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갈릴레오 (항법 시스템)

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목차

1. 개요

갈릴레오(Galileo)는 유럽연합(EU)과 유럽우주국(ESA)이 공동으로 개발한 범지구 위성 항법 시스템이다. GPS와 유사하게, 고도 약 2만 4천km 상공에 30기의 인공위성을 배치하여, 민간용으로 설계되어 군사적 목적에 의한 서비스 중단을 방지하는 것을 목표로 한다. 2005년부터 기술 시험 위성 발사를 시작하여 2016년 초기 서비스를 개시했으며, 2020년까지 위성 발사를 완료할 예정이었다. 갈릴레오는 개방 서비스, 고정밀 서비스, 공공 규제 서비스, 수색 및 구조 서비스 등 다양한 서비스를 제공하며, 2018년에는 유럽에서 판매되는 신규 차량에 자동 응급 구난 시스템인 eCall을 지원하도록 의무화되었다.

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갈릴레오 (항법 시스템)
개요
이름갈릴레오
종류민간, 상업용
상태초기 서비스
운영 기관EUSPA, ESA
서비스 범위전 세계
정밀도20 cm (2023년 1월 24일부터 공개)
위성 수 (정상)30개 (24개 작동 + 6개 예비)
위성 수 (현재)25개 사용 가능 (2024년 9월)
최초 발사2005년 12월 28일
마지막 발사2024년 9월 17일
궤도 방식3 × MEO 궤도면
궤도 높이23222 km
초기 위성 비용100억 유로
총 발사 횟수15회
웹사이트gsc-europa.eu (유럽 GNSS 서비스 센터)
궤도 주기10/17 sd (약 14시간 4분 45초)
재방문 주기10 항성일
상세 정보
개발유럽 연합
발사체소유스 ST-B
아리안 5
아리안 6
위성 제작OHB 시스템/서리 위성 (Full Operational Capability, FOC)
항법 신호E1
E5
E6
위성 상태시험 중
사용 가능
사용 불가
신호 없음
기타
관련 시스템GPS (미국)
GLONASS (러시아)
BeiDou (중국)
IRNSS (인도)
QZSS (일본)

2. 역사적 배경

갈릴레오(Galileo)는 유럽 연합(EU)의 전 지구 항법 위성 시스템(GNSS)이다. 고도 약 24,000km 상공에 30기의 인공위성을 쏘아 올리는 대규모 계획으로, 미국 국방부가 운영하는 GPS와 달리 군사적인 이유로 서비스가 저하되거나 중단되는 것을 피할 목적으로 개발되고 있다.

2005년 12월 28일 GIOVE-A 위성 1기를 발사하여 2006년 1월 12일부터 시험 전파를 발사했고, 2007년 5월 2일 영국 서리위성기술(Surrey Satellite Technology)이 작성한 항법 메시지가 길드포드 지구국으로부터 GIOVE-A 위성에 업로드되어 방송되었다.

당초 2006년 중 발사 예정이던 2기의 위성은 2007년 말로 발사가 늦어졌고, 본격적인 이용 개시는 2010년 경으로 계획되었으나 2013년으로 연기되었다. 초기 사업비는 36억유로 내지 38억유로로 책정되었고 민간기업들이 총 24억유로를 부담할 예정이었지만, 공동 사업체 체제가 갖추어지지 않아 2007년 5월 EU는 공적 자금으로 전액 인수하는 계획 수정안을 결정해 같은 해 11월에 승인하였다. 2016년 말까지 30개 위성 중 14개를 가동할 예정이었고, 2020년까지 30개의 위성을 발사하여 갈릴레오 항법시스템이 완성될 예정이었다.[196][197]

갈릴레오 시스템을 운영하는 EUSPA의 본부는 프라하에 있다.


무료로 이용 가능한 GPS와 달리, 막대한 비용을 투자하여 유료로 활용할 계획인 갈릴레오의 수익성에 의문을 제기하는 의견도 많았다. 2010년에는 위키리크스를 통해 유출된 미국 외교 당국의 자료에서, 갈릴레오에 사용할 14기의 위성 제작을 맡은 독일의 계약 기업 담당 임원이 갈릴레오 계획을 "프랑스의 국익에 기반한 어리석은 아이디어"라고 언급한 것이 밝혀져, 해당 임원이 해임되는 소동이 있었다.[198]

2. 1. 개발 배경 및 목표

1999년, 유럽우주국(ESA)의 주요 참여국인 독일, 프랑스, 이탈리아[23]는 각자 갈릴레오 시스템에 대한 다른 개념을 가지고 있었으나, 세 나라 엔지니어 합동팀에 의해 하나의 개념으로 통합되었다. 갈릴레오 프로그램의 1단계는 2003년 5월 26일 유럽연합(EU)과 ESA에 의해 공식적으로 승인되었다. 이 시스템은 미국의 GPS(Global Positioning System), 러시아의 GLONASS, 중국의 BeiDou와 같은 군사 목적의 시스템과 달리 민간용으로 주로 사용될 목적으로 설계되었다. 갈릴레오는 군사 목적이 아닌 응용 프로그램에 대한 정확도를 제한하지 않는다.[24][25] 다만, 극단적인 상황(예: 무력 충돌)에서는 군사 목적으로 중단될 수 있다.[26]

갈릴레오는 EU의 전 지구 항법 위성 시스템으로, 고도 약 24,000km 상공에 항법 위성 30기를 운용할 계획이다. 민간 주도로는 최초의 위성 항법 시스템이며, EU는 미국 국방부가 운영하는 GPS와 달리 군사적 이유로 서비스 저하 및 중단을 피할 수 있다는 장점이 있다고 언급한다. 또한, 측위에 걸리는 시간을 단축하고, GPS의 수 미터에 비해 1미터까지 정확도를 향상시킬 수 있다.

