📡 하늘에서 온 주소록, GPS는 어떻게 우리 집을 찾을까?

길을 찾을 때나 택시를 부를 때, 우리는 스마트폰 화면 속 '파란 점'이 움직이는 것을 당연하게 여깁니다. 하지만 이 작은 점 하나를 찍기 위해 지구 상공 2만 킬로미터에서는 엄청난 일이 벌어지고 있습니다.

1. GPS는 '라디오 방송'과 비슷합니다

많은 분이 "내 스마트폰이 위성에 신호를 보내서 위치를 알려주는 것"이라고 생각하시는데요, 사실은 반대입니다.

위성은 마치 라디오 방송국 같습니다. 하루 종일 하늘에서 "나는 몇 번 위성이고, 지금은 몇 시 몇 분이야!"라는 신호를 일방적으로 뿌립니다. 우리 스마트폰은 그저 그 방송을 '듣기만' 하는 수신기 역할을 하죠. 그래서 수만 명이 동시에 GPS를 써도 위성에 과부하가 걸리지 않는 것이랍니다.

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2. 세 명의 친구가 알려주는 '내 위치'

위성이 신호를 뿌리는데 어떻게 내 위치를 알까요? 여기에는 **'삼변측량'**이라는 수학적 원리가 숨어 있습니다. 말이 조금 어렵죠? 쉽게 비유해볼게요.

• 첫 번째 친구(위성1): "너는 나로부터 10km 안에 있어!" (나는 큰 원 어딘가에 있겠죠?)
• 두 번째 친구(위성2): "너는 나한테서 5km 거리에 있어!" (두 원이 겹치는 두 지점으로 좁혀집니다.)
• 세 번째 친구(위성3): "너는 나랑 7km 떨어져 있어!" (드디어 딱 한 점, 내 위치가 나옵니다.)

이렇게 최소 3대의 위성만 있으면 나의 위도와 경도를 알 수 있습니다. 그럼 왜 우리는 보통 4대 이상의 위성이 필요하다고 할까요? 바로 '시간' 때문입니다.

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3. '시간'이 틀리면 위치가 엉망이 된다고?

GPS에서 가장 중요한 건 **'거리 계산'**인데, 이 거리는 **'빛의 속도 × 시간'**으로 계산합니다. 빛은 워낙 빨라서 시계가 0.001초만 틀려도 내 위치가 서울에서 부산으로 찍힐 만큼 오차가 커집니다.

위성에는 수억 원짜리 아주 정확한 원자시계가 있지만, 우리 스마트폰 시계는 그만큼 정확하지 않죠. 그래서 네 번째 위성이 등장해 "너 시계가 이만큼 틀렸어, 내가 맞춰줄게!" 하고 시간을 보정해 줍니다. 4대의 위성이 모여야 비로소 시간과 고도까지 완벽한 정보를 얻게 되는 것이죠.

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4. 왜 가끔 내 위치가 엉뚱한 곳에 찍힐까요?

하늘이 뻥 뚫린 곳에서는 잘 되다가도, 높은 빌딩 사이나 터널에 들어가면 GPS가 헤매는 걸 보셨을 겁니다.

• 도심 협곡: 신호가 높은 빌딩 벽에 맞고 튕겨서 들어오면, 장비는 신호가 늦게 온 만큼 내가 더 멀리 있다고 착각합니다.
• 음영 지역: 지하 주차장처럼 하늘이 가려진 곳은 위성 신호 자체가 닿지 않아 먹통이 됩니다.

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💡 정리하며: 우리 곁의 숨은 일꾼

요즘은 미국(GPS)뿐만 아니라 유럽, 러시아, 중국의 위성까지 모두 합쳐서 위치를 잡습니다. 그래서 우리 주머니 속 스마트폰은 늘 10개 이상의 위성과 대화하며 길을 알려주는 셈이죠.

보이지 않는 곳에서 빛의 속도로 소통하는 위성들 덕분에 우리가 길을 잃지 않는다는 사실, 참 신기하고 고맙지 않나요?