한국표준과학연구원

세상의 기준을 만드는 KRISS

한국표준과학연구원(KRISS)은 헌법과 국가표준기본법에 근거하여 설립된 “대한민국 측정표준 대표기관”입니다. 1975년 설립 이후, 지난 반세기 동안 세계 최고 수준의 측정표준을 확립하고 국가표준의 국제적 신뢰성을 확보하여, 국가 과학기술과 산업 경쟁력 강화에 기여해 왔습니다. KRISS는 국가측정표준 확립, 유지 및 보급이라는 고유 임무 수행과 더불어 양자, 반도체, 우주, 바이오 등 국가 전략기술 및 첨단 측정연구 수행을 통해 미래 산업 발전을 견인할 우수한 연구성과를 창출하고 있습니다. 또한, KRISS는 대한민국 내 양자과학기술 분야 최대 규모의 단일 연구조직과 세계적 수준의 양자 측정기술 역량을 보유하고 있습니다. 이에 양자컴퓨팅, 양자센서, 양자통신 등 양자 분야 연구개발을 선도하고 있으며, 국가 정책 수립, 국제협력, 산업체 육성 및 전문인력 양성 등 대한민국 양자과학기술 허브 기관으로써의 핵심적 역할을 맡고 있습니다....

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[KRISS 보물] 3화 대한민국 시간 표준의 시작, 세슘원자시계 'KRISS-1'

우리는 일상 속에서 스마트폰과 시계를 통해 흐르는 시간을 너무나 당연하게 받아들입니다. 하지만 대한민국이 스스로의 시간을 갖게 된 것은 그리 오래된 일이 아닙니다. 과거 자격루와 앙부일구로 시간 주권을 세웠던 역사가 있었으나, 근대화 과정에서 그 주권은 흔들렸습니다. 1970년대까지만 해도 우리나라는 독자적으로 정확한 시간을 생성할 기술이 없어 일본의 표준 주파수 전파에 의존해야 했습니다. 이러한 상황에서 한 나라의 고유한 시간 표준이 없다는 사실에 문제의식을 느낀 연구자들의 노력으로 1978년 처음으로 원자시계를 도입하며 대한민국 시간 표준의 심장이 박동하기 시작했습니다. 미국에서 수입한 원자시계로 세계협정시와 동기화하는 데 성공했지만, 상용 시계를 단순히 사 오는 것만으로는 완벽한 기술 독립이라 할 수 없었습니다. 진정한 기술 주권을 확보하기 위해서는 우리 힘으로 원자시계를 직접 제작하고 관리하며, 오차를 교정할 수 있는 원천 기술이 필요했습니다. 선진국들은 이미 완성된 시스템을 도입할 것을 권유했으나, 한국표준과학연구원은 먼 미래를 내다보고 독자적인 1차 주파수 표준기 개발이라는 험난한 길을 선택했습니다. 남의 기술에 의존하는 한 문제가 생겨도 스스로 해결할 수 없다는 판단 아래, 늦더라도 우리만의 시계를 만들겠다는 결연한 의지를 다진 것입니다. 독자적인 원자시계 개발은 기반이 전혀 없는 불모지에서 시작된 도전이었습니다. 1980년대 당시 연구원의 인프라는 매우 열악하여 기술을 구현할 장비조차 마땅치 않았습니다. 하지만 연구진은 일본과 미국을 오가며 기술 확보에 매진했습니다. 일본의 코가 박사로부터 핵심 부품인 세슘을 기증받고, 미국 국립표준기술연구소에서 광펌핑 방식의 첨단 기술을 직접 익히며 연구에 속도를 냈습니다. 낮에는 미국에서 배우고 밤에는 한국에서 실험 결과를 확인하는 치열한 과정을 통해 일본의 노하우와 미국의 첨단 기술, 그리고 한국 연구진의 끈질긴 집념이 하나로 뭉쳐 개발의 기틀을 마련했습니다. 20년이라는 긴 사투 끝에 2008년, 마침내 대한민국 독자 원자시계인 KRISS-1이 탄생했습니다. 이 시계는 100조분의 1초라는 경이로운 불확도를 자랑하며, 약 300만 년 동안 단 1초의 오차도 허용하지 않는 세계 최고 수준의 정확도를 입증했습니다. 결국 국제도량형국에 등록되어 세계에서 일곱 번째로 국제원자시 생성에 기여하는 1차 주파수 표준기로 당당히 인정받았습니다. 이는 단순한 기계 개발을 넘어 대한민국의 시간 주권을 완벽하게 확립한 역사적 쾌거였습니다. 우리 기술로 만든 시간이 전 세계의 기준이 되는 일원이 된 것입니다. 정확한 시간은 오늘날 GPS, 통신, 금융, 우주 산업 등 첨단 기술 전반을 지탱하는 핵심 인프라입니다. 위성 신호의 미세한 시간 오차가 지상에서는 수백 미터의 위치 오류를 발생시킬 수 있기에, 1초의 오차를 줄이는 일은 국가의 안보 및 산업 경쟁력과 직결됩니다. KRISS-1에서 시작된 도전은 현재 20억 년에 1초 오차를 갖는 이터븀 광시계로 이어지며 대한민국을 세계 5위권의 시간 강국으로 끌어올렸습니다. 이제 우리나라는 2030년대 예정된 ‘초의 재정의’ 시대를 선도하는 리더로서, 짧은 1초 속에 담긴 꺾이지 않는 집념을 세계 무대에서 증명해 나가고 있습니다.

