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항공우주산업기술동향 13권 1호 (2015) pp. 127~138

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기술동향

실내 위치 결정 기술 동향

천세범*, 임순*, 임덕원*, 허문범*1)

Indoor Positioning Technology Trends

Chun, Sebum*, Lim, Soon*, Lim, Deok Won*, Heo, Moon-beom*

ABSTRACT

This paper focuses on the technology trends of indoor positioning technology. The basic principals of

position determination is summarized. And its characteristics and pros/cons are compared. The position
related service commercialization status of major companies is also surveyed.

초 록

본 논문은 실내 위치 결정 관련 기술 동향 분석을 수행하였다. 이를 위해 실내 위치 결정을 위한 기본 원리

및 이러한 원리를 바탕으로 개발되고 있는 관련 기술에 대해 언급하였으며, 이 과정에서 각 기술의 특성 및
장․단점을 비교 분석 하였다. 해당 기술의 상용화와 관련하여 관련 주요 기업에서 진행되고 있는 기술 개발
및 서비스와 향후 전망을 조사하였다.

Key Words : indoor, positioning, trend

* 천세범, 임순, 임덕원, 허문범 한국항공우주연구원 위성항법․응용기술센터 위성항법팀

sbchun@kari.re.kr, dlatns78@kari.re.kr, dwlim@kari.re.kr, hmb@kari.re.kr

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천세범 외 / 항공우주산업기술동향 13/1 (2015) pp. 127~138

1. 서 론

ICT(Information Communication Technology)의

급속한 발달과 활용분야의 확대에 따라, 이를 기반으
로 한 다양한 서비스와 시스템들의 개발이 빠르게 진
행되고 있다. 위치 결정(Position determination) 기술
은 다양한 서비스 및 시스템 개발을 가능하게 하는
ICT 핵심 기술의 하나이다.

위치 결정 기술은 실외 위치 결정과 실내 위치 결정

기술로 분류할 수 있다. 실외 위치 결정은 위성 항법 시
스템인 GPS가 대표적이다. GPS의 경우 전 지구에서
1~5m의 위치 정보를 제공할 수 있으며 위치 결정을 위
한 칩셋의 가격도 매우 저렴하다는 특징이 있다. 그러
나 GPS 등의 위성 항법 신호의 경우 매우 미약한 신호
를 이용하기 때문에 실내 공간에서는 사용이 불가능한
경우가 대부분이다.

실내 위치 결정 기술의 개발을 위해 전 세계 관련 기

업, 연구소, 대학에서는 다양한 기술을 개발하고 있다.
일부 기업에서는 이미 제한적인 부분에서 서비스 제공
하고 있으나 실내 공간이 갖는 특성으로 인해 아직은
기술적 완성도가 높지 않다.

본 논문에서는 실내 위치 결정의 원리에 대해 설명

하고 현재 개발되고 있는 실내 위치 결정 기술에 대해
언급하였다. 그리고 주요 관련 기업들의 위치 기반 서
비스 개발 현황에 대해 알아보았다.

2. 본 론

2.1. 위치 결정 성능

실내 위치 기반 서비스 제공을 위한 최소한의 위치

결정 성능을 만족하여야 한다. 위치 결정 성능은 일반
적으로 언급하는 정확도를 비롯하여 아래와 같은 성능
을 만족하여야 한다. [1]

- 정확도
위치 결정 시스템의 가장 기본적인 성능으로 실제

위치에 얼마나 근접한 해를 제공해 줄 수 있는지와 관
련된 성능이다. 위치 정확도에 따라 서비스의 성격이
달라진다. 예를 들어 50m의 정확도로 사용자의 위치

를 제공한다면 건물 단위의 서비스만을 제공할 수 있
으나 수십 cm의 정확도로 위치 정보를 제공한다면 매
장의 상품 진열 선반 단위의 서비스를 제공할 수 있게
된다.

- 정밀도
정확도는 실제 위치에 근접한 정도를 나타낸다면

정밀도는 위치 해의 편차를 나타낸다. 정밀도가 낮은
경우 정확도가 높다고 하더라도 위치 정보의 신뢰성이
낮아져 안정적인 서비스 제공이 어려워진다.

- 서비스 영역
성능 목표를 만족시키는 위치 정보를 제공할 수 있

는 영역으로 전파 측위 기반의 위치 결정 시스템과 같
이 인프라가 필요한 경우와 밀접한 관계가 있다. 만약
동일한 면적의 건물에서 서비스를 제공한다면 전파 측
위를 위해 설치되는 단일 송신기의 서비스 영역이 클
수록 필요로 하는 전체 송신기의 수가 줄어들게 되고
시스템 구축을 위한 비용도 감소하게 된다.

- 갱신 주기
정해진 소모 전력을 만족시키면서 위치 정보를 제

공할 수 있는 빈도(Frequency)를 나타낸다. 사용자의
동적 특성과 서비스 특성에 따라 요구되는 갱신 주기
는 달라질 수 있으며, 일반적으로 갱신 주기가 높을수
록 전력 소모가 크고 요구되는 인프라 (통신, 설비 등)
가 증가한다.

- 연산량
연산량은 사용자에게 위치 정보를 전달하기 위해

수행해야 하는 연산량을 의미한다. 만약 필요 연산량
이 높다면 전력 소모와 단말 가격에 영향을 미치게
된다.

