한국표준과학연구원은 국내 기술로 킬로그램(㎏) 측정값을 도출, 국제 비교에 참가하는 데 성공했다고 밝혔다.

11일 표준연은 각 나라의 측정값을 비교하는 이번 국제 비교는 질량의 단위 재정의 이후 국제 질량 눈금을 정하기 위해 처음 시행됐다고 전했다.

질량의 단위인 킬로그램은 그동안 백금(90％)과 이리듐(10％) 합금으로 만든 '국제 킬로그램 원기' 질량을 1㎏으로 정의해 써 왔다.

그러나 지난 100년 동안 원기 질량이 수십 ㎍(마이크로그램·100만분의 1g) 가량 변했다는 사실이 밝혀짐에 따라 국제 사회는 2018년부터 영원히 변치 않는 '상수'로 ㎏을 재정의하기로 했다.

새로운 정의에는 플랑크 상수라는 고정된 값을 이용해 물체의 질량을 구현하는 장치인 '키블 저울'이 사용된다.

키블 저울은 1975년 영국 표준기관의 브라이언 키블에 의해 제안된 장비로, 측정 대상에 가해지는 중력과 전자기력을 비교해 측정 대상의 질량을 알아내는 저울이다.

이번 국제 비교에서는 각국 자체 기술로 개발한 키블 저울을 이용해 측정값을 실험했는데, 불확도(오차 범위) 1천만분의 2 이하를 만족한 나라만이 참가할 수 있었다.

표준연은 1천만분의 1의 불확도로 측정값을 계산해 냈다.

이번 시험에는 한국 표준연과 캐나다 'NRC', 미국 'NIST', 중국 'NIM', 국제도량형국 'BIPM' 등 5개 표준기관이 참여했다.

표준연이 개발한 키블 저울에는 직선 운동과 등속 운동을 높이기 위한 알고리즘과 자석의 균일도 향상, 전기 잡음 개선 등의 기술이 적용됐다.

현재 키블 저울을 이용해 구현한 세계 최고 수준의 불확도는 1억분의 1 수준으로, 미국과 캐나다 등만이 측정할 수 있는 수준이다.

아직 국제 기준에는 못 미치지만, 2016년 키블 저울 설치 당시 불확도(100만분의 1)에 비하면 획기적으로 향상된 수준이라고 연구팀은 설명했다.

김동민 책임연구원은 "캐나다, 미국 등 선진국보다 30년 늦게 시작한 연구지만 최단 기간 내 키블 저울을 개발해 국제비교에 참여해 뿌듯하다"며 "그동안은 원기를 보관하고 있는 프랑스가 질량 기준을 이끌었지만 앞으로는 정확한 키블 저울을 개발하는 국가가 주도하게 될 것"이라고 말했다.

윤승훈 기자  press@jeonpa.co.kr

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