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물리학
공학·기술

[KRISS 보물] 2화 ‘자’가 아닌 ‘빛＇으로 길이를 잰다? 대한민국 길이 표준의 자부심, KRISS LASER 2

인류 역사의 초기에는 신체 부위를 기준으로 한 측정 단위가 널리 사용되었습니다. 12세기 영국 헨리 1세는 자신의 코에서 손끝까지의 길이를 야드로 정의했으며, 손가락 너비 같은 모호한 기준이 통용되었습니다. 특히 17세기 프랑스에는 지역마다 다른 측정 단위가 25만 가지나 존재하여 사회적 혼란을 야기했습니다. 이러한 불명확한 기준은 단순한 불편함을 넘어 영주들이 농민을 수탈하는 수단으로 악용되기도 했습니다. 이에 따라 불평등을 해소하고 합리적인 사회를 건설하려는 계몽주의 사상과 프랑스 혁명의 정신이 맞물리며, 모두를 위한 단 하나의 기준을 만들려는 노력이 시작되었습니다. 프랑스 혁명 정부의 적극적인 지지 아래 과학자들은 지구 둘레를 기준으로 한 새로운 단위를 고안했습니다. 1799년, 인류는 마침내 지구의 자오선을 측정한 결과를 바탕으로 미터법을 공식화했습니다. 처음에는 백금으로 만든 미터 원기가 제작되었고, 1875년 미터 협약을 통해 이는 국제적인 표준으로 자리 잡았습니다. 1889년에는 더욱 안정적인 백금-이리듐 합금 소재의 국제 미터 원기가 등장하며 전 세계가 통일된 길이 표준을 공유하게 되었습니다. 하지만 금속 소재의 특성상 온도 변화에 따른 미세한 변형이나 마모의 위험이 상존했기에, 인류는 더 완벽하고 영원히 변치 않는 절대적인 기준을 갈망하기 시작했습니다. 1983년, 제17차 국제도량형 총회는 측정의 역사에 획기적인 전환점을 마련했습니다. 물리적 원기의 한계를 극복하기 위해 변하지 않는 물리 상수를 도입하기로 결정한 것입니다. 미터는 빛이 진공에서 299,792,458분의 1초 동안 진행한 경로의 거리로 새롭게 정의되었습니다. 빛의 속력은 우주 어디에서나 일정한 절대 불변의 값이기에, 이를 기준으로 삼음으로써 언제 어디서나 동일한 정확도를 보장하는 표준이 완성되었습니다. 이러한 재정의는 전 세계에 새로운 기술 경쟁의 시대를 열었습니다. 이제는 정밀한 레이저 광주파수를 제어하고 측정하는 능력이 국가의 과학 기술 경쟁력을 가늠하는 핵심 지표가 된 것입니다. 대한민국은 1980년대 초반 한국표준과학연구원(KRISS)을 중심으로 독자적인 길이 표준기 개발에 착수했습니다. 당시 우리나라는 제조 기술과 전문 지식이 부족하여 정밀 스크류 제작이나 아이오딘 셀 밀봉 등 기초 공정부터 수많은 난관에 부딪혔습니다. 연구진은 도입된 초기 장비를 연구하며 기계적 안정성을 높이기 위해 공진기 구조를 끊임없이 개선했습니다. 특히 미세한 오차를 줄이기 위해 회전 변형 구조를 도입하고 제어 회로를 최적화하며 기술력을 축적했습니다. 이러한 고군분투 끝에 탄생한 'KRISS LASER 2'는 대한민국이 국제 표준의 수혜자에서 공급자로 도약하는 역사적인 발판이 되었습니다. 1991년 프랑스 국제도량형국(BIPM)에서 실시된 상호 비교를 통해 KRISS LASER 2는 그 우수성을 세계적으로 입증받았습니다. 독자적으로 개발한 표준기가 국제적으로 통용되는 절대 주파수 값을 결정받은 것은 대한민국 과학 기술의 독립을 상징하는 쾌거였습니다. 이 성과는 반도체 공정의 정밀 계측은 물론 광통신망 관리와 광부품 제조 기술의 발전으로 이어지며 국가 산업 경쟁력을 획기적으로 높였습니다. 과거 물리적 물체에 의존하던 시대를 지나 불변의 빛을 통해 우리만의 기준을 세운 것은 오늘날 대한민국이 정밀 측정 강국으로 성장할 수 있었던 든든한 초석이 되었습니다.