2005년 12월 28일에 첫 번째 시험 위성 GIOVE-A가 발사되었으며, 2006년 1월 12일부터 시험 전파를 발사했다. 2007년 5월 2일에는 영국 Surrey Satellite Technology에서 제작한 항법 메시지가 길드포드 지구국에서 GIOVE-A 위성에 업로드되어 방송되었다. 2006년 중에 발사 예정이었던 두 번째 시험 위성 GIOVE-B는 발사가 2008년 4월까지 지연되었다. 본격적인 서비스 개시는 2010년경으로 예상되었으나, 2016년 12월부터 초기 서비스를 시작했으며[196], 2020년에 본격적인 서비스가 시작될 예정이었다.

초기 사업비는 36억유로 또는 38억유로로 예상되었으며, 민간 기업이 24억유로를 부담할 예정이었지만, 2007년에 공동 사업체가 해산되면서 계획 중단이 검토되었다. 2007년 5월 EU는 공적 자금으로 전액을 부담하기로 결정하고, 11월에 승인되었다.

2. 2. 개발 과정 및 참여국

1999년, 유럽우주국(ESA)의 주요 참여국인 독일, 프랑스, 이탈리아 3개국은 갈릴레오 시스템에 대한 각자의 개념을 통합하였다.[23] 2003년 5월 26일 유럽연합(EU)과 ESA는 갈릴레오 프로그램 1단계를 공식 승인하였다. 이 시스템은 미국(GPS) , 러시아(GLONASS), 중국(BeiDou)의 군사 목적 시스템과 달리 민간용으로 설계되었다. 갈릴레오는 군사 목적이 아닌 응용 프로그램에 대한 정확도를 제한하지 않으며,[24][25] 유럽 시스템은 극단적인 상황(예: 무력 충돌)에서 군사 목적으로 중단될 수 있다.[26] 이탈리아와 독일은 갈릴레오 프로그램 1세대 개발을 주도했고,[27] 프랑스는 갈릴레오 2세대(G2G) 개발에서 더욱 중요한 역할을 하고 있다.[28][29][30]

갈릴레오는 미국 국방부가 운영하는 GPS와 달리 군사상의 이유 등으로 서비스가 저하되거나 중단되는 것을 피할 목적으로 개발되고 있다. 2005년 12월 28일 GIOVE-A 위성 1기를 발사하여 2006년 1월 12일부터 시험 전파를 발사했고, 2007년 5월 2일 영국 서리위성기술(Surrey Satellite Technology)이 작성한 항법 메시지가 길드포드 지구국에서 GIOVE-A 위성에 업로드되어 방송되었다.

당초 2006년 중 발사 예정이던 2기의 위성은 2007년 말로 발사가 늦어졌고, 본격 이용 개시는 2010년 경으로 계획되었으나 2013년으로 연기되었다. 초기 사업비는 36억유로 내지 38억유로로 책정되었고 민간기업들이 총 24억유로를 부담할 예정이었지만, 공동 사업체가 갖추어지지 않아 2007년 5월 EU는 공적 자금으로 전액 인수하는 계획 수정안을 결정해 11월에 승인하였다. 2016년 말까지 30개 위성 중 14개를 가동할 예정이었고, 2020년까지 30개의 위성을 발사하여 갈릴레오 항법시스템을 완성할 예정이었다.

갈릴레오 개발에는 여러 국가가 참여하거나 참여했었다.

국가참여 여부 및 비고
노르웨이, 스위스참여
대한민국, 이스라엘, 우크라이나, 인도, 모로코, 사우디아라비아참여
중화인민공화국2003년에 참여·출자했으나,[199] 현재는 자체 개발한 베이더우에 전념하고 있다.
영국2018년 12월 EU 탈퇴에 따라 탈퇴할 것을 발표했다.[200]



일본도 협력을 제안받았지만, 정치적 요소, 비용 문제, 실현 가능성이 낮다고 판단하여 참여를 보류했다. 대신 독자적인 위성항법 시스템으로 GPS 및 갈릴레오의 위치 정보를 보정하여 고정밀 항법을 수행하는 준천정위성시스템을 개발 중이다.

2. 3. 대한민국의 참여

대한민국은 갈릴레오 항법 시스템에 참여하고 있다.

3. 시스템 구성

독일항공우주센터 오베르파펜호펜 부지의 갈릴레오 관제센터


레뒤 ESA 추적국에 있는 갈릴레오 궤도상 시험(IOT) L 대역(1,000 – 2,000 MHz) 안테나


갈릴레오 시스템의 궤도 및 신호 정확도는 다음의 지상 시스템에 의해 제어된다.

  • 위성 및 임무 제어를 위한 두 개의 지상 관제 센터(오베르파펜호펜, 푸치노)
  • 키루나, 쿠루(2곳), 누메아, 레위니옹(생트마리), 레뒤, 파페에테에 위치한 7개의 원격 측정, 추적 및 제어(TT&C) 기지국
  • 스발바르, 쿠루, 파페에테, 레위니옹(생트마리), 누메아에 위치한 기지국 당 2개씩 총 10개의 임무 데이터 업링크 기지국(ULS)
  • 케르귈렌 제도를 포함한 전 세계에 분산된 여러 개의 기준 센서 기지국(GSS)
  • 모든 지리적으로 분산된 위치 간의 데이터 배포 네트워크
  • 갈릴레오 사용자를 지원하기 위한 서비스 센터(마드리드)


유럽 GNSS 서비스 센터는 갈릴레오 사용자 지원을 위한 접점이다.


