GPS의 원리와 얼마나 정확할까?

 

이제는 일상에 자리 잡은 GPS. 특히 운전하실 때나, 맛집 등 길 찾아갈 때 매우 유용하게 쓰이고 있는 기술이죠. 하지만 이 GPS와 관련하여 미국과 연관된 뉴스가 끊이질 알고 있습니다.

 

출처 : 뉴스1

 

 

위에 뉴스 내용을 요약하자면, 미국이 지난주 캐나다 상공에서 격추한 미확인 비행물체를 감지하는 과정에서 쓰인 기술이 바로 GPS죠. 사실 생각해 보면 이 GPS는 우리 일상생활에서도 쓰이고 있는 기술이기에, 오늘은 이와 관련하여 GPS가 무엇인지, GPS원리는 어떻게 작동하는지에 대해 알아보는 시간을 가져봅니다.

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1. GPS란?

 

출처 : 픽사베이(Pixabay)

 

우선 해당 용어에 대한 개념부터 살펴봅시다. GPS란 Global Positioning System이라는 영문의 앞지를 딴 용어로, 위성을 이용항 지상의 위치 정보를 확인할 수 있는 시스템을 뜻합니다. 앞서 말씀드린 것처럼 자동차 내비게이션, 항공기, 선박 등 우리의 실생활에 많이 쓰이고 있는 기술입니다.

 

또한 누구나 하나씩 들고 있을 스마트폰이나 태블릿, 스마트워치 등에도 포함된 기술입니다. 해당 기술을 이용해서 스마트폰분실 시 앱을 활용하여 위치추적 기능을 사용할 수 있지요.

 

출처 : 픽사베이(Pixabay)

 

2. GPS 원리

 

일상생활 속 외에도 정밀농업, 군사용 등에서도 사용되는 GPS 시스템은 미국 국방부가 처음 개발한 것으로, 다음과 같은 원리로 작동합니다.

 

- GPS 위성은 지구 주위를 회전하며, 높이는 고도 약 20,000km 이상에 위치
- GPS 수신기는 수신된 신호의 속도와 시간 차이를 이용
- GPS 측정 시 위성과의 거리를 계산
- GPS 수신 시, 최소 4개 이상의 다른 GPS 위성과의 거리를 계산, 이를 이용하여 자신의 위치 계산 가능

 

또한 GPS 수신기에서 사용되는 신호의 전파 속도는 무려 빛의 속도와 같습니다.

 

 

3. GPS 종류

 

GPS에는 크게 위성신호 기반으로 움직이는 sGPS와 근거리 인터넷망을 이용하여 움직이는 aGPS로 나누어집니다.

 

우선 sGPS(stand-alone GPS)는 단독으로 위성과 통신하는 GPS를 의미하며, 주로 차량용 내비게이션에 사용되는 기술입니다. 칩셋 성능이 좋아 수신율이 좋고 정확한 위치를 잡을 수 있지만, 그만큼 배터리 소모가 크고 실내에서는 작동하지 못하는 단점이 있습니다.

 

두 번째로 aGPS(assisted GPS)는 네트워크에 위치한 서버로 위성의 데이터를 수신에 기반한 기술로, 주로 스마트폰이나 태블릿 등에 사용되고 있습니다. sGPS와 반대로 배터리 소모가 적고 실내에서도 사용 가능하나, 데이터요금(유료)이 발생한다는 단점이 있습니다.

 

4. GPS 정확성은?

 

GPS의 정확성은 여러 요인에 의해 결정되나, 일반적으로 수신기의 정확성, 위성의 배치 등이 영향을 줍니다.

 

출처 : 픽사베이(Pixabay)

 

첫 번째로, GPS 수신기의 정확성은 수신기의 성능에 의해 결정됩니다. 당연한 얘기이지만 고가의 수신기일수록 정확도는 높아지지요.

 

두 번째로 GPS 위성의 위치와 배치여부가 정확성에 영향을 미칩니다. 위에서 언급하였듯이 GPS위성은 지구 상공 20,000km 이상의 높이에 위치하여 작동합니다. 때문에 GPS 수신기 시야에 노출되는 각도와 다른 수신기와의 위치 등이 정확도에 영향을 줄 수 있으며, 수신기들과의 거리가 가까울수록 정확성은 높아집니다.

 

세 번째로는 수신 신호가 정확도에 영향을 줍니다. 우리가 핸드폰을 사용할 때 와이파이나 블루투스를 생각해 보면 이해가 빠를 겁니다. 와이파이의 경우 벽이나 문 등을 통과할 때마다 수신율이 낮아지는 이유와 흡사하지요.