위성항법시스템(GNSS)의 종류(GPS, GLONASS, Galileo, Beidou)

이 포스팅에서는 위성항법시스템(GNSS)의 종류와 특징, 국가별 운용 현황 등을 다룬다. 범지구적 위성항법시스템과 함께 지역 한정 위성항법 시스템의 내용도 포함한다. 미흡한 점이 있기에 다른 전문가의 정보도 함께 찾아보시기를 바랍니다. 또한 맞춤법 및 단어선정, 문법적인 오류, 오탈자가 있거나 불편함이 있을 수 있습니다. 감사합니다.

 

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위성항법시스템이란?

위성항법시스템(Global Navigation Satellite System) 말의 풀이 그대로 위성을 통한 위치 확인 및 항법 시스템이다.현대 시대의 우리는 인공위성을 이용하여 지상물의 위치·고도·속도 등에 관한 정보를 확인할 수 있다. GPS가 대표적 위성항법시스템(GNSS)이다.

 

위성항법시스템의 등장 배경

대표적인 위성항법시스템인 GPS는 군사용으로 계발되었다. 1940년대 제2차세계대전 당시 지상 라디오 항법 체계를 항법 시스템의 시작으로 본다. 이후 냉전 시대에 소련의 스푸트니크 발사로 미국의 존스홉킨스대학에서 스푸트니크의 라디오 신호를 이용해서 위성의 위치를 알 수 있지 않을까 하는 고안을 하였고, 실제로 신호가 들어오는 시간차/각도 등을 계산하여 위치를 알아낼 수 있었다. 추후 기술을 반대로 이용하여, 자신의 위치를 계산하는 방법이 등장하였다. 이것이 GPS다.
하지만 처음엔 민간에게 사용이 허가되지 않았다. 1983년 대한항공 007편 격추 사건 이후 민간에도 개방되기로 하였다. 당시 로널드 레이건 대통령은 민간에게 GPS 사용을 개방한다면 인명 피해를 막을 수 있다는 판단하 군용으로 사용될 예정이었던 GPS 시스템을 민간에 조건부 개방하였다.

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위성항법시스템의 분류

- 범지구적 위성 항법 시스템(GNSS, Global Navigation Satellite System)

다수의 인공위성으로 전 세계 어디서든 위치 항법 서비스를 이용할 수 있는 형태의 시스템을 말한다. 대략 20~50개의 위성으로 운용된다.

- 지역 한정 위성 항법 시스템(RNSS, Regional Navigation Satellite System)

한정된 지역에서만 이용할 수 있는 서비스 형태로 일부 국가(한국형 위성항법시스템은 개발 중이기에 이 내용을 포함한다)에서 운영되고 있다. 정지 위성 또는 특정 지역을 순회하는 위성만을 사용하여 구성한 형태이다.

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위성항법시스템의 분류별 시스템 및 특징

범지구적 위성 항법 시스템(GNSS)

• GPS : 미국에서 운용하는 위성항법시스템으로 전 세계 어디든 3대 이상의 위성 신호를 받아 수신한 신호를 각 단말에서 계산하여 위치를 알 수 있는 시스템이다. 위성 수신 정보로 가능한 계산은 경도·위도·표고(해발 고도)이다. 또한 추가로 정확한 시간 정보까지 얻을 수 있다
• 글로나스(GLONASS): 소련 시절 계발되어 현재 러시아가 운용 중인 위성항법 시스템으로 러시아군 아래의 우주군이 관리한다. 상용으로 서비스하는 위성 위치 확인 시스템으로 2020년 기준 24개의 위성이 전 세계를 커버하고 있다. 24개 중 18개는 러시아 지역 위주로 커버한다. 위도·경도·고도와 시간대를 측정할 수 있다. 약 2.8M의 위·경도 오차가 있다.
• 갈릴레오(Galileo): 유럽 연합(EU)과 유럽우주기구(ESA)에 의해 개발된 위성항법시스템이다. 22개의 위성을 운용 중이며 전 세계에서 이용할 수 있다. 위도·경도·고도 및 시간대를 측정할 수 있다. 오차가 적다는 장점이 있다. 일반용으로는 1M 내외, 군용 채널의 경우 1cm 내외의 오차가 있다.
• 베이더우(Beidou): 중국의 독자적인 위성 항법 시스템으로 상용 오차는 3.6M이며, 아시아 지역에선 오차범위가 2M 내외이다. 군사용 및 실험용의 경우 오차는 통상 10cm 내외이다.

지역한정 위성 항법 시스템(RNSS)

• IRNSS(Indian Regional Navigational Satellite System): 인도 위성 항법 시스템으로 사업자는 인도 우주 연구기구이다. 총 7개의 위성으로 인도 아시아 대륙, 남쪽으로는 인도양, 서쪽으로는 아라비아반도, 동쪽으로는 한반도까지를 커버하고 있다. 위치 범위 오차는 민간용 10M, 군사용 10cm이다.
• QZSS(Quasi-Zenith Satellite System): 일본이 구축한 위성항법시스템으로 미치비키(준천정위성시스템)이라 명한다. 기본적인 위치오차는 1M~7M, 연구모드의 오차는 1cm이다. 일본 지역 내에서만 사용 가능.
• KPS(Korean Positioning System): 한국형 위성항법시스템으로 현재 기획하고 있는 독자 지역 위성항법시스템이다. 한국항공우주연구원(KARI)이 기획·참여하고 있으며 2022년 개발을 시작하여 2035년 운용을 목표로 한다.

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위성항법시스템의 대표적 응용 분야

• 위치추적, 응급구조 서비스
• 내비게이션, ITS(지능형 교통 시스템), 비행 항로 관리, 수로 항로 안내
• 위성 자세 및 궤도 결정, 지리정보시스템(GIS)
• 미사일 유도항법, 목표물 위치 파악
• 보트/요트 여행, 운동경로기록 등