광섬유 자이로스코프(FOG)는 기계적 부품 대신 빛의 간섭을 이용하여 각속도를 측정하는 정밀 센서입니다. 엔지니어들은 높은 신뢰성과 정확성이 필수적인 항공우주, 해양 및 항법 시스템에서 광학 자이로스코프를 일반적으로 사용합니다.
기존의 회전 질량 자이로스코프와 달리, 광학 자이로스코프는 움직이는 부품이 없어 내구성과 진동 및 충격에 대한 저항력이 향상됩니다.
광학 자이로스코프는 사냐크 효과(Sagnac effect)를 이용하여 작동합니다. 이 효과는 시스템이 회전할 때 위상 편이(phase shift)를 발생시킵니다. 시스템은 광선을 두 부분으로 나눕니다. 한 광선은 시계 방향으로 이동하고 다른 광선은 반시계 방향으로 이동합니다. 두 광선은 폐쇄 루프 광섬유 또는 공진 공동(resonant cavity)을 통과합니다. 회전은 광선들 간의 이동 시간 차이를 유발하며, 이 차이는 측정 가능한 위상 편이를 생성합니다. 시스템은 이 편이를 이용하여 회전 속도를 계산합니다.
시스템이 정지 상태일 경우, 두 광선은 동시에 검출기로 돌아와 상호 보강 간섭을 일으킵니다. 그러나 시스템이 회전하면 한 광선이 다른 광선보다 약간 더 긴 경로를 이동하여 측정 가능한 위상 차이를 생성합니다. 자이로스코프는 이 위상 편이를 정밀한 각속도 판독값으로 변환합니다.
광학 자이로스코프에는 크게 두 가지 유형이 있습니다. 링 레이저 자이로스코프(RLG)와 광섬유 자이로스코프(FOG)입니다. RLG는 거울로 만들어진 삼각형 또는 사각형 모양의 공동 내에서 레이저 빔을 사용하는 반면, FOG는 긴 광섬유 코일을 통해 빛을 유도합니다. FOG는 더 작고 가벼우며 견고하여 모바일 또는 공간 제약이 있는 플랫폼에 이상적입니다.
이 센서들은 관성 항법 시스템에서 핵심적인 역할을 하며, GPS와 같은 외부 참조에 의존하지 않고 위치, 방위 및 자세를 결정하는 데 도움을 줍니다. GNSS 사용이 불가능하거나 열악한 환경에서 작동하는 능력은 국방, 항공우주, 자율주행 차량 및 수중 항법 분야에서 이 센서들을 필수불가결하게 만듭니다.
FOG – 광섬유 자이로스코프
