표준주파수국(HLA) 안내

** 중앙전파관리소에서 발간한 2003년도 국제전파관리백서중 제4장 국제전파감시업무 추진현황에서 참고했습니다. **

우리나라의 표준시보를 방송하는 한국표준과학연구원의 표준주파수국 (호출부호 HLA)은 반송주파수 5 MHz와 방송출력 2 kW로 1984년 11월 24일 개국하였으며, 1990년 5월 15일을 기하여 연중무휴로 주야 24시간 방송하고 있다. 이러한 표준주파수 방송은 단파 라디오 수신장치로 수신이 가능하여 선박, 이동통신, 군통신 등 통신전자 장비를 사용하는 현장에서 시간주파수 표준으로 이용할 수 있다.

방송되고 있는 5 MHz의 표준주파수는 세슘원자 시계로부터 직접 공급받고 있으며, 그 방송내용은 다음과 같다.

• Standard frequency：5 MHz carrier frequency
• Standard time signals：초, 분, 시, 펄스
• BCD time correction：100 Hz 변조, 시각부(일, 시, 분)
• DUT1 time correction：세계협정시(UTC)와 세계시1(UT)와의 차이
• Time announcements
• HLA station identification

매분 29초와 59초의 초 펄스를 생략하여 타 방송국과 식별할 수 있도록 했으며, 또한 다른 방송신호와의 간섭을 막기 위하여 매초 신호의 전후 25 ms와 10 ms의 silence 가 위치한다. 또한 매시 정각과 30분에 방송되는 방송국 안내는 음성합성장치에서 자동적으로 합성되고 있으며, 음성안내장치는 time code를 받아 그 시각 code에 해당하는 정보를 편집하여 방송하고 있다.

송신 안테나는 conial monopole 안테나로써, 2~30 MHz의 광대역 안테나이며, 지표파는 100 km까지 전달되고, 공간파의 경우에는 저각도 복사로 우리나라 전역은 물론 이웃 일본과 중국의 일부 지역까지 방송되고 있다.

한편, 세계협정시(UTC)와 세계시(UT)와의 시각차를 알려주는 DUT1이 매분 초기 10초 이내의 특정 초신호에 이중신호로 송출이 되고 있다. 이밖에 매분 52.5초에서 59초 사이에 음성시간 안내가 있고, 매시 정각과 30분에 HLA 표준주파수국명을 밝혀주는 station ID가 방송되고 있으며 그 내용은 다음과 같다.

• Time station ID：“다음 시각은 대한민국 표준시 *시 *분입니다.”
• HLA station ID：“HLA, 여기는 대한민국 대덕연구단지에 위치한 한국표준과학연구원 표준주파수국입니다. 본 HLA 표준반송주파수5 MHz로 방송하고 있으며, 표준시와 표준시간 간격 및 관련된 정보를 제공하고 있습니다. 이에 관하여 문의 사항이 있으면 대덕 연구단지 우체국 사서함 102호 HLA로 연락 바랍니다.”

단파대 통신은 공간파를 주로 이용하고 있으므로 전리층 상태, 즉 전자 밀도변화에 크게 영향을 받는다. 태양활동과 주야간 및 계절에 따라 변화하기 때문에 수신점에서의 전계강도는 시간대별과 계절에 따라 각각 다르며, fading효과가 나타난다. 안정된 시간주파수를 이용하려면 전자밀도의 변화가 심한 해뜨기 (또는 지기) 전후를 피한 오전 10시와 오후 4시 사이가 가장 좋으며, 수 분 동안 매일 같은 시각에 정기적으로 반복 측정함으로써 정확도를 향상시킬 수 있다. 단파 방송은 전리층반사를 이용하기 때문에 저출력으로 원거리까지 전파될 수 있으며, 간단한 수신기로도 비교적 정확한 시간과 주파수 정보를 쉽게 얻을 수 있다.

그러나 수신 안테나의 설치장소의 선택에 주의를 요한다. 잡음이 많은 지역이나 원거리 수신시에는 별도의 옥외 안테나를 설치해야 하며 건물구조나 지면상태에 따라 1/2 파장 수평안테나 또는 1/4 파장 수직안테나를 설치해야 되는데, 수평안테나의 경우, 전파의 도래방향 (대덕연구단지 방향)으로 안테나 방향을 조절하여 최대의 전계강도를 얻을 수 있도록 하며, 수직안테나는 접지를 잘해야 한다.

표준주파수국 신호를 수신하여 일반적으로 1 ms까지 시각동기가 가능하며 양호한 전파상태에서는 100 micro second까지 이용이 가능하다. 지표파를 이용하는 장파나 Loran-C 방송은 비교적 원거리까지 안정하게 전파가 되나 단파대 방송은 앞의 설명처럼 이온층의 상태변화에 제한을 받는다. 보통 지표파를 이용할 경우에는 10^-9 ~ 10^-11의 높은 정확도를 얻을 수가 있지만 공간파의 경우에는 정확도가 10^-6 ~ 10^-7수준이다. 이와 같은 표준주파수 방송신호를 수신하여 각종 장비에 내장된 수정발진자를 오실로스코프로 측정하여 직접 교정할 수 있다.

한편 매초의 신호에 100 Hz 신호변조의 길이를 조정하는 4 bit의 BCD time code가 위의 그림과 같은 IRIG-H 형식으로 매초 1 bit씩 연속적으로 송출이 되고 있다.

‘0’pulse는 200 ms, ‘1’pulse는 500 ms동안 송출이 되는데, 초 pulse가 송출되는 30 ms(초 pulse 5 ms + space 25 ms)만큼 code의 앞부분이 지워지므로 실제로‘0’ pulse는 170 ms,‘ 1’pulse는 470 ms동안만 지속이 된다. 또한 모든 code의 pulse는 30 ms 늦는 셈이며 pulse의 동기를 위하여 매 10초마다 identifier pulse가 770 ms동안 삽입되어 있다. 이용시에는 수신기에서 검파된 음성신호를 100 Hz의 저주파 대역 통과 filter를 거친 후에 decode하면 BCD time code로 되며 이를 display하면 시, 분, 초가 자동으로 표시되는 원격무선 시계가 된다.