현재 운행 중인 거의 모든 차량에는 자동차 항법 장치가 있으며 모든 휴대폰에도 출발지부터 목적지까지 지도로 안내 해주는 앱이 내재되어 있다. 많은 사람들이 이를 GPS라고 하는데 이는 정확한 표현이 아니다. 정확히는 자동차 항법장치 즉 CNS(Car Navigation System)이며 CNS를 구사하기 위해서는 많은 시스템이 작동하고 있는데 그중 하나가 GPS이나 크게 다음의 3가지 시스템이 가장 중요한 역할을 하고 있다. 그 3시스템은 위치 추적 시스템(GPS), 지리 정보 시스템(GIS) 그리고 위치 기반 정보 시스템 (LBS) 이다.

위치 추적 시스템(GPS-Global Position System)은 지구 위 20,200 Km상공에 30개의 위성이 하루 지구를 두 번씩 돌면서 신호를 보내고 있으며 지구의 구석 구석을 향하여 적어도 4개 의 위성이 실시간 신호를 보내고 있다. 지리 정보 시스템은(GIS-Geographic Information System) 은 각 나라마다 자국의 자세한 지도를 수치화(digitalized) 하여 휴대 전화에나 자동차에서 본인이 있는 주위는 물론 지구상 거의 모든 지역을 볼 수 있게 하는 지도이다. 위치 기반 정보 시스템(LBS-Location-based System)은 본인이 현재 있는 위치의 주위 정보를 알려주는 시스템으로 가까운 식당 또는 주유소 위치뿐 아니라 휘발유 가격까지도 알려주고 있는 시스템이다.

많은 분들이 가장 궁금해하는 것은 어떻게 움직이는 나의 위치를 실시간 알아서 나의 지도에 나타나는 것일까 이다. 우선 인공위성에서 오는 신호를 받으려면 위치 추적 수신기 (GPS Receiver)가 있어야 한다. 휴대 폰이나 자동차 항법 장치에는 이 수신기가 부착되어 있다. 이 수신기는 3 또는 4개의 인공 위성에서 오는 신호를 받아 현 위치를 계산하여 수치 지도에 나타나게 하는데 다음의 예를 들어 위치 추적 방법을 설명하고자 한다.

여행 좋아하는 한 청년이 자동차를 몰고 애리조나 사막 중간에서 배터리의 전원이 바닥나 움직일 수 없게 되었다 가정하자. 설상 가상으로 휴대폰의 배터리도 소진되어 누구에게 도움을 청할 수도 없게 되었는데 천만 다행으로 조금 옆에 공중 전화가 있고 또 그 옆에 이정표가 있다 가정하자. 이정표에는 현 위치에서 덴버가 320마일, 피닉스까지 300마일, 그리고 라스베이거스까지 150마일이라 적혀 있다면 이 청년은 즉시 친구에게 공중전화로 이 사실을 알릴 것이며 그 친구는 미국 서부 지도를 펴고 콤파스를 이용하여 그 지도의 축척에 따라 덴버를 중심으로 반지름 320마일에 해당하는 원을 그리고 그 위에 피닉스를 중심으로 반 지름 300마일에 해당하는 원을 그린 후 다시 두 원 위에 라스베가스의 중심에서 반지름 150마일을 그리면 반드시 세 원이 만나는 한 점이 정해지게 되며 조난 당한 친구의 위치를 알 수 있게 된다. 같은 이치로 3 또는 4개의 위성에서 오는 신호로 나의 수신기가 이 같이 원을 그린다 생각하면 쉽게 이해 할 수 있겠다.

다만 위의 예와 수신기의 상황에서 가장 다른 점은 위의 예에서는 나의 위치를 남이 알아 냈지만 수신기의 경우 인공위성이 나의 위치를 알아낸 것이 아니고 나의 수신기가 알아냈다는 사실이다. 인공위성은 그저 신호만 계속 보내고 있다. 마치 해가 햇살을 계속 지구를 향하여 보내는 것과 같이 생각하면 된다. 그 신호에는 몇 시 몇 초에 신호가 출발했다는 정보가 있으며 이 정보가 나의 수신기에 1초에 300,000 Km의 속도로 도착 되면 발신시간과 도착시간의 차이로 그 신호를 보낸 위성과의 거리를 알 수 있게 된다. 가령 신호 보낸 시간과 받은 시간의 차가 0.1 초하면 나의 수신기와 그 위성과의 거리는 30,000 Km이다.

따라서 나의 수신기가 그 거리를 반지름으로 하여 원을 그린다 생각하고 마찬가지로 나머지 2 또는 3개의 위성에서 오는 신호를 이용하여 원을 그리면 나의 수신기는 나의 정확한 지구 상의 위치를 알게 되고 그 정보를 지리 정보 시스템(GIS)에 알려주어 지도에 나타나게 하고 있다. 각 위성에는 1억 분의 1초까지 정확한 전자 시계가 장착되어 있어 정확한 신호 출발 시간을 수신기에 알려 주고 있다. 나의 현 위치를 알게 되면 GIS와 LBS와 함께 출발지부터 목적지까지 가장 짧은 길 또는 가장 빠른 길을 안내해 주고 또한 내 근처에 있는 필요한 정보 즉 식당, 주유소는 물론 도로 공사 위치까지 제공해 주고 있으니 참으로 편리한 세상이 아닐 수 없다.

가장 많이 잘 못 알려진 중요한 점은 인공위성이 나의 위치를 알고 있는 것이 아니고 나의 위치 추적 수신기(GPS Receiver)가 3 또는 4개의 인공위성에서 오는 신호를 받아 나의 현 위치를 계산하여 수치 지도에 나타나게 한다는 것이다. 나의 수신기는 위성에 나의 위치를 알리지도 않고 알려 줄 수도 없다. 경찰에서 하는 휴대폰 위치 추적은 전화 통신 기지국(BTS-Base Transceiver Station)을 이용하여 추적하고 있다.

GPS를 이용하기도 하지만 이 역시 휴대폰에 있는GPS 수신기 위치를 알아내어 위에 설명한 방법으로 휴대폰 위치를 알아낸다. 다만 휴대폰의 위치는 본인 동의없이 추적할 수 없고 검찰, 경찰의 합법적 요청에 의해 전화 업체들이 휴대폰의 위치를 알려주지만 전화를 끄면 위치 파악을 할 수 없게 된다. 부연하면 나의 현 위치가 GPS 위성 자체를 통하여는 내가 동의하지 않는 한 또 경찰이나 검찰에 쫓기는 몸이 아닌 한, 남에게 알려지지 않는다는 사실이다.

<김창호 일리노이대 명예 석좌교수·조지 메이슨대 초빙교수>