과 일정 범위에서만 사용할 수 있는 지역보강 시스템 (Local Area Augmentation System)으로 구분된다. 위성항법 시스템은 우주 공간의 위성을 이용하여 사용자 의 정확한 위치 및 시각 정보를 제공하는 측위 시스템이 다. 기상 조건에 상관없이 연속적이

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1 위성항법 시스템을 활용한 교통체계 위성항법 시스템은 위성을 이용하여 사용자의 정확한 위치와 시각 정보를 제공하는 측위 시스템으로 1960년대 미국에서 군사적인 목적을 위해 연구하기 시작했다. 교통 분야에서는 내비게이션 서비스를 비롯해 위치 측정, 선박과 항공기의 항법 기능, 차량 감시 및 제어, 재난 구조 등다양한 분야에서 이용 하고 있다. 김 장 환 한국교통연구원 부연구위원 위성항법이란? 항법이란 공간상의 한 점에서 목표 지점의 다른 점까지 가기 위한 모든 방법을 의미하며, 외부의 도움 없이 항법을 수행하는 추측항법(Dead Reckoning)과 외부에서 보내는 항법 정보를 이용하여 항법을 수행하는 전파항법(Radio Navigation)으로 나눌 수 있다. 전파항법은 전파가 일정 한 속력을 가지고 직진하는 것을 이용한 항법을 말하며, 가장 대표적인 것이 위성을 이용한 위성항법(Satellite Navigation)이다. 위성항법의 구성 위성항법은 크게 위성항법 시스템과 위성항법보강 시 스템으로 구성된다. 위성항법 시스템은 지구 전역을 대 상으로 하는 전지구위성항법 시스템(GNSS, Global Navigation Satellite System)과 특정 지역에서만 사용되 는 지역위성항법 시스템(RNSS, Regional Navigation Satellite System)으로 구분할 수 있다. 또한 위성항법보강 시스템은 넓은 범위에서 사용할 수 있 는 광역보강 시스템(Wide Area Augmentation System) [그림 1] GNSS와 RNSS 개념도 월간교통 통권 제173호 07 47

2 과 일정 범위에서만 사용할 수 있는 지역보강 시스템 (Local Area Augmentation System)으로 구분된다. 위성항법 시스템은 우주 공간의 위성을 이용하여 사용자 의 정확한 위치 및 시각 정보를 제공하는 측위 시스템이 다. 기상 조건에 상관없이 연속적이며 신뢰성 있는 항법 정 보를 제공하며 측량, 측지 및 육상ㆍ해상ㆍ항공 항법뿐 아니라 정밀 시각동기, 기상관측 및 지각변동 측정 등의 다양한 분야에 활용되고 있다. 위성항법보강 시스템은 위성항법 시스템의 오차를 보정 하여 신뢰도가 향상된 정보를 제공하는 시스템으로, 지 상에 있는 기준국에서 위성신호의 오차를 계산하여 사용 자에게 전송하며, 위치 정확도와 무결성이 요구되는 분 야에서 활용된다. 특히, 항공 해양항법의 경우 위치 정 확도와 함께 안정성 확보를 위한 무결성 감시에 중점을 두고 있으며, 측량 측지의 경우 위치 정확도 향상에 중 점을 두어서 활용하고 있다. 국가별 독자위성항법 시스템 현황 미국의 GPS(Global Positioning System) 1960년대부터 군사적인 목적을 위해 미국 국방부 와 NASA에서 연구를 시작하였으며 1978년 2월 최초 의 위성을 발사하였다. 이후 계속 추가 위성을 발사하 여 1995년 정상운용단계에 진입하였다. GPS 위성은 고 도 20,200km에서 12시간 주기로 6개의 지구 궤도를 도는 24개의 위성으로 구성되어 있으며, 지상에는 1개의 중앙제어국(Master Control Station)과 4개의 감시국 (Monitor Station)으로 구성되어 위성시계 오차보정 및 작동상태 감시, 위성궤도 추적 및 조정의 기능을 수행한 다. 미국의 GPS는 민간용 서비스를 무료로 개방하여 전 세 계 위성항법 시장을 사실상 독점하고 있으며, 위치 및 시각 정보는 미국을 포함한 전 세계에서 중요 인프라의 기능 을 수행하고 있다. EU의 갈릴레오(Galileo) EU는 1999년부터 전지구위성항법 시스템(GNSS) 구축 에 착수하였으며, 2001년 5월 각료 이사회에서 갈릴레오 (Galileo) 계획을 승인하였다. 이를 바탕으로 2003년 9월 GJU(Galileo Joint Undertaking)를 결성하여 사업 추진을 시작하였으며, 2005년 12월 첫 번째 시험위성인 GIOVE-A를 성공적으로 발사하였다. 2006년 12월부터는 GJU에서 GSA(GNSS Supervisory Authority)로 업무가 이관되어 갈릴레오가 구축되고 있다. 군사용 목적으로 개발되었던 미국의 GPS와는 달리 민간 사용을 목적으로 개발된 갈릴레오는 정확도(오차범위)가 1m 이내로 GPS 보다 향상되었다. 러시아의 글로나스(GLONASS) 1976년부터 개발을 시작하였으며 1982년 10월 첫 번째 위성을 발사하였다. 총 24기(주위성 21기, 보조위성 3기)의 위성들을 고도 19,100km의 중궤도에 64.8 의 궤도 경사각 을 가지도록 배치할 계획이었으나 구소련 붕괴 이후 재 정적 어려움으로 정상적인 운영을 하지 못하고 있다. 현 재는 20개의 위성과 2개의 예비위성이 운영되고 있으며, 약 11개의 위성을 2012년 말까지 추가로 발사할 계획이다. [그림 2] 위성항법 사용 범위에 따른 분류 48

