한국항공우주연구원

가. 위성항법 관련 국내·외 기술 개발 동향

(1) 미국 GPS

GPS는 미 국방부가 국방전략의 우위를 확보하기 위해 1970년대 초에 GPS JPO(Joint Programing Office)를 설립하였다. 1978년 첫 개발을 하여 Block Ⅰ위성을 발사하였고 이후 추가적으로 위성을 발사해 1995년 24기로 구성된 정상운용상태(Full Operation Capability)에 도달하였으며 2000년 고의잡음을 생성하는 선택적 이용성(Selective Availability)을 제거하여 정밀도가 향상되었다.

GPS의 우주부분에서는 고도 20,200km에서 6개의 궤도면 상에 분포하는 24개의 위성으로 설계되었으나 기본 위성들이 문제가 발생했을 때 백업 역할을 함과 동시에 수신기의 정밀도를 향상시키기 위해 각 궤도별로 1개씩, 6개의 위성을 더 발사하여 현재 30개의 위성들이 운용중이다. 이들의 수명은 평균 7-8년이고 초창기의 GPS 위성들은 L1(1575.42MHz), L2(1227.60MHz) 두 개의 채널로 신호를 송출하였다.

GPS지상부분에서는 1개의 중앙제어국(Master Control Station)과 5개의 감시국(Monitor Station), 4개의 지상 송신국(Ground Antenna Station)으로 구성되며 위성시계오차 보정 및 작동상태 감시, 위성궤도 추적 및 조정의 기능을 수행한다.

이후에 GPS를 민간, 상업용으로 개방하여 사용자의 위치 및 속도표시와 시간을 지상, 해상, 항공에 적용하고 민간용 서비스를 무료로 제공함으로써 상당한 경제적 이익을 챙기고 동시에 지속적으로 전 세계 위성항법시장을 독점하고 중요 인프라로써 기능을 수행하기 위해 현대화 계획을 추진하고 있다.

(2) EU Galileo

위성 항법 시스템 Galileo EU는 1999년부터 전 지구위성항법시스템(GNSS) 구축에 착수하였으며 2001년 5월 각료 이사회에서 Galileo 계획을 승인하였다. 이를 바탕으로 2003년 9월 GJU(Galileo Joint Undertaking)를 결성하여 사업추진을 시작하였으며 2005년 12월 첫 번째 시험위성인 GIOVE-A(Galileo In Orbit Validation Element-A)를 성공적으로 발사하였다. 2006년 12월부터는 GJU에서 GSA(GNSS Supervisory Authority)로 업무가 이관되어 Galileo가 구축되었고 2007년에 GIOVE-B, 2008년에 GIOVE-A2가 발사 되었다. 2009년 6월 15일 European Space Agency (ESA)는 Galileo in-orbit validation (IOV) 위성 발사 계약에 합의하였고 2010년 말 4기의 (IOV) 위성이 발사될 것이다. 2013년엔 30개의 위성과 지상국을 포함해 정상운용단계(FOC)에 도달할 것으로 예상된다.

갈릴레오 우주부분은 고도 23,222 km에서 3개의 퀘도면 상에 분포하는 30개의 위성으로 설계 되어있고 지상부분은 2개 관제센터, 5개 TT&C, 9개 송신국, 30개 감시국으로 구성되어있다.

Galileo는 최초의 민간용 위성항법시스템으로 총 33억 유로(약 4.3조원)을 투자하여 총 30기(27기 주위성, 3기 보조위성)의 위성들을 고도 23,616 km의 궤도에 배치하여 2012년부터 아래 표 2-5와 같은 서비스를 개시할 예정이다. Galileo는 3개의 주파수 대역에 의하여 전송(E5A-E5B, E6, E2-L1-E1; 2개의 주파수 대역은 GPS와 겹침)되며, 3개의 반송파에는 총 10개의 신호가 전송되도록 구성되어 진다.

(3) 러시아 GLONASS

1976년부터 개발을 시작하였으며 1982년 10월 첫 번째 위성을 발사하였다. 총 24기(21기 주 위성, 3기 보조위성)의 위성들을 고도 19,100km의 중궤도에 64.8˚의 궤도경사각을 가지고 3개의 궤도면에 8개씩 배치하였으나 너무 짧은 수명과 잦은 발사 실패, 구소련 붕괴이후 재정적 어려움을 겪으며 정상적으로 운영되지 못하고 뒤처지게 되었다. 2001년부터 체계 복구 작업을 시작해 전 지구적으로 적용범위를 확대시킨다는 목표로 가속화하고 있다.

2004년 12월에 발사 된 3기의 위성을 포함하여 2007년에는 17기의 위성으로 불완전 운영되었고 2009년 6월 18기(발사된 20개의 위성가운데 18기 운영 중, 2기 유지 보수 중)의 위성이 운영 중이다. 올해 안에 6기의 추가위성이 발사 계획되어있고 2010년 초에 24기의 위성이 정상운용단계(FOC)에 도달하게 될 것이다. L1(1602.5625 - 1615.5) , L2(1240 - 1260) 두 개의 채널로 신호를 송출하고 있다.

