차량항법시스템과 그 활용 자료출처 : 유니텔 차를 운전한 경험이 있는 사람이라면 한번도 가보지 않은 길을 갈 때 길을 몰라 한두번 헤매였던 경험을 가지고 있을 것이다. 사람의 직감이라는 것은 좋은 컨디션에서 자기가 생각하기엔 똑바로 주행하려고 하여도 도로가 조금 만 구부러져 있어도 벌써 길을 헤메게 된다. 특히 목표물에 도달하기 어려운 장소나 야간 등에서는 길을 헤메게 되는 것이 사실이다. 이럴때 구세주가 될 수 있는 것이 카 네비게이션 시스템이다. 이 시스템은 약 21,000Km 상공에 위치한 24개의 GPS(Global Positioning System)위성에서 전파하는 신호를 수신함으로써 현재 위치를 경도, 위도, 고 도로 확정하는 것이다. 이 시스템도 처음 세상에 나왔을 때는 경도, 위도, 고도 등 문자 및 숫자 데이터로 표시했던 것이 고작이었지만 전자지도(Digital MAP)가 정비된 현재에서는 그 전자지도에서 읽어 낸 지도상의 현재 위치까지 표시되며, 스크롤하는 지도상에 자기가 있는 위치가 항상 표시되는 Locator 적 역할까지 수행한다. 목적까지를 가르쳐 주는 카 네비게이션으로서의 기능도 상당히 발전하여, 처 음에는 목적지까지의 방위각과 거리를 직선으로 가르쳐 주는 것이 고작이었 지만 최근에는 실제의 도로순서(Path)를 가르쳐 주는 자동 루트 탐섹도 행하 도록 되어 가고 있다. 이렇게 지도상의 도로를 탐색한 루트를 표시해 주고 운전자는 그 길을 따라 주행하면 목적지에 편안히 도착할 수 있다. 카 네비게이션 시스템 항법 시스템 컴퓨터에 내장된 CPU는 32Bit가 사용되고 있어 일반 PC와 같은 정도 또는 그 이상의 고도의 하이테크 상품이라고 하여도 좋을 것이다. 그러한 반면에 이 시스템은 의외로 간단하다. GPS 위성에서의 전파를 수신하 는 안테나와 리시버, 소프트웨어를 구동하는 본체, 조작용 콘트롤러, 지도를 표시하는 디스플레이어가 그 기본 시스템이다. 대체로 GPS리시버는 본체속에 내장되기 때문에 안테나, 본체, 콘트롤러, 소프트웨어의 4가지가 기본이라고 생각하면 된다. 그 외에 부가기능을 구현하기 위한 유니트가 별도로 있을 수 있다. 그리고 네비게이션에 사용되는 전자지도는 대개가 CD-ROM으로 제작되어 시스 템에 부속되거나 별도 판매하는 형태로 준비된다. CD-ROM을 이용하는 이유는 우선 대용량이어서 1장으로도 전국지도 및 그 외의 다양한 정보를 충분히 수록할 수 있고, 억세스 시간 및 자동차 환경에 대응하는데 매우 유리하기 때문이다. 그때문에 대부분의 기종에서 소프트웨어로 CD-ROM을 채용하고 있다. CD-ROM 이외에 다른 기억장치로는 내진성이나 경량에 유리한 IC 카드 방식과 하드 디스크 드라이브가 이용되고 있다. 일본의 파이오니어사는 IC 카드 모 델과 CD-ROM 모델을 병행하여 생산하고 있으며 미국의 젝셀사 및 GM에서 순 정으로 적용하는 항법 시스템에서는 자동차 환경에 맞는 특수한 하드 디스크 드라이버를 적용하고 있다. 여기서 주목할 것은 2-3년전까지만해도 일본에서 40만엔이 넘는 고가 시스템 이었던 이 장비가 현재는 정가 기준에서도 싼 15만엔 전후 정도까지 내려가 고 있다. 또 모니터 없이 10만엔 정도의 모델도 등장하고 할인 판매점이라면 10만엔을 대폭 분할하여 판매하고 있는 가게도 있다고 한다. 