- 인프라
위치 결정을 위해 서비스 영역에 설치되어야 하는

장비로서, 전체 시스템 구축 비용에 영향을 미친다. 인
프라 비용은 위치 결정 인프라 구축을 위한 단일 송신
기의 서비스 영역과 밀접한 관계가 있다.

- 오프라인 연산
핑거프린트(Finger print)와 같은 일부 위치 결정 기

술은 오프라인 연산이나 사이트 측량이 필요하며, 이
러한 과정은 대부분 막대한 인건비와 시간을 필요로
하는 작업이므로 시스템 구축 비용에 영향을 준다.

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- 위치 결정 시간
위치 결정을 위해 필요한 시간으로 단순히 연산 시

간만을 의미하는 것은 아니며 위치 결정을 위해 충분
한 측정치를 획득하거나 시스템의 가관측성을 만족시
키기 위해 기동하여야 하는 시간을 의미한다.

2.2. 위치 결정 방식

위치 결정 방식은 그 원리에 따라 추측 항법 (Dead

Reckoning,이하 DR)과 직접 감지(Direct sensing), 삼
각 측량(Triangulation), 패턴 매칭(Pattern matching)
등의 위치 고정 (Position fix) 방식으로 분류할 수 있
다. 추측 항법의 경우 위치의 증분을 제공하는데 비해
위치 고정 방법은 위성항법 시스템과 같이 현재의 위
치를 과거의 위치 정보와는 상관없이 제공해 준다는
특징이 있다. 복합 방식은 두 가지 방식을 혼합한 방식
이다. [2]

- DR
DR은 특정 지점에서 위치 증분을 계산하여 현재의

위치를 추정해 내는 방법이다. 그림 1은 DR의 원리를
나타낸 것으로 초기 위치(t0)가 결정되면 이 위치에서
방위각 및 속도를 기반으로 일정 시간 후(t1)의 위치를
계산한다. 이후 일정한 주기나 속도 및 방위각의 변화
가 있을 경우 추즉 항법 연산을 수행하여 현재의 위치
(t2)를 추정하게 된다.

DR은 외부 인프라에 의존하지 않는다는 장점이 있

으나 속도, 방위각 등의 측정 오차에 의해 시간에 따라
오차가 발산하는 단점이 있다. 추측 항법의 오차 발산
을 억제하기 위해 주기적으로 위치를 고정 (Position
fix)하는 과정을 수행하여야 한다.

그림

1. 추측 항법 원리

- 직접 감지
직접 감지 방식은 대상 지역에 설치된 식별자

(Identifier)나 테그 (Tag)를 감지하여 사용자의 위치를
결정한다. 직접 감지 방법은 식별자나 테그에 자신의
위치를 알 수 있는 코드를 내장하는 방법과 식별 부호
를 이용하여 데이터베이스에서 해당 테그의 정보를 받
는 방법으로 분류할 수 있다. 사용자의 위치는 단일 테
그만 감지되더라도 결정할 수 있으며, 사용자가 감지
하는 복수의 테그 정보를 이용하면 사용자의 현재 위
치를 결정할 수 있다. 직접 감지 방식은 링크 방식의 네
트워크에서 적용될 수 있으며 사용자의 위치를 AP
(Acess Point)의 위치로 결정할 수 있다. 이러한 방식은
대부분의 GSM망에서 사용자의 위치를 결정하기 위해
사용되며 편차가 크다는 단점은 있으나 50~200m 이내
의 정확도를 갖는 것으로 알려져 있다.

- 삼각 측량
삼각 측량은 사전에 알려져 있는 고정점의 위치 정

보를 기반으로 사용자의 위치를 결정하는 방식으로,
위치가 알려진 고정점으로 부터의 거리나 방위각을 측
정하여 사용자의 위치를 결정한다. 삼각 측량은 기본
적으로 사용자와 스테이션 사이에서 주고받는 신호를
이용하기 때문에 시선(Line of sight)이 확보되는 상황
에서 적용이 가능하며, 차단물이 있거나 다중 경로
(Multi-path)가 존재하는 상황에서는 위치 결정이 불
가능하거나 정확도가 떨어지는 특징을 가지고 있다.
삼각 측량은 각도 기반방식과 거리 기반 방식으로 분
류할 수 있다.

․신호 도착각 기반 삼각 측량
신호 도착각 (Angle Of Arrival, 이하 AOA)은 송신

된 신호가 사용자에게 도착한 각도를 이용하여 위치를
결정하는 방식이다. 신호 송신 측에서는 무지향성 안
테나를 이용하여 전방위로 전파를 송신하고 수신측에
서는 지향성 안테나를 이용하여 AOA를 추정하게 된
다.(그림 2) 고정된 송신국 혹은 수신국의 위치는 사전
에 알려져 있거나 수신된 신호에 관련 정보가 포함되
어 있어야 한다. AOA 방식은 2개의 고정 스테이션으
로 위치 결정이 가능하다는 장점이 있으나 각도를 이
용하여 추정하기 때문에 거리 증가에 따라 오차가 증
가한다는 단점이 있다.

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그림

2. 각도 기반 삼각 측량

․거리 기반 삼각 측량
거리 기반 삼각 측량에서는 사용자와 고정 스테이

션과의 거리를 측정한다. 그림 3에서 볼 수 있듯이 3지
점에서 측정된 거리를 이용하면 사용자의 위치를 결정
할 수 있다. 이 그림에서 스테이션 1~3은 사전에 위치
가 알려져 있다고 가정한다.

