신문은 선생님

버스 정류장에 설치된 안내 전광판을 보면서 '내가 탈 버스가 언제쯤 오겠구나'를 확인한 적이 많지 않나요? 이를 통해 버스가 지금 어디쯤 있는지, 몇 분 뒤에 도착할지 알 수 있죠. 덕분에 우리는 편리하게 버스를 이용할 수 있답니다. 그렇다면 전광판은 어떻게 이 정보를 알아내서 전달하는 걸까요. 오늘은 그 원리를 함께 살펴보겠습니다.

핵심 기술은 'GPS'

요즘 버스에는 '버스 정보 시스템'이라고 하는 장치가 설치돼 있어요. 이 장치는 GPS(위성 항법 시스템) 수신기, 무선통신망, 데이터 분석 기술이 결합되어 있죠. 그래서 버스의 현재 위치와 속도, 정류장 도착과 출발 상황을 실시간으로 수집할 수 있어요. 이렇게 모인 정보는 서울의 경우 약 40초마다 한 번씩 서울시 교통 정보 센터(TOPIS)로 차곡차곡 전송됩니다.

실시간 위치 정보와 도로 위의 전반적인 교통 상황을 결합해 '도착 예정 시각'을 만들어내는 것이죠. 이 정보를 버스 정류장 전광판과 모바일 앱, 포털 지도 등 다양한 경로로 전달해 편리하게 버스를 이용할 수 있도록 한답니다.

여기서 핵심 기술은 GPS(위성 항법 시스템)입니다. 버스가 지금 어디쯤 달리고 있는지를 가장 먼저 포착하는 것은, 지구 상공 약 2만㎞에서 궤도를 돌고 있는 인공위성 24개예요. 이 위성들은 마치 하늘에서 내려다보는 눈처럼 버스의 움직임을 한순간도 놓치지 않고 관찰해 정보를 보내줍니다.

그렇다면 GPS에서는 왜 24개나 되는 위성이 필요할까요? 그 이유는 지구가 2차원의 평면이 아니라 공처럼 둥근 3차원의 입체 모양이기 때문이에요. 위성 24개는 궤도 6개에 4개씩 나뉘어, 일정한 거리를 유지하며 지구를 감싸듯 빙글빙글 돌고 있죠. 이렇게 우리 머리 위에 항상 위성 4개 이상이 떠 있도록 설계돼 있어서, 지구 어디에서나 위성 신호를 받아 버스 위치를 정확히 찾을 수 있습니다.

만약 GPS 위성이 하나밖에 없다면 어떻게 될까요? 예를 들어 6월 2일 오전 7시의 서울 버스 정보를 알고 싶다고 해봅시다. 그 시각에 위성이 미국 뉴욕 상공을 지나고 있다면 지구가 가로막아 서울 거리에 있는 신호를 받는 게 불가능하겠죠? 그러니까 당연히 그 시간에는 우리나라의 버스 정보를 제공할 수 없게 되는 것이죠.

그럼 인공위성은 어떤 방법으로 버스 위치를 정확히 찾아낼까요? 이때는 '삼각측량법'이라는 원리를 이용한답니다. 위성 3개가 각각 버스의 위도, 경도, 고도라는 3차원 좌표를 복잡한 수학 공식으로 계산해 내는 방식이죠. 그런데 위성에 있는 시계와 버스 단말기의 시계 사이에는 미세한 시간 오차가 생길 수 있어요. 이 오차를 완벽하게 보정하기 위해 위성 1개를 추가해 총 4개를 동시에 활용하는 거랍니다.

사실 우리가 흔히 쓰는 'GPS'라는 이름은 미국이 군사용으로 개발한 위성 항법 시스템만을 가리키는 말이에요. 처음에는 철저히 군사용으로만 사용했어요. 1983년 대한항공 007편 여객기가 항로를 이탈해 소련 전투기에 격추당하는 비극적인 사건이 발생한 후, 미국의 로널드 레이건 대통령이 "이런 민간 여객기 참사를 막기 위해 GPS를 민간에도 무료로 개방하겠다"고 선언하며 전 세계에 보급되었습니다. 현재는 전 세계가 GPS를 사용하고 있죠.

정확한 도착 시각 계산하는 '알고리즘'

하지만 단순히 버스의 현재 위치를 아는 것만으로는 '5분 뒤 도착' 같은 구체적인 시간까지 산출하기는 어렵습니다. 이때 진짜 능력을 발휘하는 것이 바로 버스 정보 시스템의 '예측 알고리즘'입니다.

교통 정보 센터에선 버스로부터 받는 정보는 물론 그동안 축적된 방대한 과거 운행 데이터를 기반으로 복잡한 수학적 계산을 시작합니다. 지금의 도로 상황이 버스가 쌩쌩 달리도록 뚫려 있는지, 혹은 꽉 막혀 있는지를 실시간으로 체크하는 것은 기본이고요. 여기에 평소 이 시간대에 사람들이 얼마나 많이 타고 내렸는지, 신호등을 기다리는 시간은 보통 얼마나 걸리는지, 버스가 정류장에서 정차하는 시간은 어느 정도인지의 평균 데이터 기록을 종합해 분석합니다.

이렇게 도로 위의 전반적인 교통 상황이 종합되면서 '도착 예정 시각' 같은 유용한 정보가 만들어지고, 버스 정류장 전광판 등 다양한 경로로 전달되는 거랍니다.

내비게이션과 똑같은 원리

내비게이션 역시 인공위성 신호를 받아 현재 내 차가 어디 있는지 위치를 파악하고, 다른 차들이 얼마나 빨리 달리는지 실시간 속도를 분석하여 가장 빠른 길을 안내해요.

목적지까지의 남은 시간을 계산하는 방식도 버스 도착 안내와 매우 비슷합니다. 단순히 거리만 가장 짧은 길을 찾는 게 아니라 예상 소요 시간과 주행 거리, 도로의 구조, 그리고 실시간 교통 흐름까지 모든 상황을 종합적으로 고려해 가장 빠르고 편한 길을 도출해내는 것이죠. 버스 정류장의 전광판이 한 대 한 대를 집중적으로 관찰한다면, 내비게이션은 도로 위 '모든 차량'을 대상으로 제공한다는 점만 다를 뿐이랍니다.

이처럼 똑똑한 길 찾기 기술이 실시간으로 데이터를 분석하고 계산해 주는 덕분에, 우리는 일상에서 버스를 기다리거나 멀리 여행을 갈 때 언제 도착할지 미리 예측해 계획을 세울 수 있는 편리한 세상에 살고 있답니다.