• 한국전자통신학회논문지
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• 제18권3호
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• pp.545-554
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• 2023

현대 산업에서 위성항법시스템(Global Navigation Satellite System : GNSS)은 PNT 정보(측위(P : Positioning), 항법(N : Navigation), 시각동기(T : Timing))가 항상 제공되어야 하고, 그 정보를 기반으로 정밀한 위치추정이 요구되는 다양한 분야에 활용되고 있다. 특히, 2019년부터 시작된 COVID-19 펜데믹 상황에 대한 감염 예방 및 확산 방지를 위해 정밀한 위성항법시스템 기술과 이를 보조하는 다양한 기술들이 사용되어 왔고, 전 세계의 적극적인 방역과 감염 확산 억제 노력으로 엔데믹 상황으로의 전환을 앞두고 있다. 질병, E-health 분야는 감염병의 추적 및 감시와 더불어 원격 의료 서비스 제공을 위해 이용자의 위치정보가 반드시 필요한데, 위성항법시스템이 정확한 위치정보 제공에 주도적인 역할을 하고 있다. 본 논문은 이러한 위성항법시스템 기술이 질병 및 E-health 분야에 활용된 최신 연구 동향에 대해 조사한 결과를 제시하고 그 결과를 분석한다.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2015년도 추계학술대회
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• pp.283-285
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• 2015

위성항법보정시스템 이용 분야의 현황을 파악 및 분석하여 지상파 DMB 등으로 활용분야를 확대하여 해양교통 분야 및 육상의 다양한 분야에서 이용할 수 있는 방안을 연구함.

• 항공우주정책ㆍ법학회지
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• 제35권3호
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• pp.127-150
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• 2020

우주개발진흥 기본계획(이하 "기본계획"이라 한다)은 우주개발진흥법에 따라 5년마다 수립되는 우리나라 우주개발에 관한 중장기 정책 목표 및 기본 방향을 정하는 국가계획으로서 우주개발에 관한 우리나라 최고 심의기관인 국가우주위원회의 심의 대상이다. 2018년 2월 국가우주위원회에서 제3차 기본계획이 확정되었다. 제2차 기본계획 및 우주개발 중장기 계획과 비교 시 제3차 기본계획의 두드러진 특징 중 하나는 '한국형 위성항법시스템 구축'이 중점 전략으로 채택되었다는 점이다. 그간 우리나라를 비롯하여 전 세계의 모든 국가가 미국의 글로벌 위성항법시스템인 GPS(Global Positioning System)에 의존해 왔다. 미국은 1983년 소련의 대한항공 007기 격추를 계기로 GPS의 표준위치결정서비스를 전 세계에 무료로 제공해 왔다. 그러나 GPS의 기술적 장애가 발생하거나 국제관계에서 국가 간 이해 충돌로 GPS의 표준위치결정서비스의 무상 제공이 중단될 경우 교통, 에너지, 통신, 금융 등의 국가 기반시설의 통상적인 운영이 불가능하게 되어 궁극적으로 국가의 경제·사회·안보에 큰 피해를 야기할 수 있다. 러시아의 GLONASS, 유럽연합의 Galileo, 중국의 Beidou, 인도의 NavIC 및 인도의 QZSS와 같은 글로벌 또는 지역 위성항법시스템의 등장이 상기와 같은 배경에서 비롯되었다고 할 수 있다. 한국형 위성항법시스템 구축도 마찬가지다. 즉 "국민이 사용하는 IT 기반 기기들과 국가 기간시설이 미국 GPS 등 해외 항법위성에 의존하고 있어 국가 책임하의 안정적 인프라 구축"이 필요하기 때문이다. 현재 위성항법시스템은 도로, 항공, 해양, 재난, 국방, 건설, 물류, 통신, 농축산업 등 국가 전 분야에 활용되고 있다. 다시 말하면 지구관측 목적인 아리랑위성 및 차세대중형위성, 통신 및 해양·기상·환경 관측 목적인 천리안위성 등과는 달리, 한국형 위성항법시스템의 개발, 운영, 활용 등에 있어서 범정부 차원의 역량 집중이 필요하다. 이를 위해서는 위성항법시스템의 종합적·체계적 구축을 비롯하여 활용 관련 각 부처의 주요 정책과 계획을 조정할 수 있는 범정부적 거버넌스가 요구된다. 아울러 위성항법시스템은 수명을 다한 인공위성을 주기적으로 대체해야할 뿐만 아니라 시스템 구축 후 지속적인 운영과 성능 개선을 수반하기 때문에 거버넌스는 법에 근거를 두어야 한다. 우리나라는 아리랑위성, 천리안위성 등과 같이 인공위성을 개별적으로 개발하고 운영한 경험은 풍부하지만, 한국형 위성항법시스템처럼 위성·지상·사용자 시스템을 동시에 개발·운영한 경험, 이른바 거버넌스 경험은 없다. 그러므로 개발·운영에 관한 시행착오를 최소화하기 위해서는 해외 사례의 검토가 요구된다. 미국의 GPS 거버넌스가 대표적인 본보기이다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권4호
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• pp.567-572
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• 2016

