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이번 런던 올림픽 펜싱 종목 여자 에페 개인전에서 신아람 선수는 ‘멈춰버린 1초’ 때문에 금매달을 빼았겼습니다.

이 경기에서 이긴 독일 선수 하이데만은 최근 인터뷰를 통해 “1초가 남긴 했지만 그러나 그것이 1.99 초인지, 0.99초인지 아무도 알 수 없었고, 가장 큰 문제는 시계가 제대로 작동되지 않았다는 것”이라고 말하기도 했는데요.

타이머에 1초가 표시는 경우 실제 남은 시간은 1초 이하입니다.

그런데 이번에 공개된 비디오 판독에서 마지막 세 번의 공격에 걸린 시간은 약 1.42초여서 공정하지 못했음을 드러냈습니다.


남자 자유형 200m 경기에서 박태환 선수는 2위로 터치패드를 찍었지만, 중국의 쑨양 선수와 동시에 1분 44초 93을 기록했습니다.

만약 0.001초 까지 측정이 됐다면 박태환 선수와 쑨양 선수의 우열을 분명히 가릴 수 있었을 것입니다.


한국표준과학연구원(KRISS)은 최근 런던 올림픽에서 우리나라 선수들이 석연치 않은 판정으로 금매달을 놓치는 것과 관련해 스포츠 경기에 사용되는 타이머의 측정범위 정확도를 현행 100분의 1초에서 1000분의 1초로 강화해야 한다는 입장을 밝혔습니다.

또 시간의 정확한 측정을 위해 스포츠 타이머와 정확한 표준시를 일치시키는 것도 필요하다고 의견도 내놨는데요.

우리나라 표준시는 표준연의 9대 원자시계에서 생성되며, 이는 국제표준 세계협정시와 300억 분의 1초 이내에서 일치하도록 유지되고 있습니다.

이 표준시는 방송국이나 통신회사에서 전화선이나 인터넷을 통해 표준연 타임서버와 접속, 일치시키고 있으며, 일반 국민들도 표준연 홈페이지에서 ‘UTCk3 프로그램’을 다운받아 표준시를 자유롭게 이용할 수 있습니다.

 

<대한민국 표준시 정하는 KRISS-1>

한국표준과학연구원(KRISS)에서는 3백만 년 동안 1초도 틀리지 않는 대한민국 표준시계 KRISS-1을 개발해 보유하고 있다.
KRISS-1은 순수 국내기술로 개발한 세슘원자시계로 우리나라를 대표하는 1차 주파수표준기(Primary Frequency Standard)다.
2008년 7월 말 발표된 이 시계는 기존 30만년에 1초 오차를 300만년에 1초로 줄여 정확도를 10배나 높였다.
이렇게 정밀한 시계를 만들 수 있는 나라는 한국을 포함해 7 곳(프랑스, 미국, 독일, 영국, 일본) 밖에 되지 않는다.

1초의 정의는 '세슘 원자가에서 나오는 복사선이 91억 9263만 1770번 진동하는 데 걸리는 시간'으로 1967년 국제도량형총회(CGPM)에서 결정됐다.
이 때 결정된 진동수는 주변 환경에 영향을 받지 않을 때를 전제로 한 것이다. 따라서 1초를 정확히 구현하기 위해서는 환경의 영향을 차단한 뒤 세슘원자의 고유한 진동수를 정확히 헤아려야 한다.
이에 연구팀은 자기장, 빛, 중력 등 세슘의 진동에 영향을 미치는 10 여 가지 주변의 물리적 요인에 의한 효과를 배제하여 정의된 1초를 구현하였다. 

KRISS-1 개발 이전 한국은 세슘원자시계 등 해외에서 들여온 세슘원자시계 5대와 수소메이저 4대를 이용해 대한민국 표준시를 산정했다.
KRISS-1이 2009년 2월 국제도량형국(BIPM)에 정식으로 등록되면서부터는 KRISS-1의 데이터가 선진국의 원자시와 나란히 실렸다. 시간 표준 분야에서 우리나라의 위상이 크게 높아진 것이다.

앞으로 KRISS 시간센터에서는 2013년을 목표로 1 억년 동안 1초가 틀리지 않을 정도의 정확도를 가진 세슘원자분수시계를 개발해 세계 최고 수준의 원자시계를 확보할 계획이다.

 

posted by 글쓴이 과학이야기

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

ㅇKRISS(한국표준과학연구원)의 KRISS-1은 순수 국내기술로 개발한 세슘원자시계로 우리나라를 대표하는 1차 주파수표준기(Primary Frequency Standard)입니다.

2008년 7월 말 발표된 이 시계는 기존 3만 년에 1초 오차를 30만 년에 1초로 줄여 정확도를 10배나 높였습니다.

이렇게 정밀한 시계를 만들 수 있는 나라는 한국을 포함해 6곳(프랑스, 미국, 독일, 영국, 일본) 밖에 되지 않는다고 합니다.

ㅇ 1초의 정의는 '세슘 원자가 91억 9263만 1770번 진동하는 데 걸리는 시간'입니다.

이는 1967년 국제도량형총회(CGPM)에서 결정됐습니다.

이 때 결정된 진동수는 주변 환경에 영향을 받지 않을 때를 전제로 한 것입니다.

따라서 1초를 정확히 구현하기 위해서는 환경의 영향을 차단한 뒤 세슘원자의 고유한 진동수를 정확히 헤아려야 합니다.

KRISS 연구팀은 자기장, 빛, 중력 등 세슘의 진동에 영향을 미치는 10가지 주변 요인을 찾아 각각 오차를 없애는 방법을 알아내 시계를 완성했습니다.  

ㅇ KRISS-1 개발 이전 한국은 세슘원자시계 등 해외에서 들여온 세슘원자시계 5대와 수소메이저 4대를 이용해 대한민국 표준시를 산정했습니다.
 
KRISS-1이 2009년 2월 국제도량형국(BIPM)에 정식으로 등록되면서부터는 KRISS-1의 데이터가 선진국의 원자시와 나란히 실리고 있습니다.

<관련 글> : 가장 정확한 시간, 대한민국 표준시 http://daedeokvalley.tistory.com/141

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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