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[지도와 GNSS의 활용] 항법(Navigation)이란?

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국립등산학교 남정권
기사입력 2020-03-23

항법이란 목적지까지 안전하고 신속하며 정확하게 찾아가는 방법이다. 일반적으로 차량용 내비게이션을 떠올릴 수 있지만 항법의 역사는 선박에서 시작됐다. 이는 항공기 항법의 모태가 됐다.

 

휴대용 GPS와 스마트폰의 GPS 앱은 차량용 내비게이션의 길 안내 방식보다는 선박이나 항공기의 항법 방식을 따른다. 휴대용 GPS와 스마트폰의 GPS 앱은 <119플러스> 9월호에서 설명한 GPS 데이터(지점, 경로, 궤적)들을 주로 활용해 항법을 실행한다. 또 항법은 지도 화면이나 나침반 화면을 통해 표시된다.

 

▲ [그림 1] 차량용 내비게이션

지점 항법(Goto 항법)

지점 항법은 미리 입력된 지점(Waypoint) 중 하나를 목적지로 지정하거나 지도상에서 특정 지점을 목적지로 지정하면 실행된다.

 

차량용 내비게이션의 경우 목적지로 가는 도로를 따라 안내선이 나타나지만 지점 항법에서는 지도 화면에 두 가지 안내선이 나타난다. 한 안내선은 목표선(Bearing Line 또는 Position-Destination Line)인데 사용자의 실시간 위치에서 목적지까지 직선으로 표시된다.

 

다른 안내선은 항로선(Course Line 또는 Depart-Destination Line)이라고 하며 항법을 실행한 출발점에서 목적지까지 직선으로 표시된다. [그림 2]에서 검은색 선이 목표선이고 빨간색 선이 항로선이다.

 

항로선은 출발점에서 목적지까지의 직선 항로를 따라 최단 거리로 이동해야 하는 선박이나 항공기가 주로 참조하는 선이다.

 

그러나 육상에서는 장애물이 많아 직선 항로를 따라 이동하는 게 불가능하므로 사용자 실시간 위치에서 목적지의 방향을 알려주는 목표선을 참조한다. 이때 화면 하단에 표시되는 거리(0.60㎞)는 목표선의 거리다. 휴대용 GPS는 일반적으로 목표선과 항로선을 모두 구현하지만 스마트폰의 GPS 앱은 대부분 목표선만 구현한다.

 

이렇게 휴대용 GPS와 스마트폰 GPS 앱의 안내선은 차량용 내비게이션([그림 1])과 달리 이동할 길을 알려주지는 않는다. 따라서 휴대용 GPS와 스마트폰의 GPS 앱을 원활하게 사용하려면 등고선을 보고 지형을 이해해 길을 찾을 수 있어야 한다. 즉 독도법을 잘 모르는 상태에서 휴대용 GPS와 스마트폰의 GPS 앱을 사용하다가는 현장에서 낭패를 볼 수 있다. 독도법에 대한 내용도 추후에 다룰 예정이다.

 

지점 항법을 실행할 때 나침반 화면에서 목적지를 잘 찾아갈 수 있도록 안내해 주는 화살표를 지시기(Pointer)라 한다. 지시기에는 목표 지시기(Bearing Pointer)와 코스 지시기(Course Pointer)가 있다. 육상에서의 지점 항법에서는 목적지의 방향을 직관적으로 알 수 있는 목표 지시기를 이용하고 선박이나 항공기의 지점 항법에는 항로 이탈 현황을 한눈에 파악할 수 있는 코스 지시기를 이용한다. 

 

목표 지시기는 [그림 3]과 같이 육상에서 목적지로 가기 위해 장애물을 피해 진행하는 상황을 [그림 4]와 같이 표시한다. 

 

코스 지시기는 [그림 5]와 같이 선박이 지점 항법을 실행 중인 상황을 [그림 6]처럼 표시한다. 코스 지시기는 실제 항공기의 계기 중 HSI(Horizontal Situation Indicator)를 모방한 데서 유래됐다.

 

대부분의 휴대용 GPS에서는 목표 지시기를 구현하고 코스 지시기는 일부 휴대용 GPS만 구현한다. 그리고 스마트폰의 육상용 GPS 앱 중 코스 지시기를 구현하는 앱은 없으며 일부 앱은 목표 지시기만 구현한다. 

 

 

▲ [그림 7] 경로 항법

경로(Route) 항법

경로(Route)는 지점들을 직선의 구간선으로 찾아갈 순서에 따라 연결한 것을 말한다. 경로에 포함된 지점들을 루트 포인트(Route Point)라고도 한다. 이 경로에 대한 항법을 실행하는 게 경로 항법이다.

 

경로 항법은 연속된 지점 항법이라고 볼 수 있다. [그림 7]과 같이 경로 항법을 실행하면 가장 처음 2번 지점에 대한 지점 항법이 실행되고 2번 지점을 지나는 순간 자동으로 3번 지점에 대한 지점 항법으로 전환되는 방식이다.

 

경로 항법을 실행하면 다음 지점까지의 목표선이 나타나고 경로의 구간선은 항로선 역할을 한다. 경로 항법을 실행했을 때 나침반 화면은 항상 다음 루트 포인트까지의 지점 항법을 보여준다.

 

선박이나 항공기는 항로를 경로로 작성, 경로 항법을 통해 정확하게 항로를 따라간다. 선박이나 항공기는 정해진 항로를 따라 이동해야 좌초나 충돌의 위험을 줄일 수 있기 때문이다. 반면 육상에서는 경로 항법이 많이 사용되지 않는다.

 

▲ [그림 8] 궤적 항법

궤적(Track) 항법

선박이나 항공기의 항로와 달리 육상의 이동로는 복잡한 형상이다. 이런 길을 실제 이동하면서 기록한 궤적(Trace, Track, Trail, Path)이 있으면 다음에 자신 또는 다른 이가 그 길을 잘 찾아갈 수 있다. 이렇게 궤적 항법은 육상에서 많이 사용된다.

 

[그림 8]과 같이 궤적 항법을 실행하면 지도 화면에 해당 궤적이 표시되므로 길을 잘 찾을 수 있을 뿐만 아니라 현재 사용자 위치에서 궤적을 따라 궤적 끝까지 도상거리(높낮이가 반영되지 않은 평면상의 거리)가 화면 하단에 표시된다. 궤적 항법을 실행했을 때 나침반 화면은 항상 다음 트랙 포인트까지의 지점 항법을 보여준다.

 

궤적은 전자 지도에서 직접 트랙 포인트를 찍어 작성할 수도 있지만 이 역시 등고선을 보고 지형을 파악할 줄 모르면 신뢰할 수 있는 궤적을 작성할 수 없다.

 

 

국립등산학교_ 남정권

  

<본 내용은 소방 조직의 소통과 발전을 위해 베테랑 소방관 등 분야 전문가들이 함께 2019년 5월 창간한 신개념 소방전문 월간 매거진 ‘119플러스’ 2019년 10월 호에서도 만나볼 수 있습니다.> 

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