그림

3. 거리 기반 삼각 측량

거리 기반의 삼각 측량 방법은 전달 시간 (Time Of

Arrival, 이하 TOA)와 전달 시간 차분 방식 (Time
Difference Of Arrival, 이하 TDOA), 그리고 신호 수
신 강도 (Received Signal Strength, 이하 RSS)방식으
로 나눌 수 있다.

TOA 방식은 사용자와 스테이션 간의 신호 전파 시

간을 이용하는 방식으로 특정 매질 속에서 신호 전파

속도가 일정하다는 원리를 이용한다.

스테이션과 사용자간의 거리는 전파 신호의 전달

속도가 일정함을 이용하여 신호 전달 시간 (Time Of
Arrival, 이하 TOA)에 광속을 곱하여 계산한다.
TDOA 방식은 TOA 방식에서 발생하는 수신기 혹은
스테이션의 시간 바이어스를 제거하기 위한 방식으로
측정치에 포함되는 수신기 바이어스 오차를 차분으로
통해 제거하는 방법이다. 단, 스테이션 사이의 시각은
동기되어 있다고 가정한다.

수신 신호 강도 기반 방식은 거리 기반 삼각 측량

방식의 일종이나 TOA, TDOA와는 달리 공간에서
전파가 거리에 따라 일정하게 감쇄하는 특성을 이용
한다. 만약 스테이션에서 송신하는 신호의 강도를
알고 매질에서 거리에 따른 감쇄 정도를 안다면 수
신 위치에서의 신호 강도를 통해 거리를 추정해 낼
수 있다. RSS 방식은 송신 신호의 강도를 일정하게
유지하기 어렵다는 문제와 안테나, RF 전단부 의 특
성 차이로 인해 정확한 신호 강도의 측정이 곤란하
여 위치 오차가 증가하는 문제를 가지고 있다. 이러
한 문제를 극복하기 위해 RSS를 이용하는 경우 후술
할 핑거프린트(Finger print) 방법을 적용하는 경우
가 대부분이다.

- 패턴 매칭
패턴 매칭(Pattern matching) 방법은 사용자가 수

신한 다양한 측정 정보를 사전에 구축해 놓은 데이
터베이스와 비교하여 현재의 위치를 결정하는 방식
이다. 피턴 매칭 방식은 컴퓨터 비전 (Computer
vision) 방식과 RSS 기반의 핑거프린트 방식으로 나
눌 수 있다.

․컴퓨터 비전
컴퓨터 비전은 사용자가 휴대한 카메라나 스마트폰

에 장착된 카메라 등을 통해 수집된 영상과 자세 등을
이용하여 데이터베이스에 저장된 이미지와 비교하여
현재의 위치를 결정하는 방법이다. 이러한 방식은 대
상 지역의 이미지 정보를 저장하는데 대량의 저장 공
간이 필요하며, 저장된 이미지와 이미지 매칭 과정을
수행하는데 많은 양의 연산을 필요로 한다. 이는 현재
의 모바일 장치로서는 감당하기 어려운 수준이라는 단
점이 있다.

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․핑거프린트
핑거프린트는 위치에 따른 신호 특성을 이용하여

위치를 결정하는 방식으로, WiFi와 같이 거리 측정치
제공이 불가능한 경우 RSS 기반으로 위치를 결정한다.

핑거프린트 방식은 지도에 의존하는 지도 기반 핑

거프린트(Map-based finger print)와 지도 비의존 핑
거프린트(Map-free finger print) 방식으로 분류할 수
있다.

지도 의존 핑거프린트 방식은 신호의 반사와 예측

불가능한 신호 감쇄를 갖는 공간에서 대상 공간의 신
호 강도 및 특성을 나타낸 지도를 가지고 위치를 결정
하는 방식이다. 지도 의존 핑거프린트 방식은 오프라
인 단계와 온라인 단계로 구분할 수 있다. 오프라인 단
계에서는 알려진 사용자의 위치를 이용하여 특정 위치
에서의 신호 강도와 종류를 측정하여 데이터베이스화
한다. 온라인 단계에서는 데이터베이스에 저장된 정보
를 이용하여 현재의 신호 측정 정보와 매칭을 시도하
여 위치를 결정하게 된다.

지도 비의존 핑거프린트 방식은 지도 의존 방식이

대상 공간의 크기에 따라 데이터베이스의 크기가 급격
하게 증가하는 문제를 해결하기 위한 방법이다. 지도
의 복잡성을 감소시키기 위해 코너, 엘리베이터 등의
특징적인 지점을 이용한다.

그림 4는 WiFi 기반 핑거프린트 방식을 위해 생성된

신호 강도 맵의 예이다.

그림

4. WiFi 핑거프린트 맵의 예 [3]

- 복합 방식
삼각 측량, 패턴 매치 등의 위치 고정 방식은 시간에

따른 발산은 없고 단말기 가격이 매우 낮으나, 측정치

의 편차가 크며 고정된 인프라 및 사전 작업이 필요하
다는 단점이 있다. 반면 DR의 경우 짧은 시간의 위치
편차는 매우 적고 갱신 주기가 매우 높으나 시간에 따
른 위치 발산이 있다는 문제가 있다. 더욱이 DR을 위
한 관성 항법 장치 (Inertial Measuring Unit, 이하
IMU)는 성능 향상에 따른 비용이 기하급수적으로 높
아진다. 그림 5에서 볼 수 있듯이 항법급1) IMU의 가격
이 10,000$를 상회하므로 이러한 등급의 IMU를 사용
하여 특수 목적이 아닌 상업용의 솔루션을 개발하는
것은 불가능하다.

