인공위성이 드론에게 보낸 기술, GNSS
'GNSS'와 드론의 기술 발달
드론의 군집비행과 철새떼의 군무
드론이 군집을 이뤄 날아오르는 순간, 사람의 상상은 새떼의 비행을 향해 이동한다.
드론의 군집비행과 철새떼의 군무는 한 가지 공통점을 지니고 있다. 정밀함이 그것이다. 정밀한 계산이 있기 때문에 이를 기반으로 드론과 드론, 새와 새가 서로 충돌하는 일없이 비행할 수 있다.
드론이 군집비행을 꿈꿀 수 있었던 것도 GNSS라는 날개가 주어졌기 때문에 가능했다.
규모면에서 드론의 군집비행은 철새 떼가 펼치는 군무의 위풍만 못하다. 드론은 30만, 50만, 80만 마리가 일
시에 비행하는 철새 떼의 장관을 배겨낼 수 없다. 어떤 수로 따라갈 수 있을까.
철새떼의 군무는 거대한 한 마리 새의 독무처럼 보이기도 한다. 어찌 보면 신의 연출같기도 하다. 그게 아니라면 과연 상상하기조차 어렵다.
새들은 어떻게, 대체 무슨 수로 서로 충돌하지 않으면서 그토록 빠르게 춤출 수 있는 것일까?
집단을 통제하는 법칙이 있을 것 같지는 않다. 설령 수십만 마리 가운데 우두머리가 있다손 치더라도 무슨 수로 그 많은 새에게 일사불란을 하명할 수 있다는 말인가.
법칙이 있다면 자연의 법칙이라고 할 수밖에 없다. 눈 앞에 펼쳐진 그림 같은 장면을 상상이 낳은 것이라고 둘러대고 싶어도 차라리 환상이라는 말로 바꿀 수밖에 없다. 그러는 편이 하늘에 화려하게 수놓은 율동을 현실적으로 설명하기에 더 좋을 것이다.
인공위성에서 드론까지
GPS(Global Positioning System, 위성항법장치)는 비행기・선박・자동차뿐만 아니라 세계 어느 곳에서든지 인공위성을 이용하여 자신의 위치를 정확히 알 수 있는 시스템을 말한다.
위치 정보는 GPS 수신기로 3개 이상의 위성으로부터 정확한 시간과 거리를 측정하여 3개의 각각 다른 거리를 삼각 방법에 따라서 현재 위치를 정확히 계산할 수 있다. 3개의 위성을 통해 거리와 시간 정보를 얻고, 1개 위성으로 오차를 수정하는 방법이 널리 쓰이고 있다.
GPS가 눈금이 듬성듬성한 자로 실시간 위치를 측정한다면, RTK는 아주 정밀한 자로 실시간 위치를 측정하는 기술이다.
세대를 나누자면, 1세대는 GPS, 2세대는 현재 스마트폰에 사용되고 있는 기술인 DGPS, 3세대는 최신 기술인 RTK이다. 정밀한 위치 신호와 위치 보정 정보를 동시에 활용하는 기술이다.
GNSS(Global Navigation Satellite System, 글로벌항법위성시스템)는 인공위성을 이용하여 지상물의 위치・고도・속도 등에 관한 정보를 제공하는 시스템을 말한다. 인공위성을 이용해 지구 전역에서 움직이는 물체의 위치, 고도, 속도를 계산하는 위성항법시스템이다.
미사일 유도 같은 군사적인 용도뿐만 아니라 항공기, 선박, 자동차 등의 항법장치등 민간분야에서 많이 이용된다. 미국의 GPS, 러시아의 GLONASS가 대표적이며, 유럽의 Galileo, 중국의 Beidou, 인도의 GAGAN, 일본의 QZSS가 이에 속한다.
GNSS는 크게 위성, 지상의 제어국, 사용자로 구성돼 있다. 지상 제어국의 수신장치에서 고도 약 2만㎞ 중궤도에 위치해 있는 인공위성에서 신호를 받아 100m 이내의 위치정보를 알아낼 수 있는 것이 GNSS의 기본 원리이다.