유럽 GNSS 서비스 센터(GSC)[117]는 마드리드에 위치하며, 갈릴레오 시스템과 사용자 간의 단일 인터페이스를 제공한다. GSC는 갈릴레오 공식 문서를 발행하고, 전 세계적으로 갈릴레오의 현재 및 미래 서비스를 홍보하며, 표준화를 지원하고 갈릴레오 알마낙, 에페머리스 및 메타데이터를 배포한다. GSC 사용자 헬프데스크[118]는 갈릴레오 사용자 지원을 위한 접점이다. GSC는 사용자의 질문에 답변하고 사고 통지를 수집하며, GSC 웹 포털을 통해 전 세계 모든 갈릴레오 사용자에게 지속적인 지원을 제공한다. GSC는 업데이트된 갈릴레오 위성 시스템 상태를 제공하고, 갈릴레오 사용자에 대한 공지(NAGU)[119]를 통해 계획되거나 계획되지 않은 이벤트에 대해 알린다. 또한 갈릴레오 서비스 및 신호 설명에 대한 참조 문서, 일반 정보, 성능 보고서를 발행한다.

갈릴레오 시스템은 E1 (1575.42 MHz), E5 (1191.795 MHz, E5a (1176.45 MHz) 및 E5b (1207.14 MHz)로 구성), E6 (1278.75 MHz)의 세 가지 신호를 전송한다.[100]

갈릴레오 FOC 신호
매개변수E1-IE1-QE5aE5bE6-IE6-Q
반송파 주파수 (MHz)1,575.421,575.421,176.451,207.141,278.751,278.75
변조 방식CBOC (6, 1, 1/11)BOCcos (15, 2.5)AltBOC (15, 10)AltBOC (15, 10)BPSK (5)BOCcos (10, 5)


3. 1. 위성 시스템

지구 표면의 특정 위치에서 보이는 위성 배치


2012년 기준으로, 이 시스템은 2015년에 15개의 위성이 가동되고 2020년에 완전 가동에 도달할 예정이었다.

  • 궤도상 위성 30개 (완전 가동 24개, 예비 6개)
  • 궤도 고도: 23km (MEO)
  • 궤도 주기: 14시간 5분 (17회전마다, 10 항성일 동안 수행, 같은 위치를 지나는 위성)[98]
  • 3개의 궤도면, 56.0° 경사각, 120.0° 경도로 분리된 승교점 (각 궤도면당 가동 위성 8개와 활성 예비 위성 2개)
  • 위성 수명: 12년 이상
  • 위성 질량: 675kg
  • 위성 본체 크기: 2.7×
  • 태양전지판 길이: 18.7m
  • 태양전지판 출력: 1.5 kW (수명 종료 시)
  • 항법 안테나 출력: 155–265 W[99]


갈릴레오 위성에 탑재된 탑재 시스템의 마스터 시계로 사용되는 우주용 수동 수소 마저


2002년에 제작된 갈릴레오 위성용 루비듐 원자 시계 시제품


각 갈릴레오 위성에는 서로 독립적인 두 개의 마스터 수동 수소 마저 원자 시계와 두 개의 보조 루비듐 원자 시계가 있다.[111][112] 정밀하고 안정적인 우주급 원자 시계는 모든 위성 항법 시스템에 중요한 구성 요소이므로, 사용된 4중 중복성은 탑재된 원자 시계가 우주에서 고장 나더라도 갈릴레오 시스템이 계속 작동하도록 한다. 탑재된 수동 수소 마저 시계의 정밀도는 탑재된 루비듐 원자 시계보다 4배 더 우수하며, 300만 년에 1초로 추정된다. 1나노초 (10억분의 1초)의 시간 오차는 지구 표면에서 30cm의 위치 오차로 이어진다. 수신기가 신호가 도달하는 데 걸리는 시간을 계산할 수 있도록 정확한 시간 신호를 제공한다.[113][114][115]

갈릴레오 위성은 하나의 수소 마저 시계를 기본 모드로, 루비듐 시계를 핫 백업으로 실행하도록 구성된다. 정상적인 조건에서 작동하는 수소 마저 시계는 항법 신호가 생성되는 기준 주파수를 생성한다. 수소 마저에 문제가 발생하면 루비듐 시계로 즉시 전환된다. 기본 수소 마저가 고장나는 경우, 이중화 시스템의 일환으로 지상 부분에서 며칠 이내에 보조 수소 마저를 활성화하여 인계할 수 있다. 시계 모니터링 및 제어 장치는 네 개의 시계와 항법 신호 발생기 장치(NSU) 간의 인터페이스를 제공한다. 활성 수소 마스터 시계의 신호를 NSU로 전달하고 마스터 시계와 활성 예비 시계에서 생성된 주파수가 위상이 일치하도록 하여 마스터 시계가 고장날 경우 예비 시계가 즉시 인계할 수 있도록 한다. NSU 정보는 여러 위성으로부터 수신된 신호의 차이를 삼변측량하여 수신기의 위치를 계산하는 데 사용된다.

