유블럭스(u-blox)는 2월 23일 서울 강남구 카페풋루스 신사점에서 미디어 기술 교육 세션을 통해 위치 기술 관련 업계의 동향과 자사의 기술, 제품 등에 대해 소개하는 자리를 가졌다. 이 자리에서 유블럭스는 다양한 업계에서 요구되는 위치 기술 관련 요구사항과, 이에 대응하기 위한 기술적 요건 등을 소개했다.

이미 실생활에서 다양하게 활용되고 있는 GNSS 관련 기술은 점점 다양한 형태로 확산되고 있으며, 다양한 요구 사항에 직면해 있다. 그리고 더욱 높은 정확도를 갖추고, 기존의 위성 방식이 제대로 대응하지 못했던 시가지나 실내에서의 위치 추적을 위해, 다양한 보조 기술들이 함께 활용되고 있다. 이와 함께, GNSS 시스템을 구성하는 위성 수 또한 지속적으로 늘고 있으며, 다양한 시스템을 함께 활용함으로써 정확도를 높여 가고 있다고 소개되었다.

한편 최근 주목받고 있는 IoT나 자율주행 차량 등에서도 GNSS의 중요성은 더욱 커지고 있고, 이에 따라 요구되는 기술적 수준도 크게 높아지고 있다고 소개되었다. 특히 레벨 3 이상의 자율주행에서는 차선 수준까지의 정밀도와 ASIL B 이상의 기능 안전성 인증을 갖춘 시스템이 요구되며, 이는 다양한 기술들이 결합되어 구현될 수 있다고 밝혔다. 이와 함께, IoT를 위한 저전력 특성을 갖춘 GNSS에서는, 새롭게 선보인 UBX-M8230-CT의 저전력 특성을 위한 기능이 소개되었다.



유블럭스 코리아 박성진 이사는 이 자리에서, 현재 유블럭스는 800명 이상의 임직원이 있고, 그 중 58% 가량이 연구개발 관련에 있으며, 2015년 기준 연 매출은 3억 5천만 달러 정도였다고 소개했다. 그리고 현재 유블럭스의 주요 사업 부분은 크게 세 가지로, 위치 관련의 ‘포지셔닝’ 과 셀룰러 모듈, Wi-Fi나 블루투스, V2X 모듈 등의 근거리 통신 등으로 구성된다고 밝혔다.

위성 기반의 GNSS는 기본적으로 위성과 수신기와의 거리, 디코딩을 통해 얻는 위성의 위치를 기반으로 사용자의 위치를 계산해 내며, 이 때 4개 정도의 위성이 필요하게 된다. 또한 정확한 거리 측정을 위해 위성과의 시간 동기가 필요하며, 이에 GNSS는 통신 장비 등의 시간 동기화에도 사용되는 경우가 있다고 소개되었다. 그리고 내비게이션에서 활용하는 위성의 메시지는 높은 정확도와 짧은 지속시간을 가지는 Ephemeris, 낮은 정확도지만 긴 지속시간을 가지는 Almanac 형태가 있다고 밝혔다.

차량의 내비게이션은 높은 정확도를 갖춘 Ephemeris를 활용하는데, 최대 유효 시간은 4시간 정도고, 이 시간이 지나면 새롭게 위치를 찾는 데 시간이 걸리게 된다. 그리고 GPS의 오차가 발생하는 원인으로는 데이터의 문제나 위성의 시각 오차와 함께, 이온층과 대기권을 지나면서 생기는 오차, 건물 등에 반사 등으로 생기는 멀티패스 관련 오차, 수신기 내부에서의 요인 등이 있고, 이 중 이온층 통과와 멀티패스 관련 오차가 가장 큰 영향을 미친다고 덧붙였다.

현재 전 세계적으로 운영되고 있는 GNSS 시스템은 크게 네 가지 정도가 꼽히며, 일본과 인도 등도 위성을 보강하면서 구색을 맞춰 가고 있는 모습이다. 이에 GNSS 관련 위성 수는 2014년 86개에서 2016년 116개, 2019년에는 153개 정도까지 늘어날 것으로 예상되고 있다. 그리고 지역별로 특정 시스템을 지원, 사용하도록 하는 규정들이 적용되고 있는 등, 향후 전 세계적으로 주도권 경쟁도 진행될 것으로 예상되고, GNSS 관련 솔루션도 다양한 시스템을 지원할 수 있도록 하고 있다고 덧붙였다.



현재는 위성 기반의 GNSS가 가지고 있는 현실적 한계를 극복할 수 있도록, 다양한 보조 기술들도 함께 활용되고 있다. 흔히 A-GNSS라 불리는 기술은, 초기 위치 획득 시간을 단축시키기 위해 가까운 기준 위치 정보를 데이터 네트워크로 전송하는 기술이다. 또한 AlmanacPlus 기술은 Almanac 기술보다 데이터의 유효기간은 짧지만 그보다 오차를 더욱 줄이고, Ephemeris 데이터보다는 긴 유효기간을 통해 오프라인에서의 A-GPS 기술을 구현할 수 있게 한다.