(4) 중국 COMPASS

북두(Beidou)는 중국의 국가 안보를 위하여 독자적으로 추진되고 있는 위성항법시스템으로 발사 초기에는 3기의 위성으로 운용하였으며 중국과 인접국을 커버하였다. 현재는 북두-2(Beidou-02) 단계를 추진하면서 2011년까지 35기의 위성을 발사하여 전 지구적인 위성항법시스템 구축을 목표로 추진 중에 있으며 단말기와 운영 본부간에 양방향 통신이 가능하고 정확성에 있어서는 위치 오차 10m, 시각동기 오차 50ns 속도측정 오차 0.2m/s의 성능이 예상되고 제공하는 항법 서비스에 있어서는 GPS와 같이 공개서비스와 군용서비스를 제공한다. 현재 계획되어있는 35기의 Compass(Beidou-2) 위성 중 5기는 정지궤도에 위치하며 30기는 중궤도에 위치할 것이다. 첫 번째 위성을 2007년 4월 발사하였고 2009년 4월 두 번째 위성을 발사하였다.

위성항법 관련 핵심 기술 확보를 위해 EU의 Galileo 프로젝트에 참여하고 있으며 2004년 9월 중국은 EU와 Galileo 프로젝트 참여 협정을 체결(2억 유로 투자)하였고 군용주파수를 Galileo의 주파수 대역에 근접하게 등록하였다.

전 지구적인 위성항법시스템(compass) 구축 이전에는 정지궤도 위성인 북두(Beidou)를 이용하여 70°E에서 140°E, 그리고 5°N에서 55°N의 서비스 지역을 가지는 지역 위성항법시스템을 제공한다.

(5) 일본 JRANS

GPS와 호환되며 이심률이 큰 타워궤도에 배치된 총 3기의 위성과 8개의 모니터링 지상국들(감시국, 주 제어국, 추적 관제국)로 구성되는 준천정위성시스템(QZSS), 3기의 타원궤도를 갖는 위성(HEO)과 1기의 정지궤도 위성(GEO)을 발사하여 지역 위성항법시스템(JRANS)으로 발전시켜 DGPS 보정데이터를 전송하고 GPS 서비스의 안정성 확보 및 도심지 수신 장애지역을 해소하려고 하고 있다. 1단계에서는 3기의 위성을 준천정궤도(Quazi-Zenith Orbit : 정지궤도를 기준으로 45° 기울어진 궤도를 도는 위성)에 배치하고 2단계에서는 4기의 위성을 준천정궤도(QZO)와 정지궤도(GEO)에 발사하려고 하고 있다. JRANS는 GPS를 보완해 줄 수 있는 보정데이터 전송과 방송 및 통신 서비스 제공하며 향후 독자항법시스템 개발을 목적으로 하고 있다. 따라서 L1C/A 신호와 L1C, L2C, L5신호를 송신하고 GPS와 상호 공존되도록 추진되고 있다. 2010년 첫 번째 위성 발사가 계획되어있고 2013년까지 3기위 위성을 발사해 정상 운용 상태에 도달할 것으로 예상된다.

(6) 인도 IRNSS

GPS와 호환되는 위성 7기로 구성되는 자체 지역 위성항법시스템과 1개의 지상국으로 구성되며 인도 주변 1500km를 서비스 범위로 한다. 2006년 승인해 2012년 구축 목표로 개발 추진 중이고 첫 번째 위성은 2009년 발사될 것으로 기대된다. 3기의 GEO위성은 동경 34°, 83°, 131.5°에 위치하며 4기의 GSO위성은 55°와 111°의 경도교차점 29° 지점에 위치될 것이다. L1, L5, S_Band를 주파수로 사용한다.

나. 위치기반서비스(LBS) 관련 국내·외 시장 동향

위치기반서비스(Location-Based Service:LBS)는 개인, 기업 및 공공 분야에 이르기까지 다양한 형태로 활용되고 있다. 1999년부터 국내에 제공되기 시작한 위치기반서비스는 초기에 친구찾기 서비스나 길안내 등 개인용 위치기반서비스 위주로 발달되어 왔으나, 현재는 개인용 서비스와 함께 물류 , 보험 , 택시 등 법인고객을 대상으로 하는 기업용 위치기반서비스가 활발히 제공되고 있다.

세계 위치기반서비스 시장을 보면 일본의 경우 주변 정보 , 네비게이션 , 위치 기반 광고 서비스 등 다양한 서비스 등을 제공하며 세계 위치기반서비스 시장을 선도해 왔다. 미국은 E911을 중심으로 공공 목적의 위치기반 서비스가 주로 성장해 왔으며 최근 상업용 서비스를 위한 많은 투자가 진행되고 있다. 유럽은 일본 등과 비교해 서비스 제공이 한정되어 있지만, 네비게이션 및 주변 정보 서비스를 중심으로 향후 급성장할 것으로 전망되고 있다.

최근 IT 조사기관인 ABI Research社가 발표한 보고서에 따르면, LBS의 전세계 시장 수익이 2013년 연간 133억 달러에 달할 것이라는 전망인데 이는 2007년 5억 1천 5백만 달러에서 크게 증가한 것이다. ABI Research社는 금번 모바일 LBS에 대한 보고서를 통해 공급 측면에서 LBS의 성장 가능성과 시장 가능성에 대해 분석했다.

