工學 碩士學 位 請求 論文

도로 선형추적 차량측량시스템 개발

D ev e lopm ent of a m obile s urv ey in g s y s tem

for route m apping

200 1年 2月

仁 荷大學 校 大學 院

地理情 報工學 科

吳 潤 錫

工學 碩士學 位 請求 論文

도로 선형추적 차량측량시스템 개발

D ev e lopm ent of a m obile s urv ey in g s y s tem

for route m apping

200 1年 2月

指導敎授 金 秉 國

이 論文을 工學碩士學位 論文으로 提出함 .

仁 荷大學 校 大學 院

地理情 報工學 科

吳 潤 錫

이 論文을 吳潤錫의 工學碩士學位 論文으로 認定함 .

200 1年 2月

主 審

副 審

委 員

요 약

급속한 도로증가로 인하여 신속한 도로지도 갱신이 요구된다. 민간용

GPS 환경이 개선되어 경제적이면서 신속한 측량이 가능하게 되어 지

도 갱신에 효과적이다. 따라서 본 연구에서는 저가형 GPS 수신기와

추측항법 장치를 차량에 장착하여 측량시스템을 개발하였다. SA제거이

후 C/A 코드를 이용한 단독측위 방법의 GPS 측량 정확도는 이론상

22.5m까지 향상되었고, 본 연구에서 실시한 실험 결과 대부분의 경우

에서 10m 이내에 정확도를 확보하고 있어 1/25,000 수치지도에 사용

가능하다.

GPS를 이용한 도로선형 취득은 정확도 면에서 중축척 이하 지도 갱

신에 효과적이며, 데이터 취득이 매우 신속하고 경제적이기 때문에 여

행용 지도와 같이 정확도가 상대적으로 낮은 출판용 지도 갱신에 적합

할 것이다.

Abstract

Due to the fast growing number of street s, immediate updates of

map are demanded. Improvements in Commercial GPS (Global

Positioning System ) environment will result in possibility of

economical and fast measurement , which will eventually have

positive effect s on map updates . T herefore, our research came up

with a measuring system, using Low Cost GPS receiver and Dead

Reckoning instrument by installing them in a vehicle. After

removing the SA (Selective Availability ), accuracy of GPS

measurement of Standalone GPS method using C/ A code

theoretically improved up to 22.5m . From most of the result s done

in our research , w e observed accuracy of within 10m ; therefore, it ' s

possible to use 1/ 25,000 scale map.

Route mapping using GPS is effective for updating middle scale

or less accurate maps ; furthermore, since obtaining data is very fast

and economical, it ' s suitable for updating commercial maps those

accuracies are relatively low like traveling maps .

목 차

제 1 장 서 론 1

1.1 연구의 배경 및 목적 1

1.2 연구의 내용 및 범위 4

제 2 장 관 련연구 동향 5

제 3 장 관 련기술 분석 8

3.1 GPS 8

3.1.1 GPS의 개요 8

3.1.2 GPS의 원리 9

3.1.3 GPS의 신호 9

3.1.4 SA 10

3.1.5 GPS의 현대화 12

3.2 DR 13

3.2.1 DR 개요 13

3.2.2 Gyroscope 13

3.2.2.1 Mechanical Gyroscope 13

3.2.2.2 Ring Laser Gyroscope 15

3.2.2.3 Fiber Optic Gyroscope 15

3.2.3 Odometer 16

제 4 장 시 스템 개발 17

- i -

4.1 하드웨어 구성 17

4.1.1 하드웨어 사양 17

4.1.1.1 차량 17

4.1.1.2 GPS 및 DR 수신기 18

4.1.1.3 노트북 컴퓨터 19

4.1.2 하드웨어 통합과정 20

4.2 소프트웨어 구성 21

4.2.1 소프트웨어 개요 21

4.2.2 소프트웨어 구성 23

4.2.2.1 프로그램 메뉴 구성 23

4.2.2.2 수신기와 노트북 컴퓨터간의 통신 24

4.2.2.3 화면 출력 26

4.2.2.4 데이터 저장 27

4.2.2.5 좌표변환 29

4.2.2.6 DXF 제작 34

4.2.2.7 DXF View er 35

4.3 시스템 이용 36

제 5 장 시 스템 분석 4 1

5.1 수신 안정성 분석 41

5.2 동일지역 반복 측량 재현성 분석 43

5.3 2주파 수신기를 이용한 정밀측량과 정확도 비교 46

5.4 DGPS 이동측량과 정확도 비교 48

5.5 고속주행 중 측량 정확도 분석 51

제 6 장 결 론 5 3

- ii -

표 목 차

표 1. 도로현황 및 교통분담 비율 2

표 2. 프로그램 기능 21

표 3. 통신환경 설정 23

표 4. 데이터의 구성과 특징 24

표 5. 파일종류 및 내용 26

표 6. imd ' 파일의 항목과 내용 27

표 7. 좌표변환관련 상수 28

표 8. 프로그램 메뉴 구성 35

표 9. 실험 측량 결과 42

표 10. 동일지역 반복 측량 결과 44

표 11. 반복측량 분석 결과 45

표 12. 2주파 수신기와 위치 정확도 비교 47

표 13. 수치지도의 축척별 오차 허용범위 47

표 14. DGPS 비교측량 결과 50

표 15. 고속도로 측량 결과 52

- iii -

그 림 목 차

그림 1. GPS 신호 구성 10

그림 2. SA 제거 전후의 정확도 비교 11

그림 3. Mechanical Gyroscope 14

그림 4. 김볼 14

그림 5. Ring Laser Gyroscope 15

그림 6. Fiber Optic Gyroscope 16

그림 7. 시스템 차량 17

그림 8. GPS 수신기와 Gyroscope 장착 18

그림 9. 하드웨어 배치도 19

그림 10. 프로그램 흐름도 22

그림 11. 화면에 표시된 측점 25

그림 12. 작업통계 창 25

그림 13. 현재위치 표시 창 25

그림 14. 경위도 좌표를 T M 좌표로 변환하는 과정 32

그림 15. DXF 파일 제작과정 33

그림 16. 주 메뉴와 아이콘 34

그림 17. DXF View er 실행 35

그림 18. 주 화면 36

그림 19. 새 작업 입력 예 37

그림 20. 새 작업 입력 사항 확인 예 37

그림 21. 경위도- >T M 메뉴를 선택했을 때 나타나는 창 38

그림 22. DXF변환 메뉴를 선택했을 경우 나타나는 창 39

- iv -

그림 23. DXF View er 실행 화면 39

그림 24. 측량 작업 흐름도 40

그림 25. 10회 반복측량 최대값과 최소값 비교 44

그림 26. 편이량 최소지역 45

그림 27. 편이량 최대지역 45

그림 28. Fast Static 측량 46

그림 29. GPS 관측이 잘못된 지역의 예 49

그림 30. GPS 수신이 양호한 지역으로 진입하는 경우의 예 52

- v -

제 1 장 서론

1. 1 연구의 배경 및 목적

차량 증가와 더불어 물류와 여객 증가로 인하여 우리나라에서 도로

는 꾸준히 신설, 증설되고 있다. 실례로 1998년 기준으로 국내 여객 이

동은 약 131억 명이었고, 화물은 약 5억 6천 7백만 톤 가량이 운송되었

다. 이중 도로를 이용한 비율은 여객의 경우 82%, 화물의 경우 72%를

차지한다.

현재 우리나라의 도로 보급률은 1998년 현재 인구 1인당 도로 연장

이 1.8m에 불과하여 미국 24m, 노르웨이 20.8m , 오스트리아 16m 등에

비해 매우 적으며, 우리나라와 환경이 비슷한 영국(6.5m )이나 일본

(9.2m )에 비해서도 아주 적은 양을 보이고 있다. 반면 자동차 생산국으

로서 자동차 보유 대수는 1,000만대 이상으로 도로의 신설, 증설이 불

가피한 실정이다. 이를 증명하듯 1998년을 기준으로 우리나라 도로의

총 연장은 37,720.8km로서 10년 전인 1989년에 비해 도로의 총 연장은

약 17,500km가량이 증가되었고 1997년에 비해 약 2,000km가량이 증가

되었다.

도로가 증가함에 따라 도로지도의 갱신이 필요하다. 그러나 현재 국

립지리원에서는 5년에 한번 지형도 갱신을 하고, 지자체의 경우도 최소

2년 주기로 지도를 갱신하고 있는 실정이다.

지도를 새로 제작하기 위해서는 막대한 비용과 인력이 동원되어야

하므로 도로의 신설, 증설로 인하여 지도를 다시 제작하는데는 어려움

이 따르며, 도로만 새로 측량하여 지도에 갱신할 경우에도 많은 시간과

인원을 요구하게 된다. 따라서 저렴한 비용과 적은 인력을 이용하여 측

- 1 -

량할 수 있는 새로운 도로 선형취득 방법이 필요하다.

