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숨은 천재들이 일냈다...美도 안 주는 '자이로스코프' 기술 독자개발

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  • 김인한 기자
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  • 2022.09.28 10:59
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국방과학연구소, 원자스핀 자이로스코프 개발
무기체계·인공위성 등에서 자세 제어하는 기술
"GPS 사용 어려운 환경에서도 활용할 수 있어"

국방과학연구소(ADD)가 원자스핀 자이로스코프 기술을 독자 확보했다. / 사진제공=국방과학연구소(ADD)
국방과학연구소(ADD)가 원자스핀 자이로스코프 기술을 독자 확보했다. / 사진제공=국방과학연구소(ADD)
국방과학연구소(ADD)가 '원자스핀 자이로스코프' 기술을 독자 확보했다. 자이로스코프는 인공위성이나 무기체계가 회전할 때 자세 변화를 측정하는 센서다. 현재 기술은 초기 수준이지만 그동안 미국 등 해외에 전량 의존하던 기술을 확보했다는 점에서 의미가 크다는 평가다.

28일 과학계에 따르면, ADD는 2019년부터 지난달까지 핵심기술개발 사업을 통해 최근 원자스핀 자이로스코프 기술을 확보했다. ADD는 이번기술이 지상 무기체계에 특화됐다고 밝혔다. 인공위성에도 적용이 가능하지만, 아직 초기단계로 기술이 더 무르익어야 한다는 의미다. 통상 우주 공간에서 쓰이는 기술은 지상 무기체계보다 더 높은 신뢰성이 요구된다.

통상 무기체계나 인공위성은 회전을 할때 자세 제어가 필요하다. 자이로스코프는 이동체의 회전을 측정한다. 빠르게 도는 팽이의 회전축이 넘어지지 않는 것처럼, 회전체(팽이)가 회전축을 항상 같은 방향으로 유지하려는 성질을 활용한다. 가속도계와 함께 관성항법장치에 장착돼 미사일 등의 위치, 속도, 자세를 측정하는 데 쓰인다.

국방과학연구소(ADD)가 자체 제작한 핵심 부품인 원자셀. / 사진제공=국방과학연구소(ADD)
국방과학연구소(ADD)가 자체 제작한 핵심 부품인 원자셀. / 사진제공=국방과학연구소(ADD)

현재 무기체계에 적용되는 광학식 자이로스코프는 고성능이지만 고가의 가격대가 형성돼있다. 이와 달리 원자스핀 자이로스코프는 기존 방식 대신 원자 내부 에너지 상태를 이용한다. 기술 성숙도가 높아질수록 항법장치의 크기와 무게, 소모전력을 10분의 1 수준으로 줄일 수 있다.

ADD는 기술 구현을 위해 알칼리 원자, 제논, 질소, 수소가 들어 있는 원자셀(알칼리 원자와 가스가 밀봉된 유리용기)에 레이저를 조사해 회전량을 측정했다. 현재 400㏄ 부피의 원자스핀 자이로스코프를 개발한 이후 성능시험을 모두 마쳤다. ADD는 50㏄ 부피 이하의 초소형화 자이로스코프 개발에도 나선다.

향후 원자스핀 자이로스코프는 GPS(글로벌 위성항법 시스템) 사용이 어려운 환경에서 활용될 전망이다. 이와 함께 원자셀 제작기술과 원자스핀 제어기술은 무기체계는 물론 인공위성 등에도 쓰일 것으로 보인다. 다만 우주에서 쓰이려면 높은 신뢰성을 확보해야 하는 만큼 기술 고도화가 필요하다.

현재 우리나라 인공위성에는 위성 자세를 제어하는 미국산 자이로스코프가 들어간다. 1987년 미국 주도로 만들어진 미사일기술통제체제(MTCR)에 따라 미국은 자이로스코프를 전략부품으로 규정해 반출을 금지하고 있다. 이 때문에 우주 기술 독립을 위해 관련 기술 확보가 절실한 상황에서 ADD의 개발성과가 크다.

한편, ADD는 정부출연연구기관 중에서도 역량이 탁월한 수재들이 모인 연구소로 알려졌다. 국방과학 연구 특성상 기술을 개발해도 연구자를 별도로 드러내지 않는다.



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