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1억 년에 1초 틀린다… 최고 정밀도 원자시계 국내서 만들었다 목록

조회 : 2215 | 2014-03-19

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  1억년에 1초 정도 밖에 오차가 나지 않는 정밀한 원자시계를 국내 연구진이 개발했다.


  한국표준과학연구원 시간센터 유대혁 센터장 연구팀은 ‘광격자 기술을 이용한 이터븀 원자시계’를 개발했다고 17일 밝혔다. 이번 기술 개발로 미세한 오차에도 변화가 많은 인공위성·우주탐사선·위성위치확인시스템(GPS) 등 우주기술이나 실시간 신호 동기화가 필요한 무선통신 기술 같은 첨단 산업 분야에서 우리 기술로 더욱 정밀한 제품을 만들 수 있을 것으로 기대된다.


  물질의 원자가 가진 고유의 진동수를 이용해 시간을 측정하는 원자시계는 진공 상태에서 지구나 주변 물질이 만드는 자기장, 전자파 등을 완벽히 차단한 후 원자가 스스로 진동하는 고유 진동수를 1초로 정의하는 것이다.


  원자시계에는 보통 세슘이나 스트론튬, 수은, 이터븀 원자가 활용된다. 기존 표준시간 측정에 쓰이는 원자시계는 세슘 원자가 약 92억 번 진동하는 시간을 1초로 계산했다.


  이번에 연구원이 개발한 이터븀 원자시계는 1초당 진동수가 약 518조 2958번 이상으로, 세슘원자시계에 비해 약 5만 6000배 이상 정밀하다. 자의 눈금이 촘촘할수록 더 정밀한 거리 측정이 가능한 것과 같은 원리다.


  연구진은 정밀한 이터븀 원자의 진동수를 측정하기 위해 ‘광격자 기술’을 자체 개발했다. 광격자 기술은 레이저광선을 사방에서 쏘아 레이저로 가상의 상자를 만들어 그 속에 원자를 가두는 기술이다. 그런 뒤 다른 종류의 강한 레이저빔을 이터븀 원자에 쏘아 진동수를 측정했다.

 

  연구팀은 이번에 개발한 광격자 기술을 이용해 정확도가 비슷한 스트론튬 원자시계도 개발할 계획이다. 두 가지 시계를 함께 이용하면 다양한 시간표준 기술을 연구 할 수 있을 것으로 보인다.

 

  유대혁 센터장은 “자체 개발한 기술로 이터븀 광격자 원자시계를 개발한 것은 미국, 일본에 이어 세 번째”라며 “오차를 더욱 줄여 우리 기술이 국제 표준 기술로 자리잡을 수 있도록 발전시킬 것”이라고 말했다.

 

  동아사이언스 대전=전승민 기자 enhanced@donga.com

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