그림

5. 관성 센서 성능에 따른 단가 비교 [4]

복합 항법은 위치 고정 방식과 추측 항법을 결합하

여 추측 항법의 단점인 시간에 따른 오차 발산을 감쇄
시키고 위치 결정 방법의 단점인 편차를 줄이는 효과
를 얻을 수 있다. 더욱이 목표 성능을 얻기 위한 위치
고정용 인프라의 설치 밀도를 줄이고 IMU의 필요 성
능을 낮춰 비용을 절약할 수 있는 장점이 있다. 표 1은
위치 고정, 추측 항법, 복합 항법의 특징을 비교한 것
이다.

대표적인 복합 항법 방식으로는 위성/관성 항법 통

합 시스템이 있으며, 그림 6은 일반적인 위성/관성 항
법 통합 시스템의 구조를 나타낸 것이다. 실내 위치 결
정을 위해 위치 고정 방식을 이용하여 복합 항법을 구
성하는 경우 그림 6과 동일한 구조를 갖는다.

1) 1nmi/hr급의 관성 항법 성능을 제공할 수 있는 IMU로 일반

적으로 자이로 성능 0.01deg/hr, 가속도계 성능 50uG 이상의
센서를 말한다.

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구분

위치

고정

추측

항법

복합

항법

정확도

(시간에 따른

발산 여부)

발산

없음

발산

없음

정밀도

저

고

중

갱신 주기

저

고

인프라

필요

불필요

필요2)

단말기 가격

저

고

중

표

1. 측위 방식 비교

그림

6. 위성/관성 통합 항법 구조

(Loosley coupled 방식)

2.3 주요 위치 결정 기술

- DR 기반 위치 결정 기술
DR은 시간에 따른 발산을 가지고 있으며, 이러한

발산을 최소화하기 위해 다양한 방식이 적용된다.

․관성 항법 (Inertial navigation)
관성 항법은 관성 측정 장치에서 측정된 가속도 정

보를 적분하여 위치 증분을 계산하는 방법이다. 관성
항법은 크게 김블드 (Gimbaled) 방식과 스트랩다운
(Strapdown)방식으로 나눌 수 있다. 김블드 방식의 경
우 기준 좌표계와 정렬된 상태의 안정판에 장착된 가
속도 센서에서 측정된 가속도를 적분하여 위치를 계산
하는 방법이다. 반면 스트랩다운 방식은 안정판이 없
는 대신 자이로에서 측정된 각속도를 이용하여 해석적
으로 좌표계 이동을 유지한다.(그림 7) 김블드 방식의
경우 높은 정밀도의 항법 정보를 제공해 줄 수 있으나
물리적으로 좌표축을 유지하기 위한 안전판 (stable
platform)이 필요하기 때문에 시스템 단가가 높아지고
무게가 증가하는 단점이 있다. 반면 스트랩다운 방식
은 안정판이 없기 때문에 시스템 단가 및 무게를 낮출
수 있으나 상대적으로 낮은 성능을 갖는다.

2) 인프라가 필요하나 설치 및도는 위치 결정 방식 단독보다 낮

출 수 있음

그림

7. 김블드(좌, SPIRE System)와 스트랩다운(우,

Spectracom) 관성 항법 시스템

관성 항법은 육상, 해상, 항공, 우주의 다양한 응용

분야에서 사용할 수 있으나 일정 수준 이상의 성능을
얻기 위해서는 시스템 단가가 매우 높아지는 문제가
있다.

․성능 향상 기법 (추측 항법 단독)
추측 항법은 센서 오차로 인해 시간이 지남에 따라

오차가 발산하기 때문에 이를 억제하기 위해 다양한
기법들이 적용된다. 대표적인 기법으로는 영속도 보정
(Zero velocity update), 오도메트리 (Odeometry)와
Non-horonomic constraint, 보행 항법을 들 수 있다.
이 외에도 위치 고정 방식을 이용하여 위치 정보를 제
공하는 별도의 측위 시스템 정보를 융합하여 오차 발
산을 억제하는 방법이 있다.

영속도 보정는 정지 시 속도가 ‘0’이라는 점을 이용

하여 오차를 제가하는 방법이다. 영속도 보정은 오차
발산은 억제할 수 있으나 위치 등의 바이어스 등은 제
거할 수 없다. [5]

그림

8. 영속도 보정 적용 시 오차 변화

그림 8의 A는 단순히 추측 항법을 계속 적용한 경우

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이고, B는 영속도 보정을 포함한 경우다. A의 경우는
위치 오차가 단순히 증가하는데 비해 B는 영속도 보정
구간에서의 오차 증가가 억제되어 전체적인 오차가 감
소함을 확인할 수 있다.

