개념 한 쪽
공공분야에서 GNSS와 관련 기술은 해수면 변화 관측, 초정밀 기선 측정, 실시간 정밀측위와 GPS 단절 보완 등에 활용된다. 위성 고도계, VLBI, VRS, INS 같은 각 기법의 관측 원리와 적용 목적을 구별하는 것이 중요하다.
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출제기준 단원 「공공분야」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 위성고도계 관측치 판별 | 1 | 고도계가 직접 관측하는 물리량을 가리기 |
| 고도계 원리 적용 문제 | 1 | 왕복시간→해수면고 산출 원리를 이해해 오답 소거하기 |
| 준성(퀘이사) 관련 기법 구분 | 1 | 준성 전파 관측으로 연결되는 측량기법을 고르기 |
GNSS는 인공위성이 발신하는 전파를 수신해 위치를 산정하는 체계이다. 위치 산정에는 위성 궤도 정보(에페머리스)가 반드시 필요하며, 관측자는 상공 시계만 확보되면 지상 장애물로 인한 시통이 없어도 관측을 수행할 수 있다.
위성 고도계(altimeter)는 위성에서 해수면으로 쏜 전파가 해수면에 반사되어 돌아오는 왕복 시간을 정밀하게 측정하는 장비이다. 측정한 왕복 시간에 전파 속도를 곱하고 2로 나누어 위성과 해수면 사이 거리를 구한 뒤, 위성의 궤도 고도에서 이 거리를 빼 해수면 높이를 산정한다. 따라서 고도계의 직접 관측치는 반사되어 돌아오는 시간이다.
VLBI(초장기선 간섭계)는 먼 전파천체, 특히 준성(quasar) 같은 강한 전파원을 여러 멀리 떨어진 전파망원경이 동시에 관측해 도달 시간차와 간섭을 이용해 기선 거리를 매우 정밀하게 산출하는 방법이다. 이로써 국가좌표계 결정이나 지각변동 관측에 응용할 수 있을 정도의 초정밀 측정이 가능하다.
VRS(Virtual Reference Station)는 관측자가 이동국 하나만 운용하면서, 상시관측소 네트워크가 만든 보정 정보를 무선 데이터 통신으로 받아 마치 바로 옆에 기준국이 있는 것처럼 실시간으로 정밀 위치를 구하는 방식이다. 기존의 기준국-이동국 동시관측을 대체하거나 보완하는 실시간 네트워크 기반 측위 방식을 제공한다.
INS(Inertial Navigation System)는 GPS 신호가 단절되는 구간에서 가속도계와 자이로스코프 정보를 이용해 자체적으로 위치와 자세를 연속 산출하는 장치이다. GPS와 결합하면 신호가 존재할 때는 위성측위가 보정해 주고, 단절 시에는 INS가 연속성을 제공해 연속적인 위치와 자세 결정을 가능하게 한다.
문제 유형 예시는 다음과 같다. 고도계 관련 문제는 관측치로 무엇을 직접 재는지를 묻는 형태가 자주 나오므로 '왕복 시간을 측정한다'는 원리를 떠올려 정답을 고른다. 준성이나 퀘이사 같은 표현이 나오면 VLBI가 떠오르므로 기법과 관측 대상의 대응을 이용해 정답을 선택한다. 상시관측소와 무선인터넷, 이동국 단독 운용이라는 조건이 보이면 VRS를 바로 연상한다. GPS 신호가 끊기는 상황에서 보완 방안을 묻는 문항은 INS를 선택해 해결한다.
해수면의 높이 변화를 위하여 위성 고도계에서 관측하는 관측치는?
정답 ① · 위성 고도계가 해수면 높이 변화를 알기 위해 관측하는 값을 묻는 문제이다. 위성 고도계는 마이크로파 펄스를 해수면으로 송신하고 반사되어 돌아오는 신호의 왕복 시간을 관측한다.
위성고도계는 해수면에 반사되어 돌아오는 전파의 왕복시간을 관측해 해수면 높이를 구한다.
해수면의 높이 변화를 측정하기 위하여 위성 고도계에서 관측하는 관측치는?
정답 ① · 위성 고도계가 해수면 높이 변화를 측정하기 위해 관측하는 값을 묻는 문제이다. 위성 고도계는 레이더 펄스를 해수면으로 송신하고 그 신호가 해수면에 반사되어 돌아오는 왕복 시간을 측정한다.
위성 고도계는 전파가 해수면에 반사되어 돌아오는 왕복 시간을 관측해 해수면 높이를 구한다.
준성(quasar)으로부터 발생되는 전파를 이용하여 수평위치를 경정하는 측량 방법은?
정답 ③ · 준성에서 발생하는 전파를 이용하는 우주측량 기법을 묻는 문제이다. VLBI는 수억 광년 거리의 준성(퀘이사)이 방출하는 전파를 멀리 떨어진 두 곳 이상의 망원경으로 동시에 수신하여 도달 시간차로부터 정밀한 기선, 즉 수평위치를 결정하는 방법이다.
VLBI는 준성(퀘이사)의 전파를 원거리 망원경이 동시 수신해 기선·수평위치를 결정한다.
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