여기서 누구나 생각해 볼 수 있는 것이 가격일 것이다. 가격을 싸게 책정한다 해도 지금의 단계에서는 최저 70-80만원이상 가격이므로 종이지도를 생각한 다면 결코 싼 물건이라고는 할 수 없다. 종이지도는 20,000원 정도면 훌륭한 것을 살 수 있다. 단순하게 비교하면 어째튼 카 네비게이션이 비싸다는 것은 부인할 수 없다. 그렇지만 카 네비게이션이 고가인 반면 그런 대로의 매력을 가지고 있다. 여기서 종이지도에 대한 카 네비게이션이 갖는 절대적인 매력에 대해 기술하면 다음과 같다. 종이지도라는 것은 단지 데이터이고 거기에 자기가 있는 현재의 위치를 표시 해 주는 일은 있을 수 없다. 카 네비게이션도 정확한 현재위치를 가르쳐 주 지 못한다고 한다면 종이지도와 단순하게 비교해도 좋을 것이다. 그러나 카 네비게이션은 항상 현재위치를 가르쳐주는 Locator 기능을 가지고 있다. 이 차이는 대단히 중요한 것이고 운전중에 길을 헤메일 때를 생각해 보면 될 것이다. 보통의 경우 현재위치를 모르게 되기 때문에 정확한 지도를 사용 한다해도 다음 행동의 목표를 세울 수가 없다. 카 네비게이션이라면 항상 현재위치 표시를 계속하기 때문에 자기의 위치를 잃을 수 없다. 코스를 벗어나도 확실하고 정확하고 도로로 되돌아 올 수 있 으므로 이것이 카 네비게이션의 최대의 매력이다. 종이지도측의 장점으로서는 번지 등의 자세한 부분까지도 알 수 있다는 장점 이 있다. 카 네비게이션이라도 불가능한 것은 없을 것 같지만 여기까지 정보 를 넣으면 디스플레이 표시능력의 문제도 있어 보기 어렵게 될 가능성이 있다. 어째튼 여기까지는 종이지도에 한발 양보하지 않으면 안될 것 같다. 그러나 카 네비게이션은 위도 및 경도로 누구나 알 수 있도록 되어 있으므로 지금의 경우 그다지 현실적이 아니지만 목적지의 경도 및 위도를 알고 있으면 카 네 비게이션은 한 번에 그 장소를 가르쳐 준다. 그래도 카 네비게이션의 경우 지도가 자동적으로 스크롤 해 줌으로써 페이지를 넘기지 않아도 괜찮다고 하는 장점이 있다. 이것이라면 운전하면서도 편안하게 지도를 볼 수 있으므로 조수석에 앉은 사람이 종이지도를 보고 말해주지 않아도 된다. 또 한가지 지도의 약점이라 고 할 수 있지만 기재되어 있는 문자가 꽤 적은 글씨로 되어 있어 나이가 많은 층에서는 가혹한 것이 현실이다. 카 네비게이션이라면 디스플레이에 지도가 표시되어 도로 및 지명 등도 뚜렷이 보이므로 이것이라면 나이가 많 은 사람도 충분히 사용할 수 있다. 이 두가지가 카 네비게이션이 갖는 지도 에는 없는 매력일 것이다. GPS 위성의 실체 여기서는 GPS 카 네비게이션의 기본적인 개념을 기술한다. 앞에서도 언급한 바와 같이 카 네비게이션은 GPS 위성으로 부터의 전파를 수신하여 현재 위치 를 표시할 수 있도록 되어 있다. 이 위성은 미국 국방성이 군사적 목적으로 쏘아 올린 것으로 여기서 발사되는 전파는 군사용의 고정도 P 코드와 민간이 자유로이 사용할 수 있는 다소 정도를 떨어뜨린 C/A 코드의 2종류가 있다. 전자는 미군이 군사목적을 중심으로 사용하고 후자는 이미 항공기와 선박이 이용하여 왔다. 이 전파를 육상의 자동차에서도 이용하도록 개발한 것이 GPS 카 네비게이션이라 한다. 