탑재된 수동 수소 마저와 루비듐 시계는 몇 시간 동안 매우 안정적이다. 하지만 무기한으로 작동하도록 내버려두면 시간 측정이 드리프트되므로 더욱 안정적인 지상 기반 기준 시계 네트워크와 정기적으로 동기화해야 한다. 여기에는 활성 수소 마저 시계와 세슘 주파수 표준을 기반으로 하는 시계가 포함되는데, 루비듐 또는 수동 수소 마저 시계보다 훨씬 더 나은 중장기 안정성을 보여준다. 지상의 이러한 시계들은 후치노와 오버파펜호펜 갈릴레오 관제 센터의 병렬 작동 정밀 타이밍 시설 내에 모여 있다. 지상 기반 시계는 갈릴레오 시스템의 표준인 갈릴레오 시스템 시간(GST)이라는 전 세계 시간 기준을 생성하며, 유럽 주파수 및 시간 연구소의 UTC(k)인 지역 UTC와 정기적으로 비교된다.[116]

3. 2. 지상 시스템



갈릴레오 시스템의 궤도 및 신호 정확도는 다음의 지상 시스템에 의해 제어된다.

  • 위성 및 임무 제어를 위한 두 개의 지상 관제 센터(오베르파펜호펜, 푸치노)
  • 키루나, 쿠루(2곳), 누메아, 레위니옹(생트마리), 레뒤, 파페에테에 위치한 7개의 원격 측정, 추적 및 제어(TT&C) 기지국
  • 스발바르, 쿠루, 파페에테, 레위니옹(생트마리), 누메아에 위치한 기지국 당 2개씩 총 10개의 임무 데이터 업링크 기지국(ULS)
  • 케르귈렌 제도를 포함한 전 세계에 분산된 여러 개의 기준 센서 기지국(GSS)
  • 모든 지리적으로 분산된 위치 간의 데이터 배포 네트워크
  • 갈릴레오 사용자를 지원하기 위한 서비스 센터(마드리드)


유럽 GNSS 서비스 센터(GSC)[117]는 마드리드에 위치하며, 갈릴레오 시스템과 사용자 간의 단일 인터페이스를 제공한다. GSC는 갈릴레오 공식 문서를 발행하고, 전 세계적으로 갈릴레오의 현재 및 미래 서비스를 홍보하며, 표준화를 지원하고 갈릴레오 알마낙, 에페머리스 및 메타데이터를 배포한다.

GSC 사용자 헬프데스크[118]는 갈릴레오 사용자 지원을 위한 접점이다. GSC는 사용자의 질문에 답변하고 사고 통지를 수집하며, GSC 웹 포털을 통해 전 세계 모든 갈릴레오 사용자에게 지속적인 지원을 제공한다.

GSC는 업데이트된 갈릴레오 위성 시스템 상태를 제공하고, 갈릴레오 사용자에 대한 공지(NAGU)[119]를 통해 계획되거나 계획되지 않은 이벤트에 대해 알린다. 또한 갈릴레오 서비스 및 신호 설명에 대한 참조 문서, 일반 정보, 성능 보고서를 발행한다.

3. 3. 신호 및 서비스

갈릴레오 시스템은 E1 (1575.42 MHz), E5 (1191.795 MHz, E5a (1176.45 MHz) 및 E5b (1207.14 MHz)로 구성), E6 (1278.75 MHz)의 세 가지 신호를 전송한다.[100]

갈릴레오 FOC 신호
매개변수E1-IE1-QE5aE5bE6-IE6-Q
반송파 주파수 (MHz)1,575.421,575.421,176.451,207.141,278.751,278.75
변조 방식CBOC (6, 1, 1/11)BOCcos (15, 2.5)AltBOC (15, 10)AltBOC (15, 10)BPSK (5)BOCcos (10, 5)



갈릴레오 시스템은 다음과 같은 네 가지 주요 서비스를 제공한다.


  • 개방 서비스(OS): 적절한 장비를 갖춘 누구나 무료로 사용할 수 있다. 이중 주파수 수신기를 사용하면 최적의 조건에서 최대 1m의 정확도를 제공한다.[101]
  • 고정밀 서비스(HAS): 무료로 20cm의 정확도를 제공한다.[102]
  • 공공 규제 서비스(PRS): 방해 전파 방지 기능과 문제 감지 기능을 갖추어 더욱 강력하게 설계되었으며, 공인 정부 기관에 한정된다.[103]
  • 수색 및 구조 서비스(SAR): MEOSAR 서비스이며 국제 코스파스-사르삿 프로그램의 일부이다.[104]


유럽 GNSS 서비스 센터는 2017년부터 공개 서비스 및 탐색 및 구조 서비스에 대한 분기별 성능 보고서를 공개하고 있으며, 일반적으로 보고된 성능 지표는 목표값을 상회한다.[105]

2021년 4월, 5월, 6월 보고서에 따르면, UTC 시간 전파 서비스 정확도는 4.3나노초 이하였으며, 30 ns 목표값을 초과했다. 단일 및 이중 주파수 수신기의 신호 우주 오차(SISE)도 2m 목표값 이내였다.[106][107] 갈릴레오 항법 메시지에는 갈릴레오 시스템 시간(GST), UTC 및 GPS 시간(GPST) 간의 차이가 포함되어 상호 운용성을 높인다.[108][109]

2021년 4월, 5월, 6월 보고서에 따르면, 다양한 성능 지표 측정값은 목표값을 상회했다.[110]

갈릴레오는 MEOSAR 시스템의 일부로 전 세계적인 수색 및 구조(SAR) 기능을 제공한다. 갈릴레오 위성에는 비상용 무선표지기에서 오는 406MHz 긴급 주파수 신호를 구조 조정 센터로 전달하는 트랜스폰더가 장착되어 구조 작업이 시작된다.[120][121][122][123]

갈릴레오 SAR 시스템은 비상용 무선표지기 신호를 수신한 후, 위험에 처한 사람들에게 무선표지기가 감지되었고 도움이 오고 있음을 알리는 복귀 링크 메시지(RLM)를 무선표지기로 전송한다. 이 기능은 기존의 코스파스-사르삿 시스템과 비교하여 주요한 업그레이드로 간주된다.[124] 2014년 2월 테스트에 따르면, 시뮬레이션된 긴급 위치의 77%를 2km 이내에서, 95%를 5km 이내에서 정확히 찾을 수 있었다.[125]

갈릴레오 복귀 링크 서비스(RLS)는 2020년 1월부터 모든 RLS 지원 비상용 무선표지기에 대해 서비스를 시작했다.[126][127][128][129]

4. 국제 관계 및 협력

갈릴레오는 유럽 연합(EU)이 주도하는 위성 항법 시스템으로, 미국의 GPS와 경쟁하며 국제적인 협력과 갈등을 겪어왔다.

