[이슈크래커] 한국 시계로 한다…협정세계시 생성·초의 재정의는 무엇

입력 2021-11-11 16:27

▲(사진제공=한국표준과학연구원) 김휘동 책임연구원이 이터븀 광시계를 이용해 실험을 진행하고 있다
▲(사진제공=한국표준과학연구원) 김휘동 책임연구원이 이터븀 광시계를 이용해 실험을 진행하고 있다

최근 한국표준과학연구원(KRISS, 이하 표준연)이 자체 개발한 이터븀 광시계 ‘KRISS-Yb1’(이하 Yb1)이 세계 시간 기준인 ‘협정세계시(UCT)’를 생성하는 데 참여하게 됐다. 이는 Yb1이 20억 년 동안 1초 정도 오차를 가질 정도로 정확하기에 가능한 것이다.

오차가 매우 작은 시계를 통해서만 할 수 있는 협정세계시 생성과 초의 재정의는 무엇일까?

세계시간의 기준, 협정세계시

협정세계시는 지구자전을 기준으로 해 일정하지 않은 평균태양시(세계시)와 일정하게 측정되는 국제원자시(TAI)와의 균형을 통해 세계적으로 협정·조정되는 표준시를 말한다. 협정세계시로 산출된 시각이 곧 전자상거래·통신·내비게이션 등의 기준이 되는 세계 표준 시각이다.

국제원자시는 1972년 1월 1일 00시부터 국제적으로 정의된 1초씩을 더한다는 가정으로 측정된 시간이다. 지구 자전 속도가 미세하게 달라짐에 따라 국제원자시와 평균태양시 사이에 차이가 생기면 ‘윤초’를 통해 오차를 줄인다. 가장 최근 적용된 윤초는 2016년 12월에 적용된 것으로, 당시 31일 23시 59분 59초 다음 1초가 더 흐른 뒤 2017년 새해를 맞았다.

이 국제원자시를 측정하는 것이 Yb1과 같은 광시계(원자시계)다. 이전까지 공인된 광시계를 보유한 프랑스·일본·미국·이탈리아가 협정세계시를 생성해왔다. 표준연의 Yb1을 통해 한국은 5번째로 협정세계시 생성에 참여하는 국가가 됐다.

▲(사진제공=한국표준과학연구원) 한국표준과학연구원 시간표준그룹 원자기반양자표준팀.
▲(사진제공=한국표준과학연구원) 한국표준과학연구원 시간표준그룹 원자기반양자표준팀.

2025년까지 제작 예정..."세계 최고 수준의 광시계" 목표

국제원자시에서 흐르는 1초는 1967년 국제 도량형 총회에서 정의된 초 단위에 따른다. 당시 의결된 1초는 세슘 시계를 기준으로 이뤄졌으나 2016년 이후 더욱 정확한 광시계가 개발되면서 초 단위 재정립의 필요성이 제기됐다.

초 재정의 관련 논의는 2030년 쯤 이뤄질 것으로 예상된다. 표준연은 초 재정의에서 주도적인 역할을 하기 위해 차세대 광시계 Yb2를 2025년까지 제작할 계획이다. Yb2의 개발 목표는 우주의 나이인 138억 년 동안 1초 이하의 오차를 가진 세계 최고 수준의 광시계가 되는 것이다.

이원규 책임연구원은 Yb2를 통해 “정밀과학 발전의 초석을 다지겠다”며 의지를 보였다.

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