GPS의 도입과 함께 위성항법시스템과 관련된 많은 연구들이 수행되었으며 이를 통해 위성항법시스템을 이용한 위치 결정의 활용성이 충분히 제시되었다. 하지만 대부분의 연구가 정확도 부분에 초점을 맞추고 있으며 현재 빠르게 발전하고 있는 위성항법시스템과 관련 국가 인프라에 대한 분석적 연구는 부족한 실정이다. 이에 본 연구에서는 현재 다중 위성항법 시스템과 국토지리정보원의 위성기준점의 현황을 파악하고, 실험을 통해 측위성능 향상을 위한 위성측량 인프라 고도화의 방향과 이에 따른 기대효과를 제시하고자 하였다. 연구를 통해 GPS, GLONASS 뿐만 아니라 Galileo, COMPASS, QZSS 등 다중 위성항법시스템이 측량에 적용할 수 있을 정도로 운영되고 있음을 알 수 있었다. 또한 기존 GPS와 GLONASS만을 이용한 VRS 서비스와 다중 위성항법 시스템을 활용하는 경우의 비교를 통해 가용 위성 수, 정밀도, PDOP 등 다중 위성항법시스템 활용에 대한 정량적인 개선점을 제시하고, 위성측량 인프라 고도화를 위해 우선적으로 고려해야할 사항들을 도출하였다. 향후 VRS에서 다중 위성항법 서비스가 가능해 진다면 도심에서 GNSS 측량 요구가 증가하고 있는 현재 대민서비스 만족도를 크게 재고할 것이며, 측량 인프라 선진화에 크게 기여할 것이다.

• 한국통신학회논문지
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• 제38C권12호
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• pp.1216-1227
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• 2013

위성항법시스템은 현재 민간과 군에게 위치와 시간 정보를 제공하는 유용한 시스템으로 널리 활용되고 있으며, 국방-IT 간 대표적 융합 기술로 거론되고 있다. 그러나 위성항법시스템은 지구로부터 2만 Km 상공의 원거리에서 신호를 송신하므로 위성항법 수신기의 수신 감도가 매우 미약하여, 재밍(jamming) 공격에 취약한 특성을 가진다. 이와 같은 위성항법시스템을 위한 항재밍(anti-jamming) 기술에 관한 연구는 위성항법시스템을 소유한 국가가 공개하는 기술적 정보에 의존적이어서 국내 국방 분야에서는 소극적 수준의 연구에 머물러 있다. 본 논문에서는 먼저 위성항법시스템의 다양한 재밍원 소개와 J/S와 재머-수신기 간의 거리 링크 버짓 분석을 통한 위성항법시스템의 재밍 취약성을 분석하였다. 또한 위성항법시스템 수신기 설계에 적용 가능한 항재밍 기술을 분류하고 분석하였으며, 최근 연구되고 있는 국내외 항재밍 관련 제품 및 기술을 분석하였다.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2018년도 춘계학술대회
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• pp.3-4
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• 2018

과거 3-4년 전까지 위성전파항법시스템의 백업 시스템으로 유일하게 논의되고 있었던 현실적 대안은 eLoran이었다. eLoran은 기존에 활용성이 낮아져 서비스가 점차 중단되고 있는 로란-C 시설을 개선하여 보다 높은 PNT 성능을 제공하도록 고안되었다. 기존에 로란-C 시설이 있는 국가나 지역에서는 위성전파항법시스템의 백업 시스템으로 eLoran을 효과적으로 확보할 수 있는 것이다. 그러나 기존 로란-C 시설을 이미 철거하였거나, 로란-C 시설을 가지고 있지 않았던 국가 입장에서는 eLoran을 확보하기 위해 로란-C 시설을 보유한 국가보다 더 많은 시설구축 비용이 필요하게 된다. 반면에 R-Mode는 현재 해상에서 활용되고 있는 전파신호를 이용하므로 신규 전파항법 인프라 구축에 따른 큰 투자 없이 적은 비용으로 위성전파항법시스템의 백업 시스템을 구현할 수 있다는 장점을 갖는다. 대한민국은 세계에서 유일하게 국가안보적 측면에서 GPS 전파간섭의 위협을 받고 있는 국가이다. 대한민국이 직면한 GPS 전파간섭은 해외에서 보고되고 있는 좁은 지역에서의 개인적 소규모 전파간섭과는 차원이 다르다. 특히 지난 2016년 3월 말, 우리나라는 약 엿새간 수도권과 강원지역 등이 동시에 GPS 전파간섭의 영향권 안에 든 바 있다. 이때 GPS 전파간섭은 과거에 발생한 GPS 전파간섭보다 더 넓은 지역에 영향을 주었고, 어선과 같은 소규모 선박의 조업까지 방해하는 피해를 안겼다. 본 논문은 대한민국이 하루 속히 해결해야 할 현안으로 인식되고 있는 위성전파항법시스템의 백업 시스템으로 중파 비컨 R-Mode를 적용할 필요가 있는지 논하고자 한다.