3 위성항법 시스템을 활용한 교통체계 중국의 베이더우( 北斗, COMPASS) 지구정지궤도에 5개의 위성, 지구중궤도에 30개의 위성을 배치하여 총 35기의 위성으로 구성될 계획이다. 베이더우 는 2001년 말 서비스 제공을 시작하여 2004년부터는 민간 사용자들에게도 서비스를 제공하고 있다. 제공하는 항법 서비스는 GPS와 같이 공개서비스와 군용서비스를 제공 할 예정이다. 위성항법 관련 핵심기술 확보를 위해 2004년 9월 중국은 EU와 갈릴레오 프로젝트 참여 협정을 체결하고 프로젝트에 참여하고 있다. 일본의 준텐초( 準千頂, QZSS) 2000년 일본 정부는 위성 3기, 타원궤도위성 3기, 정지궤 도위성 1기로 구성된 준텐초위성 개발계획을 수립하였다. 준텐초위성의 개발 목표는 미국의 GPS와 완벽한 호환성 을 갖추고, 일본과 우리나라를 비롯한 동아시아 지역을 대 상으로 민간용 항법 서비스를 제공하는 것이다. 2004년에 설계를 완료하였으나 일본의 오랜 경기침체로 계획이 미루 어지다 2010년 11월에 첫 QZSS 위성이 발사되어 현재 시 험운용 중이다. 앞으로 2013년까지 3기의 QZSS 위성을 추가 발사하여 운용할 예정이며, 향후 GPS를 보완해 줄 수 있는 보정데이터 전송과 방송 및 통신 서비스 제공을 통해 독자항법 시스템을 구축하는 것이 최종 목표다. 인도의 IRNSS 인도우주연구기구(ISRO)는 IRNSS 개발을 2006년 부터 시작하여 2012년에 구축 완료를 목표로 하고 있다. IRNSS는 지구정지궤도에 3기의 위성과 지구동기궤도에 4기의 위성이 배치될 예정이다. 위성항법 시스템의 교통체계 활용방안 위성항법 시스템은 현재 제공하는 위치와 시각정보를 이용 하여 내비게이션 서비스와 위치 측정, 선박과 항공기의 안전 운행을 돕는 항법 기능 이외에도 차량 감시 및 제어, 자원 탐사, 기상 및 해양환경 모니터링, 재난 구조 등 위치정보 제공 서비스에 기초한 모든 분야에서 다양하게 활용되고 있다. 그중 실제 우리 생활과 밀접한 관계에 있는 교통 분야에 서의 활용방안에 대해서 살펴보기로 한다. 항공교통 분야 위성항법 시스템을 통하여 항공기 비행경로를 최적화할 수 있고, 실시간으로 항공교통흐름관리를 가능하게 하기 때 문에 공항에서 항공기가 이륙순서를 기다리는 대기시간과 하늘에서 착륙순서를 기다리는 체공시간을 최소화하여 이 를 통한 연료 절감이 가능해진다. 또한, 위성항법보강 시 스템 단말기를 장착한 항공기의 경우는 DME, VOR, NDB, 비적용 적용 [그림 3] 위성항법 시스템의 정밀항법을 활용한 이ㆍ착륙 항적 비교 월간교통 통권 제173호 07 49