초기에 미국은 갈릴레오가 GPS보다 높은 정밀도를 제공한다는 점에 우려를 표했다. 특히 적국이 갈릴레오 신호를 군사적으로 이용할 가능성을 걱정했다. 2001년 12월, 미국 국방부 차관 폴 울포위츠는 유럽 연합 회원국 장관들에게 서한을 보내 이러한 우려를 전달하기도 했다.[36] 그러나 2004년 6월, EU와 미국은 협약을 통해 GPS와 갈릴레오가 공존하고 함께 사용할 수 있도록 하는 데 합의했다.[26]

갈릴레오 프로젝트에는 여러 국가가 참여했다. 주요 협력 국가는 다음과 같다:

국가참여 시기내용
이스라엘2004년 7월EU와 협력 협정 체결[84]
우크라이나2005년 6월EU와 프로젝트 참여 협정 체결[85]
인도2005년 9월EU와 프로젝트 참여 협정 체결[86][87]
모로코2005년 11월프로젝트 참여
노르웨이2009년 4월개발 비용 6890.000000000001만유로 약속, 자국 기업 건설 계약 입찰 참여 허용[91]
스위스2013년 12월프로그램 참여 협력 협정 체결, 2008-2013년까지 8000만유로 기여[92]



중국은 2003년 9월 갈릴레오 프로젝트에 참여하여 2.3억유로를 투자하기로 했으나,[83] 2006년 11월 자체 위성 항법 시스템인 베이더우 항법 시스템 구축으로 방향을 전환했다.[88]

대한민국도 갈릴레오 프로젝트에 참여하고 있다.

2018년, 영국은 브렉시트로 인해 갈릴레오 프로젝트에서 제외될 가능성이 제기되었고,[8] 결국 영국은 자체적인 위성 항법 시스템 구축을 모색하게 되었다.[95]

4. 1. 미국과의 관계

2001년 12월 미국 국방부 차관 폴 울포위츠가 유럽 연합 회원국 장관들에게 보낸 서한(호환성 문제 지적)


갈릴레오는 모든 사용자가 접근할 수 있는 EU의 민간 GNSS 시스템으로 계획되었다. 초기 GPS는 가장 높은 품질의 신호를 군사 목적으로만 사용했고, 민간용 신호는 의도적으로 성능이 저하되었다(선택적 가용성). 그러나 1996년 빌 클린턴 대통령이 선택적 가용성 해제 정책 지침에 서명했고, 2000년 5월부터 민간과 군 모두에게 동일한 정밀도의 신호가 제공되었다.[35]

갈릴레오가 GPS보다 높은 정밀도를 제공하도록 설계되자, 미국은 적국이 갈릴레오 신호를 이용해 미국과 동맹국을 공격할 수 있다고 우려했다. 초기에 갈릴레오에 선택된 주파수는 미국이 자체 GPS 신호에 간섭하지 않고 갈릴레오 신호를 차단하는 것을 불가능하게 만들었을 것이다. 미국은 적국의 GNSS 사용을 막으면서 동시에 GPS 기능을 잃고 싶어하지 않았다. 중국의 갈릴레오에 대한 관심이 보고되자 일부 미국 관리들의 우려는 더욱 커졌다.[36]

익명의 EU 관계자는 미국 관리들이 주요 분쟁 시 갈릴레오가 미군 공격에 사용될 경우 갈릴레오 위성을 격추하는 것을 고려할 수 있다고 암시했다고 주장했다.[37] EU의 입장은 갈릴레오는 모든 국가와 모든 사람이 이용할 수 있는 중립적인 기술이라는 것이다. 처음에 EU 관계자들은 갈릴레오에 대한 원래 계획을 변경하고 싶어하지 않았지만, 이후 갈릴레오가 다른 주파수를 사용하는 것으로 타협을 보았다. 이를 통해 다른 GNSS에 영향을 주지 않고 각 GNSS를 차단하거나 교란할 수 있다.[38]

지구 주위의 중간 고도 궤도를 강조하는 이미지. 저지구궤도에서 가장 낮은 고지구궤도(정지궤도와 그 폐기궤도, 달 궤도 거리의 9분의 1)까지, 반 알렌 방사선대와 지구의 비율을 나타냄


갈릴레오를 독립적인 시스템으로 개발해야 할 이유 중 하나는 미국 군부가 의도적으로 전 지구적 선택적 가용성(SA)을 적용하여 GPS의 위치 정보의 정확도를 상당히 떨어뜨릴 수 있다는 점이었다. GPS는 전 세계적으로 민간 응용 분야에 널리 사용되고 있다. 갈릴레오 지지자들은 항공기 항법 및 착륙을 포함한 민간 인프라가 이러한 취약성을 가진 시스템에만 의존해서는 안 된다고 주장했다.