오도메트리는 차륜이나 궤도를 이용하는 지상 차

량의 이동 거리가 회전량에 의해 결정되는 점을 이용
한 방법이다. 회전 센서를 통해 얻어진 이동 거리 정보
를 활용하여 DR을 위한 이동 거리로 이용하거나 오차
발산을 보정할 수 있다. 일반 차량 장착용으로 개발된
상업용 네비게이션 장비의 경우 고가의 관성 센서 탑
재가 어려우므로 이동 거리의 오차가 매우 크다. 이 경
우 차량의 OBD(On-board Diagnostics) 커넥터 등을
통해 제공되는 차속을 이용하면 이동 거리의 발산을
억제할 수 있다. 오도메트리는 위성 항법이 불가한 실
내 영역에서 운행되는 무인 로봇의 위치 추정을 위해
서도 사용되며, 이 경우 각 차륜의 차분 값을 이용하여
방위각 변위 정보도 제공할 수 있다. 오도메트리는 값
싸게 DR 성능을 향상 시킬 수 있으나 차륜의 미끄러
짐 현상이 큰 노면에서 적용이 어렵다는 단점이 있다.
최근 기계식 센서를 이용한 오도메트리 외에도 영상
센서를 통해 획득한 Optical flow에서 오도메트리 정
보를 얻어내는 기술도 연구되고 있다.[6] 그림 9는
Optical flow를 이용하여 오도메터 정보를 추출한 영
상이다.

그림

9. Optical flow를 이용한 오도메트리 정보

Non-horonomic constraint는 일반 차량의 경우 차

륜의 배치로 인해 정상적인 주행에서 옆 미끄럼 (Side

slip)이 발생하기 어렵다는 제한 조건을 적용하는 방
법으로, 옆 미끄럼 성분을 오차로 가정하면 위치의 발
산을 억제할 수 있다. 특히 철도 차량과 같이 일정한
궤도를 따라 주행하는 차량의 경우 옆 미끄럼은 전혀
없다고 가정할 수 있으므로 높은 성능 향상을 얻을 수
있다.

보행 항법(Pedestrian navigation)이란 보행자의

위치를 추적하기 위한 특화된 추측 항법 방식이다. 보
행자의 경우 오도메트리 정보나 Non-horonomic
constraint를 적용할 수 없다. 이러한 단점을 극복하
기 위해 보행자의 걸음 특성을 이용하여 이동 거리 및
방위각의 발산을 억제하는 방법을 보행 항법이라고
한다.

일반적인 보행은 그림 10과 같이 구성된다. 전체 보

행 사이클에서 한쪽 발이 지면에 붙어있는 구간을 스
텐스 페이즈 (Stance phase)라고 하며 이때는 지면과
발과의 상대 속도가 ‘0’이 된다. 이러한 조건을 이용하
면 관성 센서의 영속도 보정을 수행할 수 있으며, 이를
통해 센서 바이어스 및 속도 바이어스를 제거할 수 있
게 된다. 스텐스 페이즈의 이용과 보행 패턴 분석을 통
해 이동 거리 및 방위각의 오차를 감소시킬 수 있으며,
이 경우 이동 거리의 5% 이하의 위치 오차를 갖는다고
알려져 있다.

그림

10. 보행 사이클

- 무선 신호 기반 위치 결정 기술
무선 신호 기반 위치 결정 방식은 일반적으로 위치

고정 방식에 의해 정보를 제공하며, 서비스 영역에 따
라 장거리, 중거리, 단거리로 분류할 수 있다. 무선 측
위를 통해 얻어진 정보는 삼각 측량 방식이나 패턴 매
칭, 직접 센싱 방법으로 활용될 수 있다. 서비스 영역에
따른 대표적 측위 기술과 특징은 아래와 같다.

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․장거리 무선 기술
FM 신호는 전 세계적으로 라디오 방송을 위해 사

용되고 있으며, 대부분의 지역에서 87.5부터
108.0MHz 영역을 사용하고 있다. FM은 장해물에 의
한 영향이 매우 적으며, 기존에 존재하는 FM 송신국
이 매우 많기 때문에 추가적인 FM 비컨을 설치할 필
요가 없다. 또한 FM 수신 모듈은 매우 저가이며 전력
소모가 적기 때문에 긴 배터리 수명을 보장한다. 그러
나 FM 수신국은 대부분의 지역에서 매우 먼 거리에
위치하고 있고 파장의 길이가 길기 때문에 (약 3m) 위
치 변화에 의한 신호 강도의 변화가 매우 적다. 이러
한 특징으로 인해 매우 넓은 영역에서의 위치 결정에
효과적이다. 주파수 스펙트럼의 공유를 위해 FM 송
신국은 FDMA 기술을 채용하고 있으며, 이 경우 복수
의 송신국 정보를 이용하면 위치 정확도를 향상시킬
수 있다.

GSM/CDMA는 휴대폰 네크워크에 사용된다.

GSM/CDMA에 사용되는 주파수는 지역에 따라 차이
가 있으나 주로 850MHz, 900MHz, 1800MHz,
1900MHz 대역을 사용한다. GSM/CDMA는 이미 대
부분의 건물에 서비스를 제공할 수 있기 때문에 추가
적인 인프라를 설치할 필요가 없다는 장점이 있다. 그
러나 GSM/CDMA는 FM에 비해 상대적으로 높은 주
파수를 이용하기 때문에 실내에서 전파 거리가 매우
짧다. 더욱이 관련 기술이 특허로 강력하게 보호되고
있어 GSM/CDMA 기반 기술의 변형이 매우 어려워
기술 발전을 제한하고 있다.

․중거리 무선 기술
WiFi는 가장 널리 사용되고 있는 무선 기술이다.

