제어 모멘트 자이로
■ 보유기관
한국항공우주연구원
■ 주요 발명자
이승우, 손준원, 김승현
■ 권리사항
‧ 출원번호
10-2008-0125478
‧ 출원일
2008년12월10일
‧ 현재상태
■ 등록 □ 공개(심사중) □ 미공개
■ 기술완성도
□ 기초연구단계 □ 실험단계 ■ 시작품단계 □ 제품화단계
■ 적용가능분야 및 목표시장
국내외 항공우주 분야, 국내외 선박 분야, 국내외 로봇 분야,
국내외 자동차 분야
■ 기술 개요
이동체 또는 부유체 등에서 자세 안정화 또는 방향 전환 등을 위한 고 토크(Torque)를 발생시키는 제어
모멘트 자이로(CMG, Control Moment Gyroscope)의 소형/경량화 구현 기술
■ 기술 개념도
[그림] 개념도
■ 기술 내용 및 동향
[기존 기술의 문제점]
대용량 크기/무게로 인한 적용 제한
- 인공위성의 적재량 및 적재공간의 제약
- 김벌모터, 회전대, 스핀모터, 플라이휠 등 배치 구조상의 공간 제약으로 인한 한계
- 하드웨어 설계 변경에 따른 질량/소모전략의 증가는 급격한 경제성 저하를 동반함
구조적 한계점 노출
- 스핀모터부의 측면 일부분을 지지하는 열린 구조의 형상으로 인한 구조적 견고성 한계점 내포
- 모터 구동으로 발생하는 미소 진동에 대한 한계점 내포
- 고열을 발생시키는 스핀모터로 인한 열소산 특성의 한계점 내포
[차별성 및 효과]
스핀모터부를 소형화 및 경량화하여 김벌모터 내부에 닫힌 형상으로 배치하고 시스템내의 각 부품을 최적
구성하여 구조적 대칭성과 안정성을 증대함
내부 공간 배치 최적화 및 구조 개선을 통한 소형/경량화 장치 구현
[기술적 효과]
내부 공간 배치의 최적화
- 플라이휠과 스핀모터를 김벌모터 내부 배치
- 무게 및 크기, 관성 모멘트 최소화
- 구조적 형상의 대칭성 최대화
구조적 안정성 향상
- 스핀모터를 지지하는 원통형 회전대 구조물 구현
- 구조적 견고성, 미소진동 안정성, 연소산 능력 향상
- 센서하우징과 센싱축간의 접촉면적 증대로 인한 열방출 성능 향상
[경제적 효과]
다양한 기술 응용 분야 적용 가능
- 부양(floating)되어 이동하는 이동체(vehicle) 적용
- 소형화 구현에 따른 소형 인공위성, 우주 및 수중
주요 시장 확대에 따른 수요 증가 예상
- 로보틱스, 선박, 항공 등 다양한 응용기술분야 존재
[기술개발현황]
위성분야 적용
- Worldview-1/2(미국)와 Pleiades(프랑스)는 소용량 CMG를 5t 이하의 위성에 적용함
선박분야 적용
- 미국 SeaKeeper사, 호주 ShipDynamics사, 일본 Mitsubishi사가 자이로스코프를 응용한 선박
횡동요 감쇠 시스템을 개발하여 레져선박, 특수선박, 군용선박 등에 적용됨
로봇분야 적용
- 코넬대학은 우주용 로봇팔(Robot Arm) 구동을 위해서 CMG를 적용하는 방안 연구
- 동경대학은 수중로봇(Underwater Robot)을 위한 플라이휠 모멘텀 기반 에너지 저장하고, CMG
구동을 통한 3차원 자세 안정화 및 기동에 대한 연구를 수행 중
■ 시장 동향
[시장 정의 및 시장규모]
위성제작시장 23% 증가(2011~2012년, SIA)
세계 위성제조 산업 매출액: 146억불 (2012년 기준)
미래부·국방부 인공위성 제작에 12년간 1조7000억원 투자 예정
2012년 ¼분기 한국의 시장점유율은 50.7%로 고부가기치 선박 분야에서의 우위를 점하고 있음
■ 관련 기술
1
출원번호
미공개
발명의 명칭
제어 모멘트 자이로
2
출원번호
10-1093598
발명의 명칭
자이로스코프
■ 문의처
‧ 소속
성과확산실
‧ 담당자
조문희
‧ 연락처
042-870-3673, moonyxp@kari.re.kr
