국방과학연구소, 항공기·미사일 관측 기술 독자 개발

원자스핀 자이로스코프 기술 확보…기존 장비보다 가성비 ↑

국방과학연구소(ADD)가 비행체 등 무기체계 항법장치에 활용할 수 있는 ‘원자스핀 자이로스코프’를 국내 독자기술로 확보했다고 27일 밝혔다.

자이로스코프는 탑재된 이동체의 회전을 측정하는 센서다. 가속도계와 함께 관성항법장치에 장착돼 항공기와 미사일 등의 위치, 속도, 자세를 측정하는 데 활용된다.

현재 무기체계에는 광학식 자이로스코프가 적용되고 있다. 높은 성능을 자랑하지만 높은 가격대가 단점이다.

ADD는 가성비 높은 자이로스코프를 무기체계에 적용하기 위해 2019년부터 올해 8월까지 핵심기술개발사업을 통해 원자스핀 자이로스코프를 개발했다.

원자스핀 자이로스코프는 기존의 방식 대신 원자 내부 에너지 상태를 이용하는 기술이다. 기술 성숙도가 높아질수록 항법장치의 크기, 무게, 소모 전력을 10분의 1 수준으로 줄일 수 있는 장점이 있다.

이 기술은 원자 내부 입자의 운동량을 측정한다. ADD는 이를 위해 알칼리 원자, 제논, 질소, 수소가 들어 있는 원자셀에 레이저를 조사해 회전량을 측정했다. 레이저는 원자 내부 에너지 상태와 안정적으로 상호작용하기 때문에 회전량의 정밀 측정을 통해 항법장치의 성능을 향상하는 데 활용 가능하다.

ADD는 원자스핀 자이로스코프의 설계과정, 제조 및 성능평가를 독자적인 국내 기술로 수행했다고 밝혔다. 400cc 부피의 원자스핀 자이로스코프 시작품을 개발해 정지성능시험과 회전시험을 수행해 성능을 검증했다고 설명했다. 향후에는 추가적인 기술 개량을 통해 50cc 부피 이하의 초소형화 자이로스코프 개발에 도전할 계획이다. 

ADD 관계자는 “원자스핀 자이로스코프는 GPS 사용이 어려운 환경에서 무인기 등의 소형플랫폼용 센서로도 활용할 수 있다”면서 “원자스핀 자이로스코프의 원천기술인 원자셀 제작기술과 원자스핀 제어기술은 은닉표적 탐지 및 뇌자도 측정을 위한 원자자기장 센서 등 다양한 분야에 적용할 수 있다”고 말했다.