표준연, 1억년에 1초 오차 `이터븀 광격자 시계` 개발
우리나라가 차세대 표준시계 개발 경쟁에 뛰어들었다. 순수 국내 기술로 세계 세 번째로 차세대 표준시계 개발에 성공하며 국제표준화 과정에서 기술적 우위를 차지할 수 있는 토대를 마련했다.
한국표준과학연구원은 기존 세슘 원자시계보다 30배 가량 정확한 `이터븀(Yb) 광격자 시계'를 개발하는데 성공했다고 17일 밝혔다.
광격자 시계는 광시계의 일종으로, 레이저 빛을 이용해 원자를 포획하고 냉각해 격자 모양(광격자)에 갇히게 한 뒤 원자 진동수를 측정하는 원리다. 현재 사용되는 세슘 원자시계를 대체할 새로운 표준으로 주목받고 있다.
이번에 개발된 광격자 시계는 이터븀(Yb) 원자를 활용한 것으로, 미국과 일본에 이어 세 번째로 개발한 성과다.
오차 수준 1억년에 1초로, 세슘 원자시계의 300만년에 1초에 비해 30배 정도 정확하다. 현존하는 광시계 중 가장 정확한 것으로 평가받는 것은 스트론튬(Sr) 원자를 이용해 미국이 개발한 광시계로, 50억년에 1초의 오차를 갖고 있다. 스트론튬 원자를 이용한 광시계 개발은 미국을 비롯해 프랑스, 독일, 영국 등에서 활발하게 진행되고 있다.
반면 우리나라는 에너지 구조가 상대적으로 간단해 연구하기 쉬운 이터븀 광격자 시계 개발에 초점을 맞추고 있으며, 오차가 5000만년의 1초에 달하는 세슘 원자분수시계도 개발했다.
현재의 1초는 세슘 원자의 고유 진동수와 동일한 주파수를 가지는 마이크로파나 레이저를 쏜 후 나오는 신호값인 91억9263만1770번으로 정해져 있다. 표준연이 개발한 광격자 시계에 사용된 이터븀 원자는 1초당 518조2958억3659만865번 진동해 세슘원자보다 5만6000배 이상 높다. 진동수가 높다는 것은 보다 많은 움직임을 볼 수 있어 보다 정확한 측정이 가능하다는 것을 의미한다.
광시계는 GPS(위성측위시스템) 정확도 향상과 우주항법 운용, 인터넷 및 무선통신망 성능 향상 등 항공우주산업과 통신산업 등에 폭넓게 활용할 수 있다.
유대혁 표준연 시간센터장은 "1초에 대한 정의를 바꿀 수 있는 광격자 시계를 자체 기술로 개발했다는데 의미가 있다"면서 "앞으로 광격자 시계의 오차범위를 더 줄이고 다른 나라와의 비교를 통해 객관성을 확보, 국제표준으로 발전시켜 나가겠다"고 말했다.
대전=이준기기자 bongchu@
한국표준과학연구원은 기존 세슘 원자시계보다 30배 가량 정확한 `이터븀(Yb) 광격자 시계'를 개발하는데 성공했다고 17일 밝혔다.
광격자 시계는 광시계의 일종으로, 레이저 빛을 이용해 원자를 포획하고 냉각해 격자 모양(광격자)에 갇히게 한 뒤 원자 진동수를 측정하는 원리다. 현재 사용되는 세슘 원자시계를 대체할 새로운 표준으로 주목받고 있다.
이번에 개발된 광격자 시계는 이터븀(Yb) 원자를 활용한 것으로, 미국과 일본에 이어 세 번째로 개발한 성과다.
오차 수준 1억년에 1초로, 세슘 원자시계의 300만년에 1초에 비해 30배 정도 정확하다. 현존하는 광시계 중 가장 정확한 것으로 평가받는 것은 스트론튬(Sr) 원자를 이용해 미국이 개발한 광시계로, 50억년에 1초의 오차를 갖고 있다. 스트론튬 원자를 이용한 광시계 개발은 미국을 비롯해 프랑스, 독일, 영국 등에서 활발하게 진행되고 있다.
반면 우리나라는 에너지 구조가 상대적으로 간단해 연구하기 쉬운 이터븀 광격자 시계 개발에 초점을 맞추고 있으며, 오차가 5000만년의 1초에 달하는 세슘 원자분수시계도 개발했다.
현재의 1초는 세슘 원자의 고유 진동수와 동일한 주파수를 가지는 마이크로파나 레이저를 쏜 후 나오는 신호값인 91억9263만1770번으로 정해져 있다. 표준연이 개발한 광격자 시계에 사용된 이터븀 원자는 1초당 518조2958억3659만865번 진동해 세슘원자보다 5만6000배 이상 높다. 진동수가 높다는 것은 보다 많은 움직임을 볼 수 있어 보다 정확한 측정이 가능하다는 것을 의미한다.
광시계는 GPS(위성측위시스템) 정확도 향상과 우주항법 운용, 인터넷 및 무선통신망 성능 향상 등 항공우주산업과 통신산업 등에 폭넓게 활용할 수 있다.
유대혁 표준연 시간센터장은 "1초에 대한 정의를 바꿀 수 있는 광격자 시계를 자체 기술로 개발했다는데 의미가 있다"면서 "앞으로 광격자 시계의 오차범위를 더 줄이고 다른 나라와의 비교를 통해 객관성을 확보, 국제표준으로 발전시켜 나가겠다"고 말했다.
대전=이준기기자 bongchu@
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