• 한국우주과학회:학술대회논문집(한국우주과학회보)
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• 한국우주과학회 2011년도 한국우주과학회보 제20권1호
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• pp.22.4-22.4
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• 2011

위성항법시스템에서 위성 신호의 이상 발생 시 신속하게 위성시계의 고장 유무를 판단할 수 있도록 실시간 위성 시계 이상감지 시스템을 구축하였다. 위성 시계는 시스템 성능에 직접적인 영향을 미치는 핵심 요소로서 고장이나 이상 발생 시 측정치에 매우 큰 영향을 미칠 수 있다. 특정 위성 시계에 고장이나 이상이 발생한 경우 사용자들이 해당 위성의 측정치를 사용하지 않도록 가능한 빨리 이를 감지하고 공지할 수 있어야 한다. 현재 GPS의 경우 시스템 자체만으로는 위성 상태 정보가 적절한 시간 내에 제공되지 못하므로, 사용자가 직접 위성 신호의 사용 유무를 판단할 수 있는 위성 상태 감시 기능이 필요하다. 이 논문에서는 위성 시계 이상 발생 시 이를 실시간으로 감지할 수 있도록 한국항공우주연구에서 구축한 실시간 위성 시계 이상 감지 시스템에 대해 소개하고자 한다. 시스템 구현을 위해 적용한 방법은 크게 세 단계로 나뉠 수 있다. 첫 번째, 실시간으로 수신한 GPS 이중 주파수 측정치로부터 반송파 스무딩 필터를 적용하여 위성 시계 바이어스를 추정한다. 두 번째, 위성 위치 및 시계 정보의 실시간 적용을 위해 항법력보다 성능이 뛰어난 IGS Ultra-rapid 예측 정보를 활용한다. 마지막으로 위성시계 바이어스 추정치와 예측치를 비교하여 시계 이상 유무를 판별한다. 실제 위성 시계 이상이 발생한 위성의 측정치를 적용하여 시스템에 대한 검증시험을 수행하였고, 10 나노 초 수준의 위성 시계도약 현상이 발생한 위성의 감지를 통해 시스템의 성능을 확인하였다. 이는 항공항법분야와 같이 고성능의 위치 정보를 요구하는 응용분야에 신뢰성 있는 위성 정보 제공을 위해 활용될 수 있다.

• 한국우주과학회:학술대회논문집(한국우주과학회보)
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• 한국우주과학회 2010년도 한국우주과학회보 제19권1호
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• pp.35.3-35.3
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• 2010

항공용 지역위성항법 보강시스템(Ground Based Augmentation System, GBAS)은 지상에서 위성항법시스템에 대한 위치보정정보와 무결성 정보를 생성 및 제공하여 공항 주변 항공기의 정밀 이착륙을 돕는 지상기반의 시스템이다. 이 시스템은 기본적으로 위성항법신호를 사용하기 때문에 전리층 영향을 받게 되는데 특히 전리층 폭풍(Ionospheric storm)의 경우 공간적으로 급격한 위치오차 차이를 발생시키기 때문에 안정적인 항공기의 정밀이착륙을 위해서는 전리층 폭풍의 영향을 최소화 하는 것이 중요하다. 이를 위하여 현재 항공용 지역위성항법 보강시스템의 지상시스템(Ground Facility)과 항공기 탑재시스템에서의 전리층 폭풍에 대한 정확한 감시와 전리층 폭풍의 지배적 영향을 받는 위상항법신호를 제거하거나 보완하는 방식 등 전리층 폭풍의 영향을 최소화하기 위한 기법들이 계속해서 연구 중이다. 이 논문에서는 2001년과 2003년 미국에서 발생한 전리층 폭풍에 대한 위성항법데이터 분석 결과와 기존의 연구결과를 기반으로 전리층 폭풍에 대한 모델링과 지상시스템과 항공기 간의 공간적 상이현상(Spacial decorrelation)을 고려하여 전리층 폭풍이 항공기 이착륙에 미치는 영향에 대한 분석 결과를 제시한다. 전리층 폭풍에 대한 수학적 모델링을 하기 위해서는 전리층 폭풍의 물리적 특성에 대한 이해와 전리층 폭풍 발생 시 획득한 위성항법 데이터를 이용한 통계학적 분석이 선행되며 이러한 분석결과와 항공기 이착륙에 절차를 반영하여 항공기에 미치는 영향 분석을 위한 수학적 모델을 완성하였다. 완성된 모델을 국내 공항에서 실제 비행시험을 통하여 획득한 위성항법데이터에 적용하여 전리층 폭풍이 국내 공항에서 항공기 이착륙에 어떠한 영향을 미치는지를 분석하였다. 또한, 대표적 전리층 폭풍 감지기법 중 하나인 Code-Carrier Divergence Test 알고리즘을 적용한 결과도 함께 제시하였다. 이 논문의 결과는 항공용 지역위성항법 보강시스템에 대한 전리층 폭풍의 영향을 최소화하기 위한 기법 연구의 기반이 되며 시스템의 성능평가를 위한 다양한 시뮬레이션환경의 하나로서도 활용이 가능할 것이다.

• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2011년도 춘계학술대회
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• pp.312-318
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• 2011

최근 서해지역 및 경기북부지역에서는 북측의 소행으로 의심되는 GPS 재밍 사고가 수차례 발생되면서 선박 및 항공기의 운항차질은 물론이고 기간통신망 및 방송사 장비의 장애 현상을 격는 등 위성항법시스템의 취약성에 대한 국가 측위인프라의 안전 대책이 절실히 요구되고 있다. 따라서 본 자료에서는 지상송신국을 기반으로 하는 eLoran 시스템을 활용하여 GNSS 대체항법시스템으로 활용하여 항법 및 타이밍 분야의 안전성도 확보하고, 기존 로란-C 인프라를 활용함으로서 구축비용 및 설치기간을 최소화 하는 국가측위인프라 효율화 방안에 관해 고찰하였다.

• 광학세계
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• 통권142호
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• pp.17-22
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• 2012

인공위성 레이저 추적(SLR, Satellite Laser Ranging) 시스템은 레이저를 이용하여 위성까지 거리를 측정하는 가장 정밀한 인공위성 추적 시스템이다. SLR 시스템의 원리는 극초단파의 레이저 빔을 광학 망원경을 통해 발사하여 인공위성에 장착된 레이저 반사경에 의해 반사되어 되돌아오는 레이저 빔의 왕복 비행 시간을 측정함으로써 거리를 구한다. 1964년 발사된 Beacon Explorer-B 위성의 궤도결정을 위해 SLR 기술이 NASA에 의해 처음 사용되었는데, 당시에는 거리측정 오차가 50m 수준이었다. 현재는 전자, 광학 및 제어 기술의 발달에 힘입어 그 오차가 mm 수준으로 크게 향상되어 인공위성 운영, 지구물리, 우주측지 및 우주감시 등 다양한 분야에 활용되고 있다. 미국을 비롯한 우주 선진국은 이미 다수의 SLR 시스템을 구축하여 운영하고 있으며, 현재 전 세계적으로 약 40여 개의 SLR 관측소가 국제레이저추적기구(ILRS, International Laser Ranging Service)에 가입하여 활동하고 있다. 또한 인공위성의 정밀한 거리측정을 위해 레이저 반사경이 장착된 위성 50여 개가 운영중에 있다. 고정밀 지구관측 위성 대부분에 레이저 반사경이 장착돼 있으며 러시아의 GLONASS 항법체계를 구성하는 모든 항법위성에도 레이저 반사경이 장착돼 있다. 또한 유럽우주기구에서 추진하는 갈릴레오 및 중국의 Compass 항법위성도 레이저 반사경이 장착될 예정이다. 최근에는 행성탐사 및 달탐사 우주선에 SLR 시스템의 활용 범위가 확대됨에 따라 SLR 시스템의 국제적 수요가 꾸준히 증가하고 있다. 우리나라의 나로과학위성 및 다목적실용위성 5호에도 레이저 반사경이 장착돼 발사되기 때문에 국내 독자적 레이저추적을 위해서 SLR 시스템 구축이 꾸준히 요구되어 왔다. 한국천문연구원은 2008년부터 SLR 시스템 개발을 추진했다. 2012년 9월에 40cm 크기의 망원경을 지닌 이동형 SLR 시스템 개발을 완료했으며 오는 2015년에는 1m급 고정형 SLR 시스템 개발을 완료할 예정이다.