자동차를 운전하다 보면 긴 터널을 지나도 내비게이션은 차량이 움직이는 것처럼 계속 위치를 표시합니다.
하지만 GPS는 위성 신호를 이용하는 기술인데, 터널 안에서는 위성 신호를 받을 수 없습니다.
그렇다면 내비게이션은 어떻게 터널 안에서도 현재 위치를 계속 계산할 수 있을까요?
이번 글에서는 터널에서 GPS가 작동하지 않는 이유와 내비게이션이 위치를 이어서 계산하는 원리를 쉽게 알아보겠습니다.
터널에서는 왜 GPS가 잘 잡히지 않을까?
GPS는 지구 상공의 위성에서 보내는 전파를 수신해 위치를 계산합니다.
하지만 터널은 콘크리트와 암반으로 둘러싸여 있어 위성 신호가 거의 도달하지 못합니다.
즉, 스마트폰이나 차량 내비게이션은 터널 안에서 GPS 신호를 안정적으로 받을 수 없는 경우가 많습니다.
그래서 일반적으로 터널 안에서는 새로운 GPS 위치를 계산하기 어렵습니다.
그런데 내비게이션은 왜 계속 움직일까?
터널에 들어가도 차량 아이콘이 갑자기 멈추지 않는 이유는 GPS만으로 위치를 계산하지 않기 때문입니다.
최근 차량 내비게이션은 여러 정보를 함께 활용하여 차량의 이동을 추정합니다.
대표적으로 다음과 같은 정보를 사용할 수 있습니다.
차량의 이동 속도
진행 방향
자이로 센서
가속도 센서
지도 정보
이러한 정보를 종합해 터널 안에서도 차량이 어디쯤 이동했는지를 계산합니다.
관성센서는 어떤 역할을 할까?
스마트폰과 차량에는 움직임을 감지하는 센서가 들어 있습니다.
예를 들어,
얼마나 회전했는지
얼마나 가속했는지
어느 방향으로 이동하는지
등을 측정할 수 있습니다.
이 정보를 이용하면 GPS가 잠시 끊겨도 이동 방향을 어느 정도 추정할 수 있습니다.
차량 속도 정보도 활용될까?
네.
일부 차량용 내비게이션은 차량에서 전달되는 속도 정보를 함께 활용할 수 있습니다.
예를 들어 시속 80km로 직진하고 있다면,
GPS 신호가 잠시 없어도 일정 시간 동안은 차량이 같은 속도로 이동한다고 가정하여 위치를 계산할 수 있습니다.
지도 정보도 중요한 이유
내비게이션은 현재 도로 지도를 이미 알고 있습니다.
예를 들어 터널 안에는 갈림길이 없는 직선 구간이라면,
차량이 도로를 벗어나지 않는다고 가정하여 위치를 계속 표시할 수 있습니다.
이처럼 실제 도로 정보와 이동 방향을 함께 활용하는 기술을 지도 매칭(Map Matching)이라고 합니다.
터널이 너무 길면 어떻게 될까?
아주 긴 터널에서는 GPS 신호를 오랫동안 받지 못하기 때문에 위치 추정 오차가 조금씩 커질 수 있습니다.
하지만 터널을 빠져나오면 다시 위성 신호를 수신하여 현재 위치를 빠르게 보정합니다.
그래서 대부분의 경우 운전자는 큰 차이를 느끼지 못합니다.
스마트폰 지도 앱도 같은 방식일까?
스마트폰 지도 앱도 기기의 센서를 활용해 위치를 추정할 수 있습니다.
다만 차량과 직접 연결되는 내비게이션보다 사용할 수 있는 정보가 적기 때문에, 터널이 길면 위치 표시가 다소 부정확해질 수도 있습니다.
최근 스마트폰은 가속도 센서, 자이로 센서, 나침반 등을 함께 활용해 이러한 오차를 줄이고 있습니다.
터널에서 위치가 갑자기 점프하는 이유
터널을 빠져나온 직후 차량 아이콘이 갑자기 앞으로 이동하는 것처럼 보인 적이 있을 수 있습니다.
이는 터널 안에서 추정한 위치와 실제 GPS 위치를 비교한 뒤 보정하는 과정에서 발생하는 자연스러운 현상입니다.
대부분 몇 초 안에 정상적인 위치로 안정됩니다.
자주 묻는 질문(FAQ)
Q. 터널 안에서는 GPS가 완전히 작동하지 않나요?
대부분의 터널에서는 위성 신호를 안정적으로 수신하기 어렵습니다. 다만 터널의 구조나 길이에 따라 신호가 일부 수신되는 경우도 있을 수 있습니다.
Q. 내비게이션은 GPS 없이도 위치를 알 수 있나요?
GPS가 잠시 끊긴 경우에는 센서와 차량 정보, 지도 정보를 이용해 위치를 추정합니다. 하지만 장시간 GPS 신호가 없으면 오차가 커질 수 있습니다.
Q. 스마트폰과 차량 내비게이션의 차이는 무엇인가요?
차량용 내비게이션은 차량 속도 정보 등 추가 데이터를 활용할 수 있는 경우가 있어, 터널에서 더 안정적으로 위치를 추정하는 경우가 있습니다.
마무리
터널에서는 GPS 위성 신호를 받기 어려워 새로운 위치를 계산하기가 쉽지 않습니다. 하지만 최신 내비게이션은 GPS뿐 아니라 차량의 이동 속도, 센서, 지도 정보를 함께 활용하여 터널 안에서도 자연스럽게 위치를 이어서 표시합니다.
이처럼 하나의 기술만 사용하는 것이 아니라 여러 정보를 결합하는 덕분에 우리는 긴 터널에서도 끊김 없이 길 안내를 받을 수 있습니다.
다음 글 예고
다음 편에서는 관성항법장치(INS)란 무엇일까? GPS 없이도 위치를 추정하는 기술을 알아보겠습니다. 항공기, 선박, 드론, 자율주행차에서도 활용되는 관성항법의 원리와 장단점을 쉽게 설명해 드리겠습니다.
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