항공우주공학 항법 및 GNSS운용방법

운전을 하다보면 모르는길도 내비게이션을 보고 쉽게 찾아갈 수 있다. 이러한 내비게이션은 GPS를 기반으로 이루어져 있는데, 이 GPS는 미국 국방부가 개발하여 운영하고 있는 위성통신이다. 일종의 인공위성을 이용하여 지상의 건물등의 위치, 및 속도등에 관한 정보를 제공하는 시스템으로 GNSS의 일종이라고 할 수있다.

 

위성측위시스템 GNSS

현재 우리나라에서 가장 널리 보급되어 있는 위치시스템으로는 GPS가 있다. 이것은 미국에서 만든 군사 목적의 위성통신으로서 특정 대상이 있는 위치를 보다 정확하게 알기 위해서 개발되었다고 한다. 지금은 미국을 비롯해 여러나라에서 사용하고 있으며 군사목적뿐만 아니라 다양한 곳에서 쓰여지고 있다. 이러한 위성측위시스템을 GNSS라고 불리우며 대표적으로는 미국의 GPS, 러시아의 GLONASS가 있다.

 

GNSS의 활용분야로는 가장 많이 사용되는 정보통신분야이다. 각종 실시간 처리가 가능하고, 위치추적 및 긴급구조 서비스도 가능하다. 정밀하게 경작을 요하거나 무인경작을 하는 농업에도 활용이 되고 있으며, 지진예방등을 위한 관찰과 자원의 위치 확인에도 이용되고 있다고 한다.

 

GNSS의 활동범위가 전세계적으로 넒어짐에 따라 미아를 찾거나, 긴급구조에 이르기까지 확대가 되고 있는 추세이다. 이는 위성, 관제, 사용자로 구분되어 있으며, 보통 사용자는 4개 이상의 위성으로부터 신호를 받아 위치를 계산한다. 사용자부문으로는 위성단말, 항공단말, 해상단말등이 있으며 지상제어부문으로는 신호감시국, 중앙관제국, 지역관제국이 있다. GPS항법위성은 24개가 있으며 고도 20000km에 위치하고 공전주기는 약 11시간 58분이다.

 

 

각나라별 GNSS종류 및 운용방법

미국에서 1970년대에 군사목적으로 개발한 GPS(Global Positioning System)가 1983년부터 민간들도 사용이 가능하였다. 전세계적으로 대표적인 위성측위시스템이나 현재 절반 이상이 수명을 초과한 상태이다. 현재는 약 30개정도의 위성이 사용되고 있으며 이러한 위성이 서로 다른 궤도로 지구의 대기권을 지나게 된다. 지상에서는 각기 다른 시간과 위치에서 신호를 받을 수 있으므로 채널이 구분이 가능하다.

 

러시아는 미국을 견제하면서 개발한 독자적인 시스템인 GLONASS를 운영중이며 현재 약 11개의 위성이 지구의 궤도를 돌고 있다. 하지만 한때 후속 위성의 발사 진행이 늦어지고 관리가 부실되어짐에 따라 경제난으로 이어지면서 정상적인 서비스가 불가능할때도 있었다. 이후 미국과의 전략적합의에 의해서 협력을 맺음에 따라 꾸준한 계획이 추진중에 있다고한다.

 

유럽의 GALILEO 역시 미국의 GPS와의 호환을 기본 전제로 운영되고 있으며, 기존보다 우수한 시스템을 개발중에 있다. 하지만 비용이 워낙 많이 들고 시간도 많이 걸려서 서비스가 지연되고 있다고 한다. 기본적으로는 일반 사용자들을 위해서 서비스를 무료제공할 예정이며 보다 나은 서비스를 제공하기 위해 개발중에 있다.

 

중국의 BEIDOU 시스템은 중국에서 독자적으로 개발하여 운영하는 위성항법시스템이다. 현재 10대의 위성이 운영중이며 20년까지 30개로 위성을 늘리는것을 목표로 하고 개발을 진행중이다.

 

이외에도 한국항공우주연구원은 현재 GPS의 오차(17~37m)를 3m로 보정함으로써 지역별 맞춤형으로 정보를 제공하기 위한 한국형 GPS보정시스템인 SBAS를 개발하고 있다고 한다. 이러한 사업은 국토교통부가 주관을 하고 한국항공우주연구원이 중심이 되어 개발을 한다. 이는 20년 7월부터 항공기를 제외한 영역에 무상으로 공개할 계획이다.

 

인공위성에서 정보를 제공받아서 무료로 이용하는 GPS는 모든분야에서 소프트웨어 업그레이드만으로 초정밀 보정시스템을 이용하고 활용할 수 있게된다. 이로써 통신기기의 성능을 개선시킬 수 있으며, 내비게이션의 오류가 줄어들 것이고, 미아나 응급환자를 빠르게 대응할 수 있으며, 해양의 선박사고를 줄일 수도 있다. 혁신적인 시스템이라고 할수 있는 것이다.