[ATN뉴스=이기종 기자] 국방과학연구소(ADD)는 지난 2019년부터 2022년 8월까지 핵심기술개발사업을 통해 비행체 등 무기체계의 항법장치에 활용될 수 있는 ‘원자스핀 자이로스코프(Atomic Spin Gyroscope)’를 국내 독자기술로 확보했다고 27일 밝혔다.

자이로스코프는 탑재된 이동체의 회전(자세변화)을 측정하는 센서이며 빠르게 도는 팽이의 회전축이 넘어지지 않는 것처럼 회전체가 그 회전축을 항상 같은 방향으로 유지하려고 하는 성질을 이용한다.

이러한 특성으로 가속도계와 함께 관성항법장치에 장착돼 항공기, 미사일 등의 위치, 속도, 자세를 측정하는데 활용된다.

그동안 무기체계에 적용되고 있는 광학식 자이로스코프는 고성능이지만 고가의 가격대를 형성하고 있다.

이에 국방과학연구소는 가성비를 갖춘 자이로스코프를 무기체계에 적용하기 위해 원자스핀 자이로스코프를 개발해 왔다.

연구과정을 보면 원자스핀 자이로스코프의 설계과정, 제조 및 성능평가를 독자적인 국내 기술로 수행했다.

원자스핀 자이로스코프는 기존의 방식 대신 원자 내부 에너지 상태를 이용하는 기술로 기술 성숙도가 높아질수록 항법장치의 크기, 무게 및 소모전력을 1/10 수준으로 줄일 수 있다는 장점이 있다.

또 원자스핀 자이로스코프는 자전하는 것 같은 효과를 내는 원자 내부 입자의 운동량(스핀)을 측정할 수 있다. 

이를 위해 알칼리 원자, 제논, 질소, 수소가 들어 있는 원자셀(알칼리 원자와 가스가 들어있는 밀봉된 유리용기)에 레이저를 조사해 회전량을 측정했다.

레이저는 원자 내부 에너지 상태와 안정적으로 상호작용하기 때문에 회전량의 정밀 측정을 통해 항법장치의 성능을 향상하는데 활용이 가능하다.

연구결과에 의하면 400cc 부피의 원자스핀 자이로스코프 시작품을 개발하고 정지성능시험 및 회전시험을 수행해 성능을 검증했다.

한편 국과연은 앞으로 추가적인 기술 개량을 통해 50cc 부피 이하의 초소형화 자이로스코프 개발에 도전할 계획이다.