과거 항공기는 지상에 설치된 항행안전시설이 제공하는 전파를 따라서 비행하는 '재래식(Conventional) 항법'에 의존하였습니다.

하지만 지금은 항공기 탑재장비 및 인공위성 등이 발전함에 따라, 많은 항공기들이 '원하는 어떠한 경로라도 비행이 가능한 지역항법(RNAV : aRea NAVigation)' 을 수행할 수 있게 되었습니다.

항공기 전자장비에 목적지 및 경유 지점의 좌표만 입력하면, 시스템이 지속적으로 현재위치를 계산하면서 입력된 지점으로 항공기를 비행케 하는 것입니다.



이러한 지역항법(RNAV)을 기능 및 항행 정밀도를 기준하여 비행로를 구분하여 적용하는 것이 바로 “성능기반항행(PBN)"입니다.

지역항법 시 인공위성(GNSS)①, 관성항법장비(INS)② 또는 지상항행시설을 이용합니다.

① Global Navigation Satellite System
② Inertial Navigation System

1) 인공위성 : 4~6개의 위성으로부터 제공받은 데이터(위성의 위치, 시간정보)를 RNAV 시스템이 계산하여 항공기 위치를 파악할 수 있으며, 대표적인 위성으로는 GPS(미국), Galileo(유럽), GLONASS(러시아)가 있습니다.

2) 관성항법장비 : 비행기가 움직이는 동안 가속도를 측정한 후 최초위치 대비 비행거리를 계산하여 현재 위치를 파악할 수 있습니다. '자이로스코프'(Gyroscope)를 사용하는 INS와, 보다 정밀한 '자이로레이저'(Gyrolaser)를 사용하는 IRU③가 있습니다.

③ Inertial Reference Unit

3) 지상 항행안전시설 : 지상의 전방향무선표지지설(VOR/DME) 또는 2개 이상의 거리측정장비(DME)의 위치와 이 시설이 제공하는 방위 및 거리정보를 계산하여 항공기의 위치를 파악할 수 있습니다. 이 경우 시설의 정확한 위치(좌표)가 항공기의 항행 데이터베이스에 사전 입력되어 있어야 합니다.

PBN을 이용한 비행로는 기능과 항행정밀도에 따라서 다음과 같이 구분됩니다.

1) 기능에 따른 구분 : 항공기가 스스로 비행로 이탈여부를 감시하고, 이탈시 조종사에게 경보를 제공하는 '성능감시 및 경보기능(OPMA④)'의 유무에 따라서 RNAV와 RNP로 구분합니다. → OPMA가 요구될 경우엔 'RNP⑤ 비행로'로, 그렇지 않은 경우에는 'RNAV 비행로'로 명명합니다.

즉, RNP 비행로는 항공기가 'RNAV 시스템'과 'OPMA 기능'을 갖추어야 사용할 수 있는 비행로를 의미하며, RNAV 비행로는 'RNAV 시스템만 갖추면 사용할 수 있는 비행로를 의미합니다.


④ On board Performance Monitoring & Alerting : 비행경로 이탈여부 감시기능 및
   경로 이탈시 경보기능이 항공기에 탑재된 것
⑤ Required Navigation Performance : 필수항행성능

2) 항행정밀도에 따른 구분 : 'RNAV' 및 'RNP' 비행로 명칭에는 항행정밀도를 의미하는 숫자(마일 단위)가 추가됩니다. 즉, 'RNP 2'는 비행경로를 중심으로 좌우 2마일 이내로 비행할 수 있는 항행정밀도가 요구되며, OPMA기능이 요구되는 비행로를 의미합니다. 만약, 비행로 명칭이 'RNAV 2'일 경우에는 비행경로를 중심으로 좌우 2마일 이내로 비행할 수 있는 항행정밀도가 요구되나 OPMA기능은 요구되지 않는 비행로를 의미하는 것입니다.


ICAO는 항행의 세계적인 화합을 위하여 'RNAV'와 'RNP'비행로를 공역(비행단계)별로 아래의 표와 같이 구분하여 적용토록 정한 바 있습니다.

