원자 내부 입자, 레이저로 회전 운동량(스핀) 정밀 측정 원리
GPS 사용 어려운 환경서 무인기 등 소형 플랫폼용 센서 활용
ADD, 50㏄ 이하 초소형화 자이로스코프 개발에 도전할 계획
이날 ADD에 따르면 지난 2019년부터올 8월까지 '원자스핀 자이로스코프'에 관한 핵심기술 개발사업을 진행했다.
자이로스코프는 탑재된 이동체의 자세변화를 측정하는 센서로써 빠르게 도는 팽이의 회전축이 넘어지지 않는 것처럼 회전체의 항상성을 유지하려는 성질을 이용한다.
자이로스코프는 가속도계와 함께 관성항법장치에 장착돼 항공기, 미사일 등의 위치, 속도, 자세를 측정하는 데 활용된다.
현재 무기체계에 적용하는 자이로스코프는 광학식으로 고성능이지만 가격대가 높다. 이에 ADD는 가성비를 갖춘 자이로스코프를 무기체계에 적용하기 위해 원자스핀 자이로스코프를 개발했다.
ADD는 "원자스핀 자이로스코프는 GPS 사용이 어려운 환경에서 무인기 등 소형 플랫폼용 센서로 활용 가능하다"고 설명했다.
특히 이번에 개발한 원자스핀 자이로스코프는 기존 방식과 달리 원자 내부 에너지 상태를 이용하며 기술 성숙도가 높아질수록 항법장치 크기, 무게 및 소모전력을 10분의1 수준으로 줄일 수 있단 장점이 있다.
ADD는 자전하는 원자 내부 입자의 회전 운동량(스핀)을 측정 해 원자스핀 자이로스코프를 개발했다.
레이저는 원자 내부 에너지 상태와 안정적으로 상호 작용하기 때문에 알칼리 원자, 제논, 질소, 수소가 들어있는 원자셀에 레이저를 비춰 회전량을 측정하고 이를 정밀 측정해 항법장치의 성능을 향상하는데 활용이 가능하다고 설명했다.
ADD는 원자스핀 자이로스코프의 설계과정, 제조 및 성능평가를 독자적인 국내 기술로 수행했다. 특히 부피 400㏄의 원자스핀 자이로스코프 시작품을 개발, 정시성능시험 및 회전시험을 수행해 성능을 검증했다. 향후엔 추가적인 기술 개량을 통해 부피 50㏄ 이하의 초소형화 자이로스코프 개발에 도전할 계획이다.
ADD는 특히 "원천기술인 원자셀 제작기술과 원자스핀 제어기술은 은닉표적 탐지 및 뇌자도(뇌 신경세포들 사이의 전류 흐름으로 발생하는 자기장을 정밀 측정해 뇌 활동을 영상화하는 기술) 측정을 위한 원자자기장 센서, 원자 RF 전기장 센서, 위성탑재용 원자시계 등에 활용이 가능해 정밀 원자센서의 지평을 넓힐 것으로 예상된다"고 전했다.
wangjylee@fnnews.com 이종윤 기자
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