세계 각국의 GNSS
다양한 위성항법시스템 (GNSS)
GNSS(Global Navigation Satellite System)는 러시아에서 주도하여 개발한 위성항법 시스템이다. 러시아군 아래의 우주군에서 관리한다. 미국의 GPS, 유럽 연합의 갈릴레오, 2000년부터 서비스를 시작한 중국의 베이더우와 함께 상용으로 서비스하는 위성위치확인 시스템이다.
미국, GPS
미국의 'GPS(Global Positioning System)'는 인공위성에서 오는 전파 신호를 받아 현재 위치를 알아내는 위성항법시스템 중 제일 먼저 만들어졌다.
1973년에 미 국방성에서 군사적 목적으로 개발했으나 1983년부터 민간용으로 활용하고 있다.
1995년부터는 지구 주위를 도는 24대의 인공위성으로 구성됐다. 현재 약 30개의 위성이 운용되고 이 중 절반 이상이 당초 설계 수명을 초과한 상태다.
이처럼 많은 수의 위성이 서로 다른 궤도로 지구 대기권 지나기 때문에 각기 다른 시간과 위치에서 4개 이상의 신호를 지상에서 받을 수 있다.
GPS 수신기의 경우 이렇게 최소 4개 이상의 위성에서 신호를 받기 때문에 4채널, 8채널 등으로 구분된다.
러시아, GLONASS
러시아도 미국의 GPS에 대응되는 시스템을 보유하고 있다. 미국의 GPS를 견제해서 독자적으로 개발한 'GLONASS(Global Navigation Satellite System)'이 바로 그것이다.
GLONASS는 군사 및 민간 사용자에게 실시간 위치 및 속도 결정을 제공하는 글로벌 항법 위성 시스템이다.
위성은 고도 19,100km (11,900 마일)의 중앙 원형 궤도에 있으며 64.8°의 경사와 11시간 15 분의 주기를 가지고 있다.
GLONASS의 궤도는 GPS 신호 수신이 문제가 될 수있는 높은 위도 (북 또는 남)에서 사용하기에 특히 적합하다. 별자리는 3개의 궤도면에서 작동하며 각각 8개의 위성이 균일하게 배치되어 있다.
전 세계적으로 완벽하게 작동하는 별자리는 24개의 위성으로 구성되며, 러시아 영토를 커버하려면 18개의 위성이 필요하다. 위치를 수정하려면 수신기가 최소 4개의 위성 범위에 있어야 한다.
구소련이 1982년 GNSS 구축을 시작해 1991년 24개의 위성을 발사했으나 소련 붕괴 후 유지 보수에 실패해 2001년에는 8개의 위성만 남았다.
그러나 러시아 대통령 푸틴이 재건에 나서 2007년 12월 26일 다시 24개의 위성망을 구축해 2011년 말까지 24번째 위성을 쏘아올리면서 전 세계 전 지역의 위치정보를 제공할 수 있게 됐다. 이를 토대로 GPS와 글로나스가 호환되는 스마트폰이 상용화됐으며, 내비게이션도 출시됐다.
일반적으로 GLONASS라고 표기하지만 GNSS도 혼용한다. GNSS는 GPS, GLONASS 등을 모두 포함하는 용어이지만 GPS와 GNSS를 구분해 쓸 때 GNSS는 GLONASS를 가리킨다.
2014년에는 글로나스를 담당하는 러시아우주시스템사에서 외국에 곧 GLONASS의 새 보정국들이 설치될 것이라고 밝혔다. 스투파크 부대표는 러시아가 GLONASS 보정 감독국을 중국에 세 개, 카자흐스탄에 두 개, 벨라루스에 한 개 설치할 계획이라고 전했다.
현재 러시아 영토에는 항법신호를 오차범위 1m 이내로 수신하는 보정 감독국이 열아홉 곳 있다. 현재 외국에 설치된 GLONASS 보정국은 총 네 곳으로 남극에 세 곳, 브라질에 한 군데 있다.
2014년 12월까지의 러시아군 글로나스 보급률은 85%이며 이를 2020년까지 100%로 끌어올리겠다는 발표가 있었다.
