한국표준과학연구원(KRISS)이 자체 개발한 이터븀 광시계 ‘KRISS-Yb1’이 전세계 시간의 기준이 되는 세계협정시 생성에 참여하는 데 성공했다. 우리나라는 프랑스·일본·미국·이탈리아에 이어 광시계로 세계협정시 생성에 기여한 다섯 번째 나라가 됐다.

KRISS 시간표준그룹 원자기반양자표준팀 이원규 박사는 "이로써 대한민국은 세계협정시를 생성하는 광시계를 보유한 다섯 번째 나라가 돼 시간 표준 선진국임을 확인했다"고 말했다. KRISS 연구진이 개발한 'KRISS-Yb1'은 20억년 동안에 1초 정도 오차를 가질 만큼 정확하다.

세계협정시(UTC)는 전세계가 공통의 시간을 유지할 수 있도록 동기화된 과학적 시간의 표준이다. 세계 모든 나라는 이를 이용해 1초 시각을 맞추고, 전자상거래, 통신, 네비게이션 등의 기준으로 사용한다.

현재의 시간 단위 1초는 약 90억 헤르츠(㎐) 대역의 마이크로파 세슘 원자시계로 정의되고 있다. 학계는 2030년경 이보다 100배 이상 정확도가 좋은 성능을 보이는 광시계를 이용해 초를 재정의할 것으로 전망하고 있다.

우리나라의 이터븀 광시계 'KRISS-Yb1'은 2014년 최초 개발된 뒤 지속적으로 성능을 개량해 20배 이상 향상됐다. 그 결과 세계협정시 운영을 위한 주파수 표준기로 국제도량형국에 공식적으로 등록됐다.

이 광시계는 세계협정시 생성에 지속적으로 참여할 뿐만 아니라, 대한민국 시간의 표준인 UTC(KRIS)의 생성에도 이용될 예정이다. 실시간 UTC(KRIS) 운용과 정확도 향상을 통해 인터넷 및 무선통신망, 전력망 등의 성능 증대가 가능하며 한국형 항법시스템 'KPS'를 위한 시간 표준에도 활용될 전망이다.

이원규 박사는 "2025년까지 우주의 나이인 약 138억년 동안의 오차가 1초보다 작은 세계 최고 수준의 광시계 'KRISS-Yb2'를 개발할 계획"이라고 말했다. 이어 이 박사는 "2030년경에 있을 초의 재정의에도 주도적 역할을 함으로써 우리나라 위상을 높이고, 정밀과학 발전의 초석을 다지겠다"고 밝혔다.

한편, 최근까지 세계협정시는 현재 초의 정의에 사용되고 있는 마이크로파 세슘원자시계가 주로 이용돼왔다. 그러나 2016년 이후 이보다 성능이 훨씬 뛰어난 광시계가 개발되면서, 정밀 측정기술을 보유한 4개국의 광시계가 세계협정시 생성에 참여하고 있다.

세계협정시 생성에 참여하려면 자국의 기술력으로 시계를 보유해야 하며 그 값이 정확하고 안정성이 있어야 한다. 세계협정시의 생성을 관장하고 있는 국제도량형국(BIPM)에 6개월 이상의 측정값을 제출하면 엄밀한 심사를 거쳐 승인된다. 세계협정시는 한 달에 한 번, 국제도량형국에서 발표된다.