자동차의 속도표시와 네비게이션의 속도표시가 달라 궁금해 하던 중 GPS의 동작원리에도 궁금증이 생겨 찾아본 내용 간략 정리..

Global Positioning System, 위성항법장치

1950년대 후반 1960년대 초반에 미 해군에서 위성에 기초한 측량 및 항해체계 마련, 1969년에 일반에게 공개..

군용으로 개발된 GPS 신호의 민간수신은 1983년 소련에 의한 한국 민간항공기 KAL-007기의 격추사건을 계기로 1984년 미국 레이건 대통령의 민간 수신사용 공식선언으로 시작됨..

지금은 일반인들에게도 제법 익숙해진 GPS란 Global Positioning System의 약자로, 흔히 위성항법시스템이라고 부른다. 전문용어를 들춰가며 GPS의 구조와 동작원리를 설명하자면 한도끝도 없이 복잡해질테니, 간단하게 그 동작 원리만을 짚고 넘어가보자.

GPS 기술을 한마디로 표현하자면, 우리가 지도를 판독할 때 사용하는 삼각측량 방식을 위성 정보 시스템에 접목시킨 것을 말한다. 현재 지상에서 약 2만 킬로미터 상공에는 미 국방부에서 띄운 24개의 GPS 위성이 지구의 자전 속도로 운항하면서 전세계를 거미줄처럼 내려다보고 있는데, 각각의 위성에는 세슘 원자시계 2개, 루비듐 원자시계 2개(백업용)가 내장되어 있다. 위성안에 내장되어 있는 시계에서 정확한 시각과 각위성의 위치 정보를 지상으로 송신되면 GPS 수신기가 최소 3개의 위성으로부터 전달된 이 정보들을 수신, 이 정보들이 수신기에 도달하기까지의 시간을 계산해내고 그 결과를 삼각측량법에 따라 수신기를 갖고 있는 사람의 현재 위치를 식별해내는 원리이다. 수신기는 이 신호를 통해 위도, 경도, 고도의 위치뿐만 아니라 3차원의 속도 정보와 함께 정확한 시간까지 얻을 수 있다. 현재 우리나라 휴대폰에 CDMA 방식이라는 기술이 사용되고 있는데, 이 CDMA 기술 바로 GPS 위성에서 발사하는 시간 정보(동기식)를 이용하는 방식이다. 원래 GPS는 군사용으로 개발된 기술이었다. 간단하게 설명해서 그렇지, 실제로 GPS 기술은 매우 복잡하고 까다로운 첨단 기술이다. 특히 GPS 위성항법시스템은 인터텟처럼 애시당초 군사용으로 개발되었는데, 시간이 지남에 따라 이것이 일반에게 허용되어 지금에 이르게 된 것이다. 물론 군용 GPS와 민간용 GPS는 성능에 있어서 많은 격차를 보인다. 군사용 GPS는 오차 범위가 몇 미터 정도에 불과하지만 민간인 용도로는 SA(Selective Availability)라는 제약으로 오차 범위를 반경 100미터 정도로 규정하였으며 최근들어 SA 규정이 풀려 오차 범위가 약 25미터 정도로 좁혀졌다.