유럽, GALILEO
미국의 GPS 독점에 대항해 유럽 연합(EU)과 유럽 우주 기관(ESA)이 공동으로 추진하고 있는 세계 최초의 민간용 위성 위치 확인 시스템(GPS)이다.
2008년 서비스를 목표로 하고 있는 유럽의 GALILEO(Europian Satellite Navigation System) 역시 미국과의 협의해 GPS와의 호환을 기본 전제로 기존의 다른 시스템보다 우수한 성능의 시스템을 개발했다.
2011년 첫 번째 위성이 발사됐고, 2018년 7월 현재, 계획 중인 30개의 위성 중 26개가 궤도에 있다.
사용 가능한 상태의 위성 22개가 있으며, 2개 위성이 테스트 중이고 2개가 사용 불가능으로 표시되어 있다.
미국의 GPS가 현재 5~10m의 오차 범위를 보이고 있는 데 비해 갈릴레오 프로젝트는 1m 이내가 목표이다.
고도 2만 3616km와 56°의 경사각을 가진 3개 면의 지구 중궤도에 각각 10개의 위성(총 30기, 이중 3기는 비상시를 대비한 보조 위성)을 발사한다.
이와 함께 2개의 갈릴레오 제어 센터를 포함한 지상국 네트워크를 전 세계에 구축하여 지구 전역을 대상으로 한 서비스 체제를 구축한다. 이는 유럽의 우주 개발 역사상 가장 큰 규모의 프로젝트이다.
중국, Beidou
독자적인 위성항법으로서 정지위성을 이용한 베이더우(Beidou, 北斗) 1기와 2기를 2000년 10월과 12월 연속으로 쏘아 올렸으며 3기를 지난 2003년 5월 24일 발사했다.
베이더우는 중국의 GPS 체계 자체를 일컫기도 한다.
2012년 12월 27일 이 위성을 이용한 중국 내 내비게이션 서비스를 시작했다. 2013년에 아시아·태평양의 10만 명 상당 거주 지역으로 서비스 권역을 넓히기로 했다. 서비스 권역을 2014년 30만 명, 2015년 50만 명으로 넓히는 계획에 맞춰 위성을 계속 발사할 예정이다.
중국은 25m쯤이던 이 위성의 지상 위치 측정 오차를 2012년 말 10m로 줄이는 등 내비게이션 서비스에 적극적이다. 2020년까지 미국 위성을 이용한 GPS 시장의 80%를 베이더우 체계로 대체한다는 목표를 세웠다.
일본, QZSS
자체적으로 MSAS(다목적교통위성 기반 확장시스템) 위성의 추가발사 계획과 지역적 정지궤도 위성항법보정시스템인 QZSS(Quasi-Zenith Satellite System, 準天頂)를 추진하고 있다.
QZSS 또는 준텐초(일본어: 準天頂)는 4기의 미치비키(みちびき) 인공위성을 기반으로 하여 일본에서 개발한 지역용 SBAS 시스템이다. 미국이 운영하는 GPS를 일본을 중심으로 한 아시아 태평양 지역에서 보강한다.
QZSS는 아시아 태평양 지역에서 GPS와 서로 호환되고 높은 정확도와 안정성을 갖춘 위성 항법 시스템을 제공하는 것을 목표로 하고 있다. QZSS의 시험 운영은 2018년 1월 12일에 시작되었으며,정식 운영은 2018년 11월 1일에 시작되었다. 2023년까지 7개의 위성을 갖추어 GPS에서 독립된 범지구 위성 항법 시스템을 완성할 계획이다.
인도, GAGAN
미국과 러시아와 위성항법 공동 협력에 합의해 WAAS, MSAS, EGNOS와 유사 개념인 위성기반보정시스템 GAGAN(GPS Aided Geo Augmented Navigation)를 개발하고 있다. 2015년부터 공식적으로 운영하고 있는 SBAS(Satellite Based Augmentation System, 초정밀 GPS 보정시스템)을 말한다.
WRITER 아나드론
대한민국 최초 드론 전문 매거진
