GPS(위성 항법 시스템) : 뜻 원리 전망

GPS 뜻

GPS란 Global Positioning System의 약자로 위성을 이용한 항법 시스템입니다. 군사목적으로 개발되었지만 현재는 항공기나 자동차 등의 위치정보를 파악하기 위한 수단입니다. 즉 3개의 인공위성에서 보내는 전파신호를 수신하여 고도, 위도, 경도 정보를 알 수 있는 시스템입니다. 상공에 수십 개의 위성이 일정한 간격으로 배치되어 있으며, 일정하게 공전하고 있습니다. 따라서 어느 지역에서든 GPS를 이용한 항법 시스템의 운용이 가능합니다. 최근 오차범위 1M 이내의 한국형 항공위성서비스가 개발되어 점점 더 GPS의 정확도가 향상될 전망입니다. 일상생활에서도 컴퓨터나 스마트폰에서 흔히 접할 수 있는 시스템입니다. 각종 지도 애플리케이션이나 웹사이트 검색을 통해 목적지를 찾아가는 것도 GPS를 기반으로 합니다.

위치측정 원리

GPS의 위치측정은 항공기와 인공위성이 주고받는 전파신호에 의해 이루어집니다. 우선 인공위성에서 시각 정보를 담은 전파를 송신합니다. 그 신호를 항공기가 수신하면 전파가 도달하기까지 걸린 시간을 알 수 있습니다. 이때 전파의 속력은 일정하므로, 인공위성까지의 거리를 구할 수 있습니다. 이 과정을 위의 그림과 같이 4개의 인공위성에서 진행하여 교차점을 찾아냅니다. 이것이 GPS 시스템이 위치를 특정하는 원리입니다. 인공위성에는 원자시계가 탑재되어 있어 정확한 시각 정보를 기반으로 합니다. 또한 인공위성끼리도 서로의 위치를 공유하기 때문에 위치를 빠르게 파악할 수 있습니다.

위치측정의 정확도를 높이기 위해 멀리 떨어져 있는 위성들을 우선하여 신호를 전파신호를 수신합니다. 또한 정밀도를 높이기 위해 WASS(광역보정 위성항법장치)를 개발하여 GPS의 오차를 보정합니다. 지상에 여러 개의 기지국을 건설하여 위성의 정보를 수신하여 시간지연이나 전리층에 의한 오류를 보정한 데이터를 생성합니다. 그 후 보정된 데이터를 정지궤도상의 방송위성으로 보내 다른 위성들이 참고할 수 있도록 합니다. 이러한 설비로 인해 항공기가 공항에 정밀 접근이 가능하고 운항 안정성이 증대됩니다.

항공 산업에서 GPS의 전망

앞으로 GPS 기술이 더욱 발전한다면 항공 산업의 안전성과 효율성이 크게 증가할 것입니다. 모든 항공기의 위치를 정밀하고 신속하게 파악할 수 있다면 자율비행은 물론 착륙 능력 향상도 기대할 수 있습니다. 또한 관제소의 관제 능력에도 크게 기여할 것으로 보입니다. 이를 통해 항공기 충돌사고를 방지하고 공항 내 교통관제를 효과적으로 수행할 수 있습니다. 이는 곧 고객들에게 긍정적인 경험을 안겨줄 수 있습니다. 

이런 긍정적 측면 외에도 민간인의 위치정보를 불법으로 열람하거나 GPS신호를 조작하는 등의 악용사례가 발생할 우려가 있습니다. 이것을 방지하기 위해 보안에 많은 노력을 기울여야 합니다. 전파신호를 암호화하여 조작을 방지해야 합니다. 또한 오차가 발생할 가능성을 예상하고 선제적으로 대응해야 합니다. 주기적으로 시스템을 점검하여 취약점을 파악하고 보완하는데 집중해야 합니다. 그렇게 된다면 GPS는 항공 분야뿐 아니라 다양한 분야에 발전의 원동력으로 작용할 수 있을 것입니다.