GPS란 무엇인가

GPS란 무엇인가

 

한밤중에도 5m 오차 내에서 현 위치 파악 가능
칠흑같이 어두운 밤중이고 안개마저 끼었다면 기존의 독도법으로 자신의 현 위치를 파악해내기란 매우 어렵다. 그러나 GPS기기는

이를 가능케 해주는 강력한 도구다.
GPS(Global Positioning System)란 미국 정부가 운용하는 인공위성들을 이용한 위치인식 시스템이다. 애초 군사용으로 개발된

이 시스템은 걸프전 때 크게 위력을 발휘했다. 걸프전 때 광대한 사막 어딘가에 떨어진 조종사를 구조헬기가 귀신같이 찾아가 구출해낼 수 있었던 것이나 미사일을 창문까지 구별하여 명중시킬 수 있었던 것도 모두 GPS 덕분이다.
이렇듯 군사용 혹은 테러용으로 사용될 수 있는 것이기에 미국은 민간이 이용할 경우는 2000년까지도 일부러 측정 오차를 20∼100m

주었다. 그러다 2000년 5월1일부터 미국 대통령의 결정으로 고의적 오차신호(S/A)를 해제, 이제는 일반인도 5m 이내의 오차를 갖는

높은 정밀도로 이용할 수 있게 됐다.
우리가 등산 시 가장 애용하는 1:25,000 지형도에서 1mm는 실제 거리 25m다. 그러므로 좌우 5m 편차란 제로에 가까운 것이 된다.
이 시스템을 채용한 휴대용 기기를 이용하면 거의 완벽한 현 위치 파악이 가능한 것이다.

GPS 기기의 종류
GPS를 이용한 자기 위치확인 기기는 세계적으로 수백 종이 넘는다.
과거 제품들은 6~8개에 불과한 위성채널을 사용 현 위치의 좌표 확인에 10여 분씩 걸리는가 하면 좌우 편차가 200m 이상이나 났기

때문에 지형의 굴곡이 심한 우리나라 산에서는 거의 실용성이 없었다. 부피와 무게 또한 엄청났기에 극지 탐험에서나 썼다.
그러나 요즈음 기기들은 성능이 대폭 향상되었다. 정교한 궤도를 따라 하루에 두 번씩 지구를 돌며 지구로 정보를 전송하는 24개의

위성채널을 사용, 정밀도도 높고 거의 1초 단위로 현 위치 정보가 갱신된다.
많은 위성을 사용하는 만큼 어지간히 깊은 계곡이라도 좌표가 확인된다.
다시 말해 위치확인에 필요한 최소 3개의 위성만큼은 계곡 위로 트인 하늘 어딘가에 들어오게 된다.
휴대의 기기의 무게는 이제는 50~200g 정도로 줄어들어 등반 중 휴대해도 별 부담이 없다. 손목형 기기도 2000년부터 나오고 있다.

때문에 GPS 기기는 급속도로 확산되는 추세다.
GPS기기는 정밀도와 좌표 측정속도를 가장 우선시해 선택해야 한다.
산중에서 정밀도는 특히 중요하다. 같은 회사 제품이라도 모델에 따라 정밀도에 차이가 있다.
예를 들어 우리나라에 가장 널리 보급된 미국 가민(Garmin)사 제품을 보면, 이트렉이라는 소형 제품은 패치 안테나가 내장돼 있고,

GPS-V는 손가락 같은 안테나가 달려 있는데 위성신호를 수신하는 시간이나 능력이 GPS-V가 훨씬 뛰어나다. 한글 표기 소프트웨어를

사용, 인기가 가장 높다.

 

GPS기기의 기능과 정확도
GPS기기로 알아낼 수 있는 정보는 현 위치의 좌표, 이동궤적, 해발고도, 동서남북, 이동속도, 현재시각, 현 위치의 일출일몰시각 등

여러 가지가 있다.
등산에서는 이중 현 위치 좌표가 가장 중요한 정보가 될 것이다. 이 기능 하나만으로도 GPS기기의 효용가치가 매우 높다고 할 수 있다.
수신감도: GPS기기는 위가 막힌 건물에서는 수신이 되지 않는다. 또한 불투명체가 위를 막고 있으면 대개 수신이 되지 않거나 감도가

떨어진다. 그러므로 GPS기기를 사용할 때 주변에 사람이 서서 함께 들여다보거나 하면 수신이 잘 되지 않는다.
비닐은 씌워두어도 수신에 전혀 문제가 되지 않는다. 그러므로 강우시에는 비닐을 씌워 사용토록 한다. 대개의 GPS기기는 생활방수는 되지만 아무래도 전자기기 이니 만큼 습기에 약하다.
수신속도는 GPS기기마다 조금씩 다르지만 현재 국내에 다수 보급된 가민사 제품은 위성 포착시간이 약 2분이 소요된다.
메모리 용량이 커지고 프로세서를 내장하는 등 한층 속도가 빠른 제품이 조만간 나올 것으로 전망된다(GPS기기는 수백 km 이상

원거리를 이동했을 때는 초기설정을 다시 해야 한다. 자동 포착시간이란 이때 GPS기기가 스스로 알아서 그 지역 정보를 잡아

설정하는 데 걸리는 시간을 말한다).
능선에서는 위성신호의 수신감도나 속도도 매우 높은 편이다. 숲 속이라 해도 나무 사이에 틈이 있기 때문에 대개 수신이 잘 된다.