표 1. 도로현황 및 교통분담 비율

도로연장전년 대비

신설도로연장

여객수송

비율

화물수송

비율

1992년 58,846.8 Km 758.8 Km 86.0% 64.7%1993년 61,295.0 Km 2,448.2 Km 85.1% 64.9%1994년 73,833.1 Km 12,538.1 Km 84.4% 66.3%1995년 74,237.4 Km 404.3 Km 83.3% 68.6%1996년 82,342.4 Km 8,105.0 Km 83.2% 68.6%1997년 84,968.2 Km 2,625.8 Km 81.8% 71.3%1998년 86,989.7 Km 2,021.5 Km 82.0% 72.0%

현재 GPS (Global Posit ioning Systems , 범 세계적 위치측정 시스템,

이하 GPS라고 표기함)는 측량분야에서 새롭게 각광받고 있는 측량도

구로서 측량방법이 간단하고, 정확도가 우수하고, 측량 시간이 기존의

측량 방법에 비해 단축된다. 이러한 장점이 있는 반면, 지도의 정확도

를 만족시킬 수 있는 측량을 할 경우에는 매우 정확한 신호를 수신해

야 하므로 고가의 장비가 필요하여 쉽게 사용하기 힘들었다. 그러나

2000년 5월 1일 미국 동부시간으로 자정 이후 GPS를 관리하는 미국

국방성(DoD)에서는 SA (Selective Availability , 의도적 정밀도 저하조

치, 이하 SA라고 함)를 해제하였다. SA는 약 100m 정도의 추가오차를

발생시켜 일반적인 GPS 수신기로는 정밀한 위치 측정이 불가능하도록

한 조치이다. 이와 같은 결정으로 인하여 쉽게 구할 수 있는 저가형

GPS 수신기를 사용하더라도 높은 정확도를 확보할 수 있게 되었다.

일반적인 저가형 GPS 수신기는 정밀 측위가 불가능한 L1 반송파의

C/ A코드를 이용하여 위치를 측정하는데 이론상 정확도는 SA가 포함

되지 않은 상태에서 단독 측위를 할 경우 95% 정확도에서 약 22.5m

정도이다. 그러나 수신기의 성능에 의해 약 10m 이내에 정확도를 확보

할 수 있으며, L2 반송파에 C/ A 코드를 방송하는 계획과 민간전용

- 2 -

L5 반송파를 추가하는 계획이 발표되어 앞으로 민간용으로 개발된 저

가형 GPS 수신기를 이용하더라도 높은 정확도를 갖는 위치 정보를 취

득할 수 있을 것이다.

GPS 수신기의 가장 큰 단점은 위성과 신호를 직접 수신할 수 있어

야 한다는 것이다. 따라서 터널을 비롯해서 도심지의 빌딩이나 가로수,

산간지역의 도로 등에서는 위성으로부터 신호를 수신하는 것이 불가능

하므로 GPS만을 이용해서는 측량이 불가능하다. 이러한 단점은

DR(Dead Reckoning , 추측 항법, 이하 DR이라고 표기함)을 사용하여

극복할 수 있다.

본 논문에서는 저가형 GPS 수신기와 DR 장치를 차량에 부착한 도

로 선형추적 측량 시스템 개발을 통해 고속 이동측량의 정확도를 알아

보고, 도로지도 갱신을 목적으로 사용할 수 있는지 고찰해보기로 한다.

- 3 -

1.2 연구의 내용 및 범위

본 연구에서 개발한 시스템은 크게 하드웨어와 소프트웨어로 나뉘어

져 있다. 하드웨어는 GPS 수신기와 DR 장치를 차량에 부착하여 노트

북 컴퓨터에 연결한 형태로 제작하였고, 소프트웨어는 수신기와 노트북

컴퓨터간의 통신모듈, 자료 처리 모듈, 자료 출력 및 저장 모듈, WGS

84 경위도 좌표를 Bessel T M 좌표로 변환하는 모듈, DXF 파일을 제

작하는 모듈, DXF 파일 출력 모듈 등으로 구성되어 있다.

프로그램 구현을 위해 사용한 알고리즘과 시스템 개발을 위해 사용

한 장치에 대해 고찰하고, 각종 모듈의 기능과 특징에 대해 설명하여

본 시스템을 이용한 측량과정에 대한 자세한 내용을 기술하였다.

하드웨어와 소프트웨어의 통합작업을 통하여 실제 측량을 실시하고,

측량결과의 정확도를 분석한다. 정확도 분석방법은 반복측량을 할 경

우 재현성을 측정하여 상대정확도를 검증하고, 장시간 다양한 조건의

구간에서 측량을 실시하여 시스템 안정성을 증명한다. 또한 고성능 측

지 측량용 GPS 수신기를 이용하여 SA 제거 이후 C/ A 코드를 이용하

는 저가형 GPS 수신기의 절대위치 정확도를 분석하고, 동일구간을 측

정한 DGPS의 결과와 비교하여 실제 측량에서 발생할 수 있는 정확도

를 예측한다. 그리고 측량 작업 시 발생할 수 있는 고속주행의 정확도

변동 여부에 대해 고찰한다.

마지막으로 측량결과의 종합적인 분석을 통하여 도로지도 갱신용 자

료취득의 유용성 여부를 판단한다.

- 4 -

제 2 장 관련연구 동향

GPS는 위치측정에 있어 신속하고 편리하며 사용이 쉽기 때문에 항

법용 이외에도 측량용으로 많이 사용되고 있다. 1980년대 중반이후 정

지측량의 낮은 생산성을 극복하기 위해서 이동 측량방법이 제시되었

다. 특히 1980년대 후반이후 꾸준히 연구중인 OT F (On - T he- Fly )기술

은 이동중인 상태에서 미지정수와 신호단절을 해결하는 기법으로 신호

장애를 빠른 시간 안에 해결할 수 있는 알고리즘이다.

GPS의 단점을 극복하기 위해 INS, Gyroscope 등과 같이 DR을 결합

하는 장치가 많이 고안되고 있는데 초기 항공기의 항법용으로 고안된

이 방법은 측량용으로도 적용한 예가 있다. Ohio 주립대 매핑센터에서

는 AIMS (Airborne Integrated Mapping System )라는 Mapping용 측량

시스템을 개발하였고, 이 시스템으로 GPS와 INS시스템을 통합하여 장

기선(100km ) 이상에서 cm 수준의 위치정확도를 구할 수 있는 대축척

디지털 매핑과 정밀 위치결정이 가능하였다.

본 연구에서와 같이 차량을 이용한 예는 전 세계적으로 많이 찾아볼

수 있다. 1990년대 초 디지털 모바일 매핑 시스템의 개념이 완성되어

1993년에 학계에 발표되었다. 그러나 카메라 시스템의 문제로 인하여

아주 정확한 위치정확도가 필요하게 되었으나, 1994년 이후 CCD카메

라의 급속한 발전으로 인하여 차세대 SVS (Stereo Vision Systems)가

개발되었다. 기술적인 발달을 토대로 하여 GPS와 DR, 디지털 카메라,

비디오 카메라 등을 장착한 도로 선형과 시설물 측량을 위한 차량을

이용한 매핑시스템의 개발이 가속화되었다.

지난 10년간 오하이오 주립대의 매핑센터에서는 GPSVan에 대한 연

구가 계속되어왔다. 이 연구의 목적은 도로나 철도와 같은 교통과 관련

된 선로에 있는 각종 시설물의 위치를 m 이하의 정확도로 표현하기

- 5 -

위함이다. Burlington Northern Railroad(BNR) 프로젝트에서 GPSVan

을 이용하여 실험한 결과 철로와 교차로, 철로 부속물을 측량한 결과

1m 이내의 위치정확도를 확보하였다고 한다.

1994년 독일의 뮌휀 대학에서 개발한 KISS (Kinematic Surveying

System )의 경우 GPS수신기, INS시스템, 2 CCD 카메라와 SVHS Video

를 장착하고 있다. GPS와 INS를 통하여 WGS84 좌표계로 획득되어지고,

거리계와 기압계를 통하여 GPS 및 INS에러를 수정·보완한다. 테스트 결

과 수평 정확도는 0.3m∼0.4m, 수직 정확도는 1.0m으로 나타나고 있으며,

GPS 수신불가 지역에서 INS만으로 측량할 경우 위치정확도를 1.0m 까지

확보할 수 있다고 보고하고 있다.

CDSS (Car - Driven Survey Sy stem )는 저렴한 하드웨어로 도로와 관련

된 대 축척의 수치지도를 얻기 위해 독일 아헨대학에서 개발한 차량을

이용한 매핑 시스템이다. 차량에는 2개의 GPS수신기, 2개의 Odometer, 기

압계, 그리고 2개의 디지털 비디오카메라를 장착하고 있다. 테스트 결과

고속도로와 같이 GPS 신호 수신이 용이한 지역에서는 수평 위치정확도가

1m 이하로 나타났고, 시내와 같이 수신이 불량한 지역에서는 수평 위치정

확도가 3m이하로 나타났다. 그리고 수직 위치정확도는 수평 위치정확도의

1,5∼2,0배 정도 나타났다고 한다.

연세대학교에서는 1998년 CCD카메라와 GPS 수신기를 차량에 장착

하여 지형지물의 3차원 위치정보를 취득하는 시스템을 개발하였다. 임

의의 20점을 기준으로 측량한 결과 30cm ∼ 3m 정도의 오차가 발생한

다고 발표하였다.

한국 천문연구원에서는 1999년 FM을 이용한 DGPS가 가능한 시스

템을 개발하였다. 차량에는 고정밀 2주파 수신기와 FM 신호를 수신하

는 장치를 설치하고 국내에서 생산된 차량항법장치를 부착하여 비교하

- 6 -

였다. FM 신호는 관악산에 위치한 FM 방송 중계소에서 방송하였으며,

위치정확도는 3∼7m 정도로 일반 GPS보다 10배 이상의 정확도를 갖

고있다고 한다. 또한 고층건물과 같이 GPS 신호 수신이 불량한 지역

에도 안정적인 측정이 가능하다고 한다.

