“4만분의 1초만에” 0.34 나노미터 정밀측정…표준硏, 양자수준 ‘길이측정’ 시스템 개발

작성일 07-04

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div>  <strong class="summary_view" data-translation="true">- 측정 전용시설 필요없이 간편, 정밀도는 세계 최고 수준</strong> 
        <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> 
         <section dmcf-sid="8qsM0Q3Ipu">
          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="309b046d13551df412eeeb02aaccdf47f43bff4594ca01d047481476f3c297b1" dmcf-pid="6BORpx0CuU" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="한국표준연구원(KRISS)이 개발한 광 주파수 빗 분광 간섭계 기반 절대길이 측정 시스템.[KRISS 제공]" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202507/04/ned/20250704085442410majl.jpg" data-org-width="1280" dmcf-mid="fMQtr5wM7z" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202507/04/ned/20250704085442410majl.jpg" width="658"></p>
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            한국표준연구원(KRISS)이 개발한 광 주파수 빗 분광 간섭계 기반 절대길이 측정 시스템.[KRISS 제공]
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          <p contents-hash="7b36ecb5acd503fb9ffc66e043605ae32b9eddf0fa9d8bb6d5ed27088cdcff00" dmcf-pid="PbIeUMph0p" dmcf-ptype="general">[헤럴드경제=구본혁 기자] 한국표준과학연구원(KRISS)이 양자물리학이 허용하는 한계 수준의 정밀도를 갖는 길이 측정 시스템을 개발하는 데 성공했다. 세계 최고 수준의 정밀도를 갖추면서 야외 환경에서 구동할 수 있을 정도로 간편해, 차세대 길이 측정 ‘기준’으로 활용될 전망이다.</p>
          <p contents-hash="2acd38fa304d2682e2dcfc4749f8260d51901d59cf2d8ae7bab44eb152a81396" dmcf-pid="QKCduRUlp0" dmcf-ptype="general">현재 가장 정확한 길이 측정 장비는 1미터(m)의 기준이 되는 ‘길이측정표준기’이다. 세계 각국의 측정표준 대표기관이 운용하고 있는 길이측정표준기는 단파장 레이저 간섭계를 이용해 길이를 측정한다. 단파장 레이저는 눈금이 촘촘한 자처럼 파장이 매우 고르게 분포돼있어 1~10나노미터(㎚, 10억 분의 1 m) 수준의 정밀한 측정이 가능하다.</p>
          <p contents-hash="ece8fb5db9469d7a197ebbe28a1fbb58563c10e967920aacf14855970021907f" dmcf-pid="xFAVH9Gkp3" dmcf-ptype="general">하지만 길이측정표준기는 한 번에 측정할 수 있는 길이가 매우 제한적이다. 단파장 레이저의 파장 범위(스펙트럼)가 좁기 때문이다. 눈금은 촘촘하지만 길이 자체는 짧은 자인 셈이다. 레이저의 파장 범위를 넘어서는 길이를 재려면 여러 번 측정을 반복하고 측정값을 합산해야 한다. 따라서 측정시간이 오래 걸리고, 간섭계의 위치를 안정적으로 옮기는 장치가 필요해 시간·공간적 제약이 크다.</p>
          <p contents-hash="bce27c2fdd4aa9faa449d3eec6a944df24f736c056873adff1050edc6f6d85aa" dmcf-pid="ygUIdse77F" dmcf-ptype="general">이에 비해 절대길이 측정 시스템은 정밀도는 떨어지지만 긴 거리를 한 번에 측정하는 장비다. 주로 기준점에서 측정 대상을 향해 빛(펄스)을 쏘고 되돌아오는 시간을 산출해 길이를 측정한다. 측정방식이 비교적 간단해 장비의 소형화가 가능하고 먼 거리도 빠르게 잴 수 있어 대부분의 산업 현장에서 활용된다. 다만 기존 절대길이 측정 시스템의 측정 정밀도는 마이크로미터(㎛, 100만 분의 1 m) 수준이 한계였다. 빛이 이동하는 시간을 일정 이상의 극미세한 간격으로 측정하는 것이 현재 기술로는 매우 어렵기 때문이다.</p>
