군용으로 개발 시작, 소련 대한항공 격추 이후 민간에 개방내비게이션·철새 이동·경로항공기 운항 등에 다양하게 이용
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“잠시후 500m 앞에서 우회전입니다.”운전 중 어떻게 찾아가야 할 지 모를 때 정말 고마운 것은상냥하게 목적지를 안내해주는 [내비게이션]일 것이다.내비게이션은 어떻게 길을 잘 찾을 수 있는 것일까?흔히 GPS라 말하는위성확인시스템(Global Positioning System)덕분이다.인공위성을 이용해목표지점의 위치 속도 시간을알 수 있는 시스템이다.지구 궤도를 돌고 있는 인공위성은깊은 산이나 바다 한가운데,황량한 사막 등 어떤 곳에서든4개의 위성이 항상 보이게 배치돼 있다.전파수신기만 있으면날씨 관계없이 정확한 위치 정보를 전달받을 수 있다.GPS 필요 시작은 [전쟁]에서GPS는 1973년 미국 국방부에서폭격의 정확성을 높이기 위해군사용으로 개발됐다.공식 명칭은 내브스타(NAVSTAR)다.운용 초기 GPS는 미국 군사용으로만 사용할 수 있었다.하지만 소련이 우리나라 대한항공 여객기를 격추시긴 시건 이후미국의 태도가 달라졌다.미국 레이건 대통령은GPS 완성 시 민간인들이무료로 사용할 수 있도록 허용을 했다.하지만 1990년,미국은 민간인들이 정밀한 위치정보를 얻을 수 없도록고의적으로 잡음(SA)을 보내기 시작했고위치 정밀도가 떨어졌다.2000년 5월 1일 미국 클린턴 대통령이고의적 오차(SA) 해제를 선언하면서 부터민간부분에서 본격적으로 GPS가 사용될 수 있었다.이로 인해 위치 정보에 대한 정밀도가 크게 높아졌다.
- ▲ (좌)지구를 돌고 있는 24개의 위성과 GPS구성(우).
GPS의 구성GPS는 우주, 관제, 사용자 부분 세가지로 구성돼 있다.우주부분은 궤도를 도는 GPS위성을,관제부분은 GPS 위성에 대한 제어를사용자 부분은 GPS위성으로부터전송돼 오는 신호를 수신하는 역할을 한다.GPS위성은 30개로이 중 지구 고도 2만 200km 상공에위치 추적용으로 모두 24개의 인공위성이 돌고 있다.나머지 6개는 만일을 대비한 백업을 위한 위성이다.이들 위성은 각각 4개의 GPS용 위성이6개의 궤도에서 12시간 주기로지구를 공전하고 있다.GPS, 정확한 위치 구하려면 4개 위성 필요위치 값을 구하기 위해 24개의모든 위성이 필요한 것은 아니다.이 중 기본적으로 3개의 GPS 위성이 있으면목표하는 위치 값을 구할 수 있다.기본적으로 삼각 측량법을 이용해 위치를 구하는데이는 최소 3개의 기준점을 필요로 한다.3개의 기준점이 필요한 이유는우리가 살고 있는 곳이 3차원이기 때문이다.3개의 위성을 기준점으로 삼고이 중 두 점 사이의 거리를 원의 반지름으로 세 원을 그려세 원이 만나는 지점을 목표 값으로위치를 계산한다.하지만 3차원 공간에서는이것 만으로는 오차가 있어시각 오차를 보정해 주는 위성으로보정 작업을 거쳐야정확한 목표 지점을 구할 수 있다.목표 지점이 GPS 위성과 통신 불가능 할 때에는추측항법장치인 DR(Dead Reckoning)시스템을 이용한다신호가 끊기기 전 차량의 속도, 각도, 방향 등과기존 GPS 위성과 통신을 통해 얻은위치 값으로 목표 지점을 계산한다.GPS, 다양한 곳에서 편리하게 이용돼우리가 가장 익숙하게 GPS를 사용하고 있는 부분은내비게이션이다.목적지를 찾아가는 길을 모를 때편리하게 이용하고 있다.또한 택배에서 화물 차량의 위치를 파악하기 위해사용하기도 하며각종 선박의 위치를 파악하거나,자동차 길을 안내하듯배의 항로를 제공하는 수단으로도 사용된다.항공 분야에서는 항공기 위치와 공항 관제에서 많이 이용되고 있다.수 많은 비행기들이 안전하게 길을 찾아갈 수 있도록정확한 위치를 파악하고 항로를 안내한다.군사용으로는 무인비행기 조종,각종 항공기의 위치파악 및 관제,병사들의 위치파악 등에 GPS가 응용된다.뿐만 아니라 등산이나 골프, 자전거 등의 레저 활동,범죄자 위치 추적을 위한 목적으로도 이용된다.철새들의 이동, 동물들의 위치파악 등자연생태 조사에 이용되거나농업, 산림관리 등의 분야에도GPS가 응용된다.현재 중국이나 유럽은 미국의 GPS 위성에 의존하지 않고GPS를 만들어 운영하려는 노력을 하고 있다.우리나라 역시지역 위성 화법을 이용,동북아 커버를 위한 위성을 갖추려는중장기 계획을 갖고 있다.[자료 및 사진 = 한국항공우주연구원 카리스쿨, 연합뉴스]
