GPS 시간 못믿겠다…대안 찾는 과학자들
하이커뮤니티매니져
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09.22
내비게이션, 주식 거래 앱 등을 사용하는 디지털 시대에는 ‘정확한 시간’이 매우 중요한 가치를 지닌다. 게티이미지뱅크 제공.
위성위치확인시스템(GPS)으로 익숙한 글로벌위성항법시스템(GNSS)은 인공위성에 실린 원자시계를 이용해 지상으로 ‘정확한 시간’을 제공한다. 이론상 정확한 시간을 송신하지만 기상 이변이나 신호 교란 등 다양한 상황이 빈번하게 발생하면서 실제 시간 정확도가 떨어지고 있다는 우려가 나오고 있다. 과학자들은 GNSS의 한계를 뛰어넘을 대안으로 광학 원자시계, 양자역학을 활용한 시계 등을 모색하고 있다.
디지털 시대 인공위성을 통한 정확한 시간 정보는 어느 때보다 중요해졌다. 내비게이션을 사용할 때 미세한 시간 오차만으로 데이터 오류가 생겨 잘못된 길로 들어설 수 있다. 주식 거래 앱 이용 시에도 시간에 문제가 생기면 거래가 꼬여 막대한 손해로 이어질 수 있기 때문에 정확히 동기화된 시간은 현대 사회의 핵심 자원으로 여겨진다.
● 시간 동기화 수단 GPS, 스푸핑 등으로 교란 발생
GNSS가 전달하는 신호는 지상 수신기에 의해 수신된다. 전 세계적으로 가장 널리 사용되는 GNSS는 미국에서 개발한 GPS다. GPS는 개발 당시 미군 전용으로 사용됐으나 현재는 보편적으로 쓰이고 있다. 러시아의 글로나스(GLONASS), 유럽연합의 갈릴레오(Galileo), 중국의 베이두(BeiDou) 등 다른 GNSS도 존재하지만 빠른 시장 선점과 상용화로 GPS는 GNSS의 대명사가 됐다. 일상생활에서 쓰이는 스마트폰이나 내비게이션 등에 GPS 수신 기능이 탑재돼 있다. 안정적이면서 저렴하게 시간을 동기화하는 수단이다.
전 세계에 존재하는 무수히 많은 수신기들이 GPS가 전달하는 신호를 받고 있다. 문제는 GPS가 제공하는 시간이 부정확해질 수 있다는 점이다. 범죄조직이 해킹 수법인 ‘스푸핑’을 통해 GPS 수신을 방해하거나 수신기가 잘못된 정보를 인식하도록 만들 수 있다. 첸더 벨루 영국 케임브리지대 공대 교수는 15일 국제학술지 ‘네이처’를 통해 “GPS 신호 수신이 방해받거나 시간 및 위치 좌표가 잘못 제공되는 경우가 늘고 있다”고 밝혔다. 기상 이변으로 신호 수신이 중단되거나 교란이 일어나는 사례도 늘고 있다.
● 지역 기반 시계, 광학 원자시계 등 GPS 대안 개발 중
GPS가 제공하는 시간의 정확도가 떨어지는 빈도가 늘면서 정확한 시간을 지속적으로 유지할 수 있는 새로운 전략이 필요하다는 목소리가 커졌다. 교통, 금융, 통신 등 중요한 인프라를 지키려면 GPS에 대한 의존도를 줄여야 한다.
과학자들은 GPS 서비스를 제공하는 기관 및 기업의 책임을 강화하는 규제 정책이 하나의 해결책이 될 수 있다고 보고 있다. GPS 오류는 자율주행차 오작동, 높은 정밀도를 요구하는 측량 기술의 생산성 저하, 금융 거래에서의 경제적 손실 등으로 이어질 수 있는 만큼 기업의 책임감을 높여 GPS 시스템의 안정성을 높이도록 유도할 수 있다는 것이다.
GPS와 독립적으로 존재해 GPS 신호가 끊기거나 불안정할 때도 지속적으로 정확한 시간을 제공할 수 있는 '지역 기반 시계'를 마련하는 것도 필요하다. 영국 국립물리연구소(NPL)는 광섬유 네트워크를 이용해 금융 시장을 지원하는 지역 기반 시계를 제공해왔다. GPS에 의존하지 않고 비용 효율적으로 정확한 시간을 확보할 수 있는 기술이란 점이 입증됐다.
기존에 없던 새로운 시계를 개발하는 방법도 있다. NPL이 개발 중인 광학 원자시계는 세슘 원자로 만든 현재의 원자시계보다 정밀도가 100배 이상 높을 것으로 기대된다. 멀리 떨어져 있는 두 입자가 서로 긴밀하게 연결되는 ‘양자 얽힘’ 원리를 이용한 시계, 원자핵을 이용해 구현하는 핵 시계 등도 초정밀 시계 후보로 연구되고 있다.
벨루 교수는 “5G 무선 네트워크 기술에서 6G로 전환되면 더 많은 데이터가 더 빠른 속도로 전송돼야 하기 때문에 지금보다 시간 동기화 능력이 향상돼야 한다”며 “풍력, 태양광 등 재생에너지를 기반으로 한 분산형·탈중앙화 에너지 공급망이 형성되려면 지역 곳곳에 흩어진 에너지를 효과적으로 관리할 수 있어야 하기 때문에 역시 정확한 시간이 필요하다”고 말했다.
이어 “19세기 후반 미국에서 철도 및 전신 시스템이 구축되면서 운송 비용이 크게 줄고 지리적으로 분산된 비즈니스를 감독할 수 있게 됐다”며 “정밀도가 향상된 시계는 GPS의 내재된 위험과 한계를 극복하고 철도 및 전신의 등장처럼 산업 혁신, 경제 성장을 촉진하는 동력이 될 것”이라고 덧붙였다.
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