                                 <공역별 적용 가능한 항행특성>

항공기가 일정한 각도(주로 3도)로 착륙하기 위해서는 지상의 계기착륙시설(ILS)의 지원을 받아야만 가능했으나, 최근엔 인공위성과 항공기 탑재장비를 이용하여 일정한 각도로 착륙이 가능해졌습니다. 이러한 성능을 이용한 비행절차가 바로 'APV'입니다.

계기착륙기설(ILS)가 설치되지 않은 활주로(비정밀활주로)에 APV 도입 시, 단계적 강하(비 정밀접근)에 따른 문제점(안전성, 경제성 등)이 개선되며, ILS가 운용중인 활주로(정밀활주로)에는 ILS에 대한 예비절차로 활용 될 수 있습니다.

1) 비행경로를 자유롭게 설정할 수 있기 때문에
 - 비행거리 단축이 용이하여 연료절감에 따른 경제성 향상 및 탄소배출감소로
  ‘저탄소 녹색성장’에 기여하며,
 - 장애물 회피가 용이하므로 공항접근성을 개선할 수 있으며,
 - 주거 밀집지역 회피가 용이하여 소음문제 경감에 기여할 수 있습니다.

2) 비행로 폭이 좁고, 비행로 간 분리간격도 줄어들게 되므로
- 가용공역을 보다 효율적으로 활용할 수 있으며,
- 비행로 신설이 용이하여 교통체증 해소 및 수요증가에 대처할 수 있으며,
- 혼잡해소를 통해 항공기간 공중충돌방지에 기여할 수 있습니다.

3) 지상시설의 지원이 없어도 일정한 각도로 착륙이 가능하므로 비행안전성 및 접근성이 개선됩니다.

4) 조종사와 관제사간 통신업무량 감소로 업무개선에 도움이 됩니다.

5) 지상항행시설 설치 및 유지 필요성이 감소되어 예산절감에 기여할 수 있습니다.

우리나라 PBN 로드맵에 따른 추진 일정은 단기(~2012년), 중기(2013년~2016년), 장기(2017년 이후)로 구분되며, 비행단계(항로, 터미널, 접근절차)별로 도입계획은 다음과 같습니다.

1) 항로 : 단기적으로 현행 RNAV항로는 모두 RNAV5로 전환되며, 혼잡공역에 한하여 RNAV2 항로가 신설될 예정입니다. 이후 중장기에는 모든 항로에 RNAV2 또는 RNP2가 적용될 예정입니다.

2) 터미널 : 현 RNAV 이륙ㆍ도착절차는 모두 RNAV1으로 전환될 예정이며, 이후 신설 비행로에는 RNAV1 또는 RNP1이 적용될 예정입니다. 중장기에는 일부 혼잡구역내 RNAV1 또는 RNP1이 의무화 될 예정입니다.

3) 접근절차 : 단기적으로 국제공항을 우선으로 APV가 도입되며, 중기에는 모든 계기활주로에 'APV'가 도입될 예정입니다. 또한 중기에 일부 공항을 대상으로 GBAS가 도입될 예정이며, 장기적으로 GBAS를 이용한 접근절차를 지속 확대될 예정입니다.

※ GBAS : 인공위성의 신호를 보정하기 위해 지상에 설치되는 시스템으로써, 계기
   착륙시설(ILS)처럼 항공기가 정밀접근하여 착륙할 수 있도록 지원하는 시설

재래식항법에서 성능기반항행(PBN)으로 전환되는 기간 중 재래식 비행로는 계속 유지됩니다. 다만, 전이기간동안 PBN 비행로와 재래식 비행로가 혼합 운용됨에 따른 항공교통관리의 복잡성을 최소화하기 위해서 재래식 비행로의 운영이 특정 고도를 기준하여 제한될 수 있습니다.

※ 일본은 고도 2만9천피트를 기준하여 재래식비행로와 PBN비행로를 구분하여
   운용

아울러, PBN이 정착될 것으로 예상되는 2016년에 사용자의 의견을 수렴 후 각 지상항행시설 유지 필요성에 대한 검토를 시행할 예정이며, 그 결과에 따라 퇴거대상에 포함될 지상시설이 있을 수 있습니다.

※ 퇴거대상으로 결정된 시설은 2021년부터 단계적으로 철거 예정