향후 몇 년 간 가장 유망한 소비자 어플리케이션으로서 개인용 네비게이션이 그 인기를 유지해나갈 것으로 전망되지만 보다 친숙한 길 찾기 인터페이스, 지역 정보 검색, 가족 위치 확인 어플리케이션, 직원 위치 확인 어플리케이션 등이 LBS의 세부 틈새시장에서 그 영역을 구축할 것으로 보인다. 친구 찾기 서비스는 향후 가장 많은 이용자들이 찾게 될 어플리케이션으로 등장할 것으로 기대되고 있다.

네비게이션 디바이스가 단지 길 안내를 위한 장치일 뿐만 아니라, 새로운 기술의 도입을 통한 관련 산업의 성장과 발전을 이끄는 동인으로 등장하고 있으며, 특히 아시아 지역 국가들에서 모바일 폰에 대한 이용이 크게 활성화됨에 따라, 개인용 내비게이션 단말기(personal navigation device)에 대한 이용도 붐을 이루고 있다.

ABI Research社의 산업 분석연구원인 제미 모스(Jamie Moss)는 개인용 네비게이션과 기업용 서비스가 주요 LBS 부문 서비스 중에서 가장 높은 수익을 창출하는 서비스로 부상할 것으로 예측되며, 2013년까지 연간 각각 43억 달러, 65억 달러의 수익을 올릴 것으로 보인다고 전망했다.

그는 LBS의 콘텐츠 생산 부문에서 흥미로운 사항은 대부분의 정보들이 이미 기존에 이용 가능하다는 점이라고 말했다. 이는 결과적으로 콘텐츠 제공업자들에게도 이익이 되는 상황인데, 왜냐하면 그들은 이미 맵(map)이나 자동차 혹은 텔레매틱스 POI 데이터 소비 시장을 갖고 있기 때문이다. LBS 부문은 그러나 상당히 큰 수익을 안겨주는 또 따른 시장으로서 매력적이라고 그는 주장했다.

그러나 LBS가 성공적으로 성장하기 위해서는 서비스와 관련된 주요한 개발이 이루어져야 한다. LBS와 같은 서비스가 얼마나 많은 데이터를 필요로 하며, 소비자들의 우려를 상쇄할 수 있는 합리적 데이터 요금제가 폭넓게 제공될 필요가 있다. 아마도 가장 중요한 발전은 이종 서비스 간의 네트워크 상호연동이라고 할 수 있다. 하나의 제공업자에 의해 제공되는 서비스가 끊임없이 다른 네트워크 이용자들에게도 이용 가능하다면, LBS 산업과 시장은 크게 활성화될 전망이다.

2009년 2월, 한국정보통신산업협회(KAIT)의 보고서에 의하면 국내 LBS 시장규모는 2008년 4,560억 원의 규모를 형성했으며, 2009년에는 6,300억 원, 2010년에는 8,500억 원, 2011년에는 1조 2,000억 원대를 넘어설 것으로 조사되었다. 또한, 2008년에서 2009년까지 38%, 2009년에서 2010년까지 36%, 2010년에서 2011년까지 50%로 평균적으로는 41%대의 높은 성장률을 보일 것으로 전망하였다.

연차별로 발간되는 조사 결과에 따르면 2007년 시장규모는 4,900억 원대에 달했으나 2008년도 시장 규모도 4,500억 원대에 머물렀다. 이는 2007년에 비해 다소 침체된 시장 상황을 보여주는 것이나 2008년 전반적인 경기 침체 상황을 고려한 상황이라고 예측된다. 이처럼 예년에 비해 높은 성장률이 예상되는 배경으로는 LBS 가입자의 증가와 서비스 매출의 확대 등을 그 원인으로 꼽아볼 수 있다.

국내 LBS 서비스별 매출 비중을 살펴보면, 2008년 교통/항법 서비스가 전체 시장의 56% 가량을 차지하고 있으며, 그 뒤를 안전/보안 서비스, 친구찾기와 같은 위치확인 서비스가 차지하고 있다. 구체적으로 매출액을 살펴보면, 교통/항법은 약 1,000억 원 규모를 형성했으며, 안전/보안 서비스는 210억 원, 친구찾기 등 위치확인 서비스는 160억 원, 물류 등 B2B 서비스가 160억 원 대를 차지했다. 2008년의 전반적인 서비스 매출 경향을 살펴보면, 교통/항법 서비스의 주도 하에 각 서비스의 비중이 골고루 확대되고 분산된 점을 들 수 있다. 이는 10% 이상이거나 이에 준하는 서비스가 4대 분야(교통/항법, 위치확인, 안전/보안, B2B)로 확대되면서 2007년 조사에서 2개 분야(교통/항법, 위치확인)에 머물렀던 수치를 크게 앞서고 있다는 점이다. 이것은 다양한 서비스들이 고르게 발전되고 있다는 측면에서 향후 시장 확대에 매우 긍정적인 신호로 받아들일 수 있다.