그런데 이 GPS 위성이 최초로 쏘아 올려진 것은 1978년이고 고도 21,000Km 상공에 현재 24개의 위성이 6개 궤도를 가지고 운용되고 있다. 이 때문에 운용 당초는 측위할 수 없는 시간대도 있었지만 현재는 24시간 언제라도 지구상의 어느 곳에서도 실시간으로 측위가 가능하 게 되어 있다. 현재 위치 측위의 기본적인 원리는 각각의 위성에 극히 정확한 원자시계가 탑재되어 있어 수신측에서 복수의 위성으로부터의 전파를 수신하기까지의 도착시간의 차를 측정함으로서 위도, 경도, 고도를 계산하여 현재위치를 산출하고 있다. 결국 공사현장등에서 행하고 있는 삼각측량과 비슷하다. 다만 이 시간차를 계산하는 고정도한 시계는 카 네비게이션은 탑재하고 있지 않기 때문에 1개의 위성을 시간 보정용으로 이용하게 된다. 따라서 3개의 교 점을 결부시키기 위해 3개의 위성과 시간보정용의 위성, 4개의 위성 수신이 필요하게 되지만 3개의 수신밖에 할 수 없는 경우에도 2차원 측위로서 계측은 가능하도록 되어 있다. 다만 4개의 위성을 수신하여도 위성의 위치 관계로 정도가 떨어지는 일도 있고 가능하면 위성이 동서남북으로 위치하여 있는 쪽이 보다 고정도한 측위가 가능하게 된다. 여기에서 주의해야 할 일은 꽤 높은 정도를 가지고 있는 GPS를 S/A라 부르는 기법으로 그 정도를 떨어뜨리는 시스템이 ON되어 통상에서 이렇게 되면 고정도라 하여도 100-200m 정도의 오차가 허용범위로 도어 버린다. 물론 언제 나 이렇게 오차나는 것은 아니지만 이 정도는 오차로 전혀 못쓰는 것은 아니다. 이 오차 정도에 관해서는 어디까지나 미국 구방성이 관리하고 있는 시스템 으로 있는 이상, 사용자측에서는 어떻게 할 수 없다. 더욱이 Multi path(반사파) 등의 전파장애가 있기도 하고 위성 자체는 어느 정도의 정확도를 갖고 출력하고 있어도 화면상에서는 오차를 발생해 버리는 일도 현실적으로 존재한다. 그러면 군사용의 전파를 이용하는 것은 불가능 한 것인가. 결론부터 말하면 불가능하다. 항상 스크렘블이 걸려 있고 이 해독 코드도 항상 변하고 있어 그렇게 간단하게 해독할 수 있는 것은 아닐 것이다. 확실하게 시험한 적은 없지만 그 정확도는 상당히 높다고 한다. 예를들어 어떤 표시도 없는 곳에서도 10m 이내의 오차 밖에 나지 않게 현재 위치를 가르쳐 준다고 한다. 이 오차 정도는 민간용의 100-200m의 오차는 어쩔 수 없는 현실에서 보면 놀랄 정도로 고정도이다. 가능하면 이 군사용을 사용하여 정도를 올리고 싶겠지만 역시 사용자 레벨의 이야기로는 어떻게 해도 되지 않는다. 다만 최근에는 군사용의 전파를 이용 가능한 것이 미국 내에서 판매되고 이 움직임에 대응하여 군사용으로는 별도 의 Y 코드가 사용되고 있다고 한다. 또 GPS 위성에서의 전파를 이용하고 있다는 것은 이 전파를 수신하지 못하면 측위는 불가능하게 된다. 결국 터널 내나 고가 밑, 또는 고층빌딩이 줄지어 있는 대도시의 시가지등에서는 이 전파를 수신하기 어렵고 현재 위치를 표시할 수 없게 된다. 그래서 최근 등장하고 있는 카 네비게이션은 여러 가지 대책을 세울 수 있도 록 설계되고 있다. 우선 첫번째로 동시에 수신 가능한 위성 수를 11개까지 가능하도록 한 것이다. 지금까지는 대체로 5-8개정도가 보통이었지만 동시에 수신할 수 있는 위성수를 11개 까지 하여 수신 가능한 기회가 증가시킨 것 이다. 