1000km 밖의 미사일도 잡아내는 레이더 각도 측정기

APG-63(v)3 기수 레이더

레이더에 정확도가 1초(1초=1/3600도)인 각도 측정기를 부착하면 최적의 조건일 경우 1000km 밖에 있는 5m 크기의 물체를 구분할 수 있고, 그 크기까지 파악할 수 있습니다.

즉, 각도 측정기의 성능이 좋을수록 날아오는 작은 미사일도 정확하게 확인할 수 있는 것입니다.

각도센서는 미사일이나 레이더와 같은 군사시설의 성능을 결정하는데 핵심 요소로, 분해능이 1초보다 작은 고성능 각도측정기의 경우 제품의 수출입뿐만 아니라 기술 공개도 엄격히 통제되고 있습니다.

F-15K 기수에 장착된 레이더

지금까지 국내의 각도 센서 제작 기술은 수십 초의 분해능을 구현하는 데 그쳤습니다.

각도 측정기는 군사용 뿐만 아니라 로봇, 공작 및 측정기계에도 필수적인 부품입니다.

각도 측정기의 신호를 바탕으로 기계의 움직임을 제어하고 조작도 가능하기 때문에 정밀한 기계나 로봇의 경우, 정밀한 측정기는 필수적입니다.

특히 수술용 로봇의 경우 마이크로미터 단위로 미세하게 움직여야 하기 때문에 초정밀의 각도 표준기를 활용한 교정이 항시 이루어져야 합니다.

회전각 센서 모듈의 세계 시장규모는 2011년 기준 약 1.3조 원(12억 달러) 규모로, 연평균 성장률은 서비스 로봇 부분이 연 20% 이상, 산업용 로봇 11%, 자동화 부분이 연 11.5%, 국방부분이 8.1%로 추정됩니다.

특히 정밀한 고속 작업을 통해 생산성 향상을 도모할 수 있는 제조, 조립 등의 산업용 로봇 분야는 회전각 센서 모듈을 더욱 고성능화 하고 있는 추세여서, 관련 분야가 더욱 고부가가치 산업으로 부각될 전망입니다.

□ KRISS(한국표준과학연구원) 길이센터 김종안 박사팀이 군사 전략물자로 분류되어 수출입이 엄격히 제한되고 있는 초고정밀 각도 표준기 개발에 성공했습니다.

연구팀은 0.005초 이하의 분해능을 가진 회전스테이지에 부착된 정밀 눈금판의 회전각을 광센서로 읽어 제어할 수 있는 각도 표준기를 제작했습니다.

12개의 센서에서 읽은 신호에 자가 교정법을 적용하면 신호의 오차를 분리할 수 있어 오차가 제거된 회전 각도를 알 수 있는 원리입니다.

이번에 개발한 각도 표준기는 현재 상업적으로 구입할 수 있는 가장 좋은 각도 센서 보다 10배 이상 정확한 각도를 측정할 수 있습니다.

정밀한 각도 센서를 제작하기 위해서는 가공, 평가, 개선과정을 거쳐야 하는데, 이번 기술개발을 통해 평가 능력을 크게 향상시킬 수 있을 것으로 기대되고 있습니다.

이런 정밀 평가능력이 확보되었기 때문에, 이 기술을 정밀한 각도 눈금 원판의 제작에 활용하면 기존의 각도 센서보다 정확한 센서를 제작할 수 있게 됐습니다.

이번 연구로 정밀한 각도 표준을 확보하였기 때문에 이를 바탕으로 고정밀의 각도 눈금 원판의 제작이 가능해졌고, 산업체가 이 정밀한 원판을 사용해 센서를 제작하면 수입이 불가능 했던 고성능 센서를 국산화할 수 있게 됩니다.

연구팀은 정밀한 각도 눈금 원판의 제작 기술을 보완하여 정밀 모터를 제작하는 업체에 기술을 이전할 예정입니다.

또한 개발한 각도 표준기를 이용해 정밀 각도 센서의 교정과 평가 서비스도 실시할 예정입니다.

개발한 각도 표준기를 활용해 각도 센서를 교정하는 김종안 박사