유럽우주국(ESA)의 첨단 시간 측정 시설인 우주 원자시계 앙상블(ACES)이 국제우주정거장(ISS) 콜럼버스 모듈 외부에 부착된 모습을 나타낸 이미지. ESA 제공

2030년 '1초'의 새로운 정의를 내리기 위해 전세계 광시계를 비교하는 국제 프로젝트에 국내 연구기관들이 본격적으로 협력한다.

한국표준과학연구원과 한국천문연구원은 7일 'SLR 활용 초정밀 광시계 비교 융합연구 협력' 업무협약을 체결하고 국제우주정거장(ISS)의 원자시계와 한국의 이터븀 광시계를 정밀하게 비교하는 국제 공동 프로젝트에 본격 착수한다고 밝혔다.

현재 시간 단위인 1초는 세슘(Cs) 원자시계를 기준으로 정해졌다. 세슘 원자시계보다 100배 이상 정밀한 광시계가 등장하면서 차세대 시간 표준으로 주목받고 있다. 새로운 정의를 위해 전세계 광시계 간 정밀 비교가 필요하지만 정확도가 낮은 위성 방식과 대륙간 연결이 어려운 광섬유망 방식 모두 어려움이 있다.유럽우주국(ESA)은 2025년 4월 ISS에 설치한 초정밀 원자시계 시스템을 활용해 아인슈타인의 상대성 이론을 검증하고 기초 물리 법칙을 정밀하게 시험하는 국제 우주 프로젝트 '우주 원자시계 앙상블(ACES)'을 수행하고 있다. 위성 방식보다 10배 정밀한 수준으로 우주와 지상 간 시간 비교가 가능해 전세계 광시계 성능을 검증할 최적의 대안으로 꼽힌다.

유럽우주국(ESA)은 2025년 4월 ISS에 설치한 초정밀 원자시계 시스템을 활용해 아인슈타인의 상대성 이론을 검증하고 기초 물리 법칙을 정밀하게 시험하는 국제 우주 프로젝트 '우주 원자시계 앙상블(ACES)'을 수행하고 있다. 위성 방식보다 10배 정밀한 수준으로 우주와 지상 간 시간 비교가 가능해 전세계 광시계 성능을 검증할 최적의 대안으로 꼽힌다.

한국은 ACES 임무 중 레이저 기반 시각 비교 방식인 '유러피안 레이저 타이밍(ELT)' 프로젝트에 참여한다. 독일에 이어 두 번째로 한국이 ESA의 승인을 획득해 프로젝트에 합류하게 됐다.

한국과 독일은 ISS 관측 시간대가 엇갈리는 지리적 이점이 있어 ISS 원자시계 안정성 검증에 필요한 핵심 데이터를 제공할 것으로 기대된다.

ACES-ELT 미션 참여를 위한 표준연과 천문연 협력 방안 개요. 표준연 제공

표준연과 천문연은 ACES-ELT 프로젝트에 참여하기 위해 지난해 표준연의 이터븀 광시계와 천문연의 '세종 인공위성 레이저추적 시스템(SLR)'을 전용 광섬유망으로 연결했다. 광시계의 정밀한 시각 신호를 세종 SLR로 전달하면 레이저 신호를 우주로 올려 ISS 원자시계와 직접 비교하는 원리다.

양 기관은 이번 협약에 따라 SLR·원자시계 등 양 기관 주요 연구장비의 공동 활용, ACES-ELT 미션을 포함한 SLR 기반 광시계 비교 측정 공동연구, 연구 인력 교류 및 전문인력 양성 등을 추진한다.

이호성 표준연 원장은 "그동안 기술적 한계로 어려웠던 광시계의 성능 검증을 국제 공동연구를 통해 수행할 수 있게 됐다"며 "우리 측정 기술의 우수성을 세계 무대에서 확인하고 2030년 예정된 '초(秒)'의 재정의에 주도적으로 기여할 기반을 마련하겠다"고 말했다.

 박장현 천문연 원장은 "국가 전략 인프라인 세종 SLR을 중심으로 두 출연연이 각자의 보유 기술을 활용해 융합 연구에 나선 것은 매우 뜻깊은 일"이라고 말했다.