두 번째로는 본래는 최저 4개의 위성전파를 수신하지 않으면 안되었 지만 2개 위성으로도 측위를 가능하게 한 것이다. 이렇게 함으로써 이전에 비교하여 GPS 방식으로도 측위율을 대폭 개선시킨 것이다. Hybrid 방식 카 네비게이션 그러나 이것으로도 터널 내와 같이 측위 불가능한 장소가 있다. 이렇게 되면 자동차 자체의 차속 데이터와 자이로를 이용하여 독자의 정보를 검출하며, 자율항법시스템에 의존하는 수밖에 없도록 되어 있다. 이 시스템에서는 자동 차의 차속 센서로부터의 출력되는 차속데이터와 자이로가 검출하는 회전각을 조합하여 상대적위치로 현재 위치를 계산한다. 이렇게 하여 GPS 위성으로 부터의 전파를 수신하지 못해도 어는 일정한 정도의 측위가 가능하다. 단지 이 시스템 만으로서는 최초의 현재위치를 자동적으로 설정해 주지 못하 고 또 선박등에 싣고 이동한 다음 내릴 때 재설정 하지 않으면 안되는 등의 불편이 생긴다. 그래서 현재는 자율항법을 적용하여도 절대위치가 간단하게 측위되는 GPS 방식도 병용하는 하이브리드형을 적용하는 것이 보통이다. 얼마전 혼다 레젼드가 가스 레이트 자이로 센서에 의한 고가의 자율항법 시스템을 탑재한 일이 있지만 그 이후로도 GPS 방식을 병용하는 형태로 변경 한 것도 이러한 이유라고 생각된다. 그러나 자율항법에 의한 카 네비게이션도 단점이 되는 부분도 있는데 그것은 차속 데이터를 받기 위해 자동차에 장착된 센서와의 접속이 필요하다. 이는 자동차의 센서와의 접속이 필요하다. 이는 자동차의 센서와의 접속이 불가피 하고 이 접속은 일반 사용자는 잘 할 수가 없다. 만약 틀리게 접속하면 작동 하지 않을뿐 아니라 자동차 자체의 고장을 일으킬 수도 있다. 반면에 GPS 방식은 안테나를 외부에 설치할 뿐이고 추가 작업은 전원을 연결하는 일이다. 이는 복잡한 접속은 일체 필요 없으므로 일반 사용자도 비교적 간단하게 설치할 수가 있다. 결국 자율항법의 카 네비게이션은 설치가 가능한 카 용품 점이 중심이 되고 가전제품 대리점에서 취급하는 것은 GPS 방식일 수 밖에 없다. 실제로 일본에서 GPS 방식과 Hybrid 방식을 차량에 탑재하여 주행하여 보면 도시의 복잡한 시내를 벗어나면 GPS 위성으로 전파수신이 양호하여 지도상에 자차의 현재위치를 표시하는 정도는 비슷하다. 그러나 주변에 높은 산이나 특히 고층빌딩이 많은 시내 또는 길이 좁은 주택가 골목 등에서는 GPS 위성 으로 부터 전파의 수신이 불량해 지고 Multi-path Error(주변 건물 등에서 반사된 전파장애)로 인하여 자차의 위치 결정이 연속이지 못하고 오차가 많이 발생하지만 Hybrid 방식에서는 대부분 자차의 위치를 도로상에 강제적으로 매칭시키는 Map Matching이라는 기능을 보유하고 있기 때문에 자차의 위치가 조금 벗어나도 화면의 Hybrid 방식은 이중의 자율항법과 Map Matching을 함으로서 위치의 정확도가 대폭 향상된다고 볼 수 있다. 카 네비게이션 소프트웨어와 포맷 GPS 위성이 1978년 최초로 쏘아 올려지고 일본에서는 미스비시 전기가 여기에 일찍 착안하여 1983년에 동경 모터쇼의 컨셉카에 GPS 네비게이션 시스템을 제안한 이후 1987년 도요타가 최초로 독자 포맷으로 크라운에 사용화하였다. 