표준연-천문연, '초 재정의' 위한 초정밀 광시계 성능 검증 착수

(대전=뉴스1) 김종서 기자 = 한국표준과학연구원(KRISS)은 한국천문연구원(KASI)과 '인공위성 레이저추적 시스템(SLR) 활용 초정밀 광시계 비교 융합연구 협력'을 위한 업무협약을 체결하고 국제우주정거장(ISS)의 원자시계와 한국의 이터븀 광시계를 정밀하게 비교하는 국제 공동 프로젝트에 본격 착수한다고 7일 밝혔다.

현재 시간 단위인 초의 구현에 사용되는 세슘 원자시계보다 100배 이상 정밀한 광시계가 차세대 시간 표준으로 주목받으며 전 세계 광시계의 성능을 비교·검증하는 작업이 초 재정의를 위한 핵심 과제로 떠올랐다.

그러나 GPS 등 위성 기반 방식은 정밀도가 낮고 광섬유망 방식은 대륙 간 연결이 어렵다는 물리적 한계가 있어 그간 전 세계 광시계 간 정밀 비교 연구에는 어려움이 있었다.

이를 해결하기 위해 등장한 것이 유럽우주국(ESA)의 ACES 미션이다. 1990년대부터 추진된 이 프로젝트는 지난해 4월 ISS에 초정밀 원자시계 앙상블 설치를 마침내 완료했다.

한국은 ACES 미션 중 레이저 기반 시각 비교 방식인 ELT 프로젝트에 참여한다. ELT는 유인 시설인 국제우주정거장을 향해 레이저를 발사하는 방식이어서 인체 안전을 위해 ESA의 엄격한 승인 절차를 거쳐야 한다.

한국은 현재 독일에 이어 세계 두 번째로 유럽우주국의 승인을 획득해 ACES-ELT 프로젝트에 합류하게 됐다. 특히 한국과 독일은 ISS 관측 시간대가 엇갈리는 지리적 이점이 있어 ISS 원자시계의 안정성 검증에 필요한 핵심 데이터를 제공할 전망이다.

양 기관은 국제 공동 프로젝트인 'ACES-ELT'에 참여하기 위해 지난해 KRISS의 '이터븀 광시계 KRISS-Yb1'와 KASI의 세종 SLR을 전용 광섬유망으로 연결했다. 이를 통해 KRISS의 정밀 시각 신호를 세종 SLR로 전달하고 레이저에 실은 신호를 우주로 쏘아 올려 ISS 원자시계와 직접 비교하는 것이 가능해졌다.

KRISS-Yb1은 표준연이 개발한 광시계로, 20억년 동안 1초의 오차를 가질 만큼의 정밀도를 가진 것으로 알려져 있다. 사용되는 이터븀 원자의 고유 진동수는 518테라헤르츠(THz)로, 현재 표준시계에 사용되는 세슘 원자보자 5만 6000배 이상 높다.

이번 양 기관 협약의 주요 내용은 △SLR·원자시계 등 양 기관 주요 연구장비의 공동 활용 △ACES-ELT 미션을 포함한 SLR 기반 광시계 비교 측정 공동연구 △연구 인력 교류 및 전문인력 양성 등이다.

이호성 표준연구원장은 "우리 측정 기술의 우수성을 세계 무대에서 확인하고 2030년 예정된 초 재정의에 주도적으로 기여할 기반을 마련하겠다"고 말했다.

박장현 천문연구원장은 "국가 전략 인프라인 세종 SLR을 중심으로 두 출연연이 각자의 보유 기술을 활용해 융합 연구에 나선 것은 매우 뜻깊은 일"이라며 "국제 우주 미션에서 한국 과학기술의 위상을 높여 나가겠다"고 말했다.

jongseo12@news1.kr