2000년 광운대학교에서는 저가형 IMU (Inertial Measurement Unit )와

GPS 수신기를 통합하여 차량의 위치 추적에 사용하였다. GPS 신호와

가속도계 신호, Gyroscope 신호를 칼만필터를 이용하여 위치 오차를

보정했다. 이때 IMU를 이용한 추측항법 부분에서 오차의 누적이 발생

하지 않았다고 한다.

- 7 -

제 3 장 관련기술 분석

3 . 1 G PS

3 .1. 1 GP S의 개 요

GPS의 정식명칭은 NAVST AR/ GPS로서 군사적인 목적으로 미국에

서 제작하였다. 1973년 개발이 시작되고, 1978년 첫 위성이 발사된 후

1984년부터 민간에 개방되었다. GPS는 GPS용 위성으로부터 신호를

수신하여 미지점의 3차원 좌표를 결정하는 시스템으로서, 각 위성은 지

구표면에서 약 20,200km 상공에서 약 12시간을 주기로 적도와 55도의

경사를 이루는 궤도면을 비행한다. 1995년 총 6개 궤도면에 각 4대의

위성이 배치되어 현재 지구상 어디서나 최소 5개 이상의 위성으로부터

신호를 수신할 수 있는 체계를 확립하였다.

GPS는 미국 콜로라도 스프링스의 팰콘 공군기지에 위치한 주 관제

국과 세계 각지에 위치한 다섯 곳의 무인 관제국에서 제어되고 있다.

주 관제국은 GPS의 전체 시스템을 관리하고 통제하는 중심으로서, 위

성이 저궤도를 유지하는데 필요한 모든 처리와 계산을 수행하며 위성

의 위치 및 시간이 수록된 항법메시지를 만들어 낸다. 무인 관제국의

역할은 위성으로부터 수신하는 모든 신호가 요구사항에 적합한지를 점

검하고 위성까지의 거리와 거리변화율을 동시에 측정한다. 이렇게 측

정된 데이터를 분석하여 위성내의 시계의 편차 등을 조사하여 결과를

주기적으로 GPS 위성으로 전송한다.

현재 GPS는 선박, 비행기, 차량 등의 항법분야, 등산, 낚시 등의 레

저분야, 지질탐사, 생태계 변화 분석 등의 과학분야, 미사일 발사 등의

군사분야, 기준점 측량 등의 측량분야, 택배, 택시, 버스 등의 교통관련

- 8 -

분야 등 수많은 분야에서 널리 사용하고 있다. 또한 손목시계에도

GPS 수신기가 삽입될 정도로 일반인들이 쉽게 접할 수 있게 되어, 그

용도나 활용분야가 앞으로 넓어질 전망이다.

3 .1.2 GP S의 원 리

GPS는 위성에서 발사한 전파가 수신기에 도달하는데 소요되는 시간

을 측정한 후 전파의 속도를 곱하여 거리를 환산하여 위치를 계산하는

방법을 사용한다. 이러한 방법을 사용했을 경우 수신기의 위치는 위성

의 위치를 중심으로 하고 위성과 수신기간의 거리를 반경으로 하는 구

면상의 한 점에 위치하게 된다. 이때 위성 1개에 대하여 1개의 구면이

대응되므로 3개의 위성을 이용하여 3개 구면을 교차시키면 단 한 점이

결정된다. 그러나 실제로는 수신기의 시각오차도 측정해야 하므로 최

소 4개 위성을 이용하여야만 3차원 위치측정이 가능하다.

3 .1.3 GP S의 신 호

각 위성은 두 가지의 다른 주파수의 신호를 동시에 발생시키는데 이

것이 L1, L2반송파이다. 이러한 반송파에 중첩되는 정보는 PRN

(Pseudo Random Noise)부호와 항법 메시지로 이루어진다. PRN 부호

는 각 위성마다 서로 다르며, 이진 부호로 구성되는데 매우 길고 복잡

하기 때문에 신호 자체만 보았을 때는 의미를 파악할 수 없다. 실제로

PRN 부호는 어떠한 정보도 포함되어 있지 않고 일정한 규칙에 의해

만들어지는 불규칙한 이진 수열로서 위성에서 발사한 신호가 수신기에

도착하는 시간을 측정하여, 수신기에서 위성까지의 거리를 측정하는데

사용된다.

- 9 -

그림 1. GPS 신호 구성

3 .1.4 S A

GPS는 군사적인 목적으로 개발되었기 때문에 미국 국방성의 정책적

판단에 의하여 GPS 신호 중 항법 메시지의 궤도 데이터를 조작하거나

위성의 원자 시계의 주파수를 조작하여 위치 오차를 고의적으로 증가

시켰다. 그래서 미국 국방성이 인가한 사용자만이 선택적으로 정확한

위치 측정을 가능하게 할 수 있다는 의미로 선택적 이용성(Selective

Availability ) 라고 명명한 것이다. 그러나 GPS의 용도가 다양해짐에 따

라 1996년 3월 28일 미 대통령 담화문에서 앞으로 수년이내에 SA를

제거하기로 발표하였고, 2000년 5월 1일 자정을 기해 GPS 신호에서

SA는 제거되었다.

과거 SA에 의한 오차는 95% 오차확률 범위에서 100m이내로서 그

오차의 크기가 측량분야에서는 GPS를 적용할 수 없을 정도로 크기 때

문에 DGPS (Differential GPS ) 기법 등을 사용해야만 했다. 이 경우 기

- 10 -

준국을 설치해야 하고, 고가의 장비를 사용해야 하는 단점이 발생한다.

1994년 9월 17일에서 9월 24일까지 일주일간 SA를 제거한 적이 있

었다. 이때 Rob Conley가 실험한 결과로는 95% 정확도 범위에서 SA

제거 전에 65m의 수평 위치 오차가 SA 제거 후 9m로 현저히 줄어들

었음을 볼 수 있다. 수직 위치 오차도 100m에서 14m로 줄어들었다.

비록 6년 전의 결과지만 GPS를 이용한 위치 결정에서 SA가 큰 비중

을 차지하고 있음을 보여준다. (그림 2 . 참고)

그림 2. SA 제거 전후의 정확도 비교

출처 : The Wo rld afte r Se le ctive Ava ila bility

SA제거로 인하여 GPS의 일반인들에 의한 사용 폭이 넓어져 사용

용도가 다양해 질 것이다. 예를 들면, GPS 시간을 주로 사용해야 하는

경우 SA 제거 후 시간오차의 크기가 10∼20 nanosecond로 줄어들어

정밀한 시간측정을 손쉽게 할 수 있으며, 택배회사, 운송회사 등과 같

이 위치추적이 필요한 분야에서는 DGPS의 필요성이 줄어들어 위치추

적에 소용되는 비용을 줄일 수 있다. 또한 자동차 항법장치, 등산용 등

- 11 -

개인 항법용으로 많이 사용될 것으로 예상된다.

SA 제거로 인하여 C/ A 코드만 수신 가능한 저가형 수신기의 정확도

가 매우 향상되어 GPS를 이용한 위치측정이 일반화 될 수 있는 계기

가 마련되었다.

3 .1.5 GP S의 현 대화

탈냉전으로 인하여 GPS의 민간분야 사용이 증가하여 민간분야의 정

확도 향상이 요구되었다. 미 국방성에서는 2003년부터 L2 반송파에

C/ A코드를 추가하기로 하여 C/ A 코드를 이용할 경우에도 전리층 지

연효과에 의한 오차를 제거할 수 있게 되었고, 2005년부터 1575.42MHz

대의 민간용 신호인 L5 반송파를 추가하여 GPS의 민간용 서비스 정확

도가 향상될 것이다. 1995년에 발표된 민간용 GPS 서비스의 정확도는

SA만 제거되었을 경우 22.5m (95% 신뢰구간), L2 반송파에 C/ A 코드

를 추가하거나 L5 반송파를 사용할 경우 8.5m (95% 신뢰구간)정도 오

차가 발생될 것이라고 예상하고 있다.

- 12 -

3 .2 DR

3 .2 . 1 DR 개요

DR은 알고있는 지점으로부터 움직인 속도, 시간, 각도, 거리 등을 측

정하여 현재의 위치를 추측하는 방법으로 추측항법 이라고도 한다. 이

방법을 이용한 항법 기술은 콜롬부스가 북미대륙을 발견했을 때에도

사용했다는 기록이 있을 만큼 오래된 기술이다. 과거 DR을 이용한 항

법 기술은 별자리 관측, 매시간 별 속도 측정 등을 통해 각도와 거리를

측정하여 현재 위치를 측정하는 방법이었지만 현재 Gyroscope, Speed

sensor 등이 개발되어 그 정확도가 매우 높다. 특히 항공기에 주로 사

용하는 INS (Inertial Navigation System )의 경우 GPS와 같이 사용할

경우 100km 이상 장거리 비행에서도 불과 cm의 정확도로 위치 측정

이 가능하다는 연구보고1)가 있다.

3 .2 .2 Gy ro s c o pe

Gyroscope는 동체가 이동하면서 발생하는 회전각의 변화율을 측정할

수 있는 장치로서 DR 시스템에서 동체가 이동할 때 변화한 각도를 측

정할 수 있는 장치이다. Gyroscope는 크게 3가지 종류로 나눌 수 있는

데 다음과 같다.

3 .2 .2 .1 M e ch anic al Gy ro s c ope

마찰이 적은 김볼(Gimbal)2)로 구성된 외부 프레임을 연결한 회전 플

랫폼에 기반을 둔 구조로서, 세 개의 직교 축 방향에 가속도계가 설치

되었으며, 고정된 관성방향으로 Gyroscope가 같은 방향으로 설치되어

있다. 김볼은 안정된 플랫폼 주위를 둘러싼 바깥 동체의 움직임을 측정

하여 회전각을 결정하고, 가속도계는 고정된 관성 축에서 동체의 가속

1) Ohio 주립대학 매핑센터의 AIMS에 의한 실험 결과

2) 나침반의 수평을 맞추는 장치

- 13 -

도를 측정한다.