          <p contents-hash="1f26c4892b02a61b1b6b3793b6b1c645a12a6300a1080f4dfb3f49848b8c9662" dmcf-pid="WauCJOdz7t" dmcf-ptype="general">KRISS 길이형상측정그룹은 ‘광 주파수 빗(Optical Frequency Comb) 간섭계’를 이용해 절대길이 측정 시스템의 정밀도를 길이측정표준기 수준으로 높이는 데 성공했다. 연구진은 절대길이 측정 시스템에 광 주파수 빗 간섭계를 적용하는 방식을 고안했다. 광 주파수 빗은 피아노 건반처럼 일정한 간격을 갖는 수천 개의 주파수로 구성된 빛의 다발이다. 기존 간섭계의 광원들과 달리 광 주파수 빗은 파장 범위가 넓으면서도 파장의 배열은 매우 일정한 간격으로 정돈되어있어 긴 거리도 한 번에, 정밀하게 측정할 수 있다.</p>
          <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="c47de7c4acf68afdf4cce7fca69042ada2b23a9bd4d62c50e2f0e75cfd428491" dmcf-pid="YN7hiIJq71" dmcf-ptype="figure">
           <p class="link_figure"><img alt="장윤수 KRISS 선임연구원이 광 주파수 빗 분광 간섭계 기반 절대길이 측정 시스템을 통해 거리를 측정하고 있다.[KRISS 제공]" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202507/04/ned/20250704085442726qpmp.jpg" data-org-width="1280" dmcf-mid="4sAVH9Gk37" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202507/04/ned/20250704085442726qpmp.jpg" width="658"></p>
           <figcaption class="txt_caption default_figure">
            장윤수 KRISS 선임연구원이 광 주파수 빗 분광 간섭계 기반 절대길이 측정 시스템을 통해 거리를 측정하고 있다.[KRISS 제공]
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          </figure>
          <p contents-hash="b233177805ca442496cd1779bc5a7efb0c126110ba0fbc8100d38c1b4d1f8fee" dmcf-pid="GjzlnCiBz5" dmcf-ptype="general">‘광 주파수 빗 분광 간섭계 기반 절대길이 측정 시스템’은 길이측정표준기의 정밀도와 절대길이 측정 시스템의 간편함을 고루 갖췄다. 시스템의 정밀도는 0. 34나노미터로, 현존 장비 중 최고 수준이자 양자물리학에서 도달 가능한 한계 수준이다. 측정 속도는 25마이크로초(μs, 100만 분의 1초)로 야외 환경에서 구동할 수 있을 만큼 빠르고 간편해 국내 첨단 산업 현장의 길이 측정 정밀도를 한층 높일 것으로 기대된다.</p>
          <p contents-hash="3385e18a5cf0a932e20d17d7d5f9c7f1e5d5a2755d2a030ada08d5df10a13ffa" dmcf-pid="HAqSLhnbUZ" dmcf-ptype="general">장윤수 KRISS 길이형상측정그룹 선임연구원은 “AI반도체·양자기술 등 미래 산업의 경쟁력은 나노미터 단위의 거리를 정확히 측정하고 제어할 수 있는지에 달렸다”며 “이번 성과는 우리나라가 차세대 길이표준을 제시하는 선도국으로 자리매김하는 계기가 될 것”라고 말했다.</p>
          <p contents-hash="093218643bad92e3e68c6cb28ce06ffc1d9077740b75b1ce133824965569301c" dmcf-pid="XcBvolLKUX" dmcf-ptype="general">이번 연구성과는 광학 분야 국제학술지 ‘레이저 포토닉스 리뷰(Laser&amp;Photonics Review)’에 6월 게재됐다.</p>
         </section> 
        </div> 
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