한국표준과학연구원, 미사일 장착 센서를 정확히 교정하는 기술 개발
레이더에 부착된 각도 측정기의 정확도가 1초 정도인 각도 측정기를 부착하면 최선의 조건일 때 1000 km 밖에 있는 5 m 크기의 물체를 구분할 수 있고, 그 크기 또한 파악이 가능하다. 따라서 각도 측정기의 성능이 좋을수록 날아오는 작은 미사일을 정확하게 확인할 수 있다. 3차원이기 때문에 거리와 각도를 알아야함.
연구팀은 0.005초 이하의 분해능(1초는 1/3600도)을 가진 회전스테이지에 부착된 정밀 눈금판의 회전각을 광센서로 읽어 제어할 수 있는 각도 표준기를 제작하였다. 12개의 센서에서 읽은 신호에 자가 교정법을 적용하면 신호의 오차를 분리할 수 있어서 오차가 제거된 회전 각도를 알 수 있다. 개발한 각도 표준기는 현재 상업적으로 구입할 수 있는 가장 좋은 각도 센서 보다 10배 이상 정확한 각도를 측정할 수 있다.
회전각 센서 모듈의 세계 시장규모는 2011년 기준 약 1.3조원(12억불) 규모로 연평균 성장률은 서비스 로봇 부분이 연 20% 이상, 산업용 로봇 11%, 자동화 부분이 연 11.5%, 국방부분이 8.1%로 추정되어 2015년에는 약 2조원 규모가 될 것으로 예상된다. 특히, 정밀한 고속 작업을 통해 생산성 향상을 도모할 수 있는 제조, 조립 등 산업용 로봇 분야는 회전각 센서 모듈을 더욱 고성능화 하고 있는 추세여서 관련 분야가 더욱 고부가가치 산업으로 부각될 전망이다.
국내의 각도 센서 제작 기술은 수십 초의 분해능을 구현하는 데 그치고 있다. 정밀한 각도 센서를 제작하기 위해서는 가공, 평가, 개선과정을 거쳐야 하는데 이번 기술개발을 통해 평가 능력을 크게 향상시킬 수 있을 것으로 기대된다. 이런 정밀 평가능력이 확보되었기 때문에 이 기술을 정밀한 각도 눈금 원판의 제작에 활용하면 기존의 각도 센서보다 정확한 센서를 제작할 수 있다.
각도 측정기는 군사용뿐만 아니라 로봇, 공작 및 측정기계에도 필수적인 부품이다. 각도 측정기의 신호를 바탕으로 기계의 움직임에 대해 제어를 하고 조작도 가능하기 때문에 정밀한 기계나 로봇의 경우, 정밀한 측정기는 필수적이다. 특히, 수술용 로봇의 경우 마이크로미터 단위로 미세하게 움직여야 하기 때문에 초정밀의 각도 표준기를 활용한 교정이 항시 이루어져야 한다.
김종안 박사는 “정밀한 각도 표준을 확보하였기 때문에 이를 바탕으로 고정밀의 각도 눈금 원판의 제작이 가능하며, 산업체가 이 정밀한 원판을 사용해 센서를 제작하면 수입이 불가능 했던 고성능 센서를 국산화할 수 있다.”며 “앞으로 국방과 기계산업 분야의 발전 및 경쟁력 향상에 크게 기여할 것”이라고 말했다.
앞으로 연구팀은 정밀한 각도 눈금 원판의 제작 기술을 보완하여 정밀 모터를 제작하는 업체에 기술을 이전할 예정이다. 또한 개발한 각도 표준기를 이용해 정밀 각도 센서의 교정과 평가 서비스를 실시한다.
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