SCIENCE 3D | GPS 는 어떻게 내 위치를 알까?

무슨 일이 일어났나

GPS 기기는 여러 GPS 위성까지의 거리를 재서 자기 위치를 셈합니다(GPS.gov). 거리는 위성 신호가 오는 데 걸린 시간에 빛의 빠르기를 곱해 얻으므로, 시계가 아주 조금만 틀려도 거리가 크게 틀립니다.

시뮬레이터에서 수신기 시계가 1 µs 앞서면 모든 거리가 300 m 씩 길어지고, 위성 둘로 찾은 자리는 317 m 빗나갑니다. «위성 하나 더 써서 시계 오차도 풀기» 를 켜면 위성 셋으로 위치와 시계 오차(1.00 µs)를 함께 풀어, 틀린 거리가 거의 0(7.57 nm)이 됩니다.

실제 하늘에서는 위치 셋(가로 · 세로 · 높이)과 시계 오차 하나를 풀어야 해서 위성이 넷 이상 필요합니다. GPS 위성은 약 20,200 km 높이에서 하루 두 바퀴 돌며, 땅 위 거의 어디서나 넷 이상 보이게 놓여 있습니다(GPS.gov).

그래서 하늘이 트인 곳에서 GPS 스마트폰은 반지름 4.9 m 안으로 위치를 찾습니다(GPS.gov).

💡 생활 속 예시

높은 건물 · 다리 · 나무 가까이에서 지도 앱의 파란 점이 이리저리 흔들리는 것은, GPS 정확도가 그런 곳에서 나빠지기 때문입니다(GPS.gov).
자동차 내비게이션이 긴 터널에 들어가면 위치가 잠시 멈추는 것은, 땅속에서는 위성 신호를 받을 수 없기 때문입니다.

확인된 값

GPS 기기는 여러 GPS 위성까지의 거리를 재서 위치를 계산한다: distance (range) to multiple satellites 출처
GPS 스마트폰 정확도 — 하늘이 트인 곳에서 반지름 4.9 m (16 ft) 안: 4.9 m 출처
GPS 시간 전달 정확도 — UTC(USNO) 기준 30 ns 이하: 30 ns 출처
미국 우주군이 띄워 둔 운용 GPS 위성 — 31 기: 31 출처
운용 위성을 95 % 시간 동안 24 기 이상 유지 (미국 약속): 24 출처
GPS 위성 높이 — 약 20,200 km (중궤도): 20200 km 출처
위성 하나가 하루에 지구를 두 바퀴 돈다: 2 출처
땅 위 거의 어디서나 위성 넷 이상이 보인다: 4 출처
GPS 스마트폰의 정확도는 건물 · 다리 · 나무 가까이에서 나빠진다: worse near buildings, bridges, trees 출처

교육과정에서는

한국 2022 · 역학과 에너지 · 시공간과 운동
호주 v9 · AC9S9U04

출처

https://archive.gps.gov/systems/gps/performance/accuracy/(확인 2026-11-12)
https://archive.gps.gov/systems/gps/space/(확인 2026-11-12)

이어서 보기

거리로 위치 찾기 (삼변 측량)