4 LORAN 등의 지상기반 항행보조시설이 필요 없으므로 지 상기반 항행보조시설의 구축 및 유지보수를 위한 비용을 절감할 수 있다. 또한 경비행장, 임시활주로, 수상비행장 등 지상기반 항행보조시설이 설치되지 않은 곳에서도 준 정밀 접근이 가능하다. 안전성 측면에서는 위성항법시스 템과 위성항법보강시스템을 운영할 경우 위성신호의 정밀 도가 향상되어 가시성이 좋지 않은 환경 혹은 장애물이 많 이 분포된 공항으로의 접근 및 착륙의 안전성을 높여준다. 도로교통 분야 차량 위치정보 수집 및 교통흐름 제어 정밀한 위치정보를 기반으로 한 차량과 교통관제센터 간 양방향 통신을 통한 능동형 최적 교통흐름 제어가 가능하기 때문에 앞으로는 가격이 비싸고 복잡한 검지기가 불필요 하고, 관리시스템의 간소화로 설비투자나 운영비와 같은 예산을 절감할 수 있다. 버스 등 대중교통수단이 목적지에 도착 시 손님에게 예고 방송을 해주고 버스의 운행상태를 파악하여 고장 등의 사유 로 움직일 수 없을 때 고객의 불편이 없도록 사고 장소에 대체 버스를 바로 투입할 수 있으며, 일정 기간 대중교통 수단의 운행정보를 파악하여 노선변경, 배차간격 등 종합 적인 장기계획을 수립하여 운영비용을 절감할 수 있다. 또한, 중앙관제소에서 버스의 운행형태를 모니터링하여 졸음운전 등 비정상적인 형태가 나타날 때 운전자에게 경보 를 발령하여 안전사고를 예방할 수 있다. 차량 통행요금 및 구간별 교통혼잡비용 자동징수 현재 고속도로 교통체증의 주요 원인 가운데 하나인 톨 1. 1차로 위치 정보 전송 교통관제센터 3. 좌회전 신호 시간 증가 2. 교차로에서 좌회전 차량 증가 파악 [그림 4] 차량 위치정보 수집 및 교통흐름 제어 활용(예) GPS GPS 음영구간 기타 보조장비 [그림 5] 차량 통행요금 및 구간별 교통혼잡비용 자동징수 활용(예) 50

5 위성항법 시스템을 활용한 교통체계 게이트가 앞으로는 필요 없어질 것이다. 위성항법시스템 을 이용하여 차량 통행요금 및 운행구간에 따른 교통혼잡 비용을 자동으로 징수하게 되면 이용자에 대한 서비스가 개선될 것이기 때문이다. 첨단화물운송시스템 트럭의 운행경로를 파악하여 운행시간 및 거리를 단축함 으로써 시간 및 경비를 줄이고 트럭의 운행상태를 파악하여 장시간 정차나 정해진 경로의 이탈 여부를 감지하여 운송 비용의 절감 및 시간손실을 줄일 수 있을 것이다. 또한 화물 운송 요청 시 부근에 운행 중인 트럭을 바로 배치하여 공차 비율을 줄임으로써 운행경비를 절감하고 대고객 서비스 를 향상시키며, 화주에게 실시간으로 화물의 이동 경로와 위치를 제공하여 화주에 대한 서비스를 개선하고 신뢰를 확보할 수 있을 것이다. 한편 화주는 화물의 도착예정시간 을 알 수 있어 미리 계획된 작업준비를 할 수 있어 시간과 비용을 절약할 수 있다. 철도교통 분야 위성항법장치를 통해 열차 위치를 정확하게 측정할 수 있 으므로, 원격에서 열차 운행을 조정하고 통신장비와 연계 하여 같은 선로의 다른 열차 사이에도 운행정보를 제공하 여 열차의 위치를 알 수 있다. 또한 속력을 측정할 수 있 으므로 도착역에 정확한 도착시간을 안내할 수 있다. 그 리고 특정 열차가 어디쯤 운행 중인지 정보를 제공하여 서비스를 향상시킬 수 있으며, 열차 교행 시 상대 열차에 대한 정보 제공으로 속도 조절이 가능하고, 철로 보수작 업차량과 운행 중인 철도의 정보를 상호 전달함으로써 사 고를 예방할 수 있다. 맺음말 지금까지 살펴본 바와 같이 선진국들이 독자위성항법시 스템을 경쟁적으로 개발ㆍ구축하려 하는 이유는, 일반적 으로 사용되는 자동차 내비게이션, 항공기 항법장치, 선 박 항행장치와 같은 각종 교통수단의 길 안내 서비스를 비롯하여 측량, 재난관리, 방송통신 서비스 등의 민간용 목적도 있지만 국가안전보장을 확고히 하기 위한 목적도 있다. 실제로 1991년 이라크 전쟁 당시 미국은 GPS 수신 기의 오차허용범위를 100m 이상으로 높여 적군의 전력 을 무력화시키는 군사작전을 수행한 바 있다. 현재 우리 나라에서도 간혹 북한의 전파교란(Jamming) 1) 으로 항공기 운항이 차질을 빚었던 뉴스 보도를 접하는데, 만일 우리 나라가 독자위성항법시스템을 갖추었다면 이러한 전파교란 행위를 방어할 수 있는 Anti-Jamming 기술 확보도 가능 해질 것이다. 그렇기 때문에 우리나라도 주변국들의 위성 항법시스템에 무임승차하기보다는 하루빨리 독자위성항법 시스템을 구축하는 것이 중요하다. 참고문헌 1. 남기욱 외, 위성항법시스템 구축 기반조성을 위한 기획연구, 과학기술부, 한재현 외, 다목적 전공역 위성항법보정시스템 개발구축 기획연구, 한국건설교통기술평가원, [그림 6] 철도차량 위치정보 수집 및 교통흐름 제어 활용(예) 1) 적의 위성신호나 전파, 주파수를 탐지해 통신체제를 혼란시키거나 방해하는 행위 월간교통 통권 제173호 07 51

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