'5천만년에 1초' 오차 허락않는 최첨단 세슘 원자시계 만들어

1960년대 美·獨 도움받다..'한국표준과학硏' 글로벌 톱5 측정능력 확보

◆ 과학입국 50년 ◆

신용현 표준연 원장

1966년 한국을 방문한 린던 존슨 미국 대통령은 특별한 선물 두 가지를 가지고 왔다. 표준분동(추)세트와 5m 기준자였다. 존슨 대통령이 표준분동과 기준자를 선물로 가지고 온 것은 우리나라 과학기술 발전을 위해선 가장 먼저 측정표준이 확립돼야 하며 이를 위해선 관련 연구소 설립이 시급하다는 것을 강조하기 위해서였다.

과학기술이 발전하기 위해선 무엇보다 정확하고 동일한 기준을 제공할 수 있는 국가측정체계 확립이 우선돼야 했다. 당시 박정희 대통령도 과학기술 발전을 위해선 국가측정표준 제정·연구가 시급한 과제라는 것에 공감했고 한국표준과학연구원(KRISS)은 대덕특구 입주 1호 연구소가 될 수 있었다. 1975년 설립돼 지난해 창립 40주년을 맞은 KRISS는 우리나라 대표 국가측정표준기관이다. 우리는 항상 측정표준과 함께 생활하고 있다. 아침에 일어나 시간을 확인하고 물건을 살 때 무게를 재기도 하며 병원에선 의료기기로 검사를 받기도 한다. 국민 건강을 위해 음식 안에 들어 있는 성분을 분석하거나 공기 중 미세먼지 양을 측정해야 할 때도 있다. 산업과 과학 분야에서 측정표준의 중요성은 더욱 커진다.

자동차나 선박에 들어가는 수많은 부품 크기는 불량품을 막기 위해선 항상 정확해야 한다. 나노 크기 단위에서 연구가 진행되는 곳에서는 분자에 대한 정확한 측정이 필수불가결하다. KRISS는 질량, 시간 분야 등 기본단위 표준 분야에서 가장 정확한 측정표준을 확립해 국가교정기관 등에 연간 1만5000여 건의 표준을 보급하고 있다. 교정기관으로부터 산업체에 보급되는 표준 건수는 연간 300만 건에 달한다.

KRISS의 대표적 성과로는 5000만년에 1초 이하 오차를 갖는 최첨단 세슘 원자시계가 있다. 시간의 표준을 세우기 위해선 '1초'의 측정이 필수적인데 현재 우리나라에서 1초를 가장 정확히 만들어내는 시계는 대한민국 표준시계 KRISS-1이다. KRISS는 공기에 대한 정확한 밀도를 재정의해 1969년 미국에서 제정돼 사용되던 기존 표준이 잘못됐다는 것을 밝혀내 세계 측정표준을 바로잡기도 했다.

반도체 산업에서 진공 및 박막 표준을 정립한 것도 표준연의 업적 중 하나다. 반도체의 수율을 높이기 위해선 박막에 대한 정확한 측정이 필수적이다. 측정능력이 없던 우리나라는 연간 60억달러에 달하는 첨단 진공장비를 수입하고 있었다. 1㎜(나노미터) 수준의 초박막 두께 측정기술을 보유하고 있었던 표준연은 삼성전자 등에 이를 보급해 품질향상을 이끌어냈다.

1966년 방한한 린던 존슨 미국 대통령이 박정희 대통령과 악수하고 있다. 1976년 9월 23일 충남 대덕전문연구단지에서 열린 한국표준연구소 기공식. 1979년 2월 22일 표준연을 시찰 중인 박정희 대통령.(맨 위부터)

각국 측정기관은 협력 외에도 비정기적으로 실력을 겨루기도 한다. 측정과학 올림픽이라고 할 수 있는 '측정표준 국제비교(KC)'가 그 시험대다. KC에 참여할 수 있는 국가는 종목별로 최대 20개 정도다. 국제도량형국 자문위원회에서 비교측정 과제를 선정하면 해당 분야 KC가 열린다.

KRISS는 총 390건의 KC에 참여했다. 독일, 미국, 영국, 일본, 프랑스의 뒤를 이어 세계 6위 수준이다. 상대적으로 짧은 40년의 역사를 지닌 KRISS가 100년 이상의 역사를 지닌 선진국 국가표준기관에 맞먹는 실력을 갖춘 셈이다.

신용현 KRISS 원장은 "1960년대 측정표준에 대한 개념도 정립되지 않은 상태에서 KRISS는 미국, 독일, 일본 등 선진 표준기관으로 지원을 받는 입장이었다"며 "꾸준한 기술자립 노력 끝에 40년이 지난 지금 세계 6위 수준의 측정능력을 보유하게 됐고 현재는 측정능력과 경험을 개도국과 나누고 있다"고 말했다.

신 원장은 "2025년 세계 최고 측정표준기관으로 발전하는 것을 목표로 미래 유망 원천 측정기술을 개발하고 있다"며 "KRISS가 국민이 신뢰하는 '국민연구소'로 거듭날 수 있도록 노력하겠다"고 밝혔다.

[이영욱 기자]

[ⓒ 매일경제 & mk.co.kr, 무단전재 및 재배포 금지]