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2012년 7월 1일 오전 9시부터 1초가 늘었습니다.

한국천문연구원(이하 천문연)은 이날 오전 9시를 기해 양(+) 윤초를 실시했습니다.

이번 윤초는 한국표준시(KST) 2012년 7월 1일 오전 8시 59분 59초와 9시 0분 0초 사이에 1초를 삽입하는 것으로, 국제지구자전좌표국(IERS) 통보에 따라 우리나라 뿐만 아니라 세계가 동시에 윤초를 실시한 것입니다.

 따라서 우리나라의 2012년 7월 1일 9시 정각이 윤초 실시 이전의 9시 00분 01초와 같고, 08시 59분 정각과 09시 정각 사이의 시간 길이는 61초가 되어 이전보다 1초가 길어지게 됩니다.

세계협정시(UTC)로는 2012년 06월 30일 23시 59분 59초에 윤초를 삽입했습니다.

이에 따라 휴대폰 내장 시계 등 표준시를 수신하는 기기는 윤초가 자동 적용 되지만, 그 밖의 시계는 인위적으로 1초를 늦춰야 합니다.

특히 정확한 시각을 필요로 하는 금융기관이 정보통신 관련 기업 등에서는 윤초 조정에 주의해야 합니다.

 

윤초는 천문현상을 기반으로 하는 천문시와 현재 일상 표준시의 기준이 되는 원자시계의 차이를 보완하기 위해 전 세계적으로 동시에 실시되고 있다.

지구 자전속도가 서서히 변하면서 원자시와 천문시 사이에 차이가 발생하는 데, 천문학계는 기존에 축적된 별들의 위치 자료와 초장기선전파간섭계(VLBI)로 관측된 자료를 이용해 지구 자전의 미세한 변화를 측정합니다.

원자시는 1967년부터 국제천문연맹(IAU)이 세슘-133 원자가 91억 9263만 1770번 진동하는 시간을 1초로 정의한 것으로, 지구 자전에 기본을 둔 실제 시간과 미세한 차이를 보입니다.

이에 따라 1972년 7월에 처음 윤초가 실시된 이후, 1973년부터 1980년까지 매년 1월에 윤초를 삽입했고, 이후 1~3년마다 윤초를 실시하고 있습니다.

현재까지의 윤초 실시현황을 보면, 1972년 7월에 처음 윤초가 실시된 이후 1973년부터 1980년까지 매년 1월에 윤초를 삽입했습니다.

또 1981년, 1982년, 1983년, 1985년, 1992년, 1993년, 1994년, 1997년에는 7월에, 1988년, 1990년, 1991년, 1996년, 1999년, 2006년, 2009년에는 1월에 윤초를 실시했습니다. 

이번 윤초는 2009년 1월 1일(한국표준시) 이후 3.5년 만에 실시되는 것입니다.

인류가 발견한 시간은 지구 자전과 공전에서 기초한 천문시입니다.

반면 오늘날 일상적으로 사용하는 시간은 일정한 시간간격을 알려주는 원자시계에 의한 원자시로써, 천문시와 상호보완적인 관계를 유지하고 있습니다.

대표적인 예로 지구 자전속도가 서서히 변하여 원자시와 천문시 사이에 차이가 발생하는데, 이를 보완하기 위해 윤초를 시행합니다.

천문학자들은 기존에 축적된 별들의 위치자료와 초장기선전파간섭계(VLBI; Very Long Baseline Interferometer)로 관측된 자료를 사용하여 지구 자전의 미세한 변화를 알아냅니다.

1960년 이전에는 평균태양일을 기준으로 한 '평균태양초'(1일=24시간, 1시간=60분, 1분=60초→1일=86400초)가 쓰이다가 1967년까지는 좀 더 정밀한 '역표초'(Ephemeris Second)가 사용됐습니다.

이후 1967년 국제천문연맹(IAU)은 세슘 원자시계에 기본을 둔 '원자초'를 새로운 시간단위로 채택했고, 이 때부터 "원자시"(TAI; International Atomic Time)라는 말을 사용하게 됐습니다.

그러나 '원자시'는 세슘-133 원자의 진동수를 기준으로 정했기 때문에 지구자전에 기본을 둔 실제 우리가 사용하는 시간과 차이를 보이게 됩니다.

이에 따라 천문학자들은 각국 천문대의 망원경을 이용하여 별의 위치측정 자료를 바탕으로 지구자전주기를 정밀하게 측정해 그 차이를 보정하고 있습니다.

