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안녕하십니까. 50대 월급쟁이입니다.
오늘은 방산의 한 분야이면서 미래 기술로 각광을 받고 있는 우주항공 산업에 대한 7번째 자료를 정리해 보았습니다. LS증권의 염승환 이사님의 영상을 바탕으로 자료를 정리했습니다.
이 영상은 우주항공 산업과 관련된 기업, 특히 파이버프로를 소개하며, 관성항법 기술의 중요성을 강조합니다. 관성항법은 위성항법의 한계를 보완하며 통합 항법 시스템의 핵심 요소로 활용됩니다. 자이로스코프와 가속도계를 결합한 관성 센서는 미사일, 항공기, 차량 등 다양한 분야에서 위치와 자세를 정확하게 파악하는 데 사용됩니다.
특히, 광섬유 자이로스코프 기술은 높은 내구성과 가성비로 무기 시스템 및 민간 산업에서 널리 활용되고 있습니다. 이 영상은 관성항법기술의 기본 원리부터 다양한 응용 분야, 관련 기업의 현황까지 폭넓게 다루어 우주항공 산업에 대한 이해를 높이는 데 도움을 줍니다.
영상을 직접 보실 분들은 아래 유튜브 영상을 참고하시기 바랍니다.
1. 핵심 요약
📌 우주항공 분야에서 관성항법 장치가 중요한 이유는?
인공위성이 커버하지 못하는 위치를 관성항법 장치가 대체해주며, 위성항법과 결합하여 통합항법 장치로 사용될 때 터널 안과 같이 위성 신호가 잡히지 않는 곳에서도 위치 파악이 가능하기 때문입니다.
💡 관성항법 장치에 사용되는 자이로스코프 방식에는 어떤 것들이 있나요?
- RLG (Ring Laser Gyro): 레이저를 이용한 방식으로 F-16 전투기, 보잉 항공기, 토마호크 미사일 등에 사용됩니다.
- FOG (Fiber Optic Gyro): 광섬유를 이용한 방식으로 RLG 방식과 비슷하지만 가격이 저렴하고 가성비가 좋아 누리호, K2 전차, 천궁 등에 탑재됩니다.
2. 📡 관성항법과 위성항법의 중요성
- 관성항법은 인공위성의 커버가 미치지 않는 위치에서 대체 가능한 항법 시스템이다.
- 위성항법과 관성항법을 결합한 통합 항법 시스템이 존재하며, 각기 다른 방식으로 위치를 파악한다.
- 자이로스코프는 흔히 사용하는 스마트폰에도 탑재되어 있으며, 움직임을 통해 위치를 감지하는 기능을 제공한다.
3. 🛰️ 관성 항법의 역할과 중요성
- 관성 센서인 자이로스코프는 비행기와 같은 항공기의 기울어짐을 측정하는 역할을 한다.
- 관성항법장치는 자이로스코프와 가속도계가 결합되어 위치를 파악할 수 있도록 한다.
- 이 장치는 유도 미사일과 자동 항법 장치와 같은 응용 분야에서 널리 사용된다.
- 통합항법은 위성과 관성항법장치가 결합된 시스템으로, 차량이 터널에 들어갔을 때 관성항법장치가 작동할 수 있다.
- 터널 안에서 위성 신호를 수신할 수 없어도, 관성항법장치는 유용하게 작동할 수 있다.
4. 🚀 대륙간 탄도 미사일과 관성 항법의 중요성
- 대륙간 탄도 미사일(ICBM)은 우주까지 올라갔다가 대기권을 넘어 목표를 타격하는 방식으로 작동한다. 이러한 능력 때문에 미국은 북한의 미사일 발사를 경계하고 있다.
- 관성 항법 시스템은 대륙간 탄도 미사일의 핵심 기술 중 하나이며, 미국을 비롯한 여러 나라에서 우주 산업의 성장과 밀접한 관련이 있다.
- 우주 산업은 정부 주도의 민간 참여로 인해 급속히 성장하고 있으며, 관성 센서 시장도 함께 확대되고 있다. 2021년 시장 규모는 31억 달러에서 2027년까지 40억 달러로 예상되며, 연평균 7%의 성장을 보일 것으로 추정된다.
