현재 대한민국은 한국형 위성항법시스템과 한국형 위성항법보정시스템을 구축중에 있습니다. GPS와 같은 외국의 위성항법시스템을 현재는 무료로 사용중에 있지만, 정치적, 군사적, 경제적인 이유 등으로 언제든지 이 위치정보서비스를 받지 못할 수 있기 때문에, 자체적인 위성항법시스템과 위성항법보정시스템을 보유하는 것이 국가핵심기반이 되는 상황입니다. 따라서 한국형 위성항법시스템과 한국형 위성항법보정시스템이란 무엇인지와 개발 추진 계획을 알아보고자 합니다.
목차
한국형 위성항법시스템과 한국형 위성항법보정시스템이란?
1. 한국형 위성항법시스템(KPS)
한국형 위성항법시스템(KPS: Korean Positioning System)은 2,021년 6월 25일 예비타당성 조사가 통과됨에 따라, 2,022년부터 2,035년까지 14년간 3조 7,234억원을 투입하여 5개의 경사궤도 위성과 3개의 정지궤도 위성 총 8기로 구성하여 세계 7번째로 한반도와 한반도 인근에 초정밀 위성항법시스템을 구축하는, 단일 규모 우주사업중 최대 규모의 사업입니다. 이 사업에는 과기정통부, 국토교통부, 해양수산부, 해양경찰 등의 관계부처가 참여를 하고 있습니다.
위성항법시스템(NSS)의 원리
전 지구적으로 일정한 형상으로 배치된 수십개의 인공위성의 통신 다운링크를 통해 위성은 자신의 정확한 궤도정보를 위성에 탑재된 원자시계와 동기를 맞춰 실시간으로 송출을 합니다. 이러한 신호를 받은 내비게이션과 같은 단말기에서는 송출받은 위성의 궤도정보와 수신받은 신호의 도달 시각차를 계산하는 삼각측량방법을 이용하여 사용자의 3차원 위치를 실시간으로 추적할 수 있습니다.
글로벌 위성항법시스템(GNSS)
전세계를 대상으로 하는 위성항법시스템(GNSS: Global Navigation Satellite System)은 미국의 GPS, 러시아의 GLONASS, 유럽의 Galileo, 중국의 BeiDou 가 있습니다. 이중에서 미국의 GPS, 러시아의 GLONASS는 군사용 목적으로 개발되었지만, 이후 유럽의 Galileo와 중국의 BeiDou가 민간용으로 개발되었습니다.
- GPS(Global Positioning System) (미국)
- GLONASS(GLObal NAvigation Satellite System) (러시아)
- Galileo (유럽)
- BeiDou (중국)
지역권 위성항법시스템(RNSS)
글로벌 위성항법시스템(GNSS)과는 달리 좀더 적은 수의 위성을 이용하여, 특정지역에 한정해서 위성항법서비스를 제공하는 지역권 위성항법시스템(RNSS: Regional Navigation Satellite System)이 있습니다. 현재 인도의 IRNSS와 일본의 QZSS가 있습니다. 서비스 영역은 해당국가와 바로 인근지역으로 한정되지만, 좀 더 정확한 위치정보를 얻을 수 있습니다.
2,019년 기준 GNSS/RNSS 서비스 현황
| 구 분 | GPS | GLONASS | Galileo | BeiDou | IRNSS | QZSS |
| 최초 발사 | 1,978 | 1,982 | 2,011 | 2,007 | 2,013 | 2,010 |
| FOC | 1,995 | 2,011 | 2,020 | 2,020 | (2,022) | (2,022) |
| 위성수 | 31 | 27 | 28 | 42 | 8 | 4 |
| 운영중 | 31 | 23 | 22 | 34 | 7 | 4 |
| 유지 보수 | 2 | |||||
| 예비 | ||||||
| 테스트 | 1 | 2 | ||||
| 기타 | 2 | 8 | 1 |
한국형 위성항법시스템(KPS)의 필요성
미국 국방부가 운영하는 GPS와 같이 군사목적상의 이유로 인한 위치정보의 성능다운과 갑작스러운 서비스 중단 등의 우려로 인해 30기의 위성을 운영하는 유럽의 Galileo 처럼 자체적인 위성항법시스템(NSS)을 구축할 필요성이 급격히 높아지게 되었습니다. 이는 경제적, 군사적, 외교적인 피해로 인한 파급력이 매우 크기 때문입니다.