그림 3. Mechanica l Gyroscope

출처 : 건국대학교 GPS 연구실

그림 4. 김볼

출처 : 건국대학교 GPS 연구실

- 14 -

3 .2 .2 .2 Rin g L a s er Gy ro s c ope

Ring Laser Gyroscope는 Mechanical Gyroscope와 개념적으로 유사

하다. 그러나 자세 결정에 대한 측정은 기계적으로 측정하지 않고 간섭

측정기술 (interferometry technique)을 사용하여 동체의 회전 변화율을

감지한다.

그림 5. Ring Lase r Gyroscope

출처 : 건국대학교 GPS 연구실

3 .2 .2 .3 F ib e r Optic Gy ro s c ope

Fiber Optic Gyroscope 안에는 두 개의 회전 측정 레이저빔이 서로

반대되는 방향을 향하고 있으며, 이 주위를 머리카락처럼 얇고 가는 광

섬유가 단단하게 감고있다. Ring Laser Gyroscope와 마찬가지로 간섭

측정과 유사한 방식으로 동체의 회전 변화율을 직접 비례식으로 계산

한다. 길이가 3,000 피트나 되는 광섬유는 Gyroscope의 정확하고 높은

- 15 -

정도의 항법을 보장한다. 그러나 레이저빔을 정확하게 중앙에 위치시

키지 못하면 그 차이로 인한 오차가 정확도를 낮추는 경향이 발생하는

것을 비롯하여 설계상의 문제점이 많다.

그림 6. Fibe r Optic Gyroscope

출처 : 건국대학교 GPS 연구실

3 .2 .3 Odo me te r

DR 시스템에서 거리를 측정하는 장치로서 차량의 바퀴 회전축에서

발생하는 펄스를 측정하여 거리를 계산하는 장치이다. Gyroscope의 회

전각과 Odometer의 거리 추정값을 이용하면 기지점에서 떨어진 상대

위치를 측정할 수 있다.

- 16 -

제 4 장 시스템 개발

4 . 1 하드웨어 구성

하드웨어는 크게 차량, GPS 수신기 및 DR 장치, 노트북 컴퓨터 세

부분으로 나뉜다. 첫째, 차량은 장거리 운행과 비포장 도로에 적합하고

연료비를 고려하여 Jeep형 디젤 차량을 선택하였고, 둘째 GPS 수신기

는 8채널 수신기를 사용하였고 DR 장치는 Gyroscope와 Odometer를

결합한 형태로 되어있는 것을 사용하였다. 마지막으로 노트북은 장거

리 측량에 따른 메모리 부족현상이 발생하지 않도록 대용량 하드디스

크 드라이브와 메모리를 탑재한 노트북을 사용하였다.

4 .1. 1 하드웨어 사양

4 .1 .1 .1 차량

- 차량명 : 기아 스포티지

- 배기량 : 2,000 CC

- 엔진방식 : 4기통 디젤엔진

그림 7. 시스템 차량

- 17 -

4 .1 .1 .2 GP S 및 D R 수 신기

- 제품명 : T rimble Placer 455 DR

- GPS 수신기 : L1 frequency, C/ A 코드 수신, 8채널

- Gyroscope : Piezoelectric vibrating beam gyroscope

(Ring Laser Gyroscope의 일종)

- Odometer 방식 : Wheel에서 발생하는 Pulse로 거리 측정

(1.6km 당 2,000에서 8,000 pulse 권장)

- 안테나 : Magnetic Mount Antenna

- 메시지 포맷 : T AIP , T SIP , NMEA, RT CM (총 4가지)

- 통신 포트 형식 : RS - 232 DT E, RS- 232 DCE

- 표준 타원체 : WGS 84

- 특징 : GPS 수신기와 DR 장치가 통합되어 있음.

1초 간격으로 좌표를 측정한다.

그림 8. GPS 수신기와 Gyroscope 장착

- 18 -

그림 9. 하드웨어 배치도

4 .1 .1 .3 노트북 컴 퓨터

- 제품명 : Fujit su LIFEBOOK E - 6570

- CPU : Intel Pentium Ⅲ 750MHz Processor

- 하드디스크 드라이브 용량 : 20 Gigabyte

- Main Memory : 128 Megabyte

- 해상도 : 1024×768 (32bit color )

- O/ S : Window s 2000 Professional

- 19 -

4 .1.2 하드웨어 통합 과정

하드웨어 통합작업의 목적은 차량에 수신기를 장착하고, 수신기를 노

트북 컴퓨터에 연결하여 수신기를 노트북 컴퓨터에서 제어할 수 있도

록 하는 것이다.

하드웨어의 통합과정은 다음과 같다.

- 차량에서 가장 안전하고, 흔들림이 적으며, 설치하기 쉬운 부

분에 수신기와 Gyroscope 설치

(본 시스템은 트렁크 좌측 벽면에 부착)

- Gyroscope를 수신기에 연결

- Odometer를 차량 회전축에 부착한 후 수신기와 연결.

- 안테나를 차량 지붕에 부착한 후 수신기와 연결.

- 수신기 전원을 차량 전원에 연결.

- 노트북 컴퓨터를 수신기에 연결

- Odometer 보정

(Odometer는 각 차량마다 발생하는 Pules의 양이 다르기

때문에 설치하기 전에 보정을 해야 한다. 1마일 즉 1.61km

주행 후 측정된 Pulse의 양을 기준으로 한다. 여러 번 측정

하여 구한 평균값을 Odometer의 보정값으로 한다.)

- 실험 운행

- 20 -

4 .2 소프트웨어 구성

4 .2 . 1 소프트웨어 개 요

프로그램은 GUI(Graphic User Interface)를 실현하기 위해 Compiler

는 Microsoft사의 Visual C++ 6.0을 사용하였고, 효과적인 메모리 관리

가 가능하도록 하기 위해 Microsoft사의 Window s 2000을 기본

Operation System으로 선정하여 제작하였다.

수신기와 노트북 컴퓨터간의 통신을 통한 실시간 위치정보 취득 및

저장, 현재위치 표시, 좌표변환, DXF 제작이 가능하도록 프로그램 하

였다. 본 연구에서 개발한 시스템을 이용한 작업은 차량으로 이동 중에

실시하므로 측량이 시작된 이후에는 종료할 때까지 조작이 거의 필요

없도록 프로그램 하였다.

측량을 통해 취득된 위치 정보인 WGS 84 타원체의 경위도 좌표를

우리나라 표준인 Bessel 타원체의 T M 좌표로 변환할 수 있도록 하였

다. 또한 변환된 T M 좌표를 이용하여 수치지도의 표준 포맷인 DXF

파일을 생성할 수 있어 다양한 용도로 사용이 가능하도록 제작하였다.

프로그램은 측량 작업 일체와 데이터 저장, 좌표변환, DXF 파일 제

작, 신호 수신관리 기능 등을 갖고있는 메인 프로그램과 DXF 파일을

볼 수 있는 DXF Viewer 파일로 나뉘어져 있다.

표 2. 프로그램 기능

성 능

메인 프로그램데이터 취득, 데이터 저장, 좌표변환, DXF 파일제작

신호 수신관리

DXF View er DXF 보기, 축소, 확대, 이동, 중첩

- 21 -

그림 10. 프로그램 흐름도

- 22 -

4 .2 .2 소프트웨어 구 성

4 .2 .2 .1 프로그 램 메뉴 구성

프로그램은 6개의 주 메뉴와 11개의 부 메뉴로 이루어져 있다. 구성

은 표 3 . 과 같다. 각 사용빈도가 높은 메뉴는 아이콘을 제작하여 한번

의 클릭만으로 명령을 실행할 수 있도록 하였다.

그림 11. 주 메뉴와 아이콘

표 3. 프로그램 메뉴 구성

주 메뉴 부 메뉴 기 능

파일새작업

측량 작업과 관련된 사항과 파일이름을

입력하여 imd 파일을 제작할 수 있도록

한다.종료 프로그램을 종료한다.

측량작업 시작 측량을 시작한다.작업 종료 측량을 종료한다.

변환

경위도- >T M

WGS 84 경위도 좌표가 저장되어 있는

dm s 파일을 이용하여 Bessel T M

좌표로 변환하여 ims 파일에 입력한다.

DXF 변환ims 파일을 이용하여 DXF 파일을

만든다.

DXF 보기 DXF 보기중첩, 확대, 축소, 이동이 가능한 DXF

Viewer를 실행시킨다.

수신관리

정지

장신간 정차 등으로 인하여 GPS

신호를 수신할 필요가 없는 지역에서

잠시 신호 수신을 정지시킨다.

다시 시작정지되었던 신호 수신을 다시

재개한다.

도움말측량현황 측량 작업과 관련된 사항을 출력한다.정보 버전에 대한 정보를 출력한다.

- 23 -

4 .2 .2 .2 수신기 와 노트북 컴퓨터간 의 통신 3 )

이 모듈은 수신기에서 취득할 수 있는 모든 정보 중에서 T AIP (T he

T rimble ASCII Interface Protocol)의 여러 가지 종류의 메시지 중에서

LN (Long Navigation )과 T M (T ime/ Date) 메시지만을 입력받아서, 이

메시지에 있는 정보 중에서 시간, 경위도 좌표, 고도, 속도, 수신 가능

한 위성 개수, 장치 구분, Data의 신선도만 사용한다.

