• Journal of Positioning, Navigation, and Timing
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• 제11권4호
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• pp.239-244
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• 2022

R-Mode is terrestrial based Global Navigation Satellite System (GNSS) backup radio navigation technology which used existing maritime information service infrastructure. It has advantages on reduce the cost and reutilize the frequency resource. In this paper, we propose a method to develop a medium-frequency (MF) band R-Mode transmitting station by utilizing the currently operating Differential GNSS (DGNSS) reference station infrastructure. To this end, the considerations for co-operating the DGNSS reference station and the MF R-Mode transmitting station are analyzed. In this process, we also analyze what is necessary to configure the communication system as a navigation system for range measurement. Based on the analysis result, MF R-Mode transmitting station system is designed and architecture is proposed. The developed system is installed in the field, and the performance evaluation results is presented.

• Journal of Positioning, Navigation, and Timing
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• 제13권4호
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• pp.467-473
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• 2024

As autonomous navigation technology advances and the importance of positional information in maritime environments increases, it is necessary to develop alternatives to the Global Navigation Satellite System (GNSS) in consideration of its vulnerabilities. Ranging Mode (R-Mode) technology is emerging as a GNSS backup system, utilizing existing maritime communication infrastructure to provide position, navigation, and timing (PNT) information through a terrestrial navigation system. This paper introduces a test-bed system developed to validate the feasibility and performance of medium frequency (MF) R-Mode technology in the context of South Korea. The MF R-Mode test-bed's transmitters are upgraded from four existing DGNSS systems, and positioning performance was evaluated based on data received in a static environment from actual signal broadcasts.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2022년도 춘계학술대회
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• pp.412-414
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• 2022

Global Navigation Satellite Systems (GNSSs)을 이용한 위치정보 서비스가 다양해짐에 따라, 전파 교란 및 기만에 대한 GNSSs의 취약성에 대한 우려도 점점 커지고 있다. 이에 미국, 러시아, 유럽 등 자체적으로 GNSS를 보유하고 운영하고 있는 국가조차도 GNSS의 취약성을 보완할 수 있는 부가적인 항법시스템을 개발하고 있다. 그 중 현재 운영 중인 Medium Frequency (MF) 주파수 대역의 신호를 이용하여 Differential GNSS (DGNSS) 정보를 전달하는 인프라를 활용하여 항법 신호를 송출하는 Ranging Mode (R-Mode) 시스템이 유럽과 한국을 중심으로 개발 중에 있다. 하지만 MF 주파수 대역의 신호는 일몰 이후에 전리층 일부가 소멸되면서 상위 전리층에서 신호가 반사되어 지표면에서 강한 세기로 수신되는 특성을 갖고 있다. 이런 특성은 지표를 통해 전파하는 원 신호를 수신하는 과정에 큰 오차요소로 작용할 수 있다. 본 논문에서는 현재 송출되고 있는 R-Mode 신호의 야간 특성을 분석하고자 한다. 현재 충주, 어청도 DGNSS 기준국에서 송출하고 있는 R-Mode 신호를 다양한 안테나 종류로 수신해보고, 항법 시스템의 정밀도 성능에 악영향을 줄 수 있는 특성에 대한 보완방법을 모색하였다.

• Journal of Positioning, Navigation, and Timing
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• 제11권4호
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• pp.245-250
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• 2022

As location-based services using the Global Navigation Satellite System (GNSS) are diversified, concerns about the vulnerability of GNSS to radio disturbance and deception are also growing. Accordingly, countries that own and operate GNSS, such as the United States, Russia, and Europe, are also developing additional navigation systems that can compensate for GNSS' weaknesses. Among them, an R-Mode system that transmits navigation signals using an infrastructure that transmits differential GNSS (DGNSS) information using signals from the medium frequency band currently in operation is being developed in Europe and Korea. Since 2020, Korea has improved four DGNSS transmission stations, including Chungju, Eocheongdo, Palmido, and Socheongdo, to transmit R-Mode signals and test navigation performance in some parts of the West Sea. In this paper, we intend to establish a testbed for measuring the distance of R-Mode signals currently being transmitted and analyze the results. It is confirmed that the distance measurement performance varies depending on the antenna type, diurnal variation, and propagation path of the signal.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2022년도 추계학술대회
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• pp.209-211
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• 2022

