세슘보다 스트론튬 주파수가 약 4만8000배 높아<br />
종일 진동 유지할 수 없다는 문제점 해결해야
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| △ Paris Famous Clocks |
(서울=포커스뉴스) "빅뱅부터 지금까지 100초의 시간 오차가 있었다"
독일 국립계측연구소(GNMI)가 15억 년에 오차가 1초만 생기는 광학 시계를 고안해냈다고 26일(현지시간) 미국 테크타임스가 보도했다.
1960년대 후반부터 지금까지 약 50년간 통용돼온 국제표준시는 세슘 원자시계를 기준으로 정해졌다. 세슘 원자 주파수는 91억9263만1770㎐다. 즉, 세슘 원자가 약 92억 번 진동하면 1초가 '똑딱' 지나간다는 것을 의미한다.
그러나 세슘 원자시계는 30일마다 약 1나노초 오차가 발생해 3억 년에 1초씩 오차가 생기는 치명적인 단점이 있었다.
연구진은 기술 발전을 토대로 세슘 원자시계는 초기 기계식 시계보다 오차를 줄였지만, 위성항법시스템(GPS) 오류를 일으킬 우려가 상존한다고 설명했다.
◆ "스트론튬으로 더 나은 시계 만들 수 있다"
독일 연구진은 스트론튬 원자를 기반으로 세슘을 대체하는 원자시계를 발명할 수 있다고 주장했다. 연구진은 스트론튬 원자시계 개발이 끝나면 시간 오차를 15억 년에 1초로 줄일 수 있다고 설명했다. 참고로 지구 나이는 45억 살이다.
연구진은 스트론튬 원자는 세슘 원자보다 약 4만8000배 더 빨리 진동하기 때문에 더 정확하게 시간을 측정할 수 있다고 밝혔다. 스트론튬의 주파수는 무려 430조㎐다.
크리스티안 그레빙 국립계측연구소 연구원은 "스트론튬 시계가 매우 복잡해 24시간 내내 실행할 수 없다는 단점이 있지만 이 문제만 해결된다면 시계 작동을 지속할 수 있을 것"이라고 밝혔다.
◆ 왜 시간 계측을 정확히 해야 하는가?
13세기 처음 기계식 시계가 등장했을 당시에는 매일 15분씩 시간 오차가 발생했다. 시간 오차는 17세기 하위헌스 추(Huygens pendulum) 시계가 세상에 나온 이후에야 하루 1분으로 줄어들었다.
외신은 더 정확한 시간을 계측하는 시계의 필요성을 과학이 추구하는 '완벽함'으로 꼽았다. 이어 정확한 시간 계측은 실용적인 측면에서도 중요하다고 강조했다.
실제로 GPS는 시간의 영향을 많이 받는다. 외신은 아인슈타인의 일반 상대성 이론에 근거해 정확한 시간을 계측해내면 장소 역시 정확하게 파악할 수 있다고 설명했다.
연구진은 "스트론튬으로 더 정확히 시간을 계측해낸다면 25일 안에 0.2나노초 오차를 줄일 수 있다"며 "국제 표준시의 획기적인 개선이 이뤄질 것"이라고 말했다.프랑스 파리 오르세 박물관 시계다. 독일 국립계측연구소가 국제표준시를 더 정확하게 계측할 수 있는 방법을 고안해냈다. 연구진은 기존의 세슘을 스트론튬으로 대체하면 15억 년에 1초만 오차가 발생하도록 시간을 계측할 수 있다고 주장했다. (Photo by Thierry Chesnot/Getty Images)2016.05.27 ⓒ게티이미지/이매진스
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