또한 위성의 위치와 위성시계, 위성상태 등의 항법정보가 있다면 현재 사용자의 위치를 파악할 수 있다.
즉 위성에서 보내는 신호가 수신기에 도달하기까지 걸리는 시간을 측정해서 위성과 수신기 사이의 거리를 구하고, 사용자의 현재 위치를 계산할 수 있는 것이다.
한국형 정밀 GPS 위치보정시스템, KASS
지난 2019년 7월 항공기 결항 줄이고 안전도 높이는 KASS(Korea Augmentation Satellite System, 한국형 정밀 GPS 위치보정시스템) 구축이 본격화하면서 항공안전과 국민 실생활에서 편의 향상을 기대할 수 있게 됐다. 청주공항 내 운영센터 예정지에서는 이를 기념하기 위한 착수식과 관계기관 설명회가 열렸다.
KASS는 전 세계에서 7번째로 국제민간항공기구(ICAO)에 공식 등재된 SBAS(Satellite Based Augmentation System, 한국형 위성항법보정시스템)의 명칭이다. SBAS는 GPS 등 위성항법시스템의 오차정보를 실시간으로 보정하여 정확한 위치정보를 제공하는 ICAO 국제표준 시스템이다.
행사는 우리나라 위성항법 분야의 학계, 연구기관 전문가, 위치 정보를 활용하는 항공・우주, 해양, 드론, 자동차, 측지 분야 등 산업계 관계자 100여 명 이상이 참석한 가운데 진행됐다.
다양한 분야에서 SBAS 활용방안과 유럽의 위성항법 활용촉진 사례 등에 대한 전문가들의 발표를 듣고 각 분야별 참석자들의 의견을 수렴할 수 있는 기회를 마련한 것이다.
또한 착수식을 겸해 KASS 이용 활성화와 응용방안 마련 등을 위한 국토교통부의 ｢KASS 운영 및 진흥 협의체｣의 구성과 운영 계획을 공유하게 됐다. 분야별 전문가 약 100명 내외로 구성된 협의체에서 5개 분과를 운영한다는 계획이다.
ICAO는 GNSS(글로벌항법위성시스템)의 위치오차(17~37m)를 실시간으로 개선하여 정확도(3m이내)와 신뢰성을 높이고자 SBAS를 국제표준으로 정하고, 2025년까지 전 세계 운영을 목표로 권고했다.
GNSS은 우주궤도를 돌고 있는 인공위성을 이용해 지상물의 위치 정보를 제공한다.
SBAS가 활용되면 항공기 지연・결항 감소와 안전도가 향상되고, 항공기에 최적의 항로를 제공하여 수용량 증대와 연료・탄소배출 감소에도 기여할 수 있다.
2014년부터 우리나라도 세계 7번째로 미국, 유럽, 일본, 인도 등에 이어 SBAS(위성항법보정시스템) 개발구축 사업을 시작하면서, 한국항공우주연구원을 연구개발 총괄사업자로 선정 한 바 있다.
2016년 10월 프랑스 방위사업체인 탈레스(Thales)사와 한・유럽 간 KASS 공동개발 계약을 체결하고 이에 따라 그동안의 해외공동설계를 기반으로 올해부터 기준국, 통합운영국 등의 주요 기반시설을 본격 구축하게 되었다.
계약기간은 2016년 10월부터 2021년 9월까지, 계약금액은 4,000만 달러, 약480억 원에 이른다.
국토교통부와 한국항공우주연구원은 2022년 하반기까지 공개시범서비스와 항공용 서비스의 제공을 목표로 본 사업을 차질 없이 추진할 계획이다.
국토교통부 항공정책실은 “한국형 정밀 GPS 위치보정시스템(KASS)은 국가 위치정보서비스의 핵심 기반시설로 항공분야뿐만 아니라 해양, 물류, 재난, 국방 등 다양한 분야에서도 선도적인 역할을 하게 될 것이라고 전한다.
착수식을 시작으로 2022년까지 완벽한 시설구축을 통해 국제적 수준의 신뢰성과 정확성을 보장하는 정밀위치정보서비스 제공하기 위한 노력이 계속되고 있다.
WRITER 아나드론
대한민국 최초 드론 전문 매거진