데이터를 원형 큐에 저장한 후 이전 데이터 처리가 종료되면 변수에

측정값을 저장시키는 방법을 사용한다. 데이터는 1초에 한번씩 수신하

며, 불량데이터 검출을 위해 각 데이터 set에는 Header와 T ail을 부착

하였으며, 한 측점의 데이터 크기를 62 Byte로 통일하여 입력 데이터

의 크기가 다를 경우 데이터를 입력받지 못하도록 제작하였다.

표 4. 통신환경 설정

PORT COM 1

BAUD RAT E 9600

PARIT Y 0

DAT A BIT S 8

ST ART BIT S 0

ST OP BIT S 0

FLOW CONT ROL XON/ XOFF

3) 2000년 인하대학교 임삼성이 개발한 모듈 응용

- 24 -

표 5. 데이터의 구성과 특징

데이터 종류 특 징 Byte 수

시 간

- GMT (Greenwich Mean T ime)

- 년, 월, 일, 시, 분, 초

- 초 단위는 소숫점 이하 3자리

18

경 위 도- 도 단위 (분, 초 구분이 없음)

- 소숫점 이하 7자리23

고 도- 평균해수면 기준 고도

- 소숫점 이하 2자리10

속 도

- Mile / Hour

- Km/ h 로 환산 필요

- 소숫점 이하 1자리

5

위성개수 - 현재 신호를 수신하고 있는 위성 수 2

장치구분

- GPS 신호 수신 여부에 대한 정보

- 7가지 구분

2D GPS, 3D GPS

2D DGPS, 3D DGPS

DR, Degraded DR, Unknown

1

Data 신선도

- Age of Data Indicator

- 3가지 구분

Fresh

Old (<10 sec)

Not available

1

총 계 (H e a der , T ail 포함 ) 6 2

- 25 -

4 .2 .2 .3 화면 출력

화면은 1024×768 해상도를 기준으로 차량 이동 중 조작하기 쉽도록

대형 아이콘을 이용하여 작업명령이 가능하도록 제작하였다. 화면은

크게 두 부분으로 나눌 수 있다. 화면 왼쪽은 실시간으로 시스템이 이

동한 궤적을 표시하는데, GPS로 측량했을 경우에는 검정색 동그라미

로 표시하고, DR로 측량했을 경우는 빨간색 사각형으로 표시하도록 제

작하였다. 화면 오른쪽에는 현재위치를 도 , 분 , 초 로 표시하는 경위

도 좌표와 Km/ h 로 표시하는 차량 속도, 위성 개수, 총 측점의 개수,

GPS로 측정된 측점의 개수, DR로 측정된 측점의 개수가 실시간으로

업데이트 되면서 표시된다.

그림 12. 화면에 표시된 측점 그림 13. 작업통계 창

그림 14. 현재위치 표시 창

- 26 -

4 .2 .2 .4 데이터 저 장

1회 측량작업 당 데이터는 총 4개가 만들어진다. 각 파일은 각각 다

른 확장자 명을 갖고 있는데 확장자 명이 imd 인 파일은 측량 작업 전

반에 관한 사항을 입력한 파일로 메타데이터 개념의 파일이다. imd '

파일에 저장되는 항목은 표 7 . 과 같다. 이 파일은 측량 작업 후 자료

관리 등을 목적으로 사용된다. 확장자 명이 dms 인 파일은 WGS- 84

경위도 좌표를 실시간으로 입력하는 파일로서 경도 , 위도 , 고도 순

으로 입력된다. 이 파일은 측량작업의 시작과 동시에 저장되기 시작하

여 측량 작업과 동시에 저장이 종료된다. 확장자 명이 ims '인 파일은

WGS 84 타원체 기준의 경위도 좌표를 Bessel 타원체 기준의 T M 좌

표로 변환한 좌표가 입력된 파일로서 x좌표 , y좌표 , 고도 순으로

입력된다. 확장자 명이 dxf '인 파일은 Data eXchange Format ' 파일

로서 수치지도의 표준 포맷이다. AutoCAD R12 버전으로 DXF 변환모

듈에 의해 생성된다.

imd ' , dms ' , im s 를 확장자 명으로 갖는 파일은 동일한 이름을 갖

도록 하여 파일을 관리하기가 용이하게 하였다. 그러나 dxf 파일은 여

러 파일을 묶어서 제작할 수 있어 파일명을 임의로 만들 수 있다..

표 6. 파일종류 및 내용

확장자 내 용

imd 측량 관련 내용을 저장한 파일

dms 경위도 좌표를 저장한 파일

im s T M 좌표를 저장한 파일

dxf AutoCAD release 12 DXF파일

- 27 -

표 7. imd' 파일의 항목과 내용

메타데이터 입력 항목 메타데이터 내용

작업일 ·작업일자를 년, 월, 일로 입력

측량구간 ·측량구간의 위치 입력

고유코드 ·작업 구분을 위한 고유코드 입력

T M 중심원점

·좌표변환에서 사용할 T M 중심원점

입력

· 서부원점 , 중부원점 , 동부원점 중

택1

·기본값은 중부원점

날씨

·현재 날씨 입력

·날씨는 맑음 , 흐림 , 비 , 눈 , 기타

중 택1

·기본값은 맑음

작업자 명단 ·측량 작업을 수행한 작업자 명단 입력

관리자 성명·측량 작업을 관리하는 관리자 성명

입력

파일 이름

·측량 데이터를 저장하는 파일의 경로를

포함한 이름 입력

· imd , dms , ims 파일에 모두 사용

특이사항

·서술형으로 기술해야하는 사항에 대해

입력

·측량 작업 전 중요 사항이나 특이

사항을 자세히 기술

측점 개수

·총 측점수,

GPS를 이용하여 측정된 측점수,

DR을 이용하여 측정된 측점수 입력

- 28 -

4 .2 .2 .5 좌표변 환

① 표준 Molodensky 변환

GPS를 이용하여 측정한 좌표는 WGS 84 타원체를 기준으로 하였고,

우리나라에서 표준으로 사용하는 것은 Bessel 타원체이므로 적절한 좌

표변환 기법을 이용하여 측정한 좌표를 변환해야 한다. 좌표변환 기법

은 표준 Molodensky 변환 기법, 회귀 다항식 변환 기법, 7 매개변수

변환 기법 등이 있다. 본 시스템에서는 표준 Molodensky 변환 기법을

이용하여 변환하였다. 표준 Molodensky 변환 기법을 사용한 이유는 많

이 사용되고 있으며, 적용하기 쉽고, 넓은 지역에 걸쳐 적용할 수 있기

때문이다. 표준 Molodensky 변환을 위해서는 각종 상수가 필요하다.

본 시스템에서 적용한 상수의 종류와 값은 표 8 . 과 같다.

표 8. 좌표변환관련 상수

상 수 상 수 값

WGS 84 타원체 장축 길이 6378137.0WGS 84 타원체 단축 길이 6356752.3142WGS 84 타원체 편평율 298.257223563Bessel 타원체 장축 길이 6377397.155Bessel 타원체 단축 길이 6356078.96325Bessel 타원체 편평율 299.1528128T M 원점의 Scale Factor 1

X 0 128

Y 0 - 482

Z 0 - 664

T M 중심원점 경도

125°00′10.405″ (서부)

125°00′10.405″ (중부)

125°00′10.405″ (동부)T M 중심원점 위도 38°00′00″π 3.14159265358979323846False Easting 200,000False Northing 500,000

- 29 -

표준 Molodensky 변환 기법은 다음과 같다.

[4- 1]

loca l = WGS 84 +

loca l = WGS 84 +

h loca l = h WGS 84 + h

초기값으로 경도( ), 위도( ), 높이( h ), WGS 84 타원체의 장반경

( sa ), 단반경( sb), 편평률( f ), Bessel 타원체의 장반경( ba ), 단반경( bb)

가 입력된다.

우선 WGS 84 타원체와 Bessel 타원체의 장반경의 차( a )와 편평률

의 차( f )를 구한다.

그리고 자오선 곡률반경( R M )과 수직선 곡률반경( R N )을 구해 보면,

[4- 2]e2 = 2f - f 2

[4- 3]R M = sa ( 1 - c2) / ( 1 - c2 s in 2 ) 3/ 2

[4- 4]R N = sa/ ( 1 - c2 s in 2 ) 1/ 2

앞에서 구한 계수를 이용하여 , , h를 구하면 다음과 같다.

[4- 5]= { - X s in cos - Y s in s in + Z cos +

a (R N e2 s in cos ) / sa + f [R M ( sa/ sb) +R N ( sb/ sa) ] s in cos }/ (R M + h)

[4- 6]= [ - X s in + Y cos ]/ [ (R N + h) cos ]

- 30 -

[4- 7]h = X cos cos + Y cos s in + Z s in -

a ( sa/ R N ) + f ( sb/ sa) R N s in 2

위의 계산식으로 구한 변화량을 초기 입력값에 더하여 좌표변환을

한다. 이렇게 변환된 좌표는 경위도 좌표이기 때문에 T M 좌표로 변환

한다.

② T M 변환

표준 Molodensky 변환 기법을 이용하여 변환된 경위도 좌표를 우리

나라 표준인 Bessel 타원체 T M 좌표로 변환해야 한다. T M에는 고도

좌표가 포함되지 않으므로 고도값을 제외한 경도(λ)와 위도(φ)를

T M좌표인 x와 y로 변환해야 한다.

변환방법은 다음과 같다.