이 같은 방법으로 결정한 시간을 '세계시'(UT1; Universal Time)라고 부르며, 국제지구자전좌표국(IERS)에서 각국 천문대의 관측자료를 종합 분석해 결정합니다.

현재 국제적으로 사용 중인 '세계협정시'(UTC; Coordinated Universal Time)는 '세계시'(UT1) 1972년 1월 1일 0시를 기점으로 사용하는 것입니다.

이는 곧 이날 0시를 기준으로 '원자시'와 '원자초'를 적용, 시각 및 시간의 기준으로 삼고 있는 것입니다.

'세계협정시'(UTC)는 항상 '원자시'와 정수 배 만큼 차이가 나고, '세계시'(UT1)와의 차이는 0.9초 이내가 되도록 유지됩니다.

그리고 이 시간은 각국의 세슘원자시계 자료를 기준으로 하여 국제도량형국(BIPM; Bureau International des Poids et Mesures)에서 유지하고 있습니다.

만약 '세계시'(UT1)와 '세계협정시'(UTC)의 차이가 0.9초 이상이 되면, 국제지구자전-좌표국(IERS)은 '세계협정시'(UTC)의 정의에 따라 '세계협정시'(UTC)에 1초를 더하거나 빼주는 윤초를 발표합니다.

이 때 59초 이후 60초를 삽입하는 것을 '양(+)의 윤초'라고 하고, 58초 이후 59초를 삭제하고 0초를 만드는 것을 '음 (-)의 윤초'라고 합니다.

윤초를 실시하는 달은 한국표준시 기준으로 1월 첫날과 7월 첫날을 우선적으로 채택합니다.

<관련글  가장 정확한 대한민국 표준시계 http://daedeokvalley.tistory.com/217>
             가장 정확한 시간, 대한민국 표준시  http://daedeokvalley.tistory.com/141>

 

posted by 글쓴이 과학이야기

□ 한국원자력연구원이 독자 개발한 세슘, 코발트, 우라늄 등 토양에 포함된 방사성 물질을 1개월 안에 최대 98%까지 제거할 수 있는 '복합 동전기 제염장치 설계기술'이 한국전력기술주식회사에 기술 이전돼 상용화 됩니다.

원자력연 제염해체연구부 김계남 박사팀이 개발한 '복합 동전기 제염장치 설계기술'은 방사능에 오염된 토양이나 콘크리트에서 방사성 물질을 효율적으로 제거하면서도, 폐액을 전혀 발생시키지 않아 2차 오염의 우려가 없는 최신 기술 입니다.

오염 토양 제염 공정도


이 기술은 원전 사고 등으로 인해 발생한 대규모 방사능 오염 지역 토양에 포함된 방사성 물질을 제거하는데 활용 가능한 신기술로, 한국전력기술은 이전 받은 기술을 이용해 국내외 방사능 오염 제거 시장에 본격 진출할 계획입니다.

원자력연은 관련 국내외 특허 3건과 설계도면 및 운전절차서 등 관련 문서 4건을 한국전력기술에 이전하고, 정액기술료 14억 4000만 원과 매출액의 1.0~1.5%를 경상기술료로 받게 됩니다.

□ 이 기술 장치는 1개월 내에 세슘은 96%, 코발트와 우라늄은 98%까지 제거해 미국 등이 운용하고 있는 기존 장치가 '6개월 소요에 80%를 제거'하는 수준 보다 월등히 뛰어납니다.

연구팀은 방사성 물질에 오염된 토양 및 콘크리트에 다량의 질산을 넣어 오염을 제거하는 '세척법'과 토양의 양쪽에 전극을 넣고 전압을 가해 전기 이동과 전기 삼투원리에 의해 (+)극을 띠는 방사성 물질을 음극으로 이동시켜 분리해내는 '동전기(electrokinetic) 제염법'을 복합했습니다.

이 장치는 오염된 토양이나 콘크리트를 1.0 몰(mole) 농도의 질산으로 세척하는 전처리 과정을 거친 뒤, 백금을 티타늄으로 코팅한 전극을 넣어 단위 면적당 20 ㎃, 14 V의 직류 전압을 가한 채로 1개월이 경과하면 세슘은 96%, 우라늄과 코발트는 98%가 제거됩니다.

복합 동전기 제염장치 및 폐액처리장치 구조도


이 장치로 처리한 토양이나 콘크리트는 세슘과 코발트의 함유량이 0.1 Bq/g 이하, 우라늄 함유량은 0.4 Bq/g 이하로 낮아져 일반 폐기물로 처리가 가능할 만큼 깨끗해집니다.

