GPS 정밀도 높인 원자시계 선구자, 다니엘 클레프너 별세

GPS·우주통신·정밀시계 기술의
토대를 마련한 ‘시간의 설계자’

대니얼 클레프너 교수 [사진=MIT]

원자시계의 정밀도를 획기적으로 높여 현대 위성항법장치(GPS) 기술의 기반을 마련한 미국의 유명 물리학자 다니엘 클레프너 전 미국매사추세츠공대(MIT) 교수가 지난달 별세했다. 향년 92세.

클레프너 교수는 원자시계의 핵심 구성 요소로 꼽히는 ‘수소 메이저(Hydrogen Maser)’를 개발한 인물이다. 원자시계는 특정 원자의 진동수를 이용해 정확한 시간을 측정하는 장치로 GPS 위성 간 신호를 정밀하게 동기화하는 데 필요한 기술이다. 12일(현지시간) 뉴욕타임스에 따르면 클레프너 교수는 하버드대 대학원 시절, 노벨상 수상자였던 노먼 램지 하버드대 물리학과 교수와 함께 일하면서 원자시계의 정확도를 높이는 방법을 고민했다.

그는 원자의 진동을 가능한 오랜 시간 관측할 수 있도록, 이를 일정한 용기 안에 가두는 방식을 고안했다. 이 장치를 수소 메이저라고 부른다. 1962년 발표된 수소 메이저는 GPS의 정화도 개선, 전파천문학의 고해상도 관측, 심우주 탐사 통신의 시간 동기화 등에 폭넓게 활용되며 과학과 산업 전반에 영향을 끼쳤다.

그의 연구 덕분에 현대 사회에서 GPS는 단순히 길을 찾는 용도뿐 아니라 금융거래할 때 시간 동기화, 통신망 운영, 항공과 해상 운항, 자율주행차, 군사 정밀 타격 시스템 등 다양한 핵심 인프라의 기반 기술로 자리 잡았다.

그는 1970년대 중반부터 수소 원자를 활용해 ‘보스-아인슈타인 응축(BEC)’ 상태를 실험적으로 구축하는 데 평생을 바쳤다. BEC란 낮은 온도에서 원자가 입자가 아닌 거대한 파동처럼 움직이는 상태를 의미한다. 클레프너 교수는 1998년 BEC를 구현하는 데 성공했다. 그는 생전 인터뷰에서 “물리학에서 가장 중요한 건 어떤 문제를 선택하느냐는 점”이라며 “자신의 흥미를 따라 무언가 시작하라. 운이 좋다면, 그것이 당신을 흥미로운 곳으로 데려다줄 것”이라는 조언을 남겼다.