1초는 어떻게 정의하는가
1초는 어떻게 정의하는가
  • 승인 2013.05.02 16:08
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2013년 새해가 지난지도 벌써 넉 달이 지나갔다. 시간은 금이라는 말이 있지만 시간은 금이 아니라 어쩌면 그것과 비교할 수 없는 생명과 같은 것이다. 1분, 1초가 우리에게는 너무 소중한 하나님의 선물이다. 항상 마음에 새기는 금언 중 하나는 ‘당신이 헛되이 보낸 오늘은 어제 죽어간 사람이 그토록 살고 싶어했던 내일’이라는 말이다. 우리는 그렇게 소중한 시간을 갖고 살고 있는 것이다. 하루하루를 보내면서 우리는 1분, 1초가 얼마나 중요한 것인가를 새삼 깨닫게 된다. 얼마 전, 발생한 칠레 지진으로 인해 하루가 1.26마이크로초 짧아졌다고 미국 항공우주국(NASA)의 한 과학자가 주장했다. 1마이크로초는 100만분의 1초다. 그런데 이렇게 미세한 시간의 변화로 장기적으로 볼 때는 지구의 기후변화까지도 초래한다고 한다.

1초는 어떻게 정의하는가? 국제도량형국은 세슘(Cs) 원자가 91억9,263만1,770번 진동할 때 걸리는 시간을 1초로 정의했다. 우리나라에는 한국표준과학연구원에서 아홉 대의 원자시계로 표준시를 만들고 있다. 이 가운데 다섯 대가 세슘원자시계다. 국제도량형국은 우리나라를 비롯해 전 세계 300여 대의 원자시계로부터 모은 시간 정보를 바탕으로 세계협정시간(UTC·Universal Time Coordinated)을 만든다. 대한민국 표준시간은 세계협정시간과 정확히 9시간의 차이를 두고 50나노초(1나노초는 10억분의 1초) 이내로 일치한다. 시계는 얼마나 정확할 수 있을까? 미국 표준기술연구소(NIST·National Institute of Standards and Technology)가 매년 초정밀 시계 신기록을 갈아치우고 있다. 미국 표준기술연구소는 최근 알루미늄 원자를 이용해 37억년에 1초의 오차밖에 없는 원자시계를 개발했다고 발표했다.

세슘은 동위원소(같은 원소이면서도 원자질량이 다른 원소)가 없고 원자구조가 간단한 매우 안정된 물질이어서 진동수가 일정하다. 세슘의 진동수를 기준으로 한 현재의 상용 세슘원자시계는 30만년 동안에 단 1초 정도밖에 틀리지 않는다고 한다. 그럼에도 불구하고 과학자들은 이 오차마저 줄이기 위해 안간힘을 쓴다. 실제로 우리나라 표준과학연구원에서도 10년 동안의 연구 끝에 최근 100% 순수한 우리 기술로 대한민국 표준시계 ‘KRISS-1’ 개발에 성공했다. ‘KRISS-1’은 원자시계로서 세슘을 이용한 원자시계의 결점을 보강하여 성능이 열배 이상 향상된 시계이다. 이런 시계는 인터넷 금융, 전자 상거래, 전자경매, 인터넷 서버의 보안기능 강화, 인공위성을 이용한 정확한 위치정보, 내비게이션 등 정확성을 필요로 하는 분야에도 활용될 것이며 속도를 가진 운동경기에 그 정확한 심판 등에도 이용될 것이다. 1초를 이처럼 엄밀하게 정의하는 것은 순간이 엄청난 차이를 빚기 때문이다. 1초 차이로 하루가 지나가 보험금을 못 받았다는 사람의 이야기를 들은 적이 있다. 육상경기나 스피드스케이팅, 그리고 수영장에선 0.001초 단위에서 승부가 갈린다. 꿀벌은 1초 동안 날갯짓을 200번도 넘게 한다고 한다. 소리는 1초에 340m, 빛은 1초에 30만km 속도로 움직인다는 사실은 누구나 알고 있다.

사람들은 내비게이션을 이용해 대부분의 길을 찾고 있다. 내비게이션으로 내가 있는 자리가 어딘지를 알 수 있는 이유가 시간차를 이용하기 때문이다. 여러 대의 인공위성이 동시에 보낸 신호가 도달하는 시간차를 계산하여 내가 있는 위치를 파악한다. 전파는 빛의 속도로 일정하게 진행하므로 전파가 출발지점에서 도착지점까지 가는 데 걸리는 시간을 재면 그 사이의 거리를 알 수 있다. 만약 위성에서 시계가 1마이크로초 만큼 틀리다면 내비게이션의 위치와 실제위치는 300m 가량 차이가 난다고 한다. 흔히들 무심하게 생각하는 1초가 얼마나 위력을 갖는지 실감이 나는 대목이다. 이런 미소의 수의 세계는 이외에도 무궁무진하다 아니할 수 없다.

하나님은 우리에게 가장 귀한 세 가지 금을 주셨다고 한다. 먼저, 일상생활에서 없어서는 안 되는 ‘소금’을 우리에게 주셨고. 둘째로는 어디에 두어도 영원히 변치 않는 ‘황금’을 주셨다. 마지막 세 번째로는 ‘지금’이라는 시간을 주셨다고 한다. 지금이 중요하다. 지금 나는 세월을 아끼고 있는가? 지금이란 시간을 소중히 여기고 있는가? 시간은 생명이다.

<이학박사 김인수, 전북대학교자연과학대학 수학과 교수>

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