한국산 '킬로그램' 더 정확해졌다

[아시아경제 황준호 기자] 우리나라 기술로 만든 키블저울의 질량 측정값이 선진국 수준에 가까워졌다. 지난 2018년 1kg의 질량이 새로 정해진 이후 처음으로 각 국의 측정값을 공식 비교했는데, 선진국 수준에 가까운 측정값이 나온 것이다. 반도체, 제약 분야 등 미세 질량의 측정이 필요한 분야의 산업적 기여가 예상된다.

한국표준과학연구원(KRISS)은 물체에 작용하는 중력을 가늠해 고정된 물리상수 값을 기준으로 측정 대상의 질량을 측정하는 장비인 키블저울로 질량의 단위인 킬로그램 측정값을 얻어, 국제비교에 성공했다고 10일 밝혔다.

각 나라의 측정값을 비교하는 이번 국제 비교는 질량의 단위 재정의 이후 국제 질량 눈금을 정하기 위해 처음 시행됐다. 질량의 단위인 킬로그램은 그동안 백금(90％)과 이리듐(10％) 합금으로 만든 '국제 킬로그램 원기' 질량을 1㎏으로 정의해 왔다. 하지만 지난 100년 동안 질량이 수십 마이크로그램 가량 변했다는 사실이 밝혀지면서 2018년부터 영원히 변하지 않는 상수로 kg이 재정의됐다.

새로운 정의에는 플랑크 상수라는 고정된 값을 이용해 물체의 질량을 구현하는 장치인 '키블 저울'이 사용된다. 우리나라는 미국, 캐나다에 이어 키블 저울을 보유한 6개국 중 하나다. 다만 국제 비교를 위해서는 불확도(오차 범위) 1000만분의 2 이하라는 조건을 만족해야 한다. 우리나라는 1000만 분의 1 수준의 불확도를 보여 이번 국제비교에 참여할 수 있었다. 키블저울을 이용해 구현한 세계 최고 수준의 불확도는 약 1억분의 1수준이다.

KRISS 플랑크상수질량팀은 2012년 연구를 시작해 2016년 처음으로 키블저울을 설치했다.

김동민 책임연구원은 "캐나다, 미국 등 선진국보다 30년 이상 늦게 시작한 연구지만 최단기간 내 키블저울을 개발, 국제비교에 참가할 수 있게 돼 뿌듯하다"며, "향후 국제비교에서도 좋은 결과를 낼 수 있도록 최선을 다하겠다라고 말했다.

이광철 책임연구원은 "그동안은 원기를 보관하고 있는 프랑스가 질량 기준을 이끌었지만, 앞으로는 키블저울을 개발하는 국가가 역할을 분담하게 될 것"이라며, "기술 종속국이 아닌 기술 주도국으로써 첨단 산업 발전의 기틀을 마련하겠다"라고 밝혔다.

이번 연구결과는 측정과학분야 학술지인 메트롤로지아 실렸다.

황준호 기자 rephwang@asiae.co.kr