우리나라 R-Mode(Ranging Mode) 항법시스템은 국제해사기구(IMO, International Maritime Organization)에서 요구하는 항구 입출항용 항법 요구성능(정밀도 10m)을 만족하도록 개발을 진행하고 있다. R-Mode 항법시스템은 위성국 송출을 기반으로 하는 GPS와 달리 지상국 송출을 기반으로 한다. 또한 신호가 세기가 높아서 의도적 전파간섭이 어려우므로 국제해사기구가 요구하는 강인한 PNT(Resilient PNT) 시스템에 적합한 것으로 평가받고 있다. 이러한 요구조건과 기회신호(SoOp, Signal of Opportunity)의 국내 환경에 맞추어 중파(MF, Middle Frequency) 및 초단파(VHF, Very High Frequency)를 이용하는 항법시스템을 개발하고 있다. 해양수산부의 지원으로 2020년에 착수하여 4국의 중파 R-Mode 송신국과 3국의 초단파 VDES R-Mode 송신국 구축을 진행하고 있다. 항법 성능을 확보하기 위하여 R-Mode 보정시스템과 R-Mode 감시시스템을 구축하였다. 해양에서 R-Mode 항법시스템의 성능을 검증하기 위하여 중파 R-Mode 수신기, VDES R-Mode 수신기 및 이를 포함하는 통합항법수신기를 함께 개발하고 있다. 항법 송신기 및 수신기의 성능 검증을 위한 테스트베드는 기존의 지상파 항법(eLoran) 서비스 영역, 중파 R-Mode 서비스 영역 및 주요 항만 등을 고려하여 충청남도 서산시 대산항 지역으로 선정하였다. 보정국 및 감시국을 포함하는 테스트베드 기지국은 대산항에 설치하여 운영을 시작하였다. 테스트베드 실해역 시험을 통한 성능 검증은 2023년 상반기에 진행될 계획이다.

• 한국항해항만학회지
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• 제45권1호
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• pp.26-32
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• 2021

해양에서 정보통신기술 기반의 4차 산업혁명 확산은 고정밀 및 안정적인 위치·항법·시각·정보(PNT&D)를 요구하고 있다. 국제해사기구(IMO)와 국제항로표지협회(IALA)에서는 범지구 위성 항법 시스템(GNSS) 의존도가 증가함에 따라 취약성 경감을 위해 백업시스템을 요구하고 있어 우리나라는 R-Mode 기술개발에 관한 연구를 진행하고 있다. 시설의 중복투자를 막기 위해 기존 해상 인프라인 중파를 이용하는 DGPS(Differential Global Positioning System) 보정국과 감시국 34개소 및 초단파를 이용하는 선박자동식별장치(AIS) 기지국을 활용하고자 하며, 일부 서해 지역에서 수신신호의 세기가 미약한 전파 음영지역이 있으므로, 이를 해결하기 위해 R-Mode 보정국과 감시국 신설을 통하여 전파 음영지역을 해소하고자 한다. 따라서 본 논문에서는 주파수가 낮은 대역에서(단파대 이하) 전파가 지표면(수면)을 따라 잘 전송되는 특징이 있어 시뮬레이션과 전파측정을 하였으며, 전파전파 특성 분석을 통하여 R-Mode 보정국과 감시국 신설 후보지를 제안하고자 한다. 본 논문을 활용하여 다른 지역의 전파 음영지역을 해소하기 위해 적절한 위치에 R-Mode 보정국과 감시국 후보지를 선정할 수 있다.

• 한국항해항만학회지
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• 제43권1호
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• pp.42-48
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• 2019

4차 산업혁명 사회에서의 PNT(Position, Navigation, and Timing) 정보의 중요성은 과거와는 또 다른 의미를 가진다. 자율 주행차, 자율 운항선박, 스마트그리드 그리고 국가 주요 기간시설에서는 PNT 정보의 고정확성 이외에도 지속가능하고, 신뢰할만한 서비스를 요구하고 있다. PNT 정보를 제공하는 가장 대표적인 시스템인 위성항법시스템은 지구 대기 밖 위성으로부터 신호를 수신하므로 수신 신호전력이 낮고, 민간신호의 경우 신호구조가 공개되어 있다. 따라서 비의도적 또는 의도적인 간섭이나 해킹에 취약하다. 사용자 관점에서 적은 비용으로 높은 성능의 PNT 정보를 쉽게 획득할 수 있는 위성항법시스템은 해킹의 취약성 때문에 이에 대한 보완이 요구된다. 이에 따라 응용분야 별로 다양한 연구가 진행되고 있으며, 본 논문에서는 기회신호 측면에서 현재 구축, 운영 중인 해상항법 및 통신 인프라를 활용한 R-Mode(Ranging Mode) 기술에 대해 다룬다. 이를 위하여 현재 전국망의 중파 비컨 기반 보강정보를서비스하고 있는 NDGNSS(Nationwide Differential Global Navigation Satellite System) 인프라에 대해 알아보고, 시뮬레이션을 통하여 국내 해상분야에서의 백업 PNT 기술로서의 가능성을 확인한다.

• Journal of Positioning, Navigation, and Timing
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• 제11권4호
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• pp.229-238
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• 2022

This paper addresses on the International technical trends, standards, and development status of terrestrial radionavigation system to provide more accurate and fail-safe Positioning, Navigation, and Timing (PNT) Information available in maritime navigation environment. We analyze the performance result of pilot service in enhanced Long range navigation (eLoran) testbed environment using Low Frequency (LF) signal, and describe the development status of Ranging-Mode (R-Mode) system using Medium Frequency (MF) and Very High Frequency (VHF) to meet the Harbor Entrances and Approaches (HEA) requirement of International Maritime Organization (IMO) within 10m position accuracy. Furthermore, we present an architecture for integrated service of satellite-terrestrial navigation system and future maritime applicable fields. As the core information infrastructure of future navigation for 4th industrial revolution, this paper will be contributed to determining the direction of present and future to provide fail-safe PNT service with Global Navigation Satellite System (GNSS) based on the technical enhancement of terrestrial integrated navigation system.