[4- 8][ ] [ ]xy

여기서 타원체의 장반경인 a와 타원체의 편평률인 f 는 초기값으로 주

어졌기 때문에 타원체의 단반경 b를 구해보면 다음과 같다.

[4- 9]b = a ( 1 - f )

이와 함께 초기 변환계수를 구해야 하는데 다음과 같다.

우선 특정 위도의 자오선 길이를 계산하기 위한 계수를 구해야 한다.

[4- 10]n = a - ba + b

- 31 -

[4- 11]= a + b2

( 1 + 14

n 2 + 164

n 4 + … )

[4- 12]= ( - 32

n + 916

n 3 - 332

n 5 + …)

[4- 13]= 1516

n 2 - 1532

n 4 + …

[4- 14]= - 3548

n 3 + 105256

n 5 - …

[4- 15]= 315512

n 4…

위의 값을 이용하여 자오선의 길이( B ( ) )를 구한다.

[4- 16]B ( ) = [ + · s in (2 ) + · s in (4 ) +· s in (6 ) + · s in (8 ) + …]

이 때 0를 중심원점의 경도라고 하고, x와 y를 구하기 위한 계수는

다음과 같다.

[4- 17]l = - 0

[4- 18]t = t an

[4- 19]c = cos

[4- 20]e' 2 =a 2 - b2

b2 = (ab

) 2 - 1

[4- 21]2 = e' 2 cos 2 = e' 2·c2

[4- 22]N =a 2

b 1 + 2

앞에서 계산한 계수를 이용하여 T M 좌표를 구하는 식은 다음과 같

다.

- 32 -

[4- 23]

x = N cl + 16

N c3 ( 1 - t2 + 2 ) l3 +

1120

N c5 l5 (5 - 18 t2 + t4 + 14 2 - 58 t2 2 ) +

15040

N c7 l7 (61 - 479 t2 + 179 t4 - t6) + …

[4- 24]

y = B ( ) +12

tN c2 l2 +

124

tN C4 l4 (5 - t2 + 9 2 + 4 4 ) +

1720

tN c6 l6 (61 - 58 t2 + t4 + 270 2 - 330 t2 2) +

140320

tN c8 l8 ( 1385 - 3111t2 + 543 t4 - t6 ) + …

위의 공식을 통해 계산된 T M좌표는 im s 를 확장자 명으로 하여 파

일에 저장된다.

그림 15. 경위도 좌표를 TM

좌표로 변환하는 과정

- 33 -

4 .2 .2 .6 D X F 제작

수치지도 및 각종 GIS T ool과 호환을 위해 측량한 데이터를

AutoCad release 12 DXF로 변환한다. DXF는 ASCII 파일이며, dxf 라

는 확장자를 가지고 있고, HEADER, T ABLE, BLOCK, ENT IT Y 등 4

개의 Section으로 구성되어 있다.

DXF는 ENT IT Y Section을 제외한 다른 Section에는 변수가 거의

없는 관계로 HEADER, T ABLE, BLOCK은 파일로 저장하여 사용한

다.

ENT IT Y Section에 T M으로 변환한 좌표를 순서대로 입력하여 DXF

파일을 제작하였고, 여러 개의 imd 파일을 하나의 DXF 파일로 만들

수 있도록 복수 파일 입력이 가능하도록 제작하였다.

그림 16. DXF 파일 제작과정

- 34 -

4 .2 .2 .7 D X F V ie w er

작업이 완료된 후 최종 결과물은 DXF 파일이다. 그러나 DXF 파일

을 읽기 위해서는 AutoCAD와 같은 상용프로그램이 필요하고, 기존 수

치지도와 비교하기 위해서는 번거로운 과정을 수행해야 하므로 사용자

가 상용프로그램을 사용할 줄 알아야 한다. 또한 DXF 파일을 읽는 기

능 이외에는 다른 작업이 필요 없으므로 고가의 상용프로그램을 요구

하지 않도록 하기 위해 제작하였다.

수치지도와 작업한 결과를 중첩하는 기능과 확대, 축소, 화면이동 기

능으로 측량결과를 수치지도와 비교해 볼 수 있고, 불량신호 등으로 인

해 누락된 지역을 현장에서 쉽게 찾을 수 있다. 또한 측량 성과에 대한

판단을 현장에서 직접 할 수 있다.

그림 17. DXF Viewe r 실행

- 35 -

4 .3 시스템 이용

시스템을 이용한 측량작업 진행 순서는 다음과 같다.

그림 18. 주 화면

측량작업을 시작하기 전에 차량에 설치된 GPS 수신기와 프로그램이

설치된 노트북을 시리얼 케이블을 이용하여 연결한다. 프로그램을 실

행시켰을 경우 나타나는 주 화면은 그림 18 .과 같다. 파일 의 새작업

메뉴를 선택하여 측량 작업과 관련된 사항에 대해 입력하여 imd 파일

을 만든다. 입력 내용은 그 림 19 .와 같다.

새작업 입력에서 파일 이름이 결정되면 동일한 폴더에 동일한 파일

이름으로 확장자 명이 다른 dm s ' , im s 파일이 생성된다.

- 36 -

그림 19. 새 작업 입력 예

입력이 끝난 후 확인 버튼을 선택하면 입력내용을 다시 한번 확인할

수 있는 창이 나타난다. 만약 잘못 입력된 부분이 발견되면 수정할 수

있다.

그림 20. 새 작업 입력 사항 확인 예

- 37 -

확인을 마친 후 작업에 측량 의 작업 시작 메뉴를 선택하여 측량을

시작한다. 시작 위치는 GPS 위성신호를 수신하기 좋은 곳에서 현재

위치를 파악하기 위해서 약 90초 가량 수신기의 초기화 과정을 진행한

후 출발한다.

이동 중 장시간 정지를 할 경우 또는 위치를 측정할 필요가 없는 지

역에서는 데이터의 양을 최소화 할 수 있도록 GPS 신호 입력을 중단

하는 기능인 수신관리 의 정지 메뉴를 이용하여 신호 입력을 중단시

킨다. 다시 수신을 시작하기 위해서는 수신관리 의 다시 시작 메뉴를

이용하면 신호수신을 다시 시작할 수 있다.

측량작업을 종료하려면 측량 의 작업 종료 메뉴를 선택하여 종료시

킨다. 종료와 동시에 WGS 84 경위도 좌표를 저장하고 있는 파일인

dms 파일이 완성된다.

완성된 dms 파일을 Bessel T M 좌표로 변환하기 위하여 변환 의 경

위도- >T M 메뉴를 선택하여 변환한다.

그림 21. 경위도- >TM 메뉴를 선택했을 때 나타나는 창

한 번 또는 여러 번의 측량작업으로 만들어진 T M 좌표 저장 파일인

ims 파일을 DXF 파일을 제작하기 위해 변환 의 DXF변환 메뉴를

선택한다.

- 38 -

그림 22. DXF변환 메뉴를 선택했을 경우 나타나는 창

제작된 DXF 파일은 DXF 보기 의 DXF 보기 메뉴를 이용하여 수

치지도와 비교하여 측량 성과를 분석하고, 재 측량 지역과 누락된 지역

을 찾아낸다.

그림 23. DXF Viewe r 실행 화면

- 39 -

그림 24. 측량 작업 흐름도

- 40 -

제 5 장 시스템 분석

5 .1 수신 안정성 분석

데이터를 실시간으로 저장하고 처리하기 때문에 수신안정성이 보장

되어야 안정된 측량을 실시할 수 있다. 따라서 장시간 수신을 통해 수

신안정성을 증명해야 한다. 본 연구에서 개발한 시스템의 경우 총 5회

에 걸친 실험을 통해 시스템을 안정적으로 사용할 수 있음을 증명하였

다. (표 9 . 참고)

시스템의 안정성을 증명하기 위한 실험 지역은 A , B 는 대전시내,

C '는 경부고속도로 대전에서 서울구간, D 는 인하대 주변, E '는 인하

대에서 영종도 신공항에 이르는 고속도로와 시가지가 혼합된 구간이

다. 시스템 안정성 증명을 위해서 이와 같이 도심과 같이 수신 상태가

불량한 지역과 영종도 공항같이 수신상태가 양호한 지역, 그리고 도심

과 같이 이동 속도가 낮은 지역과 고속도로와 같이 이동 속도가 빠른

지역에서 모두 실험하였다. 또한 단일 측량 구간과 다중 측량구간을 나

누어 실험하였다.

프로그램을 종료하지 않은 상태에서 순수 측량 시간과 파일 크기의

합 등을 보여주고 있는 표 9 .를 분석해 보면 장시간, 장거리 측량을 실

시해도 시스템이 안정적으로 작동하고 있음을 볼 수 있다. 각 실험에서

시스템이 정지하거나 오류를 발생시킨 경우가 한 건도 발생하지 않았

다. 또한 파일의 크기가 4시간 이상 측량을 한 경우에도 약 0.5Mbyte

에 불과하므로 많은 메모리를 요구하지 않음을 볼 수 있다.

- 41 -

표 9. 실험 측량 결과

순수 측량 시간 총 파일 크기측량

구간 수이동거리

DR 측량

비율

A 4시간 10분 00초 555 Kbyte 1 113.99km 4.9%

B 1시간 56분 40초 259 Kbyte 1 33.31km 8.9%

C 2시간 16분 58초 304 Kbyte 1 186.20km 5.8%

D 1시간 51분 54초 248 Kbyte 11 42.88km 1.7%

E 2시간 13분 56초 297 Kbyte 8 125.98km 3.7%

- 42 -

5 .2 동일지역 반복 측량 재현성 분석

본 연구에서 개발한 시스템은 위치 오차가 특정방향으로 발생하지

않기 때문에 동일한 지역을 반복 측량할 경우 똑같이 측정되는 것은

불가능하다. 그러나 지도 갱신을 위해서는 폐합 등과 같은 이유로 동일

한 지역을 반복 측량하는 경우가 발생한다. 이러한 경우 요구되는 정확

도를 확보할 수 있음을 증명하기 위해 다음과 같은 실험을 실시하였다.