WiFI는 IEEE802.11. 표준을 따르며, 2.4GHz와 5GHz
두 개의 밴드를 사용하고 있다. 공공 건물이나 마트 등
의 대형 상업시설에서는 전 구역에서 WiFi 서비스를
제공할 수 있도록 AP를 설치하고 있으며, 스마트폰을
비롯한 대부분의 모바일 디바이스의 경우 WiFi를 내
장하고 있기 때문에 서비스 제공을 위한 인프라 추가
가 전혀 필요 없다. 이러한 이유로 WiFi는 실내 위치
결정을 위한 기술 개발을 주도하고 있다.

ZigBee는 IEEE802.15.4에 기반을 둔 표준으로

868MHz (유럽), 915MHz (미국, 호주), 2.4GHz (그

외 국가)의 주파수 대역을 사용하고 있다. ZigBee는
장거리 통신에서 메쉬 기반의 통신 네트워크를 이
용하고 있다. ZigBee는 WiFi 표준에 비해 저가, 낮
은 통신 속도, 짧은 지연 시간을 갖는다는 특징을 갖
는다.

․단거리 무선 기술
Bluetooth는 개인 영역 네트워크 (Personal Area

Network) 표준으로 WiFi와 동일하게 2.4GHz 대역을
이용한다. Bluetooth는 이어셋, 휴대폰 등을 위한 단거
리 통신 수단으로 널리 활용되고 있다. Bluetooth는 소
모 전력을 줄이기 위해 낮는 송출 전력을 갖도록 설계
되었기 때문에 넓은 영역에서의 위치 결정 수단으로는
적합하지 않다. 최근 애플에서 출시한 iBeacon은 BLE
(Bluetooth Low Energy)기술을 이용한 것이다.

UWB (Ultra-Wide Band)는 다른 기술들과 달리 나

노초 이하의 짧은 펄스를 이용하여 매우 널은 대역폭
(500MHz 이상)으로 데이터를 송신하는 기술이다.
UWB의 송신 신호는 배경 잡음으로 처리될 정도의 수
준이기 때문에 다른 밴드의 신호와 간섭 없이 사용할
수 있으며, 다중 경로 (Multi-path)에 강인하다는 장점
이 있다.

RFID (Radio Frequency Identification)는 50년 이상

된 매우 단순한 기술로써, 타겟과 리더로 구성되어 있
다. 리더는 전자기장을 이용하여 테스를 읽고 대상을
식별한다. 전원 사용 여부에 따라 능동 테그 (Active
tag)와 수동 테그 (Passive tag)로 구분되며, 수동 테그
의 경우는 제작 비용이 매우 싸고 수명이 길어 비용에
민감한 응용 분야에서 많이 사용된다. 그러나 수동 테
그의 경우 타 테그와 리더 사이에서 충돌 문제를 발생
시키는 문제가 있다. RFID의 통신 거리는 1~2m로 매
우 짧으며 넓은 영역에서 위치 결정을 위해서는 인프
라 비용 및 유지를 위한 비용이 높아지는 문제가 있다.
RFID의 경우 대부분 패턴 매칭 방법을 이용하여 위치
를 결정한다.

표 2는 위에서 언급한 무선 측위 기술을 비교한 것

이다.

천세범 외 / 항공우주산업기술동향 13/1 (2015) pp. 127~138

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구분

서비스

영역

인프라

전력

소모

단점

100km

불필요

낮음

거리

변화민감도

낮음

GSM/

CDMA

100m~

10km

불필요

특허로 보호

WiFi

35m

불필요

높음

편차가 큼

ZigBee

3 0 ~ 6 0

필요

낮음

인프라

설치가 필요

Bluetooth

10m

필요

낮음

서비스

영역이 좁음

UWB

수 m

필요

낮음

RFID

필요

낮음

표

2. 무선 측위 기술을 비교

- 기타 위치 결정 기술
․조명 이용 방식
실내 공간의 특정 위치에 변조된 광신호를 보내 이

를 수신한 사용자가 데이터베이스와 비교하여 현재의
위치를 결정하는 패턴 매칭 방식의 일종이다. 광신호
는 가시광 조명을 이용하거나 적외선 조명을 이용하
는 것이 가능하다. 그림 11은 가시광 조명을 이용하여
위치를 결정하는 방식을 나타낸 것이다. 이러한 방식
은 박물관에서 사용하고 있는 전시물 안내 시스템에
적용되고 있다.

그림

11. 조명을 이용한 위치 결정 시스템 (ByteLIght)

․초음파 방식
실내 위치 결정을 위한 전파 송신기를 초음파 발신

장치로 변경한 방식으로, 실내에 설치된 초음파 송수
신기와 발신기와 사용자가 휴대한 송수신기 사이의
전달 시간을 계산하여 사용자의 위치를 결정한다. 전

파 측위 기술과 마찬가지로 장해물에 의해 신호가 차
단되거나 굴절하여 정확도가 낮아지는 특성이 있다.

그림 12는 초음파 기반 위치 결정 시스템의 구성과

제품 예이다.

그림

12. 초음파 기반 위치 결정 시스템 송/수신기와

구성

(HX19)

․바코드
실내 주요 지점에 부착된 바코드를 이용하여 사용

자의 위치를 결정하는 방법으로 각 바코드가 가지고
있는 식별 코드와 데이터베이스를 비교하여 사용자의
현재 위치를 결정한다. 바코드 방식은 매우 저렴하고
구축이 용이하다는 장점이 있으나 사용자가 바코드 리
더를 휴대하여야 하며 특정 위치에서 바코드를 스캔
해주어야 위치를 결정할 수 있으며, 바코드 오염에 취
약하다는 단점이 있다.

