KNN FMR(FM중계소) 구축사례

1. Introduction
동북아 중심의 복합미디어그룹을 지향하는 KNN은 황령산 메인 송신소의 FM신호가 미치지 못함에 따라 이번에 기장, 정관 지역의 난청지역 개선을 위해 중계소 구축을 진행하였다. 중계소 구축을 위해 20W를 허가 받았으며, 모든 장비의 이중화 설계를 통해 보다 안정적인 구성을 검토하였다.
(주)산암텍은 WorldCast Systems Group의 국내 총판으로 금번 KNN의 기장, 정관 FMR 사업과 관련하여 Ecreso Transmitter와 Receiver 등의 모든 시스템을 공급하였고, 본 지면을 통해 그 구축사례를 소개하고자 한다.

2. System Drawing

▲ [그림 1. 전체 송신기 시스템 드로잉]

FMR의 특성상 메인 송신소의 FM 신호를 수신하여 재송신하여야 하기 때문에 수신의 중요성은 매우 높다. 메인 송신소에서 송출된 FM On-Air 신호는 FMR의 주 ․ 예비 수신전용 야기안테나를 통해 수신기로 전달된다. 수신용 야기 안테나와 수신기의 이중화 이유는 중계소의 특성상 수신된 On-Air의 중요성이 매우 높기 때문에 더욱 안정적인 운영을 위해 선택하게 되었다.
수신기로 적용된 Audemat의 FM Receiver Silver는 현존하는 FM Receiver중 유일하게 2개의 MPX Output과 AES/EBU 그리고 Analog L+R을 지원한다. Main 수신기의 MPX #1은 Main Transmitter의 Input으로, MPX #2는 Backup Transmitter의 Input으로 공급된 것을 확인할 수 있다. 또한 Backup 수신기의 MPX #1은 Backup Transmitter의 Input으로, MPX #2는 Main Transmitter의 Input으로 공급된 것을 확인할 수 있다.
하나의 수신기에서 두 개의 MPX 신호 출력을 각각의 송신기의 입력에 공급하여 수신기의 장애로 인한 프로그램의 송출에 문제가 없도록 구성하였다. 이와 같은 구성을 위해서는 PIC가 별도로 필요하지만 Ecreso Transmitter는 내부에 PIC 기능을 포함하고 있기 때문에 무리없이 구성이 가능하다. Ecreso Transmitter는 2개의 MPX Input Port를 가지고 있으며, AES/EBU 그리고 Analog L+R의 Input Port를 가지고 있다.
특정 신호를 최우선 신호로 정하고, 그 신호가 일정 시간동안 공급되지 못할 경우 송신기는 PIC기능을 이용하여 다음 신호로 절체를 하게 되며, 그 신호 또한 공급되지 못할 경우 송신기는 MicroSD Memory에 저장된 MP3를 재생하게 된다. (Ecreso Transmitter의 Backup Audio 기능)

3. Detail
기장, 정관 FMR은 수신전용 5-element Yagi Antenna(5dBi)를 이용하여 황령산 99.9MHz 신호를 수신하고, CP-Ring Antenna(4ARM, 1Side 2Bay)를 이용하여 96.3MHz, 20W 출력으로 FM신호를 송출한다. 1/2“ RF Cable을 이용하여 수신전용 Yagi Antenna와 수신기를 연결하였고, 7/8’ RF Cable을 이용하여 송신기와 CP-Ring 안테나를 연결하였다.

▲ [그림 2. 중계소 안테나 시스템]

▲ [그림 3. 송신기 시스템 Rack실장]

▲ [그림 4. Digital WattMeter Web 접속화면]

[그림 4]와 같이 Digital WattMeter의 웹 접속기능을 이용해 언제든지 송, 중계소의 FWD/REF 출력 상황을 모니터링 할 수 있다.

▲ [그림 5. 24h History]

상기 이미지는 송신기의 TCP/IP Option을 추가하였을 경우 지원되는 기능으로 해당 송신기를 24시간/7일/365일 상시 모니터링 하는 기능이다. 송신기의 FWD, REF 출력, VSWR, 전압, 전류, 송신기의 전력효율, TR의 전력효율, 온도, FAN 1, 2의 RPM을 확인할 수 있다.

▲ [그림 6. RF Spectrum and MPX Output]

 해당 송신기의 현재 RF Spectrum과 MPX Output 상태를 Ethernet Network를 이용하여 실시간 모니터링이 가능하다.

Surge Protection
송, 중계소를 설계하기 위해 많은 준비 기간이 필요하다. 그중 그 지역의 연간 혹은 과거 수년간의 낙뢰 및 기상에 관한 조사를 진행하는 경우가 있다. 송, 중계소의 낙뢰로 인한 사고는 방송사고로 이어지기 때문에 매우 중요한 문제라 생각된다.
Ecreso의 Transmitter와 Nephtys ChangeOver의 경우 각 장치의 내부에 전원용 서지보호기를 내장하고 있기 때문에 서지에 의한 피해를 최소화 할 수 있다. 이번 KNN 기장, 정관 FMR 사업과 관련하여 (주)산암텍은 보다 안전한 운영을 위해 서지보호 대책을 수립, KNN에 제안 하였다.

▲ [그림 7. 한국서지연구소 40KA 전원용 서지보호기]

[그림 7]은 전원용 서지보호기는 RACK 입력전원 터미널에 병렬 접속되어 RACK 내의 모든 장비를 보호하게 된다. 송신기의 경우 내장된 서지보호기와 RACK 전원용 서지보호기를 통해 2중 보호회로를 얻게 되었다.

▲ [그림 8. 한국서지연구소 RF용 서지보호기]

▲ [그림 9. 송신기에 설치된 RF용 서지보호기]

[그림 8, 9]과 같이 모든 RF의 입, 출력을 보호하기 위하여 RF용 서지보호기를 장착하였다.
각 송신기의 RF 출력부에 RF 서지보호기를 설치하였고, RF Switch 출력부에 다시 한 번 RF용 서지보호기를 설치하여 모든 RF 회로 또한 전원회로와 동일하게 2중 보호회로를 구성하였다. 아울러 수신안테나와 수신기 사이에도 동일한 RF 보호기를 장착하여 대비하였다.

4. 전계강도 측정
예정된 모든 설치를 마치고 기장, 정관 인근 지역의 전계강도 측정을 진행하였고, 신설 중계소의 주파수에 대한 분석 작업을 진행하였다. 측정에 사용된 측정기는 Audemat의 FM-MC4이며, 측정 주파수는 황령산 KNN 주파수와 기장, 정관 KNN 96.3MHz를 함께 측정하였다.

▲ [그림 10. 기장 FMR 인근 전계강도 측정자료]

▲ [그림 11. 정관 FMR 인근 전계강도 측정자료]

기장, 정관 지역의 측정된 전계강도 자료를 Google Earth용 KML 파일로 출력하여 Google Earth에서 볼 수 있다. 전계의 강도에 따라 색상이 다르게 표현되며, 강한 전계는 붉은 색에 가깝게 표현되며, 약한 전계는 푸른색으로 표현된다.
전계의 세기를 그래프로 출력하여 전계의 세기별 %를 쉽게 분석할 수 있다.

5. Conclusion
(주)산암텍은 이번 KNN의 기장, 정관 FMR 사업을 시작으로 부산 평화방송과도 20W Transmitter 공급계약을 체결하였다. 높은 수준의 송신기 시스템과 라디오 방송사를 위한 Total Solution을  공급하기 위해 (주)산암텍의 모든 임직원은 최선의 노력을 다하고 있다.