항공/공중항법

GNSS(Global Navigation Satellite System) 알아보기

by 검은밤까마귀 2024. 10. 6.
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스마트폰의 보급으로 GPS는 일상 속에 빠져선 안될 중요한 역할로 자리 잡았습니다. 보급 전의 GPS는 단순 자동차 내비게이션의 길 안내 정도만 해냈다면 지금은 경로를 기록하거나 위치추적 등. 다양한 분야에 사용되고 있습니다.

 

GNSS 범주에 포함된 위성항법시스템
GNSS 범주에 포함된 위성항법시스템
지구 궤도에 돌고 있는 위치 네트워크 위성들
지구 궤도로 돌고 있는 위치 네트워크 위성들

GPS란 용어가 일상생활에서 너무 익숙해지다 보니 '위성 추적'이라 말하면 자연스럽게 'GPS'라 부르게 됐습니다. 하지만 GPS는 미국에서 개발하고 운영하는 하나의 GNSS 시스템입니다. GNSS는 Global Navigarion Satellite System의 약자로서 '범지구적 위성 항법 시스템'이라 부르기도 합니다.

 

여러 국가에서 자체의 GNSS 개발을 진행하고 있는데 대표적으로
미국의 'GPS'
러시아의 'GLONASS'
유럽의 'Galileo'
마지막으로 중국의 'BeiDou'가 존재합니다.
이들은 모두 GNSS의 일부이고 국가의 위성 네트워크를 의미하는 용어입니다.

 

정리하자면 GNSS는 전 세계 위성 네트워크를 아우르는 포괄적인 용어이고 대표적으로 GPS, 글로나스, 갈릴레오, 바이두 등.이 포함되어 있으며, 이것들은 국가의 위성 네트워크 용어를 지칭하는 단어들입니다.

 

개발 배경

 

GPS.gov: Department of Defense

Department of Defense Mission The Department of Defense provides the military forces needed to deter war and ensure our nation's security. Learn more at defense.gov GPS Roles and Responsibilities Develops, acquires, operates, sustains, and secures the Glob

www.gps.gov

미 국방성 예하 직할부대 GPS 사령부
미 국방성 예하 직할부대 GPS 사령부

GNSS의 초창기 개발 그리고 동기는 군사적 필요성에 비롯되었습니다. 정확한 위치 정보, 정확한 시간의 동기화, 그리고 전략적인 군사 목표 그리고 목적 등을 달성하기 위함이었습니다. 초창기 GNSS 개발은 1950 ~ 1960년대 미국과 소련 간의 군사적 경쟁이 치열했던 냉전 시대에서부터 비롯되었으며 이 시기에 정확한 위치 추적과 시간적인 동기화는 무척 중요했었습니다. 그래야 미사일 유도 시스템의 정밀성이 보장됐기 때문이지요.

 

미국의 GNSS 네트워크였던 GPS는 1970년대 초, 미 국방성의 주도로 개발이 완료 단계까지 갔으며 소련 군사 시설의 위치와 이동 경로를 파악하는 군사 임무에 주로 쓰였었습니다. 대표적으로 적국의 핵 잠수함 위치를 확보하거나 미사일 유도 시스템과 결합해 정확한 타격을 보장했습니다. 이 시기에 미국은 GPS를 민간에 풀어줄 생각이 아예 없었으며, 민간에 풀었을 시 만약에라도 누군가 악의적이든 고의적으로 나쁜 방향으로 쓰일 가능성이 높았을거라 생각했기에 정부 차원에 유출될 것을 꺼렸습니다.

 

첫 민간 GPS 보급 계기가 된 '대한항공 007 격추 사건'

대한항공 007편의 정상 항로와 오류 항로
대한항공 007편의 정상 항로와 오류 항로

1983년 9월 1일, 소련이 캄차카 반도를 통과하던 대한항공 007편을 격추한 사건이 전 세계로 보도되기 시작합니다. 007편의 B-747 항공기는 뉴욕 JFK 국제공항을 이륙하여 앵커리지를 경유하고 서울 공항(현 김포공항)에 착륙 예정이었습니다.

 

사건 조사에 밝혀진 사실로 ATC(항공 교통 관제)가 조종사에게 HEADING(항로) 220º로 돌리고 Bethel(항로 포인트 지점) 지점에서 90º로 기수를 돌리라 명령하였고 조종사는 명령에 정상적으로 응하였지만 항공기의 오토파일럿 모드 HEADING 모드에서 INS(관성유도) 항법으로 전환했어야 했지만 이를 지키지 않았던 것이 밝혀지게 됐습니다.

 

INS 플랫폼
관성항법장치 플랫폼

INS 항법은 항공기에 장착된 관성항법장비에 의존하여 항공기의 경로를 계산하는 시스템입니다. 자동으로 자신의 위치를 관성 센서를 이용해 계산하고 만약 항로를 이탈했다면 컴퓨터가 자동으로 올바른 항로로 복귀시켜줍니다. HEADING 모드는 조종사가 설정한 방위각으로 그대로 직진하기만 합니다. 어떠한 오류 수정을 하지 않습니다.

 

ATC가 조종사에게 특정 방위각을 명령하였으므로 오토파일럿을 HEADING 모드로 맞춰 위치를 조정했다면 다시금 INS 모드로 돌려서 위치 오차를 수정해주어야 하는데 이를 하지 못해 항로를 이탈하였고 소련은 자국 영역 침범을 사유로 격추했던 것입니다.

 

레이건 대통령 대한항공 007편 사건 연설
레이건 대통령 대한항공 007편 사건 연설

당시 미국 대통령 레이건이 소련의 민간 항공기 격추에 경악을 금치 못했고 이 사건으로 항공 안전 문제가 대두되며 앞으로 또 다시 이런 비극이 발생되지 않을 것이라 확신이 없었기에 군사 목적이던 GPS를 민간에 공개할 것을 명령하게 됩니다. 공개된 GPS는 민간 항공 및 선박의 안전을 위해 전 세계적으로 개방해야 할 필요성을 강하게 부각시켰기 때문입니다.

 

1980년대 후반에 GPS가 공개되고 1990년대부터 본격적으로 민간에서 GPS 이용이 활발하게 움직이게 되면서 현재까지 빛을 발하며 전 세계 사람들이 GPS의 도움을 받으며 다양한 혜택을 갖게 됐습니다.

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