한국형 위성항법시스템(KPS)의 개발 추진 계획
대한민국이 추진하는 방식은 일본의 QZSS 방식과 유사하며, 이전에 개발했던 천리안 위성의 경험을 활용하여 3개의 정지궤도 위성과 5개의 경사궤도 위성, 모두 8개의 위성으로 구성합니다. 이렇게 하면 한반도와 주변 상공에는 매일 최소 1개 이상의 위성이 떠 있어 정확하고 안정적인 신호를 받을 수 있습니다. 한국형 위성항법시스템(KPS) 개발사업은 2,021년 6월 예비타당성 조사 통과되었고, 이듬 해 2,022년 7월 항우연(KARI: 한국항공우주연구원)내 KPS개발사업본부가 출범하면서 본격 시작되었습니다. 이후의 개발 추진 계획은 아래와 같습니다.
- 시스템 설계(2,022~2,024년): 위성궤도, 주파수 확보, 항법신호 및 위성배치 설계
- 시스템 개발(2,025~2,028년): 위성본체 및 탑재체 개발, 검증용 지상시스템 개발, 2,027년 경사궤도 위성 1호기 발사
- 구축 및 안정화(2,029~2,035년): 나머지 위성(경사궤도 위성 4기, 정지궤도 위성 3기) 추가 발사, 서비스용 지상시스템 개발 및 구축, 초기 운용시험 및 시범서비스
2. 한국형 위성항법보정시스템(KASS)
위성항법보정시스템(SBAS)의 필요성
위성항법보정시스템(SBAS: Satellite Based Augmentation System)은 최대 33m에 이르는 GPS의 오차를 축소해 위성으로 정확한 위치정보를 실시간 제공하는 국제표준 위성항법보정시스템입니다. 국제민간항공기구(ICAO)에서는 이 SBAS를 항공용 위성항법시스템으로 표준화하여 전 세계로 확대운영을 목표로 추진하고 있습니다.
SBAS는 정밀한 위치정보를 제공함으로써 항공기의 안전을 강화해 주고, 최적의 항로를 제공하여 연료소모와 탄소배출의 감소에도 크게 기여할 수 있습니다.
주요 국가별 위성항법보정시스템(SBAS) 현황
글로벌 위성항법시스템(GNSS)을 운영하고 있는 나라에서는 이미 위치정보산업의 중요성을 인식하고 GNSS의 위치정보를 보정하는 SBAS를 개발하여 정밀한 위치정보를 제공하고 있습니다.
- WAAS (미국, 2,003)
- EGNOS (유럽, 2,011)
- GAGAN (인도, 2,013)
- MSAS (일본, 2,007)
- SDCM (러시아, 구축중)
- BDSBAS (중국, 구축중)
- KASS (한국, 구축중)
한국형 위성항법보정시스템(KASS)이란?
현재 대한민국은 자체 위성항법시스템이 아직 구체되어 있지 않은 관계로 GPS 위성체계를 이용하고 있습니다. 다행하게도 2,022년 6월 23일 항공위성 1호기의 성공적인 발사로 GPS의 15~33m의 오차범위를 1~1.6m로 실시간 보정하여 정확한 위치정보를 항공기 등에 제공할 수 있는 토대를 마련을 했습니다. 이 한국형 SBAS인 KASS(Korea Augmentation Satellite System)는 ‘항공위성서비스’로 불리기도 합니다. 항우연과 유럽 최대 위성 제작사인 ‘탈레스 알레니아 스페이스’가 공동개발중인 KASS 중계기가 무궁화위성6A호에 탑재되어 서비스가 될 예정입니다.
- 기준국(7개소)
- 중앙처리국(2개소)
- 위성통신국(2개소)
- 정지궤도 항공위성(2기)
한국형 위성항법보정시스템(KASS) 개발 추진 계획
- KASS 개발구축 완료(~2,023)
- KASS 성능 개선(2,024~2,027)
- 차세대 KASS 개발 구축(2,028~2,036)
한국형 위성항법시스템과 한국형 위성항법보정시스템은 4차 산업혁명의 핵심기반
KPS와 KASS개발사업은 6G통신과 마찬가지로, 4차 산업혁명의 새로운 먹거리에 필수적인 국가 핵심 인프라를 구축하는 기반 사업입니다.
- UAM
- 드론
- 자율주행차량
- 도로의 차선간격과 중앙선까지 구별하는 내비게이션