실험 대상지역은 인하대 주변 간선도로로서 길이는 약 4.2km 구간이

고 2일에 걸쳐 10회 반복측량을 실시하였다. 차량을 이용하여 이동하

므로 정확하게 반복구간이 정확하게 일치하지는 않았지만 중앙선, 차선

등을 이용하여 최대한 동일하게 측량하였다. 그러므로 회전구간에서는

동일지점을 정확하게 반복주행을 할 수 없었던 이유로 직선구간을 중

심으로 정확도 비교를 하기로 한다.

첫 번째, 거리정확도에 대한 비교를 해보면, 표 10 .에서 볼 수 있듯

이 전체 측점 중 DR을 이용하여 측정된 측점의 비율은 최소 0.0%에서

최대 4.7%이고, 평균거리는 4.230km 이며, 표준편차가 0.003km 이고,

최대값과 최소값의 차이가 10m 정도 차이가 나고 있음을 볼 수 있다.

그러나 본 실험에서는 동일 지점을 정확하게 반복할 수 없는 상황이었

으므로 반복측량을 하였을 경우 거리는 거의 동일하게 나타남을 알 수

있다. 또한 측점개수의 최대값과 최소값의 차이가 약 220개 가량 되는

것으로 보아 평균속도가 다르더라도 측량거리는 거의 동일함을 알 수

있다.

- 43 -

표 10. 동일지역 반복 측량 결과

총 측점수

(개)

GPS 측점수

(개)

DR 측점수

(개)

DR 측점

비율 (%)측량 거리

A - 1 552 546 6 1.1 4.231km

A - 2 690 664 26 3.8 4.226km

A - 3 685 673 12 1.8 4.227km

A - 4 645 640 5 0.8 4.228km

A - 5 534 509 25 4.7 4.229km

B- 1 484 484 0 0.0 4.236km

B- 2 587 583 4 0.7 4.233km

B- 3 491 491 0 0.0 4.229km

B- 4 637 630 7 1.1 4.229km

B- 5 472 472 0 0.0 4.233km

그림 25. 10회 반복측량 최대값과 최소값 비교

두 번째, 위치 정확도를 비교해 보면, 그 림 25 .는 10회 반복 측량을

했을 때 최대 외곽선과 최소 외곽선을 표시한 것인데 회전을 해야 하

는 부분에서는 그 폭이 넓고 직선부분에서는 그 폭이 작은 것을 알 수

- 44 -

있다. 특히 그림 25 .의 우측 직선구간의 경우는 거의 중복되고 있음을

볼 수 있다. 편이량은 최소 2m , 최대 9m 정도이고, 5m에서 7m정도의

편이량을 보이는 구간이 가장 길다.(표 1 1 . 참고) 그 림 26 .과 그림 27 .

은 동일 축척으로 편이량 최대폭 지역과 편이량 최소폭 지역을 확대한

그림이다. 아래 그림에서 볼 수 있듯이 편이량의 크기가 큰 지역의 경

우도 대부분의 반복측량 지점이 약 4m 정도임을 볼 수 있다.

그림 26. 편이량 최소지역 그림 27. 편이량 최대지역

표 11. 반복측량 분석 결과

편이량 구분 길이 비율

곡선부 507m 11.9%

3m 이하 153m 3.6%

3m∼5m 836m 19.8%

5m∼7m 1,470m 34.8%

7m∼9m 1,264m 29.9%

총 계 4 ,230m 100 .0 %

- 45 -

5 .3 2주파 수신기를 이용한 정밀측량과 정확도 비교

본 연구에서 사용한 수신기의 정확도를 객관적으로 평가해 보기 위

해 고성능 GPS 수신기를 이용한 정밀측량 결과와 비교하는 실험을 다

음과 같이 실시하였다.

실험 방법은 고성능 GPS수신기의 안테나와 본 연구에서 사용한

GPS 수신기 안테나를 동일한 위치에 설치하고 위치를 측정하여 두 가

지 수신기를 통해 측정된 결과를 비교하였다. 본 실험에서 정밀측량에

사용한 수신기의 기종은 T rimble사의 4700 으로 한 측점에서 15분간

데이터를 취득하여 DGPS를 실시하는 Post Processing Fast Static 측

량방법을 이용하여 정밀측량을 실시하였다. 이때 DGPS 처리를 위한

기준국은 인하대학교에 설치되어있는 GPS 상시관측지점에 설치하였

다. 본 비교에서 사용된 측량방법을 이용한 정밀측량의 수평 정확도는

5mm±0.5ppm이다.

그림 28. Fast Static 측량

본 연구에서 사용한 수신기와 정확도를 비교하기 위해서 총 7개 지

점에서 측량한 결과를 비교하였는데 그 결과는 표 12 .와 같다.

- 46 -

표 12. 2주파 수신기와 위치 정확도 비교 (단위 m)

측점2주파 수신기 연구에 사용한 수신기 점간

거리X Y X Y

A 169274.504 438547.813 169276.962 438551.337 4.297

B 169253.218 438484.563 169253.706 438490.492 5.949

C 169271.424 438474.724 169272.735 438479.278 4.739

D 169301.038 438528.693 169303.067 438533.785 5.481

E 169340.585 438505.809 169336.047 438505.723 4.539

F 169381.496 438503.173 169374.620 438499.400 7.843

G 169452.882 438619.521 169448.920 438622.540 4.981

약 4∼7m 정도의 오차를 보이고 있다. GPS 신호에 SA가 포함되어

있었을 경우 수평 정확도가 33∼58m이었던 것을 감안했을 때 매우 정

확해졌고, 절대 위치 정확도가 10m 이내이므로 1995년 수치지도작성작

업내규(안)에서 규정한 정확도를 기준으로 1/ 25,000 지형도 제작에 사

용할 수 있다. (표 13 . 참고)

표 13. 수치지도의 축척별 오차 허용범위 (단위 m)

도화축척표 준 편 차 최 대 오 차

평면위치 등고선 표고점 평면위치 등고선 표고점

1/ 1,000 0.2 0.3 0.15 0.4 0.6 0.3

1/ 5,000 1.0 1.0 0.5 2.0 2.0 1.0

1/ 25,000 5.0 3.0 1.5 10.0 5.0 2.5

- 47 -

5 .4 DGPS 이동측량과 정확도 비교

본 연구에서 개발한 시스템은 후처리 방식의 DGPS가 불가능하다.

실시간 DGPS를 실시하기 위해서는 이동거리가 매우 길기 때문에 기

준국을 많이 확보해야하는 어려움이 있기 때문에 DGPS를 할 수 없다.

그러나 DGPS 측량 결과와 비교하여 오차가 많이 발생하지 않는다면

단독측위를 이용한 결과만으로도 수치지도 갱신이 가능할 것으로 판단

된다. 따라서 DGPS 결과와 단독측위 결과와 비교하여 수치지도 갱신

에 사용할 수 있는지 밝히기 위해 본 실험을 실시하였다.

실험 대상지역은 대전시내 19개구간이고(최초 실험 구간은 23개구간

이었지만, 4개구간은 위성신호 수신상태가 불량하여 사용하지 못하였

다.), 실험 방법은 DGPS가 가능한 T rimble 사의 PRO XR이라는 모델

을 시스템 차량에 같이 탑재하여 측량한 데이터를 DGPS 처리한 결과

와 비교하여 정확도 검증을 하였다. DGPS 수신기로 선정한 PRO XR

의 경우 DGPS를 할 경우 정확도가 0.5m±1ppm이다. 측량 속도는 시

가지 구간인 관계로 시속 50km를 초과하지 않았다.

정확도 검증 방법은 DGPS 결과와 5m와 10m 이상 차이가 나는 구

간의 거리를 구하고, 각 실험구간에서 최대 오차를 찾아내는 방법을 사

용하였다.

표 14 .를 보면 DGPS를 이용한 측량을 실시한 거리는 총 21,865m 이

고, 총 19개구간에서 취득하였다. 이중 DGPS 결과와 본 연구에서 개

발한 시스템을 이용한 결과와의 차이가 5m 이상 되는 구간의 총 길이

는 13개구간에서 전체의 약 18%인 4,016m이고, 10m 이상 되는 구간의

총 길이는 3개구간에서 전체의 약 3%인 639m이다. 그리고 전체구간

중 가장 크게 나타난 오차는 수신기의 수신오차를 제외하고 14m 미만

이었다.

- 48 -

전체 23개 실험구간 중 4개구간에서 취득한 자료는 사용하지 못하였

는데 그림 29 .에서 보는 바와 같이 위성의 신호를 수신하기 어려운 곳

에서는 측위 오차가 많이 발생했기 때문에 비교자료로 사용할 수 없었

기 때문이다. 이때 DR이 작동한 본 시스템은 자연스러운 곡선을 그리

고 있음을 볼 수 있다.

