인공위성 GPS 이용 방법 및 원리

인공위성 GPS 이용 방법 및 원리 정보를 알아보겠습니다.

오늘은 우리들의 일상에서 빠질 수 없는 기술, ‘GPS’에 대해 알아보려고 합니다.
GPS, 즉 영어로는 ‘Global Positioning System‘이름으로 전 세계 어디에서든지 정확한 위치 정보를 제공해주는 놀라운 기술입니다.

잠시라도 GPS가 없다면 어떻게 될까요? 아마도 우리의 일상은 크게 달라질 것 같은데요.
그럼 이제 GPS가 어떻게 작동하는지, 그 작동 원리에 대해 함께 알아보도록 하겠습니다.

인공위성 GPS

인공위성 GPS 원리

GPS의 기본 구성

GPS는 크게 세 가지 부분으로 구성되어 있습니다.

첫째, ‘우주 세그먼트’는 GPS 위성을 포함합니다.
여기에는 각각 고도 약 20,200km에 위치한 24개의 GPS 위성이 포함되어 있습니다.

둘째, ‘제어 세그먼트’는 GPS 위성의 기능을 제어하는 지상국을 포함합니다.

마지막으로, ‘사용자 세그먼트’는 GPS 신호를 수신하여 위치를 결정하는 GPS 수신기를 포함합니다.

GPS의 작동 원리

GPS의 작동 원리는 상당히 간단합니다.

GPS 위성은 자신의 정확한 위치 정보와 현재 시간 정보를 지속적으로 방송합니다.
이 정보를 수신한 GPS 수신기는 이 정보와 자신의 시계를 비교하여 ‘거리’를 계산합니다.

이렇게 적어도 4개의 GPS 위성으로부터 거리 정보를 얻으면, ‘삼각 측량’ 원리를 이용해 정확한 위치를 계산할 수 있습니다.

삼각 측량 원리

삼각 측량은 고대 그리스부터 사용되던 간단한 수학적 원리입니다.
이 원리는 세 개의 점과 그 사이의 거리를 알면, 그 점들 사이의 위치를 정확하게 계산할 수 있다는 것입니다.

GPS 수신기는 위성으로부터 받은 거리 정보를 이용해 자신의 위치를 삼각 측량 원리로 계산합니다.

즉, A위성에서 지구로의 신호와 B위성과의 거리와 C위성과의 거리, 마찬가지로 B위성에서 지구로의 신호와 A위성과의 거리와 C위성과의 거리, 마지막으로 C위성에서 지구와의 거리와 A위성과 C위성과의 거리로 정보를 얻습니다.

인공위성 GPS 이용

GPS 시간이 중요한 이유

GPS에서 시간은 매우 중요한 역할을 합니다.

왜냐하면, GPS 수신기는 위성과의 거리를 계산하기 위해 위성의 신호를 수신하는 데 걸리는 ‘시간’을 측정하기 때문입니다.

이 시간은 빛의 속도와 거의 동일하기 때문에, 아주 작은 시간 차이도 큰 거리 차이를 만들어냅니다. 따라서 GPS 위성은 아토믹 클럭을 사용해 매우 정확한 시간을 유지합니다.

GPS의 실용성

GPS는 그 원리가 간단하다고 해서 그 쓰임새가 단순하지 않습니다.
군사용도로 개발되었지만, 이제는 우리 일상의 많은 부분에서 활용되고 있습니다.
자동차 네비게이션부터 스마트폰의 맵 서비스, 심지어는 드론이나 무인 항공기 등에서도 활용되고 있습니다.

오늘은 여기까지 GPS의 원리에 대해 알아보았습니다.

GPS는 복잡한 기술일 수 있지만, 그 기본 원리는 간단하다는 것을 알 수 있었습니다.

이것이 바로 우리 일상에서 이렇게 편리하게 사용할 수 있는 이유일지도 모르겠네요.
다음 시간에는 또 다른 흥미로운 주제로 찾아뵙겠습니다.

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