GPS를 통하여 확인되는 휴대폰의 위치와 형사재판에서의 알리바이 (현장부재)

GPS는 정말 많이 사용되는 단어입니다. 군사적인 목적으로 개발되었다고 하고, 과거 네비게이션에서 시작되어 처음 우리의 일상으로 들어왔었지요.

현재에 이르러서는 우리가 사용하는 모든 디지털 기기에 사용이 된다고 해도 과언이 아닙니다. 형사 사건이던 아니면 다양한 사건에서 전자 정보를 확인하기 위하여 디지털포렌식을 하게 되면,

다양한 디지털 정보들을 선별 절차를 통하여 디지털 증거로 확보하게 되는데, 그 중에 ‘지도’와 ‘GPS 정보’에 대한 전자 정보들이 중요한 대상이 되는 경우가 적지 않습니다.

그럼 이 GPS라는 단어는 무엇일까요? GPS에 대해서 이해를 하는 것이 생각보다 아주 중요한 문제가 될때가 있으므로 이 부분에 대해서 쉽고 간단하게 정리해서 설명을 해보겠습니다.

그리고 GPS라는 단어는 전세계에 통용되는 용어가 아니라는 점도 중요합니다. GPS는 미국 무선 통신 위성을 사용하는 경우를 의미하고, 러시아, 중국 등 주요 국가들은 GPS가 아닌 다른 용어와 시스템을 사용한다는 점도 잘 기억을 해둘 필요가 있겠습니다.

'GPS'는 미국이 개발하고 운영하는 위성 항법 시스템을 지칭하는 고유명사입니다.

러시아, 중국 등 다른 국가들도 자체적인 위성 항법 시스템을 보유하고 있으며, 각각 다른 명칭을 사용합니다.

이러한 모든 위성 항법 시스템을 아우르는 상위 개념은 GNSS (Global Navigation Satellite System, 전 세계 위성 항법 시스템) 입니다.

위성 항법 시스템은 주로 삼변측량(Trilateration)이라는 원리를 이용합니다.

신호 전송

궤도상의 위성들은 매우 정확한 원자시계를 탑재하고 있으며, 자신의 정확한 위치 정보(궤도 정보)와 신호를 전송한 정확한 시간 정보를 담은 무선 신호를 지속적으로 지구로 송출합니다.

신호 수신 및 시간차 측정

지상에 있는 GPS(GNSS) 수신기는 이 위성 신호를 수신합니다. 수신기는 신호가 도달하는 데 걸린 시간을 측정합니다. 즉, 위성이 신호를 보낸 시간과 수신기가 신호를 받은 시간의 차이를 계산하는 거죠.

거리 계산

신호가 이동한 시간(도달 시간)에 빛의 속도(전파 속도)를 곱하면 수신기와 각 위성 사이의 거리를 알 수 있습니다.
거리 = 빛의 속도 × (신호 수신 시간 - 신호 전송 시간)

위치 계산 (삼변측량)

최소 3개의 위성: 세 개의 위성으로부터 거리를 알게 되면, 수신기의 위치는 각 위성을 중심으로 하는 세 개의 구(sphere)가 교차하는 두 지점 중 하나가 됩니다.

최소 4개의 위성 (정확도 향상): 실제로는 수신기의 시계가 위성의 원자시계만큼 정확하지 않기 때문에 발생하는 시간 오차를 보정하기 위해 최소 4개 이상의 위성으로부터 신호를 수신해야 합니다. 네 번째 위성 신호는 수신기의 시간 오차를 보정하고, 정확한 3차원 위치(위도, 경도, 고도)를 계산하는 데 사용됩니다. 네 개의 구가 정확히 한 점에서 만나는 지점이 수신기의 현재 위치가 되는 거죠.

GPS는 GNSS의 한 종류인 셈입니다.

주요 GNSS 시스템들

다음은 전 세계 주요 GNSS 시스템들입니다.

GPS (Global Positioning System)

운영 주체: 미국
 

특징: 가장 널리 사용되고 대중적으로 알려진 시스템입니다. 1970년대에 군사용으로 개발되어 1990년대부터 민간에 개방되었습니다. 전 세계 어디서든 위치, 속도, 시간 정보를 제공합니다.

GLONASS (Globalnaya Navigatsionnaya Sputnikovaya Sistema)

운영 주체: 러시아
 

특징: 소련 시절부터 개발되어 GPS와 유사한 시기에 서비스되기 시작했습니다. GPS와 함께 사용하면 위치 정확도를 더욱 높일 수 있습니다.

BeiDou (베이더우, BDS)

운영 주체: 중국
 

특징: 2000년대 초반부터 개발을 시작하여 2020년에 전 세계 서비스를 공식적으로 시작했습니다. 현재 가장 많은 위성을 운영하며, 특히 아시아-태평양 지역에서 높은 정확도를 제공합니다. 중국은 베이더우를 자율주행, 정밀 농업 등 다양한 분야에 활용하고 있습니다.

Galileo (갈릴레오)

운영 주체: 유럽 연합 (EU)

특징: 민간 주도로 개발된 시스템으로, 높은 정확도와 신뢰성을 목표로 합니다. GPS와 상호 보완적으로 작동하며, 특히 유럽 내에서 독립적인 서비스를 제공하는 데 중점을 둡니다.

