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요즘은 차를 운전할 때 길을 모르는 목적지를 향해 출발하기 전 지도를 보거나 지도책을 갖고 다니는 사람이 극히 적다. 대부분 차량에 장착되거나 스마트 폰에 담겨 있는 내비게이터를 사용하기 때문이다. 내비게이터가 길을 찾는 데는 다양한 과학기술이 숨어 있다.
흔히 GPS라 불리는 항법위성시스템은 내비게이터를 작동시키는 첫 번째 과학이다. 인터넷과 마찬가지로 핵전쟁에 대비하기 위해 미국의 국방기술에서 출발한 GPS는 2만200km의 지구 상공에 있는 무게 455kg인 24개의 위성 중 3개 이상의 위성이 거리를 탐지한 지점은 한 곳이라는 원리를 기반으로 목표 지점을 정확히 집어내는 능력을 갖고 있다. 민간용 GPS도 거리 오차가 10∼15m, 속도 오차는 초당 3cm 이내일 정도로 정확하다. GPS의 속도 측정에는 정확한 시간을 측정하는 또 하나의 과학이 숨어 있다. GPS의 측정 과학은 위성마다 탐재된 3개의 원자시계에 의존하는데, 이 측정 기술은 3만6000년에 1초만의 오차를 가질 정도로 정확하다고 알려진다.
GPS에는 글로벌 표준을 통한 국가 간의 경쟁 논리도 숨어 있다. 즉, 미국이 주도하는 GPS에 대항해 유럽연합(EU)의 갈릴레오, 구 소련의 글로나스(GLONASS), 중국의 베이더우(北斗), 일본의 준텐초(QZSS), 인도의 인도지역항해위성시스템(IRNSS) 등의 독자적인 항법위성시스템이 시도됐거나 구축이 진행 중이다.
내비게이터에는 최단거리 계산 알고리즘이라는 계산과학의 사용이 필수적이다. 즉, 두 지점 간의 가장 짧은 길을 찾는 알고리즘을 사용해 출발지에서 목적지까지 경로를 계산한다. 하지만 실제 내비게이터는 단순히 거리만을 기반으로 하지 않는다. 내비게이터가 특정 구간이 고속도로인지, 시속 몇 km까지 낼 수 있는지를 반영할 수 없다면 소비자에게 외면 받기 십상이다. 특히 현재의 교통 혼잡도가 얼마나 되는지를 반영하는 것은 필수이다. 이때 등장하는 또 하나의 과학이 실시간 정보 수집에 관련한 기술이다. 도로변의 비콘(Beacon·무선중계기)이라는 장치나 GPS를 통해 특정 장치를 부착한 차량의 속도와 현재 위치를 측정해 실시간 교통정보를 수집하고, 교통방송 등이 제공하는 사고·집회·공사·도로통제 정보 등을 가공하는 기술이 사용된다.
내비게이터에 담긴 알고리즘 과학을 새롭게 접근하는 시도도 흥미롭다. 전통적인 알고리즘 과학이 문제가 갖고 있는 수학적 특징을 탐구한 결과인 데 비해 최근의 알고리즘 과학은 유전 원리, 금속의 열처리 현상은 물론 개미나 벌 등의 활동 원리를 모사하기도 한다. 예를 들면 개미는 자신 혼자만의 판단으로 외부에서 집까지의 빠른 길을 찾는 것이 아니라 자기 집에서 나온 다른 개미가 지나가며 뿌린 페르몬을 감지하고 군중의 지혜에 의지해 집을 찾아간다. 항상 많은 개미가 간 길이 최적의 길은 아니지만, 페르몬이란 물질이 시간이 지나면 증발하므로 길 상태가 변하는 것을 잘 반영할 수 있는 것이 개미 알고리즘의 장점이다.
내비게이터에는 다양한 과학기술이 담겨 있다. 하지만 내비게이터가 알려주는 역설적 과학도 있다. 런던의 택시기사는 수익이 좋은 직업이지만 내비게이터를 안 쓰고 수많은 길과 장소를 외워야 하는 까다로운 시험을 통과해야 한다. 단순하고 정해진 길을 가는 버스 운전사보다 수많은 거리를 기억해 운전하는 런던의 택시기사가 공간감각을 담당하는 뇌 영역인 해마가 더 크다는 사실은 ‘과학기술은 적절히 사용될 때 그 가치가 가장 크다’는 평범한 진리를 이야기해주는 것 같다.
이희상 성균관대 교수·기술경영학
