본 연구는 한국형 위성항법시스템 (Korean Positioning System, KPS)의 항법 성능과 회복탄력성을 강화하기 위해 저궤도 (Low Earth Orbit, LEO) 위성을 결합한 다층궤도 위성항법의 운용 방안을 제안한다. 이를 위해 KPS-LEO 연계 운용을 위성 및 지상 간의 인터페이스 관점에서 운용 유형을 체계적으로 분류하고 (LEO 위성간 통신, 백홀 위성 연계, 지상 감시/제어), 각 유형의 기능, 운용, 비용, 성능, 확장성에 대하여 분석하였다. 분석은 핵심 성능지표를 평가하고, 운용 복잡도와 구현 난이도를 함께 고려하였다. 결과적으로, 저지연 처리와 무결성이 요구되는 분야는 백홀 위성 연계가 효과적이며, 광역 확장성 확보와 장애 대비 회복탄력성 강화를 목표로 할 경우에는 LEO 위성간 통신에 기반한 위성망 구성이 유리함을 확인하였다. 또한 지상 감시/제어 중심의 단순형 연계는 초기 단계에서 비용과 구현 난이도를 낮출 수 있으나, 확장성과 장애 대응력 측면에서 보완이 필요함을 보였다. 본 연구는 운용 유형을 제시하고, 운용 환경별 최적 시나리오를 도출함으로써 한국형 다층궤도 위성항법 체계 설계와 단계적 정책 수립의 근거 자료로 활용될 수 있다.

Comparative Analysis of Operational Scenarios for Korean Multi-Layer PNT

Daehee Won*, Eunsung Lee, Chulhee Choi

This study proposes operational approaches for a Korean multi-orbit satellite navigation system that integrates Low Earth Orbit (LEO) satellites to enhance the navigation performance and resilience of the Korean Positioning System (KPS). We develop a systematic classification of KPS-LEO integrated operations from the perspective of space–ground interfaces (LEO inter-satellite communication, backhaul satellite connectivity, and ground monitoring/control) and analyze each type in terms of functionality, operations, cost, performance, and scalability. The analysis evaluates key performance indicators while jointly considering operational complexity and implementation difficulty. The results indicate that backhaul satellite connectivity is effective for applications requiring low-latency processing and high integrity, whereas a satellite network based on LEO inter-satellite communication is advantageous when wide-area scalability and enhanced resilience to disruptions are the primary objectives. In addition, a simplified, ground monitoring/control-centric integration can reduce cost and implementation burden in the initial phase, but requires enhancements with respect to scalability and fault tolerance. By presenting the operational types and deriving environment-specific optimal scenarios, this study provides a basis for the design of a Korean multi-orbit satellite navigation architecture and for phased policy development.

Keywords: multi-layer, PNT, operation scenario

Speaker 원대희* 한국항공우주연구원