1억년에 1초 오차 '광격자 시계' 개발

표준연, 美ㆍ日 이어 세번째

▲왼쪽부터 유대혁 센터장, 박창용 박사, 이원규 박사

1억년에 1초의 오차를 갖는 '이터븀(Yttterbium) 원자 광격자 시계'가 국내 연구진에 의해 개발됐다.

17일 한국표준과학연구원(원장 강대임)에 따르면 1초에 대한 새로운 정의가 가능한 이터븀 원자 광격자 시계는 미국, 일본에 이어 세계에서 세 번째로 발표된 연구 결과로 1억년에 1초의 오차(상대오차범위 2.9 × 10-16)를 지닌다.

이터븀은 광격자 시계 개발에 활용되는 원자 중 하나로 광격자 시계에는 이터븀(Yb), 스트론튬(Sr), 수은(Hg) 등 레이저를 통해 포획 가능한 원자가 사용된다.

이터븀은 에너지 구조가 상대적으로 간단해 연구가 용이하다는 특징을 지닌다. 광격자 시계에서 사용되는 이터븀(Yb) 원자의 고유진동수는 약 518 THz로 현재 표준시계에서 사용되는 세슘원자보다 5만6000배 이상 높다.

▲ '이터븀(Yb)' 원자로 만든 광격자 시계. 한국표준과학연구원은 1억년에 1초의 오차를 갖는 광격자 시계를 개발했다고 17일 밝혔다. <<지방기사 참고, 한국표준과학연구원>> /연합뉴스

표준연 연구팀은 레이저 냉각기술로 이터븀 원자를 격자상태의 구조로 고정시킨 후, 고성능 레이저 기술을 통해 같은 값의 레이저 주파수를 쏘이는 일련의 작업을 성공적으로 수행했다.

표준연 유대혁 시간센터장은 “이번 연구 성과 의의는 1초에 대한 정의를 바꿀 수 있는 광격자 시계 개발을 자체 고유기술로 성공시킨 것”이라며 “앞으로 광격자 시계에 대한 오차범위를 더욱 줄이고 다른 나라와의 비교를 통해 객관성을 확보하여 누구나 인정할 수 있는 국제 표준으로 발전시킬 계획”이라고 말했다.

한편, 시간표준 분야는 지금까지 노벨 물리학상 수상자를 7회 배출, 관련 기술은 항공우주산업과 같은 최첨단 산업분야에 필수적으로 활용 중이다.

배문숙 기자 moons@