2.4. 위치 측위 서비스 개발 동향

전 세계의 주요 기업에서는 실내 위치 기반 서비스

시장 장악을 위해 막대한 자원을 투입하여 기술 개발
을 수행하고 있다. 다음은 주요 기업들의 실내 위치 정
보 관련 기술 및 서비스 개발 현황이다.[7]

- 구글
인터넷 지도 분야에서 가장 큰 점유율을 차지하고

있는 구글은 실외 공간의 지도 제공을 위한 구글 맵스

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천세범 외 / 항공우주산업기술동향 13/1 (2015) pp. 127~138

와 연동하여 작동이 가능한 구글 맵스 인도어를 출시
하였다. 구글 맵스 인도어는 주로 공항, 박물관, 컨벤션
센터 등 주요 공공장소 1만여 곳 이상의 실내 공간의
지도 데이터베이스를 구축하였다.

구글은 지도 서비스 뿐만 아니라 WiFi 기반의 핑

거프린트 방법을 이용하여 특정 상점 등의 POI
(Point Of Interest) 안내, 턴바이턴 (Turn-by-turn) 방
식의 길안내 서비스 등 간단한 서비스를 개시하였다.
구글은 이러한 실내 지도 서비스와 실내 위치 결정 및
안내 서비스를 이용하여 2012년 1월 미국 라스베이거
스에서 개최된 CES에서 참가자들을 위한 안내 서비
스를 제공하였다. 그림 13은 구글 맵스 인도어의 실
행 화면이다.

구글은 이외에도 구글 맵과 연동되어 있는 구글 어

스와 스트리트 뷰 등과의 연계를 통해 실내 공간에
대한 정지 영상 및 동영상 등의 서비스를 제공할 예
정이다.

그림

13. 구글 맵스 인도어

아직은 관련 기술과 인프라가 성숙되지 않아 서비

스 사용이 활성화 되고 있지는 않으나 구글이 점유하
고 있는 관련 시장이나 서비스로 볼 때 가장 앞서있는
사업자로 볼 수 있어 향후 행보가 주목을 받고 있다.

- 마이크로소프트
마이크로소프트에서 개발한 버추얼 어스(Virtual

earth)는 구글 맵과 구글 어스에 대항하기 위한 플랫폼
으로, 구글의 서비스에 비해 아직은 인지도 및 시장 장

악력이 부족한 상황이나 마이크로소프트가 장악하고
있는 시장을 고려할 때 향후 발전 가능성 및 확장이 기
대되고 있다. 마이크로소프트는 구글의 구글 맵 인도
어와 유사한 방식으로 실내 공간 지도를 버추얼 어스
와 연계하기 위한 작업을 진행하고 있다. 그림 14는 버
추얼 어스의 실행 화면이다.

그림

14. 버추얼 어스의 실행 화면

- 애플
지도 서비스 관련 시장이 확대됨에 따라 애플에서

도 관련 투자를 활발히 진행하고 있다. 애플은 구글이
장악하고 있는 지도 관련 시장에서의 종속을 피하기
위해 iOS6부터 애플의 새로운 지도의 탑재를 발표했
다. 애플의 지도에는 음성 안내를 포함한 네비게이션
기능이 탑재됐으며, 3D 화면을 제공하는 플라이오버
(Flyover) 기능이 포함된다. 구글이 장악하고 있는 지
도 시장에서 성공적인 진출을 위해 많은 어려움을 겪
고 있으나, 최근 WiFiSLA이라는 무선랜 기반의 실내
측위 업체를 200만 달러에 인수하는 등 실내 외 지도
및 실내 위치 결정과 관련된 향후 투자 및 개발 의지를
강하게 내보이고 있다.

2013년 9월에 공개한 iBeacon은 이러한 애플의 개

발 활동 중 하나로, BLE 기반 위치 결정 시스템이다.
iBeacon은 블루투스 기반으로 아이폰4S 이상의 모든
기기를 지원할 수 있다는 점에서 파급력이 대단할 것
으로 예상되고 있다. iBeacon은 특정 지역의 진출입,
iBeacon과의 거리 측정 등의 기능을 제공하며 사용자
의 위치와 연동하여 제품 정보, 쿠폰 등을 제공하는 용

천세범 외 / 항공우주산업기술동향 13/1 (2015) pp. 127~138

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도 및 사용자의 실시간 분포 정보의 수집 등에 사용될
수 있을 것으로 예상하고 있다. 그림 15는 iBeacon을
이용하여 구현 가능한 서비스의 예이며, 그림 16은 제
품화된 iBeacon 장비이다.

그림

15. iBeacon을 이용한 서비스 예

그림

16. 제품화된 iBeacon 예

향후 iBeacon 등 핵심 기술 및 서비스의 개발이 성

공적으로 진행되면 모바일 환경에서 이미 막대한 시장
점유율을 보이고 있는 아이폰 및 iOS를 통한 파급효과
가 막대할 것으로 예상하고 있다.

