안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.
레이저 거리 측정기가 단 몇 밀리초 만에 밀리미터 단위의 정밀한 거리를 측정하는 원리는 빛의 속도가 일정하다는 성질을 이용해 빛이 왕복한 시간을 역산하는 것입니다. 측정 방식은 크게 비행시간 측정 방식과 위상차 측정 방식으로 나뉘며, 우리가 흔히 쓰는 휴대용 정밀 거리 측정기에는 주로 위상차 측정 방식이 활용됩니다. 빛은 1나노초 동안 약 30cm를 이동함 따라 밀리미터 단위의 오차로 거리를 재려면 나노초보다 훨씬 짧은 시간을 측정해야 하므로 매우 고가의 정밀 시계 회로가 필요합니다. 이 방식은 주로 자율주행 라이다나 장거리 건축용 측정기에 쓰입니다.
위상차 측정 방식은 일반적인 건축이나 인테리어용 레이저 거리 측정기가 저렴하면서도 밀리미터 단위의 정밀도를 내는 비결입니다. 시간을 직접 재는 대신 파동의 어긋난 정도를 측정한 뒤 거리로 환산하는데, 레이저 빛의 밝기를 특정 주파수로 빠르게 밝아졌다 어두워지도록 규칙적인 사인파 형태로 만들어서 발사합니다. 발사된 파형과 벽에 맞고 돌아온 파형을 비교하면, 돌아온 파형이 일정량 어긋나 있습니다. 파동이 얼마나 어긋났는지 정밀하게 측정하면, 빛이 왕복하면서 파동이 몇 번 진동했는지 역산할 수 있어 극도로 정밀한 왕복 시간을 계산해 냅니다.