2000년 5월 2일, 빌 클린턴 미국 대통령에 의해 선택적 가용성이 비활성화되었다. 2001년 말 GPS를 관리하는 기관은 선택적 가용성을 다시 활성화할 의도가 없다고 확인했다.[41] 선택적 가용성 기능은 여전히 존재하지만, 2007년 9월 19일 미국 국방부는 새로운 GPS 위성은 선택적 가용성을 구현할 수 없다고 발표했다.[42] 2009년에 발사된 GPS 블록 IIF 위성과 그 이후의 모든 GPS 위성은 선택적 가용성을 지원하지 않는다고 명시되어 있다. GPS 블록 III 프로그램에서 기존 위성이 교체됨에 따라 선택적 가용성은 더 이상 옵션이 되지 않을 것이다.[43] 현대화 프로그램에는 GPS III 및 갈릴레오 시스템이 상호 운용될 수 있도록 하는 표준화된 기능도 포함되어 있어, 수신기를 개발하여 GPS와 갈릴레오를 함께 사용하여 더욱 정확한 GNSS를 생성할 수 있다.

2004년 6월, 유럽 연합은 미국과 체결한 협약에 따라 이진 오프셋 반송파 변조(binary offset carrier modulation) 1.1 또는 BOC(1,1)로 전환하는 데 동의하여 GPS와 갈릴레오의 공존과 미래의 두 시스템의 결합 사용을 허용했다. 유럽 연합은 또한 "동맹국과 미국의 국가 안보 역량 보호와 관련된 상호 우려"를 해결하기로 합의했다.[26]

4. 2. 기타 국가와의 협력


  • 이스라엘: 2004년 7월 EU와 갈릴레오 프로젝트 협력 협정을 체결했다.[84]
  • 대한민국
  • 우크라이나: 2005년 6월 EU와 프로젝트 참여 협정을 체결했다.[85]
  • 인도: 2005년 9월 EU와 프로젝트 참여 협정을 체결했다.[86][87]
  • 모로코: 2005년 11월 프로젝트에 참여했다.
  • 사우디아라비아
  • 노르웨이: 2009년 4월 개발 비용으로 6890.000000000001만유로를 약속하고 자국 기업의 건설 계약 입찰 참여를 허용하며 프로그램에 참여했다. ESA 회원이지만 EU 회원은 아니다.[91]
  • 스위스: 2013년 12월 프로그램 참여 협력 협정에 서명하고 2008년부터 2013년까지 소급하여 8000만유로를 기여했다. ESA 회원국으로서 수소 메이저 클록을 제공하여 갈릴레오 위성 개발에 협력했다.[92]

4. 3. 자금 조달 문제

유럽 연합 집행위원회는 2001년 11월 프로젝트의 여러 "연간" 매출 예상 그래프가 누적 예상치로 드러난 후 프로젝트의 다음 단계 자금 조달에 어려움을 겪었다. 각 연도의 예상치에 이전 모든 연도의 매출이 포함된 이 수십억 유로 규모의 오류가 드러나면서, 집행위원회 및 기타 기관에서 이 프로그램이 이전에 투자자와 의사결정자에게 제시된 투자 수익률을 달성할 가능성이 낮다는 인식이 확산되었다.[31] 2002년 1월 17일, 프로젝트 대변인은 미국의 압력과 경제적 어려움으로 인해 "갈릴레오 프로젝트가 거의 끝났다"고 밝혔다.[32]

하지만 몇 달 후 상황은 극적으로 바뀌었다. 유럽 연합 회원국들은 미국이 정치적 갈등 시 쉽게 작동을 중단시킬 수 없는 위성 기반 위치 및 시간 인프라를 갖는 것이 중요하다고 결정했다.[33]

유럽 연합과 유럽 우주국은 2002년 3월, 2003년 5월 26일에 완료된 검토를 조건으로 프로젝트 자금 지원에 합의했다. 2005년까지의 초기 비용은 11억유로로 추산되었다. 계획된 30개의 위성은 2011년부터 2014년 사이에 발사될 예정이었으며, 시스템은 2019년부터 운영되고 민간 통제하에 있을 예정이었다. 2006년과 2007년에 건설된 지구 상의 인프라를 포함하여 최종 비용은 30억유로로 추산되었다. 계획은 민간 기업과 투자자가 실행 비용의 3분의 2 이상을 투자하고, EU와 ESA가 나머지 비용을 분담하는 것이었다. 기본 "개방 서비스"는 갈릴레오 호환 수신기를 사용하는 모든 사람에게 무료로 제공될 예정이었으며, 원래 유료로 제공될 예정이었던 암호화된 고대역폭 고정밀 "상용 서비스"는 2018년 2월 고정밀 서비스(HAS)(E6 주파수에서 정밀점위치결정 데이터 제공)가 무료로 제공되고 인증 서비스는 상용으로 유지되는 것으로 합의되었다.[34] 2011년 초 프로젝트 비용은 초기 예상치보다 50% 초과되었다.[58]

2006년 중반, 공공-민간 파트너십이 결렬되었고, 유럽 연합 집행위원회는 갈릴레오 프로그램을 국유화하기로 결정했다.[46]

2007년 초, EU는 시스템 운영 자금 마련 방안을 아직 결정하지 못했고, 공공 자금 부족으로 프로젝트가 "심각한 위기에 처해 있다"는 말이 나왔다.[47] 독일 교통부 장관 볼프강 티펜제(Wolfgang Tiefensee)는 특히 시험용 위성 하나만 성공적으로 발사된 시점에 컨소시엄이 내분을 종식시킬 수 있을지에 대해 의문을 제기했다.