또한 오염 물질을 슬러지화해서 걸러낸 뒤 질산 액을 100% 재활용함으로써 폐액이 전혀 발생하지 않도록 했습니다.

처리 능력은 가로, 세로, 높이가 1.5×1.8×1.6 m의 1기로 연간 200 리터 용량 드럼 50개를 처리할 수 있습니다.

520L 복합 동전기 제염장치 구조도


 용  어  설  명

전기이동(electro migration) :
오염된 토양과 콘크리트의 입자 사이 틈에는 (+)전하를 가진 방사성 오염 물질이 포함되어 있는데, 전기를 가했을 때 (-)전극 쪽으로 방사성 오염 물질이 이동하는 현상

전기삼투(electro osmosis) :
방사성 오염 토양 표면은 (-)전하를 띄고, 방사성 오염 콘크리트 표면은 (+)전하를 띄는데, 전기를 가했을 때 표면에 붙은 방사성 오염 물질과 금속 이온이 주변의 질산 용액과 함께 반대 되는 전극으로 이동하는 현상 

동전기 제염 장치

여과기

폐액 처리장치

침전조

 

posted by 글쓴이 과학이야기

전자입찰이나 스포츠 경기에서야 100분의 1초를 다툴 정도로 정확한 시간이 필요하겠지만 우리의 일상생활에서야 정확한 시계가 필요할까?
하지만 시간은 우리 주변에서 매우 중요하게 사용되고 있다.
표준시 보급이 각 산업에 미치는 파장은 막대하다.

이동통신의 경우 시계가 정확하지 않으면 혼선이나 통신장애가 발생하며 원활한 통신을 하기 위해서는 통신망에서 사용되는 시계의 오차가 100만 분의 1초 보다 작아야 한다.
이외에도 교통체계 관리시스템의 시간오차는 1000분의 1초, 위성항법장치(GPS)의 시간오차는 10억분의 1초를 넘으면 안된다.

시간의 표준을 세우기 위해서는 정확한'1초의 측정이 필수적이다.
1초는 세슘(Cs)원자에서 나오는 복사선이 91억 9263만 1770번(고유진동수) 진동할 때 걸리는 시간으로 정의한다.

KRISS-1

현재 우리나라에서 1초를 가장 정확하게 만들어내는 시계는 대한민국 표준시계'KRISS-1'이다.
이 시계는 오차가 30만년 동안 1초 이내로 유지되는 정확한 시계이다.
KRISS(한국표준과학연구원) 는 이 시계로 우리나라 시간의 표준을 만들어 정밀한 표준시간정보가 필요한 방송국, 은행, 통신사 등에 제공하고 있다.

대한민국표준시의 보급 방법은 KRISS 내에 설립되어 있는 단파 방송국(HLA)을 이용한 방식과 인터넷망을 이용해 UTCk 프로그램을 다운로드 받아 표준시를 공급받을 수 있다.
하지만 단파방송의 경우 전리층 반사를 이용하기 때문에 정확도가 높지 않고 기상상태와 실내외 상태에 따라 수신율에 영향을 많이 받는다.

세슘원자광펌핌시계 실험

인터넷망도 통신장애 등의 이유로 안정적인 시간 전달에 어려움이 있다.

이러한 단점을 극복하고 높은 정확도의 표준시 보급을 가능하게 해주는 새로운 방법이 바로 장파방송이다.
장파방송은 수신가능 지역이 넓고 건물 밀집 지역이나 건물 내부에서도 소형의 수신기로 수신이 가능하다.
특히, 한반도 중부에 설치될 경우 북한을 포함한 한반도 전역에서 수신이 가능하다.

장파 표준방송 수신 칩을 가전제품에 내장해 홈오토메이션을 구현하거나 미래 첨단시스템인 유비쿼터스에 응용하는 등 미래 첨단산업에도 활용할 수 있다.
세계적으로도 장파방송의 활용범위가 증가하고 있으며 이미 선진국에서는 장파방송을 활용하는 제품생산과 관련 산업이 발전하고 있다.

이를 위해 KRISS는 새로운 산업 창출과 국가의 신성장 동력 창출을 위해 장파방송국 설립을 계획 하고 있다.

<우삼용 한국표준과학연구원 기반표준본부장>

<관련 글> : 가장 정확한 대한민국 표준시계의 2011.11.11.11:11 
http://daedeokvalley.tistory.com/217

posted by 글쓴이 과학이야기
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