다만 심하게 흐린 날 숲이 매우 짙은 곳에서는 좌표 확인이 잘 안 되는 경우가 있다.
이런 경우는 숲이 조금 덜 짙은 곳으로 가서 측정토록 한다. 숲 속에서 수신이 잘 되지 않을 때 머리 위로 치켜 들어주면 다소 수신

상태가 나아지기도 한다.
계곡에서는 아무래도 수신 위성신호의 숫자가 작아져서 GPS기기의 수신 속도와 정밀도가 떨어진다. 그러나 조금 오랜 시간 두고

기다리면 대개 현 위치 좌표가 떠오른다.
위성신호의 숫자가 적거나 하여 위치 파악이 불가능하면 기기 액정화면에 수신 신호가 약하다는 메시지가 뜬다.
현 위치 좌표: 현 위치 좌표는 앞서 언급한 대로 요즈음 나오는 GPS기기들은 오차 범위가 5~15m까지 줄어들어 정확한 좌표확인이 가능하다. 이 정도 오차면 지형도 상 산봉우리 등의 위치와 거의 한 치도 틀림없이 일치한다. 현재 수신 감도 상 오차가 몇m라는 것이 GPS기기의 액정화면에 표시된다.
계곡에서는 수신 감도가 능선보다 현저히 떨어진다. 그러나 좁은 계곡이 아닌 한 대개 현 위치가 15~20m의 오차로 확인된다. 처음에는 수십m 오차가 나다가 조금 시간을 두고 기다리면 대개 오차범위가 줄어든다.
GPS기기를 처음 사용할 때는 자신이 짐작했던 현 위치와 GPS가 나타내주는 좌표가 달라서 GPS기기 자체에 뭔가 잘못이 있는 것 같다는 생각이 들 경우가 많다.
그러나 필자의 경험상 GPS기기가 오동작이었던 경우는 없었고, 나중에 거의 자신의 착각임이 드러났다. 한 번은 지형도의 등고선이 잘못 그려진 것을 GPS기기를 통해 알아낸 적도 있다. 1:25,000 지형도 갈천(도엽명)의 일부분이 그러했다. 나중에 국토지리정보원 측도 잘못 그려진 것임을 인정했다.
그러므로 GPS기기의 좌표는 일단 신뢰하도록 한다. 그리고 자신의 현 위치 추정과 일치하지 않으면 GPS기기 액정화면에 나타난 좌표의 수치를 잘못 읽은 것은 아닌지 다시 확인해보도록 한다.
해발고도: GPS기기가 나타내는 해발고도는 우리나라의 경우 정확치 않다. 대개 실제와 20~30m 오차가 난다.
이는 우리나라 지형도의 해발고도는 인천 앞 바다의 평균해수면을 기준으로 측정한 것이고, GPS기기는 WGS 84(World Geodetic System 84)라는 지구 질량의 중심에 기준점을 두고 설정한 지오이드면을 기준면으로 삼고 해발고도를 측정하기 때문이다.
그러나 조만간 이미 위성 자체에 부착되어 있는 오차수정장치를 작동, 우리나라 산봉우리의 GPS기기 상 해발고도 표시도 지형도상의 수치와 3~7m 이내로 줄어들게 될 것이라고 한다.
나침반 기능: GPS기기의 나침반 기능도 정확한 편이다. 지형도를 보면 진북, 자북, 도북에 관한 표시가 돼 있다. GPS기기에서는 사용자가 이중 한 가지를 선택해 사용할 수 있다.
위치기록 기능: GPS기기에는 자신의 현 위치 좌표를 기억시켜 두는 기능이 있다. 간단한 조작으로 이것이 가능하다. 이렇게 기억을 시켜두면 나중에 필요할 때 그곳을 정확히 되찾아갈 수 있다. 이러한 기능 때문에 포인트가 중요한 식물 탐사, 낚시, 유적 발굴에 애용되고 있기도 하다.
대상지 좌표 설정 기능: 자기가 가려는 지점의 좌표를 미리 입력해둔 그 지점으로 자신이 얼마나 근접해가고 있는지도 알 수 있다.
GPS기기의 화면에 이들 좌표점들을 쭉 나타낼 수 있으며, GPS기기를 들고 움직이면 방향이 화살표로 표시된다. 즉 목표점에 크게 어긋나는 일이 없이 근접해갈 수 있다.
이 기능은 특징 없는 구릉이 연속되는 대관령목장 일대의 선자령, 혹은 한라산 등지에서 구름이 끼어 앞을 분간키 어려울 때 요긴하다.
고산등반시 각 캠프지의 좌표를 찍어둔 뒤 안개가 끼거나 날이 저물거나 하여 찾기 어려울 때 이 기능이 또한 유용할 것이다.
GPS기기 중에는 목표점에서 10m 이내, 혹은 50m 이내로 접근했을 때 알람을 울리게 하는 기능을 가진 것도 있다. 이 기능도 잘 이용하면 독도가 한결 빨라질 것이다.
액정화면은 추위에 약하므로 혹한 속에서는 케이스를 사용하거나 아니면 별도의 방한 대책을 강구해두어야 한다.

 

GPS와 지형도의 좌표
좌표체계: 지도의 위도와 경도를 표시하는 체계는 나라별로 크게 다르다. 우리나라의 지도는 베셀타원체를 기본으로 위경도를 설정한 것으로서 현재 일본 동경을 기준점으로 한 동경(Tokyo)좌표체계를 쓰고 있다. 이 체계에 따라 지형도의 위경도선이 그려져 있다.
미국 지도는 WGS 84라는 지구 질량의 중심에 기준점을 둔 새로운 좌표체계를 바탕으로 한 것이다. 대부분의 GPS기기는 이들 여러 가지 좌표체계를 필요에 따라 달리 설정해 쓸 수 있는 기능이 있다. 우리나라에서는 물론 동경(Tokyo)좌표체계로 변환해야 한다.

글쓴이: 월간<산> 안중국 차장

   *참조:실전GPS
참고: 월간<산> 2004년 1월호