QZSS (Quasi-Zenith Satellite System)
운영 주체: 일본
 

특징: 주로 일본 및 아시아-오세아니아 지역에 특화된 지역 위성 항법 시스템(RNSS)입니다. GPS의 정확도를 보강하고, 산간 지역이나 고층 빌딩이 많은 도심지에서도 위치 정확도를 높이는 역할을 합니다. '일본판 GPS'라고도 불립니다.

IRNSS / NavIC (Navigation with Indian Constellation)
운영 주체: 인도

특징: 인도 영토 및 주변 1500km 이내 지역에 서비스를 제공하는 지역 위성 항법 시스템입니다. 주로 인도의 국방 및 민간 애플리케이션에 사용됩니다.

왜 각국은 자체 GNSS를 개발할까요?
 

이렇게 여러 나라가 자체적인 GNSS 시스템을 개발하고 운영하는 데에는 다음과 같은 중요한 이유가 있습니다.

국가 안보 및 전략적 독립성
GPS는 미국 국방부가 통제하기 때문에, 비상시 미국이 민간 서비스를 제한하거나 군사적 목적으로 오용할 가능성이 있습니다. 자국 시스템을 보유함으로써 이러한 잠재적 위협으로부터 벗어나고, 군사 작전 수행 시 안정적인 위치 정보를 확보할 수 있습니다.

경제적 이점 및 산업 육성
GNSS는 위치 기반 서비스(LBS), 자율주행, 정밀 농업, 물류, 재난 관리 등 다양한 첨단 산업의 핵심 인프라입니다. 자체 시스템을 개발하고 운영함으로써 관련 산업을 육성하고, 기술 종속성을 줄이며, 새로운 비즈니스 기회를 창출할 수 있습니다.

서비스 안정성 및 정확도 향상
여러 GNSS 시스템의 신호를 동시에 수신하는 '다중 GNSS 수신기'를 사용하면, 단일 시스템만을 사용할 때보다 훨씬 더 정확하고 안정적인 위치 정보를 얻을 수 있습니다. 이는 위성 신호가 약하거나 방해를 받는 환경(도심의 고층 빌딩 사이, 산악 지역 등)에서 특히 중요합니다.

따라서 'GPS'라는 단어는 보통 위성 항법 시스템 전반을 일컫는 일반적인 용어로 사용되기도 하지만, 엄밀히 말하면 미국의 시스템을 지칭하며, 다른 나라들은 각각의 독자적인 시스템을 보유하고 있다는 점을 알아두시면 좋습니다.

그럼, 'GPS 사용 정보는 미국 정부에 의해 모두 확보될 수 있는가?'라는 질문이 생길 겁니다. 

직접적으로 모든 GPS 사용자의 실시간 위치 정보를 실시간으로 확보하는 것은 아니지만, 다양한 경로를 통해 위치 관련 데이터에 접근할 수 있는 가능성은 있다고 볼 수 있습니다.

우선, GPS 위성 자체는 사용자 정보를 수집하지 않습니다.

가장 중요한 점은 GPS 위성 자체가 사용자 개개인의 위치 정보를 수집하거나 저장하는 시스템이 아니라는 것입니다. GPS 위성은 단방향으로 신호를 송출하는 '등대'와 같다고 설명되고 있습니다. 수신기(스마트폰, 내비게이션 등)는 그 신호를 받아 자신의 위치를 계산할 뿐, 수신기의 위치 정보를 위성으로 다시 전송하지 않습니다.

따라서 미국 정부가 GPS 위성을 통해 직접적으로 모든 사용자의 위치를 추적하는 것은 기술적으로 불가능하다고 설명되고 있습니다.

그렇지만, 위치 정보는 대부분 '수신기/앱/서비스 제공자'를 통해 수집됩니다.

문제는 우리가 GPS를 사용하는 대부분의 기기(스마트폰)나 앱, 그리고 이동통신사가 위치 정보를 수집하고 저장한다는 점입니다.

스마트폰 앱: 지도 앱, 날씨 앱, 소셜 미디어 앱, 피트니스 앱 등 다양한 앱들이 GPS, Wi-Fi, 기지국 신호 등을 활용하여 사용자의 위치 정보를 수집합니다. 이 정보는 해당 앱 개발사나 서비스 제공자의 서버에 저장될 수 있습니다.

이동통신사: 이동통신사는 기지국 신호를 통해 사용자의 대략적인 위치 정보를 파악하고 기록할 수 있습니다.

데이터 브로커: 다양한 앱이나 서비스에서 수집된 위치 정보는 '데이터 브로커'라는 제3자에게 판매될 수 있습니다. 이 데이터 브로커들은 여러 출처의 데이터를 모아 개인의 상세한 프로필을 구축하고 이를 다시 판매합니다.

미국 정부의 위치 정보 접근 방식
 

미국 정부(법 집행 기관, 정보 기관 등)가 개인의 GPS 또는 위치 관련 데이터에 접근하는 방식은 다음과 같습니다.

영장 기반 접근: 미국에서는 헌법 수정 제4조에 따라 정부가 개인의 사적인 정보(위치 정보 포함)에 접근하려면 압수 수색 영장을 받아야 합니다. 이는 법원의 '상당한 근거(probable cause)'에 기반해야 합니다. 

예를 들어, 범죄 수사를 위해 특정인의 과거 위치 정보를 이동통신사나 앱 회사로부터 요청할 때 영장이 필요합니다.

압수수색 영장에 대한 통제 수준에 따라 각국의 GNSS의 수집 정보의 국가단위의 관리가 달라질 수 있습니다.