그림 29. GPS 관측이 잘못된 지역의 예

- 49 -

표 14. DGPS 비교측량 결과 (단위 m)

구간

거리

오차 10m 이상

(괄호안은 비율)

오차 5m 이상

(괄호안은 비율)

구간의

최대 오차

1 1,417 239 (17%) 518 (37%) 13.0

2 994 0 (0%) 0 (0%) 3.5

3 1,017 0 (0%) 0 (0%) 4.0

4 674 0 (0%) 0 (0%) 2.5

5 1,041 0 (0%) 131 (13%) 7.0

6 812 0 (0%) 326 (40%) 7.5

7 523 0 (0%) 0 (0%) 1.5

8 2,870 0 (0%) 573 (20%) 9.0

9 101 0 (0%) 101 (100%) 9.0

10 82 0 (0%) 82 (100%) 9.0

11 615 0 (0%) 0 (0%) 4.5

12 1,148 236 (21%) 760 (66%) 12.5

13 625 0 (0%) 115 (18%) 6.0

14 1,021 0 (0%) 125 (12%) 6.0

15 1,510 0 (0%) 0 (0%) 4.0

16 598 0 (0%) 214 (36%) 8.0

17 383 0 (0%) 26 (7%) 6.0

18 5,036 0 (0%) 372 (7%) 7.5

19 1,398 164 (0%) 673 (48%) 11.0

총 계 2 1,865 6 39 (3 % ) 4 0 16 (18 % )

- 50 -

5 .5 고속주행 중 측량 정확도 비교

본 연구에서 개발한 시스템의 목적은 고속으로 이동하면서 도로 선

형을 취득하는 것이다. 따라서 고속으로 이동하면서 측량을 실행하였

을 때 정확도를 측정하기 위해 다음과 같은 실험을 실시하였다.

대상지역은 대전 톨게이트에서 서울 외곽순환도로에 이르는 경부고

속도로 구간으로 약 100km의 속도로 이동하였다. 정확도 비교를 위해

앞의 실험과 같이 PRO XR 수신기의 DGPS 결과와 1/ 5,000 수치지도

를 이용하였다.

실험 방법은 1/ 5,000 수치지도와 DGPS 결과, 시스템 사용 결과를 중

첩하여 정확도 비교를 실시하였다. 이때 정확도 측정은 시스템 사용 결

과가 수치지도의 고속도로 범위를 벗어나거나 DGPS 결과와 비교하여

10m 이상 발생한 구간의 거리를 측정하여 전체 측량거리에서 차지하

는 비율을 구하는 방법을 사용하였다.

표 15 .를 보면 전체 186,200m 측량 구간 중 약 21%에 해당하고 전

체 측점의 32.1%에 해당하는 구간에서 정확도가 낮게 나타난 것을 볼

수 있다. 그러나 전체 정확도가 낮은 구간 중 거리를 기준으로 61%를

차지하고 있을 정도로 심하게 정확도가 낮은 13번 지역을 제외하면 소

규모 구간에서 간헐적으로 좁은 구간에서만 정확도가 낮아졌음을 볼

수 있다. 정확도가 낮아지는 이유는 위성의 수신상태가 불량해지거나

DR을 이용한 측정구간이 길어지면서 오차가 누적되어 발생한다고 판

단된다. 그러나 대부분의 지역에서 10m 이하의 차이를 보이고 있음을

볼 수 있다. 또한 그림 30 .에서 보는 바와 같이 DR 사용으로 인한 오

차 누적으로 발생한 오차가 GPS 신호 수신이 양호한 지역에 진입하면

바로 정확도가 높아지는 것을 볼 수 있다.

- 51 -

그림 30. GPS 수신이 양호한 지역으로

진입하는 경우의 예

표 15. 고속도로 측량 결과

거리

(m)

측점수

(개)

수치지도 기준

정확도에 포함 여부

DGPS 기준

정확도에 포함여부

1 625 48 X O

2 1,012 78 X O

3 164 14 X X

4 306 26 X X

5 126 12 X O

6 648 50 O X

7 301 24 X O

8 1,267 94 X X

9 698 48 X X

10 1,789 134 X X

11 772 56 X X

12 761 56 X X

13 23,825 1533 X X

14 2,347 150 X X

15 1,774 124 X X

16 1,372 96 X X

17 1,293 98 X X

총 계 39 ,08 0 2 ,64 1

- 52 -

제 6 장 결론

인류가 만들어낸 9번째 도구라고 하는 GPS는 미국의 안정적인 서비

스 약속과 더불어 SA를 해제하고 L2 반송파에 CA 코드를 삽입, 민간

전용 L5 반송파 서비스 예정 등 민간분야 활용의 정확도가 향상시킬

수 있는 계기가 많이 발생하였다.

정확도 향상으로 인하여 그동안 측량용으로 사용할 수 없었던 저가

형 수신기를 이용해도 높은 위치정확도를 확보할 수 있게 되었다. 또한

이동체 위치 결정 기술의 발달로 인하여 도로측량과 같은 선형측량 분

야에 응용할 수 있게 되었다.

본 연구의 목적인 저가형 GPS 수신기와 DR을 이용하여 도로 선형

취득의 가능성을 검증하기 위한 실험을 통해 내린 결론은 다음과 같다.

첫째, SA 제거 이후 L1 반송파 C/ A 코드만 이용한 단독측위 정확도

도 매우 향상되어 저가형 GPS 수신기를 이용하여 중축척 또는 소축척

지형도 갱신에 사용할 수 있는 정확도가 확보되었다.

둘째, 본 시스템은 실시간 자료 처리와 자료 저장기능을 수행하여 측

량 후 작업이 거의 존재하지 않으며 시스템이 안정적이고, 데이터 양이

작아 장시간 이동 측량에 적합하다.

셋째, 상대적으로 DR은 GPS에 비해 정확도가 떨어지기 때문에 사용

빈도가 낮아야 정확도가 향상된다. 실험결과 수신환경이 나쁜 도심지

역에서도 DR 측량 비율이 9% 정도 밖에 되지 않으므로 GPS가 측량

목적으로 적합한 장비임을 알 수 있다.

넷째, 본 시스템을 이용하여 취득한 도로 선형의 위치 정확도는 고속

- 53 -

주행보다 저속주행에서 정확도가 높았고, 대부분의 경우에서 1/ 25,000

축척 이하의 지도에서 요구하는 위치 정확도를 만족시킬 수 있다.

다섯 째, 차량을 이용한 고속이동 측량이 가능하므로 도로 선형 취득

생산성이 향상되어 도로 선형정보 취득 생산비가 적게 소요되므로 자

동차용 도로지도나 여행용 지도 등 높은 정확도를 요구하지 않는 출판

용 지도 갱신에 유용하게 사용할 수 있다.

향후 정확도의 향상을 통한 대축척 지도 갱신을 위해 후처리 DGPS

를 이용한 시스템으로 개선이 필요하다. 이러한 개선을 위해서는

DGPS를 통한 보정값을 DR을 이용하여 위치를 측정한 값에 적용할 수

있는 처리 방법을 개발해야 한다. 그리고 DR은 거리에 비례하여 오차

가 누적되는데 이때 발생하는 누적량을 최소화하는 방법을 개발해야

한다.

- 54 -

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홈페이지)

- 56 -

<감사의 글>

지난 2년여의 대학원 생활을 돌이켜 생각해 보니 이 좁은 지면에 모

두 표현하지 못 할 정도로 감사해야 할 인연이 상당히 많은 것 같아

흐뭇합니다. 우선 부족한 제자를 언제나 자상함과 따뜻한 마음으로 학

문적으로나 인격적으로 올바른 길로 인도해 주신 김병국 교수님, 학문

의 기본을 가르쳐 주신 이규성 교수님, 새로운 학문에 열정을 갖게 해

주신 김계현 교수님, 젊은 열정으로 가르쳐 주신 임삼성 교수님과 박

수홍 교수님께 부족하나마 이 글로 대신하여 높으신 은혜에 감사 드립

니다. 또한 연구실 식구들에게도 정말 감사하다는 말을 전하고 싶습니

다. 언제나 적극적으로 제가 갖고 있는 문제의 해답을 제시해 주었던

정민이형, 연구실 대표로서 언제나 열심이신 동훈이형, 언제나 밝은 광

석이형, 힘들 때나 어려울 때 즐거울 때를 같이 했던 도찬이형, 경원이

형, 연구실의 모든 어려움을 해결해 주었던 기석이형, 이 논문이 완성

될 때까지 많은 도움을 주었고 또한 인생문제에 대해 서로 너무 잘 알

고 있는 종기형, 언제나 든든한 창렬이형, 언제나 모든 일에 앞장서서

잘 해주는 천우, 우진이 그리고 지금은 연구실에 계시지는 않지만 많

은 도움을 주셨던 허민 선배님, 윤종성 선배님, 정찬성 선배님, 현덕이

형, 충식이형에게 감사 드립니다. 그리고 이번에 새로 입학한 성연이형,

영포형, 성수형에게도 논문이 완성된 기쁨을 같이 하고 싶습니다. 같은

연구실은 아니지만 GIS, RS, GPS 연구실에 있는 다른 여러분들에게도

감사를 드립니다. 바쁘다는 핑계를 언제나 이해해 주고, 언제나 응원해

주었던 그리고 같이 슬퍼하고 기뻐해 주었던 태상이 원회, 순경이, 혜

인이, 미분이 등 내 주위의 모든 친구들에게 정말 고맙다는 말을 전하

고 싶습니다. 마지막으로 제가 이 자리에 있도록 낳아주시고 길러주신

아버지, 어머니께 진심으로 감사하다는 말과 함께 이 논문을 전하고

싶습니다. 또한 미국에서 힘들게 공부하고 있는 동생 재석이 에게 정말

형으로서 잘 해 주지 못해 미안하고 정말 고맙다는 말을 하고 싶습니

다. 저를 아는 모든 분들과 논문탈고의 기쁨을 같이하고 싶습니다.

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