태양의 지위를 이용한 진북 추출 장치의 구현
Implementation of the true north device using the sun's geographical position
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초록
천측력을 이용하여 태양 또는 별의 위치를 구하고, 이를 항해에 이용하는 천문항해는 오랜 기간 항해사들의 기본적이고도 중요한 업무로 인식되었다. 선박이 항해를 하기 위해서는 위치를 결정하고 진북을 기준으로 나아가야 할 방위를 정하는 과정이 있어야 한다. 20세기 중반까지 항해사들은 선박의 위치를 알기 위해 천측력과 태양, 별 등을 관측하고복잡한 계산을 수행하였으며, 방위를 추출하기 위해서는 마그네틱 컴파스나 자이로 컴파스를 이용하였다. 이후 등장한LORAN(LOng RAnge Navigation)이나 GPS(Global Positioning System) 등의 전파항법을 통해 선박의 위치를 쉽게 구할 수있게 되었으며, 그 정확도도 매우 높다. 하지만 선박의 방위를 알기 위해서는 여전히 컴파스를 사용하고 있는데, 마그네틱 컴파스는 지자기장과 자성물체의 영향으로 오차가 발생하고 자이로 컴파스는 안정적인 전원 공급 및 지속적인 작동을 필요로 한다. 따라서 본 논문에서는 천문항법을 이용하여 태양을 관측함으로써 진북을 편리하게 추출하여 방위를 제공하는 방법을 제시하고자 한다. 특히 최신의 IT 임베디드 기술과 접목하여 측정과 동시에 약 0.2˚ 이하의 오차로 구현할 수 있게 되었다.
Abstract
Astronomical navigation has long been recognized as a basic and important task for navigators. It uses the Nautical Almanac to determine the position of a ship from the positions of the sun or stars. During a voyage, it is important to determine the position and bearing of the ship that is based on the true north. Until the middle of the 20th century, navigators observed the sun or stars and performed complicated calculations using the Nautical Almanac to know the positions of ships. They also calculated the bearings using magnetic or gyro compasses. Since then, the position of a ship can be easily calculated through radio navigation such as LORAN (LOng RAnge Navigation) or GPS (Global Positioning System) with very high accuracy. Although compasses are still used to measure the bearing of a ship, magnetic compass readings are susceptible to error due to the influence of the geomagnetic field and/or magnetic objects, while the gyro compass requires a stable power supply and continuous operation. Here we propose a simple method to conveniently calculate the true north by observing the sun, using astronomical navigation. Using the latest IT embedded technology, this method can be implemented with an error of less than about 0.2 °.
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