2007년 7월 13일,[48] EU 국가들은 다음 해 연합의 경쟁력 예산에서 5.48억유로 (7.55억달러, 3.7억파운드)를 삭감하고 그 자금의 일부를 다른 재정으로 이전하는 방안을 논의했다. 이 조치는 EU의 갈릴레오 위성 항법 시스템 비용의 일부를 충당할 수 있었다. 자금 부족을 해결하기 위해 유럽 연합의 연구 개발 프로젝트가 중단될 수도 있었다.

2007년 11월, EU는 농업 및 행정 예산에서 자금을 재분배하고[49] 더 많은 EU 기업을 유치하기 위해 입찰 절차를 완화하기로 합의했다.[50]

2008년 4월, EU 교통 장관들은 갈릴레오 이행 규정을 승인했다. 이를 통해 EU의 농업 및 행정 예산에서 34억유로가 배정되어[51] 지상국과 위성 건설 계약 체결이 시작될 수 있었다.

2009년 6월, 유럽 감사원은 보고서를 발표하여 거버넌스 문제, 상당한 지연 및 예산 초과로 인해 2007년 프로젝트가 중단되어 추가 지연 및 실패로 이어졌다고 지적했다.[52]

2009년 10월, 유럽 집행위원회는 계획된 위성 수를 28개에서 22개로 확정하고 나머지 6개는 나중에 주문하기로 했다. 또한 2013년에 첫 번째 OS, PRS 및 SoL 신호를 사용할 수 있게 되고, CS 및 SOL은 그 이후에 사용할 수 있게 될 것이라고 발표했다. 2006년부터 2013년까지의 34억유로 예산은 불충분한 것으로 간주되었다.[53] 2010년, 싱크탱크 오픈 유럽(Open Europe)은 갈릴레오의 총 비용을 완료 후 20년까지 222억유로로 추산했으며, 이는 전적으로 납세자들이 부담하는 것으로 나타났다. 2000년에 이루어진 초기 추산에 따르면 이 비용은 77억유로였으며, 그중 26억유로는 납세자가 부담하고 나머지는 민간 투자자가 부담하는 것으로 예상되었다.[54]

2010년 7월, 유럽 집행위원회는 프로젝트의 추가 지연 및 비용이 최대 15억유로~17억유로에 달할 것으로 추산하고 완료 예상 시기를 2018년으로 연기했다. 시스템 완료 후에는 정부가 매년 7.5억유로의 보조금을 지급해야 한다.[57] 위성을 30개(운영 위성 27개 + 예비 위성 3개)로 늘리기 위해 추가로 19억유로가 투입될 계획이었다.[58][59]

2011년 1월, 2020년까지의 인프라 비용은 53억유로로 추산되었다.

4. 4. 기술적 문제

갈릴레오는 초기 개발 단계에서 여러 기술적 문제와 지연을 겪었다. 2006년 중반, 공공-민간 파트너십이 결렬되면서 유럽 연합 집행위원회는 갈릴레오 프로그램을 국유화하기로 결정했다.[46] 2007년 초에는 EU가 시스템 운영 자금 마련 방안을 결정하지 못해 프로젝트가 "심각한 위기"에 처했다는 보도가 나왔다.[47]

2007년 11월, EU는 농업 및 행정 예산에서 자금을 재분배하고, 더 많은 EU 기업을 유치하기 위해 입찰 절차를 완화하기로 합의했다.[49][50] 2008년 4월, EU 교통 장관들은 갈릴레오 이행 규정을 승인하여 34억유로를 배정하고 지상국과 위성 건설 계약 체결을 시작할 수 있게 되었다.[51]

2009년 유럽 감사원은 거버넌스 문제, 상당한 지연 및 예산 초과로 인해 2007년 프로젝트가 중단되었다고 지적했다.[52] 2010년에는 갈릴레오의 총 비용이 222억유로에 달할 것으로 추산되었으며, 이는 초기 예상보다 훨씬 높은 금액이었다.[54]

2011년 위키리크스는 독일 위성 회사 CEO가 갈릴레오를 "주로 프랑스의 이익을 위한 어리석은 생각"이라고 말했다고 폭로했다.[61]

2014년 8월 22일에는 발사된 두 위성이 잘못된 궤도에 진입하는 사고가 발생했다.[150] 이 위성들은 항법에는 사용할 수 없게 되었지만, 물리학 실험에는 사용될 수 있었다.[151]

2017년 1월에는 여러 개의 원자 시계가 고장났다는 보고가 있었다. 각 위성은 4개의 시계(수동 수소 마저 2개, 루비듐 원자 시계 2개)를 탑재하고 있어 운영에는 영향이 없었지만, 시스템 결함 가능성이 제기되었다.[67][68][115] 2017년 7월, 유럽연합 집행위원회는 오작동의 주요 원인이 밝혀졌고, 추가 오작동 가능성을 줄이기 위한 조치가 취해졌다고 보고했다.[74][75]

2019년 7월 11일부터 18일까지는 전체 위성 시스템에 "원인 불명"의 신호 장애가 발생하여 모든 활성 위성이 "사용 불가" 상태로 표시되었다.[77][78][79] 이는 갈릴레오 지상 인프라 장비 오류로 인한 것이었다.[80]

2020년 12월 14일에는 6시간 동안 시스템 전반의 성능 저하가 발생했다.[81] 이는 지상 구간 원자 시계의 비정상적인 동작과 관련이 있었다.[82]

갈릴레오 위성에는 서로 독립적인 두 개의 마스터 수동 수소 마저 원자 시계와 두 개의 보조 루비듐 원자 시계가 탑재되어 있다.[111][112] 정밀하고 안정적인 우주급 원자 시계는 모든 위성 항법 시스템에 중요한 구성 요소이며, 4중 중복성을 통해 시스템의 안정성을 확보한다.