- 삼성전자 및 CSR
CSR(Cambridge Silicon Radio)은 GPS, WiFi, 블

루투스 등 스마트폰과 모바일 기기에 탑재되는 핵심
칩 솔루션을 보유한 회사로, 스마트폰에 탑재하는
MEMS 관성 센서와 지자기 센서를 이용한 보행 항법
(Pedestrian dead reckoning)과 AP (Acess Point)의
위치 데이터 베이스를 이용하여 실내에서 사용자의
위치결정을 수행하는 기술을 발표하였다. 2012년 7

월에 삼성전자는 CSR의 모바일 비즈니스 부분을 3억
100만 달러에 매입하였으며, 이를 통해 삼성 전자는
실내 공간을 기반으로 한 서비스 개발 및 활성화에
한걸음 더 나아갈 수 있게 되었다. 삼성 전자의 갤럭
시 시리즈 등을 통해 모바일 시장을 상당부분 차지하
고 있는 업체로써, 이러한 기술력과 시장 장악력을
바탕으로 향후 실내 공간 및 내비게이션 관련 서비스
가 개발되어 탑재될 경우 그 영향력이 클 것으로 판
단된다.

- 노키아, 퀄컴
통신 및 모바일 부분에서 강점과 영향력을 가지고

있는 노키아, 퀄컴 그리고 인텔 등도 역시 실내 공간
에서의 다양한 서비스를 제공하기 위한 실내 측위,
위치 정보 관리 등의 기반 기술과 서비스에 대해 활
발한 활동을 보이고 있다. 노키아는 고정밀의 실내
위치 결정 서비스 개발을 위해 노력하고 있으며, 퀄
컴의 경우 모바일 통신 관련 칩의 강점을 이용하여
GPS 및 이동전화 기지국 정보, WiFi 접근점 정보 등
을 종합적으로 관리하여 끊임없는 측위를 제공하기
위한 기술 개발을 진행하고 있다. 특히 노키아, 삼섬,
소니에릭슨 등의 스마트폰 제조사와 퀄컴, 브로드컴
등의 통신칩 제조사 등 22개사는 고정밀 위치 추적
분야의 혁신을 주도하기 위한 표준 기술과 서비스 개
발을 위해 노키아 주도로 연합체(Indoor location
alliance)를 구성하였다. 이들은 블루투스와 WiFi를
이용한 기술로 실내 위치 추적을 위한 기술 개발에
주력하고 있다.

- 네이버와 다음
국내에서 대표적인 지도 서비스 제공 업체인 네이

버와 다음은 기존의 인터넷 기반 실외 공간에 대한 지
도 서비스에 일부 실내 공간에 대해 지도를 연결하여
실내 공간에 대한 POI 등의 정보를 제공하고 있다. 아
직까지는 이를 실내 공간에서의 네비게이션을 위해 직
접적으로 활용하고 있지는 않지만 국내 관련 시장에서
의 점유와 입지 등을 고려할 때 향후 부가적인 서비스
및 기능의 추가 등을 통한 성장 가능성이 크다고 판단
된다. 특히 다음의 경우 각 상점 등의 실내 영상을 연계
하여 제공되는 스토어 뷰 (Store view)를 통해 보다 많
은 정보를 제공하고 있다. (그림 17)

138

천세범 외 / 항공우주산업기술동향 13/1 (2015) pp. 127~138

그림

17. 다음 스토어뷰 실행 화면

이외에도 KT, SKT, LG 등과 같은 통신 업체들을 포

함한 많은 수의 국내외 업체 들이 실내 공간 및 실내 네
비게이션과 관련된 기술 및 서비스들을 활발히 개발하
고 있다. 이는 비단 실내 네비게이션을 위해 필수적인
실내 측위 뿐만 아니라, 실내 지도에 대한 효율적인 구
축, 실내 공간과 관련된 정보의 연계 및 이들의 상호 공
유 및 접근과 관련된 부분들을 포함하고 있다. 최근 스
마트폰의 대중화와 이에 기반한 다양한 형태의 응용
앱 (App)들이 확산되면서 앱을 기반으로 하는 관련 서
비스들도 개발되고 있다.

3. 결 론

실내 공간의 대형화로 위치 기반 서비스의 중요성

이 부각되면서 주요 관련 기업들과 연구소, 정부 관련
부처의 관심이 급증하고 있다. 위치 기반 서비스는 새
로운 시장을 만들어 낼 수 있는 잠재력을 가지고 있을
뿐 아니라 삶의 질 향상에도 크게 기여할 수 있는 기술
이다. 본 논문에서는 실내 공간에서 위치 결정을 수행
하기 위한 기술적인 원리와 이와 관련하여 개발되고
있는 기술들, 그리고 주요 관련 기업들의 서비스 개발
현황을 정리하였다.

실내 위치 결정 서비스를 위해서는 각 기술들의 특

성을 이해하고 서비스가 제공될 지역의 특성을 고려하
여 적용될 기술을 선정하여야 한다. 특히 단독 기술로
는 서비스가 어려운 경우 복합적인 기술 적용도 안정
적이고 연속적인 서비스 제공의 방안이 될 수 있다. 스
마트폰 등의 모바일 디바이스의 확산은 실내 위치 결

정을 위한 이상적인 환경으로 향후 위치 관련 서비스
시장 확대에 큰 역할을 할 것으로 예상된다.

감사의 글

본 연구는 국토교통부 교통물류사업의 연구비 지원

(R&D/14TLRP-C090527-01)에 의해 수행되었습니다.

참고문헌

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Detection of Motion Anomalies”, CVPR, 2009

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개발 동향”, 주간기술동향, NIPA, 2013