.(극초장파 수신기를 이용하면 지구의 소리도 들을 수 있다)
3~30Hz ELF(extermely low frequency)
30~300Hz SLF(super low)
300~3KHz ULF(ultra low)
3~30KHz VLF(very low)
30~300KHz LF(low)
장파(LW)방송대역 153-279KHz
중파(MW)방송대역 531-1620KHz
단파(SW)방송대역 2310-25,820KHz
VLF 이하의 경우 물속에서도 수신할 수 있으며, 예를들면 핵 잠수함의 경우 물 밖에 나오지 않고,
즉 가장 중요한 "침묵"을 유지 하면서도 초장파 신호의 "수신" 이 가능하다.
송신은 매우 큰 안테나와 출력이 필요하기 때문에 공간이 제약되는 잠수함에서는 기술적으로 힘들다.
따라서 송신은 수면에서 혹은 안테나만 수면으로 올려서 다른 대역의 전파를 이용해 송신을 한다.
로란의 기본적인 원리는 GPS 의 그것과 매우 유사하며, 장파(LF)의 특성상 GPS 신호가 수신 불가능한
곳(하늘이 가려있는 지하 같은 전파 음영지역)에서도 로란은 작동한다.
LORAN 은 Long Range Navigation 의 약자로 말 그대로 네비게이션 시스템이다.
통상 네비게이션이라고 하면 위성을 사용하는 GPS 를 떠올릴텐데, 로란(혹은 로랜)은
GPS 가 없었던 시절부터 사용되어 왔으며 무선항법 시스템으로는 그 역사가 길다.
아래 국토해양부 소속의 해상무선표지소를 방문하면 로란에 대해 자세히 알 수 있다.
http://www.loran9930.go.kr/
지진이 어디서 났는지 알아낼 때, 세 곳 이상의 지진계로부터 지진파가 도착한 시간을 측정하여
거리를 알아내고 지도상에서 지진계를 중심점으로 하고 반지름이 거리(시간을 기준으로 계산가능)인 원을 그려보면
세개의 지진계가 그려내는 원이 겹치는 지점이 진앙지라고 생각할 수 있다.
(물론 실제로 이렇게 단순하지는 않지만)
비슷한 방법으로 세 곳 이상의 송신소로부터 신호를 수신하고, 각 신호가 지연되는 시간을 측정하면
내 현재 위치를 알 수 있다.(단, 미리 송신소의 위치를 알고 있다는 가정 하에)
말하자면 지진의 측정과는 반대이다.
LORAN 에서는 사실 2개의 신호만 수신되어도 쌍곡선에 의해 위치를 파악할 수 있다.
다만, 정밀도는 GPS 에 비해 한참 떨어지는데, 대략 500m 의 정밀도를 가진다.
LORAN 은 A,B 등을 거쳐 C, D 까지 나왔는데,
우리나라에서는(뿐만 아니라 세계적으로도) LORAN-C 를 사용한다.
LORAN-C 규격은 100KHz 의 장파(LF)이다.
100KHz 는 AM 중파방송 밴드의 535KHz 보다도 한참 낮은 것이다.
장파의 장점이라면 일반적인 전파와 달리 지표면을 따라서 퍼진다.
따라서 GPS 처럼 대기상태나 지형지물에 대한 영향을 거의 받지 않으면서 비교적
안정적인 수신 상태를 보장 받을 수 있다.
따라서 현재에도 여전히 LORAN 시스템은 사용되고 있을 뿐더러,
무선항행에 있어서는 GPS 와 함께 반드시 장착해야 하는 필수 시스템이다.
현재 우리나라가 사용하는 LORAN-C Korea Chain 은
포항이 주국(Master) 으로 150Kw 송출
그리고 종국(Slave) 으로써
(W) 광주에서 50Kw
(X) 게사시(일본)에서 1500Kw
(Y) 니지마(일본)에서 1600Kw
(Z) 우스리스크(러시아)에서 700Kw 로 송출 중이다.
각각의 종국(Slave station)은 또 다른 체인의 주국으로도 작동한다.
다음글에 계속.