1. 서론

사람 및 사물의 상태나 그 변화를 취득하기 위한 중요한 센싱 정보의 하나가 위치 정보이다. 사람이나 사물의 위치를 넓은 범위에서 정확하게 센싱하는 위성 측위에서, GPS의 대체 또는 보완, 보강을 목적으로 개발․운용되고 있는 준천정(準天頂) 위성은 GPS에 의한 측위와 비교해, 측위 가능 시간을 90%에서 99.8%로, 측위 정밀도를 저정밀도(약 10m)로부터 고정밀도(2m/수cm)까지 향상시켜 신뢰성을 확보하였다. 그리고, 이러한 성과를 거쳐, 일본은 2010년대 후반을 목표로 4기의 준천정 위성에 의한 실용 준천정 위성 시스템 사업을 추진하게 되었다. 향후에는 준천정 위성을 이용한, 특히 준천정 위성이기 때문에 더욱 실현 가능한 여러 가치가 있는 서비스를 창출해, 실용화하는 것이 중요하다.

본 자료에서는 준천정 위성의 이용에 관한 연구개발 사례로서 준천정 위성이기 때문에 더욱 가능한 방재 시스템의 실증 및 옥내 측위 방식 IMES(Indoor Positioning System)에 대해 개관하고, 위성 측위 기술의 이용과 보급에 관한 향후 과제에 대해 정리하였다.

2. 준천정 위성을 이용한 리얼타임 방재 시스템

가. 재해 시의 방재 정보 제공에서의 과제

재해 시, 피해를 최소한으로 막기 위해서는 이재민이나 지자체 관계자, 인명 구조대 등의 관계자에 대해, 적절한 시점에 적절한 정보를 확실히 제공할 수 있는 것이 중요하다. 그러나, 동일본 대지진의 사례에서도 볼 수 있듯이, 특히 이재민의 생사에 영향이 큰 재해 발생 직후부터 수 시간은 지상의 통신 인프라도 여러 피해를 입고, 또 평상시보다 훨씬 많은 통신 트래픽이 발생하여, 적절한 정보를 확실히 제공하는 것이 곤란, 또는 불가능하게 되는 경우가 있다. 이 외에도, 종래의 방재 정보 제공의 구조에서는 그 정보의 수신자의 위치에 따라 적절한 정보를 제공할 수 있는 것이 어려워, 특정 수신자에게 부적절한 정보를 제공해 버린다는 과제가 있다.

나. RedRescue 프로젝트

RedRescue 프로젝트는 “준천정 위성에 의한 광역 동보(同報) 소용량 데이터를 이용한 리얼타임 방재 시스템(RedRescue 시스템)”의 구축과 그 유효성을 확인하는 것을 목적으로 일본 문부과학성이 실시하고 있는 프로젝트이다. RedRescue 시스템에 의해, 피난 유도 등에 관한 방재 정보를 제공할 수 있어 준천정 위성으로부터의 신호가 수신 가능한 단말기이면, 재해 시에도 지상의 통신 인프라를 통하지 않아도 방재 정보를 수신하는 것이 가능하게 된다. 또, 해당 방재 정보는 각각의 위치에 따른 내용이 순차적으로 송신되는 구조로 되어 있기 때문에, 수신 단말기에서는 수신 시점에서의 단말기 위치에 따른 방재 정보만을 적절한 방재 정보로서 수신할 수 있다.

다. 실제 도움이 되는 방재 정보 제공 시스템의 실현을 위해서

RedRescue 프로젝트에 의해 실제 도움이 되는 방재 정보 제공 시스템을 실현하기 위해서는, 기존의 방재 시스템과의 호환성이나 시스템의 운용 체제, 법적인 규제 등에 대해 여러 이해관계자를 고려한 시스템을 설계할 필요가 있다. 예를 들면, 소방청에 의한 전국 순간 경보 시스템(J-ALERT)으로부터의 정보나 기상청이 전달하는 긴급 지진 속보, 각 지방 공공단체가 전달하는 재해․피난 정보와 어떻게 제휴할 지, RedRescue 시스템으로부터 송신되는 여러 종류의 방재 정보를 어떠한 조직이 어떠한 프로세스로 적절한 시점에 적절한 지역에 제공할 지 등에 관한 것이다. 이러한 구조는 재해전의 방재나, 재해후의 복구나 부흥을 포함해 유효한 구조로서 이용하는 것을 염두하고 시스템을 설계해야 한다.

또, 위성 측위의 경우, 해외와의 경합과 제휴를 항상 염두에 둘 필요가 있다. 특히, 유럽에서는 광역 동보 소용량 데이터를 이용한 리얼타임 방재 시스템의 연구개발을 진행하고 있는 점 등을 감안해 RedRescue 프로젝트에서는 유럽의 관계기관과의 정기적인 정보교환이나 방송하는 방재 정보의 데이터 형식의 표준화에 대한 논의가 요구된다. 향후, 휴대 단말기 등에 내장된 GPS 수신기가 보강 신호를 수신 가능하게 되는 것을 상정했을 경우, 준천정 위성으로부터 방송하는 방재 정보와 Gallileo, EGNOS로부터 방송하는 방재 정보의 데이터 형식에 호환성을 갖게 하면, GPS 수신기를 가진 이용자는 이들 3종의 측위 위성으로부터의 방재 정보를 수신할 수 있다.