그리고 1990년 파이오니어도 역시 독자 포맷으로 사용화하여 시판하기 시작 하였다. 이 때까지만 하여도 일본의 자동차사나 전자회사는 독자적으로 지도를 만들 수 밖에 없었으나 1991년에 이르러서는 여러 업체가 지도 포맷의 통일화에 관심을 갖게 되고 한편 주택 지도회사인 젠린이 마즈다의 유노스코스모에 탑재된 네비게이션의 지도를 공급하고 있었다. 그러나 미스비시전기를 비롯 한 대부분의 업체는 지도 데이터를 독자적으로 만들 수 있는 예산이 없었고 또 젠린도 이 때 전국 90% 도시의 주택지도를 만들고 있어서 풍부한 데이터 를 바탕으로 네비게이션 소프트웨어라 하는 CD-ROM에 지도를 넣는 작업을 하고 있는 차에 여러 업체가 이 지도 부분을 젠린에 협력/의뢰하고 있었기 때문에 이 지도 데이터를 이용할 수 있는 최대의 기회라 생각하고 공급을 결정하게 되었다. 그러나 이 때는 시간 관계상 지금의 NAVIKEN 포맷이 Ver2.0인 반면에 'IIS(Integration Information System)기능'이 없는 Ver1.0을 사용하게 되었 다. 그후로 지도제작에 드는 비용을 통일 포맷으로 하여 각사가 공동으로 부담하고 통일 포맷의 제안을 하드웨어 업체에 제안하게 되었고 하드웨어 업체도 개발 비용을 경감하게 되었다. 이렇게 하여 이 포맷은 네비게이션 연구회 통일 포맷(통칭:네비연) Ver2.0으로 제안되어 젠린은 그 소프트웨어 와 하드웨어의 Check 용 디스크를 제작하여 각 사에 공급하고 이 디스크에 의해 각사에서는 호환성을 갖기위해 작업을 할 수 있게 되었다. 따라서 하드웨어 업체도 네비게이션 개발이 용이하게 되었고 다음해인 1992년 각 사 에서 차례차례 카 네비게이션 개발을 발표하게 되었다. 이 때 판매 개시된 제품은 소니, 도시바, 캠우드, 알파인 산요 등으로 이들은 모두 규격을 네비연 포맷에 준비하여 서로 호환성을 갖는 설계가 되었다. 그러나 파이오니어는 네비연 포맷을 사용하지 않고 독자적으로 지도를 제작 하여 시판경쟁을 하게 되었고 특히 지도 데이터에 충실하기 보다는 엔터테인 먼트에 중범을 두고 시스템에서의 게임이나 오락 등의 소프트웨어를 구동할 수 있도록 설계하였다. 또 클라리욘은 미국의 지도 제작회사인 Etack사와 기술제휴하여 지도 포맷을 Etack사의 포맷으로 하고 CD-ROM에 지도 데이터를 압축하여 저장하였다. 그 이후 네비연 포맷도 몇 차례 수정되어 현재는 경로 안내가 가능한 Ver2.2 을 사용하고 있으며 주로 시판용 카 네비게이션 제품에 대부분 적용되고 있다. 국내에서는 1992년부터 현대가 독자 포맷인 HDRM Ver1.0으로 지도를 제작하 여 1994년 카 네비게이션 개발을 발표하였다. 이 시기에 자동차사를 중심으로 카 네비게이션 개발에 관심을 갖고 있었지만 전국 지도를 제작하는데 제작 방법이나 제작 비용을 각 사가 독자적으로 투자할 수 없었다. 이 때 국책 과제로 'g7 항법용 수치지도 제작'이라는 컨소시엄을 구성하게 되었고 자동차 부품연구원을 주관기관으로 하여 약 2년간에 걸쳐 현재는 항법용 수치지도 의 표준화 포맷을 제작하여 전국을 1/25,000 스케일로 제작하고 6대 도시는 1/5,000 스케일로 제작하여 마지막 검증단계에 있다. -끝-
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