(1) GPS의 정의0.5 (2) GPS의 역사와 출현배경1 ① GPS 기술의 시작 ② GPS 기술의 민간화 (3) GIS와 GPS 0.5 (1) GPS의 위치 결정 원리2.5 ① GPS의 구성 ② GPS의 원리 ③ GPS의 신호구조 (2) GPS의 종류 ① 단일 위성 항법 시스템 (Stand-alone GPS) ② 지역 보정 위성 항법 시스템 (LADGPS) ③ 광역 보정 위성 항법 시스템 (WADGPS) ④ 반송파 보정 위성 항법 시스템 (CDGPS) (3) GPS의 특징

전 세계 사람들이 사용한다고 말해도 과언이 아닌 페이스북에서 최근에 한 업데이트 내용 중에 주변에 있는 친구들을 찾아내 주는 기능이 있다. 페이스북의 위치 정보 수집에 동의한 사람들에게 친구추가가 되어 있는 사람들 중 어떤 사람들이 자신의 인근에 있는지에 대한 정보를 제공해 주는 것이다. 반경 1km이내 어떤 친구가 있다거나 어떤 친구가가 현재 어디 번화가에 있는지에 대한 정보를 제공해주는데, 이를 이용해 본 경험이 있는 사람들은 생각보다 꽤 높은 정확도에 감탄을 하지 않을 수 없다.

동시에 다소 무섭게 느껴지기도 하는데, 대체 나의 정보를 어떻게 이렇게 잘 파악하고 있는 것인지, 이것이 정말 나의 편의를 위해 사용되는 것은 맞는지 혹시 누가 이 정보를 수집하고 있는 것은 아닌지 간혹 의심이 들기도 하기 때문이다. 본 글에서는 우리 생활에 편의를 제공함과 동시에 너무 정확해서 두려울 정도까지 된 GPS 기술에 대해 전반적으로 알아보고자 한다. GPS의 정의부터 출현배경, 역사, 특징 등과 더불어서 특히 GPS의 위치 결정 원리에 대해 보다 자세히 탐구함으로써 우리 생활에 아주 밀접하게 사용되면서도 잘 알지는 못했던 GPS 기술에 대해 이해하는 것을 목적으로 한다.

(1) GPS의 정의 GPS는 Global Positioning System의 약자로, 한국어로 직역하면 ‘범지구적 위치결정 체계’라고도 할 수 있다. 지구 전체를 대상으로 지리정보를 수집하여 이를 기반으로 특정 위치를 결정할 수 있다는 GPS의 기술이 이름에 담겨 있다. 스마트폰이 발달하고, ‘1인 1GPS 시대’가 열린 오늘날과 달리, 아직 GPS가 상용화되지 않았을 때에는 GPS를 ‘전 지구 측위 시스템’이라든지 ‘범 지구 측위 시스템’이라고 번역하여 사용하기도 했던 것으로 보인다.

그러나 이름 자체에서 사용되는 용어가 익숙하지 않아 직관적으로 받아들여지지 않고 그렇다고 GPS라는 단어 이상으로 편리하지도 않아서 현재에는 GPS를 그대로, 혹은 한국어로 ‘지피에스’라고 사용하는 것이 일반적이다. 국립국어원에서도 마찬가지로 GPS혹은 ‘지피에스’라고 표기하고, 이에 대한 정의를 ‘인공위성을 이용하여 자신의 위치를 정확히 알아낼 수 있는 시스템.’이라고 하고 있으며, ‘개인의 위치 확인에서부터 비행기·선박·자동차의 항법 장치, 측량, 지도 제작 따위에 쓰인다.’라고 부가설명하고 있다.

국립국어원의 정의를 통해서 GPS라는 이름 자체에서는 잘 드러나지 않는, 인공위성을 이용하는 기술이라는 사실을 파악할 수 있다. 기술적인 측면에 대한 언급을 최대한 자제하고 GPS 자체만을 설명하자면, GPS는 ‘지상, 해상, 공중 등 지구상의 어느 곳에서나 시간제약 없이 인공위성에서 발신하는 정보를 수신하여 정지 또는 이동하는 물체의 위치를 측정할 수 있도록 인공위성군, 지상제어국, 사용자 등의 3부문으로 구성되어 있는 전천후 위치측정 시스템’이라는 호프만(2009)의 설명이 가장 합리적으로 느껴진다.