4. 5. 브렉시트의 영향

2018년 3월, 유럽 집행위원회는 영국이 유럽 연합(EU) 탈퇴 이후 갈릴레오 프로젝트의 일부, 특히 보안 서비스(PRS) 관련 부분에서 제외될 수 있다고 발표했다. 그 결과, 에어버스는 지상 관제 시스템(GCS) 작업을 포츠머스 사업장에서 EU 국가로 이전해야 했다.[8] 영국 관리들은 100억 유로 중 영국이 투자한 14억 유로를 회수할 수 있는지에 대한 법률 자문을 구하고 있다고 보도되었다.[93] EU 안보 연구소 회의 연설에서 브렉시트 협상 담당 EU 수석 협상관인 미셸 바르니에는 영국이 EU를 탈퇴하기로 결정했으므로 갈릴레오를 포함한 모든 EU 프로그램에서 탈퇴했다는 EU의 입장을 강조했다.[94] 2018년 8월, 영국은 브렉시트 이후 갈릴레오와 경쟁하는 위성 항법 시스템 구축을 검토할 것이라고 밝혔다.[95] 2018년 12월, 영국 총리 테레사 메이는 더 이상 투자금 회수를 추구하지 않겠다고 발표했고, 과학부 장관 샘 기마는 이 문제로 사임했다.[96]

5. 응용 분야 및 기대 효과

갈릴레오 시스템은 다양한 서비스를 제공하며, 이를 통해 여러 분야에서 긍정적인 효과를 기대할 수 있다. 주요 서비스는 다음과 같다:

서비스 종류설명정확도대상
개방 서비스(OS)적절한 장비를 갖춘 누구나 무료로 사용 가능최대 1m일반 사용자
고정밀 서비스(HAS)무료20cm일반 사용자
공공 규제 서비스(PRS)암호화, 방해 전파 방지, 문제 감지 기능 제공-공인 정부 기관
수색 및 구조 서비스(SAR)국제 코스파스-사르삿 프로그램의 일부, 비상 신호 감지 및 위치 정보 제공-조난자



유럽 GNSS 서비스 센터(GSC)는 갈릴레오 시스템과 사용자 간의 인터페이스 역할을 하며, 사용자 지원, 정보 제공, 시스템 상태 업데이트 등의 역할을 수행한다.[117]

특히, 갈릴레오의 수색 및 구조(SAR) 기능은 MEOSAR 시스템의 일부로서 전 세계적인 조난 상황에 대응한다. 갈릴레오 위성은 비상용 무선표지기에서 보내는 긴급 신호를 감지하여 구조 조정 센터로 전달하고, 조난자에게 구조대가 오고 있다는 메시지를 보내는 복귀 링크 메시지(RLM) 기능도 제공한다.[124] 이는 기존 시스템에 비해 큰 발전으로 평가받는다.

갈릴레오는 과학 연구 분야에도 활용될 수 있다. GEO6[177] 프로젝트는 갈릴레오를 활용한 새로운 응용 프로그램을 연구하며, AGILE[179] 프로젝트는 위치 기반 서비스 기술 및 상업적 측면을 연구한다.

삼성 갤럭시 S8+ 스마트폰이 갈릴레오 및 기타 GNSS 신호를 수신하는 모습


대부분의 주요 GNSS 수신기 칩과 스마트폰은 갈릴레오를 지원하며, 특히 화웨이 메이트 20 시리즈, 샤오미 Mi 8, 샤오미 Mi 9, 샤오미 Mi MIX 3 등은 이중 주파수 GNSS를 지원하는 초기 모델이다.[183][184][185]

2018년 4월부터 유럽에서 판매되는 모든 신규 차량은 사고 발생 시 자동으로 112에 신고하고 갈릴레오 위치 데이터를 전송하는 eCall 시스템을 지원해야 한다.[189]

2018년 11월, 미국 연방통신위원회(FCC)는 갈릴레오 E1 및 E5 주파수 사용을 승인하여, 미국 내에서도 갈릴레오 신호를 활용할 수 있게 되었다.[193][194]

6. 결론 및 전망

갈릴레오의 초기 사업비는 36억 유로 또는 38억 유로로 예상되었으며, 민간 기업이 24억 유로를 부담할 예정이었다. 그러나 2007년에 공동 사업체가 해산되면서 계획 중단이 검토되었다.[198] 2007년 5월 EU는 공적 자금으로 전액을 부담하기로 결정하고, 11월에 승인되었다.[198] 무료로 이용 가능한 GPS와 달리, 막대한 비용을 투자하여 유료로 활용할 계획인 갈릴레오의 수익성에 의문을 제기하는 의견도 많다.[198] 2010년에는 위키리크스를 통해 유출된 미국 외교 당국의 자료에 따르면, 갈릴레오에 사용할 14기의 위성 제작을 맡은 독일의 계약 기업 담당 임원이 갈릴레오 계획을 "프랑스의 국익에 기반한 어리석은 아이디어"라고 언급한 것이 밝혀져 해당 임원이 해임되는 소동이 있었다.[198]

갈릴레오는 2016년 12월부터 초기 서비스를 시작했으며[196], 2020년에 본격적인 서비스가 시작될 예정이었다. 2019년 5월 현재 계획된 30기 중 26기가 발사되었고, 22기가 운용 중이며, 2기는 사용 불가능하고, 2기는 테스트 상태이다.[197] 나머지 4기는 2021년까지 발사될 예정이었다.

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