3. 위성 측위 기술을 응용한 옥내 측위 방식 IMES

가. 옥내 측위에서의 과제

인간은 일상생활에서의 대부분을 옥내, 특히 도시권에서는 1일의 80% 정도를 옥내에서 보내고 있다. 현재 GPS나 준천정 위성에 의해 옥외에서는 대부분 장소에서 측위가 가능하지만, 위성으로부터의 신호가 닿기 어려운 옥내에서는 정확하고 확실히 측위를 실시하는 것이 어렵다. 따라서, 위성 측위 이외의 무선 LAN이나 RFID(Radio Frequency Identification), 가시광선 통신, 카메라 등을 이용한 여러 측위 방식의 연구개발이 진행되고 있고, 스마트 폰 등의 보급으로 그 수요는 점차 높아지고 있다.

나. IMES란

옥내 측위 방식 중에서 유망한 기술의 하나가 위성 측위 기술을 응용한 IMES(Indoor Positioning System)이다. IMES는 준천정 위성 시스템으로부터 송신하는 측위 신호의 개발 과정에서 일본이 발명한 옥내 측위 방식으로, JAXA(우주항공연구개발기구)가 준천정 위성 시스템 유저 인터페이스 시방서에서 사양을 공개하고 있다. IMES는 GPS와 같은 주파수대와 변조 방식을 이용한 신호를 IMES 송신기로부터 송신하고, 그 신호를 수신, 처리할 수 있도록 펌웨어(firmware)를 변경한 GPS 수신기로 수신하여 옥내에서의 측위를 실현한 시스템이다. 이로 인해, GPS로부터의 신호가 닿기 어려운 옥내에서도 IMES 및 GPS, 준천정 위성에 의해 동일한 GPS 수신기로 옥내외에 측위 가능하다는 것이 최대의 특징이다.

IMES 및 측위 위성으로부터의 신호를 수신할 수 있으면, 동일한 GPS 수신기로 옥내, 옥외 모두 측위를 실시할 수 있기 때문에, 무선 LAN이나 RFID, 가시광선 통신, 카메라 등을 이용한 옥내 측위 기술과 비교했을 경우, ①널리 보급되어 있는 GPS 수신기 내장 휴대 단말로 이용할 수 있어 이용자의 IMES 신호 수신을 위한 비용 부담이 적고, ②옥내외의 측위 변환을 원활하게 실시할 수 있으며, ③기존의 옥외를 대상으로 한 LBS(Location based Service, 위치 기반 서비스)를 옥내용으로 개량하는 것이 용이하다는 점에서 우위성을 가지고 있다.

4. 준천정 위성의 실용화를 위해서

가. 준천정 위성 대응 수신기의 보급

실용 준천정 위성이 정비된다고 해도, 그 위성으로부터의 신호를 수신할 수 있는 단말기가 보급되지 않으면, 준천정 위성이기 때문에 더욱 실현 가능한 가치가 있는 서비스를 실현하고 보급하는 것은 곤란하다. “준천정 위성이기 때문에 더욱 실현 가능한 가치가 있는 서비스가 많이 창출되면, 이에 필요한 GPS 수신기도 저절로 개발될 것”이라는 인식도 있지만, 해외 제조사가 GPS 수신기의 세계 시장의 대부분을 차지하고 있는 상황을 감안하면, 실용 준천정 위성이 국제적인 존재를 발휘하기 위해서는 준천정 위성 대응 수신기의 보급을 위한 전략이 필요하다.

나. 이해관계자 참여에 의한 시스템 설계

준천정 위성의 보강 기능이나 안위 확인․피난 유도 등 기능을 이해하고 있는 LBS 제공자가 적다는 과제가 있다. 준천정 위성이기 때문에 더욱 실현 가능한 가치가 있는 서비스를 실현시키기 위해서는 LBS의 이용자, 제공자, 운용자를 비롯한 보다 많은 이해관계자가 실용 준천정 위성의 시스템 설계의 초기 단계부터 관여할 수 있는 구조를 구축해야 한다. 또, 이러한 구조에 의해, 실용 준천정 위성의 이용에 관한 커뮤니티가 형성되어 여러 LBS가 탄생하고, LBS의 이용자 시점, 제공자 시점에서의 준천정 위성으로의 시스템 요구도 보다 명확해질 수 있다.

다. 타 시스템과의 협조

준천정 위성은 옥내에서는 IMES 등의 다른 측위 시스템의 이용이 필요하고, 또 위치 이외의 정보를 센싱하려면 다른 센서가 필요하다. 이러한 데이터를 어떻게 처리해, 가치가 있는 정보로서 이용자에게 제공할 지에 대해 데이터 형식 등의 표준화 활동을 포함해 효과적으로 제휴시키는 방법을 장기적인 시점에서 검토한다.

라. 국제 경쟁․국제 제휴

몇몇 국가가 독자적인 측위 위성을 개발해, 운용을 실시하고 있는 현재, 준천정 위성의 기능이나, 이에 따른 서비스를 다른 측위 위성과 차별화된 설계 검토가 중요하다. 또, 아시아 지역에서의 Galileo 이용의 보급을 목표로 하고 있는 EU에 의한 GNSS.asia 프로젝트 등과의 제휴도 검토하며, GNSS의 이용 환경이 세계에서 가장 빨리 정비되고 있는 아시아․오세아니아 지역에서 차별화된 준천정 위성의 기능 및 서비스를 신속히 실증한다.

마. 계속적인 연구개발

오랜 세월의 운용 실적을 자랑하는 GPS조차 아직도 시스템의 개량이나 소형화 등에 관한 연구개발이 진행되고 있다. 실용 준천정 위성도 계속적인 연구개발에 의해 항상 개선을 실시할 필요가 있으며, 이를 위해서는 위성에 관한 연구개발과 그 이용을 위한 연구개발을 균형 있고 계속적으로 실시할 수 있는 체제를 구축한다. 이러한 체제 속에서 준천정 위성의 연구개발 및 이의 이용, 운용 등의 전문성을 가진 인재를 계속적으로 육성할 필요가 있다.