안녕하세요. 이수민 전문가입니다.
빠르게 도는 회전자는 각운동량이 커서 바깥에서 돌림힘을 주지 않는 한 회전축이 우주 공간의 같은 방향을 계속 가리켜요. 비행기가 기울어도 축은 그대로라 기체와 축 사이 각도를 재면 기울기를 알 수 있고, 조종석의 자세계(인공 수평의)와 방향 자이로가 이렇게 동작해요. 반대로 축에 돌림힘을 주면 축이 힘 방향이 아니라 직각 방향으로 천천히 돌아가는 세차 운동이 생기는데, 선회계는 이 세차 정도를 재서 비행기가 얼마나 빠르게 선회하는지 표시해요.
선박의 자이로컴퍼스는 세차 운동을 더 똑똑하게 써요. 회전자 축에 추를 달아 지구 자전이 만드는 돌림힘을 받게 하면, 축이 세차하다가 지구 자전축과 나란한 방향, 즉 진북을 향해 자리를 잡아요. 자기 나침반과 달리 철로 된 선체나 지자기 변화의 영향을 받지 않아 대형 선박과 잠수함의 기본 장비가 됐어요.
요즘 항공기의 관성항법장치는 회전자 대신 레이저 빛을 고리 경로로 양방향으로 돌려 회전에 따른 미세한 차이를 재는 링레이저 자이로나 광섬유 자이로를 써요. 휴대폰 속 손톱만 한 MEMS 자이로도 같은 회전 감지 역할을 해요. 오래 쓰면 오차가 쌓이는 한계가 있어 GPS와 결합해 수시로 보정해요 :)