• 한국식품위생안전성학회지
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• 제35권4호
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• pp.382-390
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• 2020

S. aureus, E. coli, C. albicans, A. niger 등 4종의 식중독균에 대해 agar diffusion법을 이용하여 홍삼(Panax ginseng C.A.Meyer)으로 부터 조제한 홍삼농축액, 조사포닌, 비수용성 분획에 대한 항균활성을 조사하였다. 그 결과, 홍삼농축액 및 비수용성분획은 E. coli, C. albicans, A. niger에 대해서는 항균활성을 나타내지 않았고 조사포닌도 고농도인 30%를 제외한 모든 농도에서 항균활성을 나타내지 않았다. S. aureus는 Gram positive 세균으로서 화농성 식중독의 원인균이면서 동시에 아토피성 피부염의 원인균으로 알려져 있는데, 홍삼농축액은 30% 농도에서 이 균에 대해 항균활성을 나타내었고 조사포닌도 7.5%에서 항균활성을 나타내었다. 홍삼으로부터 조제한 비수용성 분획도 10~200 mg/mL 농도로 실험한 결과 모든 분획에서 항균효과를 나타내었다. 조사포닌 및 홍삼농축액의 미생물 생육저해양상을 조사하기 위해 미리 S. aureus를 접종한 0.85% 생리식염수에 농축액 및 조사포닌을 농도별로 첨가하고 35℃, 12시간 배양한 후 생균수를 측정한 결과, 홍삼농축액은 10% 이상의 농도에서, 조사포닌은 2% 이상의 농도에서 각각 균의 생육을 억제하였다. 그러나 이러한 농도에서도 생균수는 완전히 사멸되지 않아서 홍삼농축액 및 조사포닌의 S. aureus에 대한 생육억제작용은 살균작용이 아닌 정균 작용으로 추정되었다. 사포닌의 항균활성 유무를 확인하기 위해 순수 분리된 ginsenoside 6종(PT saponin, PD saponin, ginsenoside-Rb₂,-Rc,-Rd,-Rf,-Rg₂)의 항균활성을 50~200 ㎍/mL의 농도에서 조사한 결과 모두 항균효과가 관찰되지 않아서 ginsenoside는 S. aureus에 대해서는 항균효과가 없는 것으로 사료된다. 한편 사포닌을 제외한 비사포닌 성분인 비수용성분획에 대해 상기의 4종 병원성미생물을 대상으로 항균활성을 조사한 결과 E. coli, C. albicans, A. niger에 대해서는 항균효과가 관찰되지 않았고 S. aureus에 대해서만 선택적인 항균활성을 나타내었다. 항균활성 발현 비수용성분획 중 15% methanol분획(MF-1)이 가장 높은 항균활성을 나타내어 이에 대한 최소생육저해농도를 조사한 결과 0.625 mg/mL 이었다. MF-1 분획을 질량분석기(HPLC-MS)로 조사한 결과 주요한 활성성분은 분자량 179.55 및 187.55를 가지는 물질로 추정되었다.

• 한국항해항만학회지
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• 제43권6호
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• pp.429-436
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• 2019

위성항법시스템의 취약성에 따른 보완 시스템의 필요가 높아지면서, eLoran 시스템이 가장 현실적인 대안으로 인정받고 있다. 우리나라도 서해 일부 지역에서 eLoran 시스템의 테스트베드 구축 사업을 진행 중에 있다. 전 해양지역에 안정적인 서비스를 제공하기 위해서는 추가적인 송신국 설치가 필요하지만. 여러가지 현실적인 이유로 인해 추진되기 어렵다. 이런 문제를 해결하기 위해 기존의 NDGNSS 기준국과 AIS 기지국을 활용한 측위기술이 개발되고 있다. 이미 운영 중인 NDGNSS 기준국, AIS 기지국을 활용하면 전 해상에서 보다 높은 정확도의 탄력적 항법시스템 운용이 가능해질 수 있다. 그렇기 때문에 각 시스템이 통합운영 되었을 때의 성능을 예측하는 것은 중요하다. 본 논문에서는 eLoran 시스템과 전국의 NDGNSS의 해양기준국, AIS 기지국을 활용한 지상파 통합항법시스템의 성능을 예측할 수 있는 시뮬레이션 툴을 제작하였다. ITU에서 배포한 송출 주파수와 거리에 따른 신호 세기, 대기잡음 등을 고려해 Cramer-Rao Lower Bound로 수신 신호의 측정 거리 오차를 계산하였다. 추가적으로, 실제로 전국의 NDGNSS 해양기준국에서 수집된 DGPS 신호 정보를 통해 300 kHz 신호의 연평균 대기잡음을 추정해 시뮬레이션 결과를 보다 정확하게 하였다. 해당 결과는 추후 진행될 지상파통합항법시스템 개발에 유용하게 활용될 것으로 기대된다.