표준연·천문연, 우주 원자시계와 한국 광시계 정밀 비교 추진

국제우주정거장 활용 ‘초(秒)’ 재정의 핵심 연구 본격화

한국표준과학연구원(KRISS)과 한국천문연구원(KASI)이 차세대 시간 표준 기술 확보를 위한 국제 공동 연구에 본격 착수했다. 양 기관은 지난 5월 7일 KRISS 대전 본원에서 ‘SLR 활용 초정밀 광시계 비교 융합연구 협력’을 위한 업무협약(MOU)을 체결하고, 국제우주정거장(ISS)에 탑재된 원자시계와 국내 이터븀 광시계 간 정밀 시각 비교 연구를 공동 추진한다고 밝혔다.

이번 협력은 2030년대 예정된 국제 시간 단위 ‘초(秒)’의 재정의를 위한 핵심 연구를 공동 수행하기 위해 마련됐다. 현재 국제 표준 시간은 세슘(Cs) 원자시계를 기준으로 구현되고 있지만, 최근에는 이보다 100배 이상 높은 정밀도를 갖는 광시계가 차세대 시간 표준 후보로 주목받고 있다. 이에 따라 세계 각국은 광시계 간 성능을 정밀하게 비교·검증하기 위한 연구를 활발히 진행 중이다.특히 한국은 ACES 프로젝트 가운데 레이저 기반 시각 비교 방식인 ‘ELT(European Laser Timing)’ 미션에 참여한다. ELT는 국제우주정거장을 향해 레이저를 발사해 시각 신호를 비교하는 방식으로, 높은 정밀도를 확보할 수 있는 차세대 시간 비교 기술로 평가받고 있다. 유인 시설인 ISS를 대상으로 레이저를 사용하는 만큼 유럽우주국의 엄격한 안전 승인 절차가 요구되는데, 한국은 독일에 이어 세계 두 번째로 ESA 승인을 획득하며 프로젝트 참여국으로 이름을 올렸다.

양 기관은 지난해 KRISS의 이터븀 광시계 ‘KRISS-Yb1’과 KASI의 ‘세종 인공위성 레이저추적 시스템(SLR)’을 전용 광섬유망으로 연결한 바 있다. 이를 통해 KRISS의 초정밀 시각 신호를 세종 SLR로 전달하고, 레이저에 실어 국제우주정거장으로 송신해 ISS 원자시계와 직접 비교하는 기반을 구축했다.

이번 협약을 통해 양 기관은 SLR 및 원자시계 등 주요 연구 장비를 공동 활용하고, ACES-ELT 미션을 포함한 SLR 기반 광시계 비교 측정 연구를 공동 수행할 계획이다. 또한 연구 인력 교류와 전문인력 양성 등 협력 범위도 확대한다.

KRISS 이호성 원장은 “기술적 한계로 어려웠던 광시계 성능 검증을 국제 공동 연구를 통해 수행할 수 있게 됐다”며 “우리 측정 기술의 우수성을 세계 무대에서 입증하고, 차세대 시간 표준 재정의에 주도적으로 기여할 기반을 마련하겠다”고 밝혔다.

한편 KRISS는 ACES-ELT 프로젝트 참여와 함께 차세대 이터븀 광시계 ‘KRISS-Yb2’ 개발도 추진 중이다. 향후 고성능 광시계 기술과 국제 시각 비교 역량을 기반으로 글로벌 시간 표준 분야의 기술 주도권 확보에 나설 계획이다.