MIT 정재우 박사, 자기장 이용한 실내위치확인시스템 개발
건물 내 자기장 지도 만들어 현위치와 수치 비교해 위치 파악
스마트폰의 빔 프로젝터 이용 목적지까지 1m 오차로 길안내… 와이파이 이용한 구글 IPS, 오차 5m보다 훨씬 더 정확

인천공항이나 서울 코엑스몰에서 약속을 잡았다가 건물 안에서 길을 찾지 못해 낭패를 보는 경우가 있다. 초대형 건물 안으로 들어서면 방향 감각이 사라져 이곳이 저곳처럼 보인다. 그렇다고 GPS(위성위치확인시스템)를 쓸 수도 없다. 실내에서는 GPS 위성신호가 잡히지 않기 때문이다.

이런 불편을 고려해 세계 각국은 건물 내부에서도 정확하게 작동하는 실내 위치확인시스템(IPS) 개발 경쟁을 벌이고 있다. 일상생활의 80~90%가 실내에서 이뤄지는 만큼 IPS의 용도는 무궁무진한 것으로 평가된다. 길 찾기뿐 아니라 응급환자의 위치를 확인하거나 백화점의 어떤 매장에 손님들이 많이 들르는지 알아내 마케팅 수단으로 활용할 수도 있다.

◇빌딩 내부 길안내 시스템 개발 열풍

구글은 이미 미국 메이시스 백화점, 이케아(IKEA) 가구점과 같은 대형 쇼핑몰에서 IPS를 서비스하고 있다. 원리는 기존 GPS와 비슷하다. GPS는 3대 이상의 위성에서 오는 신호를 받아 3차원 공간의 X·Y·Z축 위치를 확인한다. 구글은 위성신호 대신 3개 이상의 실내 무선랜(와이파이) 중계기와 휴대폰 중계기를 사용한다. 여기서 나오는 전자파의 세기를 스마트폰이 측정해 GPS처럼 3각 측량법으로 위치를 확인하는 방법이다.

구글의 IPS는 실제 위치와 오차가 5m 정도다. 자동차는 별 영향이 없는 거리지만 사람이 걸어 다니는 것을 감안하면 방향을 정할 때 오차가 적지 않은 편이다.

노키아는 오차를 30㎝로 줄인 IPS를 개발 중인 것으로 알려졌다. 노키아는 와이파이 통신망 대신 블루투스(근거리무선랜) 기술을 이용했다. 스마트폰 사용자가 건물 안에 들어가면 내비게이션이 GPS 기능을 멈추고 블루투스 기능이 작동한다. 스마트폰은 건물에 설치된 블루투스 중계기들에서 전파 신호를 받아 사용자의 위치를 확인한다. 아직 연구단계이며 상용화 시점은 정해지지는 않았다.

영국의 케임브리지 실리콘 라디오는 스마트폰에 있는 가속도 센서를 이용해 IPS의 정확도를 높였다. 가속도 센서는 스마트폰의 힘 변화를 측정해 사람이 어느 방향으로 얼마만큼 속도로 움직이는지 알아낸다. 빌딩이나 터널 안에서 유용하게 사용된다.

◇바닷가재에게 배운 자기장 위치확인 기술도

기존 IPS의 가장 큰 단점은 사용자 스마트폰과 신호를 주고받을 중계기를 건물 안에 새로 설치해야 하는 점이다. 미국 MIT 미디어랩 정재우 박사는 최근 중계기 없이 스마트폰만 있으면 작동하는 '자기장(磁氣場) IPS' 프로그램(앱)을 개발했다. 작동 원리는 다음과 같다. 지구는 그 자체가 거대한 자석이어서 모든 물체에 자력(磁力)을 미친다. 자력이 작용하는 공간이 자기장이다. 나침반을 보고 북쪽을 찾을 수 있는 것도 자기장 덕분이다. 하지만 실내에서는 나침반이 소용없다. 빌딩을 지을 때 들어간 철골 구조가 자기장을 왜곡시키기 때문이다.

정 박사는 이를 역이용했다. 먼저 일종의 전자 나침반인 자기장 측정 센서로 건물 곳곳의 자기장을 측정해 지도로 만든다. 길을 찾을 때는 배지 형태의 또 다른 자기장 센서로 현재 사용자가 있는 곳의 자기장 수치를 잰다. 이 둘을 비교하면 빌딩에서 내가 어디에 있는지를 기존 IPS보다 훨씬 정확한 1m오차로 알 수 있다. 정 박사는 "자기장 지도를 미리 만드는 비용은 중계기 설치보다 훨씬 저렴할 것"이라며 "배지 형태의 자기장 센서를 스마트폰에 탈착이 가능한 액세서리 형태로 만들 계획"이라고 밝혔다.

이번 연구에는 빔프로젝터 기능이 있는 삼성전자 스마트폰이 쓰였다. 스마트폰은 복도 바닥에 화살표를 비춰 길을 알려줄 수 있다. 사무실 문을 겨냥하면 그 방을 쓰는 사람의 이름과 사진, 직위 등도 문에 비춰준다. 스마트폰에 내장된 가속도 센서가 스마트폰을 문쪽으로 향하는 동작을 인식할 수 있기 때문이다.

자기장을 이용한 IPS는 사실 자연에서 아이디어를 얻은 기술이다. 바닷가재는 계절에 따라 200㎞나 이동하면서도 항상 같은 곳을 정확하게 찾는다. 과학자들은 그 비결이 바닷가재가 바다 속 자기장 변화를 알아내 방향을 잡는다는 사실을 밝혀냈다.

☞ 실내 위치확인시스템(IPS, Indoor Positioning System)

건물 내부에서 사용자의 위치를 파악하고, 이를 스마트폰에 내장된 지도와 대조해 길을 알려주는 시스템. 무선랜·블루투스·자기장 등을 이용한다. 자동차 내비게이션에 쓰이는 GPS(위성위치확인시스템)는 위성신호를 받지 못하는 실내에서는 작동이 되지 않는다.