- 민수산업과 군수보급 시장이 관성 센서의 주요 성장 동력이며, 최근 로봇 및 모빌리티 분야에서도 계속해서 성장하고 있다.
- 자이로스코프 기술은 기계식, RLG(링 레이저), 광섬유 방식으로 나뉘며, 최근에는 RLG방식과 광섬유 방식이 주로 사용되고 있다.
5. 🚀 관성항법 및 자이로스코프의 원리와 활용
- 1980년대에 개발된 관성항법 시스템은 두 개의 독립된 레이저를 사용하여 회전의 강도에 따라 빛의 도달 시간을 조절하여 물체의 회전 방향을 측정하는 방식이다.
- 이 시스템은 RLG(Ring Laser Gyroscope) 기반의 항법 장치에 적용되며, F16 전투기와 같은 다양한 항공기 및 토마호크 미사일 등 군용 무기에 탑재된다.
- 방산 분야에서도 중요한 역할을 하며, GPS 신호가 잡히지 않는 상황에서 적군의 위치를 정확하게 파악하고, 자주포의 타게팅을 자동으로 조정하여 공격할 수 있도록 지원하는 시스템이다.
- 또한, FOG 방식이라는 새로운 시스템은 레이저 대신 광섬유를 사용하여 정확한 측정을 가능하게 한다.
6. 🌌 광섬유 기반의 관성항법 시스템
- 광섬유는 모래로부터 유리로 제조되며 레이저 빔을 내부에서 굴절시켜 원하는 방향으로 도달시키는 기술이다.
- 빛이 회전하면서 발생하는 위상차는 회전 속도에 비례하며, 두 빔이 재결합할 때 무늬가 형성된다는 점이 특징이다.
- FOG 방식은 RLG방식과 유사하게 움직이는 부품이 없고 내구성이 뛰어나며, 가성비가 우수하여 앞으로 많이 사용될 것으로 예상된다.
- 1980년대부터 개발된 광섬유 방식은 현재 천궁 2에 탑재되어 운영되고 있으며, 해당 기술을 제공하는 파이버프로는 매출의 64%를 광섬유 관성 센서와 관련된 제품에서 차지하고 있다고 알려져 있다.
- 편광 제어 기술은 빛의 특정 방향으로의 진동을 제어하여 왜곡을 줄이는 기술이며, 이는 해저 케이블 등에 필수적으로 사용된다.
7. 🚀 관성항법 장치와 광계측 기기
- 관성항법 장치는 FOG와 IMU로 구성되어 있으며, 물체의 회전 각속도, 자세, 방향, 속도를 측정할 수 있는 핵심 장치이다.
- 이 장치는 방산 및 민수 시장에서 무인 유도 및 정밀 유도 등 다양한 분야에 활용된다.
- 관성 센서는 정확한 위치 파악을 위해 필수적이며, 석유나 가스가 누출될 경우를 방지하기 위해 파이프라인 검사에 사용된다.
- 광계측 기기는 광섬유 기반 시스템을 측정하고 평가하며, 북미 및 유럽의 통신 인프라 정비에 필요하다.
- PLC 기반 기술은 통신 신호를 주고받는 핵심 부품으로, 데이터 센터에서도 필수적으로 사용된다.
8. 🚀 관성항법과 파이버프로 제품의 다양성
- 화재사고를 예방하거나 진단하기 위해 온도와 진동을 측정하는 광섬유 센서가 필요하다.
- 파이버프로의 제품은 다양한 분야에 적용되며, 인공위성 및 통신망 부품에 사용된다.
- 현재까지 수주 내역은 꾸준하며, 수출용 관성 측정기가 중동에 공급되고 있다.
- 2024년과 2026년에는 연결 단기 순익의 30%가 주주환원에 사용될 예정으로, 긍정적인 전망이 있다.
- 우주항공분야의 기업들을 선택적으로 투자해야 하며, 아직 수익을 내지 못하는 기업들이 많다.