일반기술

제어 모멘트 자이로스코프

임의의 축을 중심으로 자유로이 회전할 수 있는 틀 속에서 빠르게 회전하는 휠로 이루어진 자이로스코프는, 휠의 운동량에 의해 틀이 기울어져도 자신의 위치는 유지되는 특징을 갖는다. 이 점을 이용하여 선박 및 항공기용 자이로컴퍼스, 자동조정장치, 어뢰조정장치, 선박의 횡동요방지장치, 관성유도장치 등에 이용되는 다양한 응용장치를 만들 수 있다. 해당 기술은 2축 방향의 모멘트에 의해 발생되는 토크를 이용하여 인공위성의 자세를 제어하는 자이로스코프로써, 부피를 줄이고 각운동량(각모멘텀, angular momentum)을 증가시키기 위하여 다음과 같이 구성한다. ○ 일축에 대한 모멘트를 공급하는 스핀모터 ○ 스핀모터에 장착되어 모멘트를 전달하는 스핀 축 ○ 스핀 축이 원판형상의 중앙부에 장착되어 회전되는 휠 ○ 휠의 일측 하부에 배치되는 한편 스핀모터의 회전방향과 직교되는 모멘트를 공급하는 짐벌모터 ○ 짐벌모터에 장착되는 한편 스핀모터에 관통되어 스핀모터 및 그에 장착된 휠을 회전시키는 하부 연결축 ○ 스핀모터로부터 관통되어 상방향으로 연장되는 상부 연결축 ○ 상부 연결축을 수용하는 센싱부 해당 기술의 제어 모멘트 자이로스코프는 스핀모터에 의해 회전되는 휠의 일측 하부에 짐벌모터를 장착하는 한편 그 상부에 센싱수단을 장착함으로써, 전체 부피를 줄이고 질량을 균등하게 분포시켜 각모멘텀을 최대한 증가시킬 수 있는 구조를 가지고 있다. 작은 설치공간만을 필요로 하며, 고기동성 및 고정밀성을 제공함 소형 인공위성의 자세제어용 구동기 외에도 소형 잠수정, 항공기, 선박 등 유체에 부양되어 이동하는 이동체(vehicle)의 자세제어 시스템에도 적용될 수 있음 항공 카메라나 수중 카메라의 방향전환장치나 스테빌라이저(stabilizer) 등으로도 적용 가능함 □ 국내외 시장현황우리나라는 세계 10위권의 국방예산을 지출하고 있는 국가지만 항공산업의 규모는 미국의 1/110, 일본의 1/8 수준으로 미미한 실정이며, 국내 우주분야는 산업형성 초기단계라고 할 수 있다. 국내 우주개발을 위한 정부의 우주개발 R&D 투자금액은 2003년 이후로 꾸준히 증가세에 있었으나, 2007년 총 2,934 억 원으로 지난해에 비해 6% 감소하였으며, 정부 R&D 비중도 3.0%로 하락한 상태이다. 그러나 국내의 우주산업은 아직 기반을 구축하기 시작한 단계에 불과하며, 2005년까지 꾸준한 증가세를 보이다가 2006년 생산실적이 전년보다 감소하여 총 31 백만달러를 기록하기는 하였으나, 2007년 다시 대략 83 백만달러로 급증한 것으로 추산되었다. 이러한 증가세는 특히, 위성체 사업 분야에서 큰 폭을 보이고 있다. 따라서 위성체의 자세제어 시스템에 구축되는 제어 모멘트 자이로스코프(CMG)에 대한 수요도 향후 산업이 발전함에 따라 대폭 증가할 것으로 예측된다. 향후 상업적 목적의 통신, 방송위성 수요의 증가와 위성이용분야 확대 등으로 우주산업은 지속적으로 발전할 것으로 보인다. 2003년에 시장규모가 약 910억 달러에 이르렀던 세계우주산업은 연 평균 10% 이상 신장을 지속할 것으로 전망되고 있는데, 민간용 이동통신 산업 등 위성서비스 산업의 비약적 발전과 이에 따른 위성체 및 발사체 산업의 발전이 큰 영향을 미칠 것으로 예상된다. 최근 5년간 EU와 일본이 위성 부품 산업에서 연평균 15-20%의 고성장을 유지한 예로 보건대, 이와 같은 추세에 따라 국내외 시장에서 제어 모멘트 자이로스코프에 대한 수요도 크게 늘어날 것으로 예측된다.