[J 스페셜/수요지식·과학] 원자시계 탑재한 24개의 위성이 당신을 쫓고 있다

GPS는 미국이 지상 2만200㎞ 우주 상공에 띄워 올린 24기(3기는 예비)의 위성으로 구성돼 있다. 이들 위성이 시시각각 지상의 위치를 파악할 수 있는 위치 정보를 내려보낸다.

　GPS용 위성은 6000년에 1초 틀릴까 말까 한 초정밀 원자시계를 각각 3대씩 내장하고 있다. 하나가 고장 나도 다른 것으로 대체할 수 있게 하기 위해서다. 지상 내비게이션은 24기의 위성 중 최소한 4기 이상으로부터 신호를 받아야 제대로 된 위치 계산을 할 수 있다.

　내비게이션이 GPS 위성을 통해 자신의 위치를 알아내는 방법은 다음과 같다. 우선 4기의 위성으로부터 신호를 받는다. 이 신호 안에는 시간과 위성의 좌표, 위성 간의 거리, 내비게이션과 각 위성 간의 거리 등의 정보가 포함돼 있다. 이들 정보를 활용해 내비게이션 자신의 위치를 계산해 낸다.

　자신의 위치는 삼각측량법의 원리를 동원해 계산한다. 삼각측량법은 두 곳의 위치를 안 뒤 그 두 곳에서 보이는 어떤 한 지점과의 거리를 자로 직접 재지 않고도 알아내는 방법이다. 알려진 두 곳 사이의 거리와 목표 지점과의 각도로 계산해 목표지점까지의 거리를 구하는 식이다. GPS가 바로 이런 기하학의 원리를 이용한다. GPS에서 알고 있는 두 지점은 위성들의 위치이며, 알고자 하는 지점은 GPS 수신기의 위치다.

　GPS가 고장 나거나 아주 넓은 지역의 GPS 전파가 교란되면 지상에서는 재난에 준하는 사태가 발생한다. 비행기의 경우 자동 비행을 하지 못한다. 만약 착륙 직전에 그런 교란이 발생한다면 큰 사고로 이어질 수도 있다. 각 차량에 붙어 있는 내비게이션이 무용지물로 변하는 것은 물론이고 군사작전도 곤란을 겪는다. 자동 유도 미사일의 경우 GPS 신호가 없으면 목표물을 찾아갈 수 없다.

박방주 과학전문기자

◆GPS(Global Positioning System)=미국이 군사용으로 1970~80년대에 걸쳐 위치 정보를 알려주는 위성 24기를 발사해 구축했다. 그 후 전 세계에서 이 정보를 이동통신, 차량용 내비게이션 등 다양한 용도로 이용하고 있다. 위성은 아주 정밀한 군사용 정보와 민간용 정보를 별도로 나눠 내려 보낸다. 민간용은 수직·수평 오차가 10~15m 정도이며, 속도측정 정확도는 초당 3㎝이다.