FOG – 광섬유 자이로스코프
광섬유 자이로스코프(FOG)는 기계적 부품 대신 빛의 간섭을 이용하여 각속도를 측정하는 정밀 센서입니다. 엔지니어들은 높은 신뢰성과 정확도가 필수적인 항공우주, 해양, 항법 시스템에 주로 광섬유 자이로스코프를 사용합니다.
기존의 회전 질량 자이로스코프와 달리, 광섬유 자이로스코프에는 움직이는 부품이 없어 내구성이 향상되고 진동 및 충격에 대한 저항력이 높아집니다.
광섬유 자이로스코프는 사냑 효과(Sagnac effect)를 이용하여 작동합니다. 이 효과는 시스템이 회전할 때 위상 편이(phase shift)를 발생시킵니다. 시스템은 광선(light beam)을 두 부분으로 나눕니다. 하나의 광선은 시계 방향으로 이동하고, 다른 하나는 반시계 방향으로 이동합니다. 두 광선 모두 폐루프 광섬유 또는 공진 공동(resonant cavity)을 통해 이동합니다. 회전으로 인해 두 광선 간의 이동 시간 차이가 발생합니다. 이 차이는 측정 가능한 위상 편이를 생성합니다. 시스템은 이 편이를 사용하여 회전 속도를 계산합니다.
시스템이 정지해 있는 경우, 두 광선은 동시에 감지기에 도달하여 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 측정값으로 변환합니다.
광섬유 자이로스코프에는 링 레이저 자이로스코프(RLG)와 광섬유 자이로스코프(FOG)의 두 가지 주요 유형이 있습니다. RLG는 거울로 만든 삼각형 또는 사각형 모양의 공동 내에서 레이저 광선을 사용하는 반면, FOG는 긴 광섬유 코일 통해 빛을 유도합니다. FOG는 더 작고 가벼우며 견고한 경향이 있어 모바일 또는 공간이 제한된 플랫폼에 이상적입니다.
이러한 센서는 GPS와 같은 외부 참조에 의존하지 않고 위치, 방위, 방향을 결정하는 데 도움을 주는 관성 항법 시스템에서 핵심적인 역할을 합니다. GNSS가 차단되거나 가혹한 환경에서 기능할 수 있는 능력 덕분에 방위 산업, 항공우주 및 자율주행 차량에서 없어서는 안 될 필수 요소가 됩니다.