GPS 기술은 미국의 국방시스템에서부터 시작되었다고 할 수 있다. GPS라는 이름이 붙은 기술이 사용된 것은 1973년부터이지만, 이를 위한 기초적인 작업은 1950년대 후반에서부터 시작되었다.

1950년대 후반부터 1960년대 초반까지 미국의 해군은 인공위성을 기반으로 한 측량 및 항해 체계를 개발하기 시작했으며, 이 때 개발된 시스템은 트랜짓(Transit)과 타이메이션 두 종류가 있다. 우선주자로 개발되어 1964년부터 가동되어 1969년에 대중에게 공개된 시스템은 트랜짓이었고, 이후 거의 10년가량의 시간이 더 지난 뒤에야 현재 GPS의 기반이라고 할 수 있는 타이메이션 시스템이 가동될 수 있었다.

당시 타이메이션은 인공위성에 기초한 측량 체계, 항해 체계의 기본적인 모습으로만 존재했기 때문에 사실상 실행까지는 이어지지 못하고 있다가 미 공군에서 착수한 시스템인 621B라는 계획과 통합되고 난 뒤에야 DNSS(Defense Navigation Satellite System)라는 이름으로 가동될 수 있었다. 이후 이것이 Navistar GPS(Navigation System with Timing And Ranging Global Positioning System)로, 그리고 현재의 GPS로 이어진 것이다.

Navistar GPS 단계는 사실상 실험의 성공 단계라고 할 수 있다. 우주 산업이 활발하게 진행되고는 있었으나 그와 동시에 아직 미진한 부분이 많았던 1970년대에는 인공위성 항해에 있어서도 개념 검증 단계가 필수적인 상황이었다. 그렇기 때문에 5년이 넘는 시간동안 여러 가지 실험이 진행되었고, 1977년 중반에 이르러서야 최초로 제대로 기능을 수행할 수 있는 NTS-2(Navigation Technology Satellite 2)라는 이름의 Navistar 위성이 발사되었다.

이때 사용된 위치추적 기능이 Navistar GPS였던 것이다. 실험단계였던 NTS-2는 사실상 반년 정도밖에 운영되지 못하였으나, 이는 인공위성에 기반을 둔 항해 이론이 가능하다는 것을 입증하기에는 충분했고, 이를 발판으로 1978년 초 최초의 Block I 위성이 발사되었다.

다음 해 전체적인 규모의 검증과 설계를 행한 후 6년 동안 추가로 9개의 위성을 발사하였다. 이러한 발달을 기반으로 Block II라는 2세대의 위성이 1985년 말에 제작되면서 3단계 개발이 시작되었고, 이때의 기술이 기반이 되어 현재에까지 사수 많은 Block II 위성을 발사하여 현재의 GPS 기술이 이용되고 있다.

미국이 군용으로 개발한, 그것도 20여 년 동안 150억 달러를 투자하여 개발한 GPS 기술을 민간에 공개한 사연에는 우리나라도 연관되어 있다. 1983년 9월, 소련에서 우리 나라의 대한항공 KAL-007기, 즉 민간 항공기에 미사일을 피격하여 탑승한 민간인과 승무원 모두가 사망한 사건이 있었다. 사건이 일어난 것은 냉전시대였고, 소련은 적기로 오인해 격추했다고 말했음에도 불구하고 사실상 당시에 소련은 이미 그것이 민간 항공기였다는 것을 알고 있었던 것으로 보인다.

우리나라 뿐만 아니라 전 세계적인 파장을 불러일으킨 KAL-007기의 격추 사건이 있고 난 후, 1984년 레이건 대통령은 민간인의 GPS 기술의 무료 사용을 허용하였다. 실제적으로 초기 정상 가동되어 민간서비스가 시작된 것은 1993년 말, 24개의 GPS 위성군이 완성된 후이다. 당시에 GPS의 정밀도는 30~100m 정도만을 유지하고 있었는데, 이는 미국에서 일부로 잡음을 보내어 민간인들이 정밀한 위치 정보를 얻을 수 없도록 만들었기 때문이고 당시 미국에서 사용하던 군사용 서비스에서는 훨씬 높은 정확도인 5~15m의 정확도를 보였다.