추측항법(Dead Reckoning)은 내비게이션 등이 GPS 신호가 열악하거나 받을 수 없는 상태에서도 위치를 파악하고 안내를 지속할 수 있도록 하는 기술로, 다양한 외부 센서로 개체의 움직임을 인지하게 된다. 그리고 추측항법의 구현에서 UDR은 3D 자이로 센서와 가속도 센서만으로 자동차와의 연결 없이 독립적으로 구현하는 방식이고, ADR은 3D 자이로와 가속도 센서 뿐 아니라 자동차와의 연결로 휠의 속도와 방향 등까지 수집해 구현하는 방식이다.

도심 지역 등에서 정확도를 높이기 위한 기술로는 D(Differential)GNSS가 꼽히는데, 이는 지상에 레퍼런스 스테이션을 두고, 위성의 변화 등을 다른 수신기로 전달하는 등으로 위성 오차와 시계 오차, 이온층과 대기권 등에서의 오류 요인을 제거할 수 있게 한다. 국가별로 이런 시스템 구성을 마련하고 있으며, 과거에는 선박 위주였지만 점차 확대되고 있다고 소개되었다. 또한 위성 기반으로 구현된 SBAS는 국내에서도 KASS라는 이름으로 개발되고 있으며, 주로 항공 분야의 고도 정보 활용에 쓰이고, 현재 구축 단계에 진입했다고 덧붙였다.

고정밀도를 위한 RTK는 코드 정보 뿐 아니라 반송파(Carrier)까지 활용해 정확도를 크게 높일 수 있지만, 시선 확보나 장애물 대응, DGPS 기술이 반드시 필요한 점 등으로 활용이 까다로운 문제가 있었다고 소개되었다. 그리고 과거에는 대규모 농업의 자동화나 기기제어, 건축 분야의 측량 등에 활용되었지만, 최근에는 산업용 드론이나 스포츠 분야 등에도 활용되기 시작했다고 설명했다. 특히 드론의 경우에는 장애물 대응을 위한 높은 수준의 정확도가 요구되며, 스포츠에서도 계측, 방송 등에 활용될 수 있을 것이라 덧붙였다.



자동차의 자율주행 구현에 있어, 레벨3 이상의 구현에서는 시스템에 요구되는 부분이 크게 높아지고, 이에 GNSS 관련에서도 저가형 수신기로는 정확도와 신뢰성 측면의 요구에 대응하기 어려워질 것으로 예상된다. 또한 현재의 자율주행 구현은 센서와 카메라 기반이 주류를 이루지만, 높은 정밀도의 GNSS를 접목해 차선을 인지할 수 없는 악조건에도 대응할 수 있고, GNSS가 다른 센서들을 조정하는 데도 도움을 줄 수 있으며, 도로의 모든 정보에 위치를 결합해, 이를 활용한 서비스 창출도 기대할 수 있다고 밝혔다.

자율주행 레벨3 이상부터는 드라이버의 개입이 줄고, GNSS의 요구 정확도는 차선 수준까지 높아지며, 언제나 완벽하게 작동해야 하는 만큼 최소한 ASIL B 이상의 안정성 확보가 필요해진다. 또한 추측항법 등으로 모든 상황에 대비할 수 있어야 하며, 신뢰성이나 해킹 등에 대비하는 보안성 측면도 요구되고 있다고 밝혔다. 그리고 이런 높은 요구사항들을 단일 기술로는 만족시키기 힘들어지고 있으며, 다양한 기술들을 동시에 활용, 단일 칩에 구현할 수 있어야 할 것이라고 덧붙였다.

한편 생활 속에 활용될 IoT에서의 GNSS에서는 정확도를 최대한 유지하면서 작은 폼팩터, 적은 소비전력 등을 구현하는 것이 중요한 점으로 꼽혔다. 그리고 이런 요구사항을 만족하기 위해, 유블럭스는 신제품 ‘UBX-M8230-CT’에서 Super-E(Super Efficient) 모드를 통해, 전력 소비량을 기존의 1/3 수준으로 줄이면서도 정확도 손실을 최소화해, 위치를 매 초마다 업데이트해 준디고 소개했다.

이 Super-E 모드는 위치 정보를 수신, 처리하면서 처리가 끝난 경우 빠르게 절전 모드로 진입하도록 해, 항시 켜져 있는 경우 대비 1/3 정도의 소비전력을 구현했으며, 위치 데이터가 칩에서 일시적으로 처리되도록 허용해, 메인 CPU를 지속적으로 구동 시킬 필요가 없어 시스템의 전력 소비를 크게 줄일 수 있도록 했다. 또한 30 mm2 미만의 초소형 크기여서 웨어러블 디바이스의 디자인에 유연하게 대응할 수 있도록 하며, GPS, GLONASS, BeiDou 등을 지원한다고 덧붙였다.

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