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물리학
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공학·기술

[기념강연] 대한민국 중공업의 기반과 국가표준의 초석을 닦은 선구자, 宇靜 김재관 박사를 기리며 - KRISS 이호성 원장(AI 성우 더빙)

우정 김재관 박사는 대한민국 중공업의 기틀을 마련하고 국가표준제도의 초석을 다진 선구적인 과학자입니다. 1933년에 태어나 독일 뮌헨 공과대학교에서 기계공학 박사 학위를 마친 그는 한국과학기술연구원(KIST)의 제1호 유치 과학자로 귀국하며 조국 근대화의 길을 열었습니다. 이후 국방과학연구소 부소장과 상공부 초대 중공업 차관보를 거쳐 한국표준연구소의 초대 소장을 역임하며 우리나라 측정 표준의 기반을 확립하는 데 일생을 바쳤습니다. 그의 위대한 업적은 뒤늦게 재조명되어 2023년 대한민국 과학기술유공자로 지정되며 그 가치를 인정받았습니다. 김재관 박사의 가장 빛나는 업적 중 하나는 포항종합제철 설립의 결정적인 단초를 제공한 것입니다. 1964년 독일 방문 중이던 박정희 대통령에게 전달한 '한국 철강공업 육성 방안' 보고서는 미래를 내다본 혜안의 산물이었습니다. 그는 경제적 타당성 분석을 총괄하며 당시 정부의 계획보다 훨씬 큰 100만 톤 이상의 제철소 건립을 강력히 주장하여 관철했습니다. 이러한 끈기와 전문적인 분석은 1973년 포항종합제철 제1기 준공이라는 역사적 결실로 이어졌고, 이는 대한민국이 세계적인 중공업 강국으로 도약하는 거대한 전환점이 되었습니다. 그의 영향력은 제철에 머물지 않고 조선과 자동차 산업으로까지 넓게 뻗어 나갔습니다. 상공부 중공업 차관보 시절 장기 조선 공업 진흥 계획을 발표하고, 현대자동차 '포니'와 같은 우리나라 고유 모델 제작을 정책적으로 뒷받침하여 오늘날의 산업 인프라를 구축했습니다. 이후 김 박사는 산업 발전을 지속하기 위해서는 독자적인 표준 연구가 필수적임을 절감하고 한국표준연구소 설립에 앞장섰습니다. 미국 국제개발처(AID)의 차관을 확보하고 대덕연구단지 1호 입주 기관으로서 기틀을 잡은 것은 오로지 그의 추진력과 헌신 덕분에 가능했던 일이었습니다. 김재관 박사는 한국이 단순히 선진국의 기술을 유지하는 단계를 넘어, 스스로 표준을 세우는 '1차 표준 기관'이 되어야 한다고 믿었습니다. 미국 국립표준국의 제안을 거절하고 독자적인 표준 확립에 매진한 그는 '선 훈련 후 배치' 전략을 통해 우수한 인력을 양성했습니다. 특히 대한민국만의 독자적인 시간을 갖기 위해 세슘 원자시계를 도입하며 시간 표준 확립에도 큰 족적을 남겼습니다. 이러한 노력 덕분에 우리는 일본 방송에 의존하던 시간을 탈피하여 독자적인 표준시를 전국에 보급하고 산업계 전반에 정밀한 기준을 제공할 수 있게 되었습니다. 무엇보다 중요한 업적은 1980년 헌법에 '국가는 국가표준제도를 확립한다'는 문구를 명문화하여 표준의 위상을 국가적 차원으로 격상시킨 점입니다. 그가 닦아놓은 측정 표준 체계는 오늘날 수많은 교정 기관을 통해 산업계의 튼튼한 근간이 되고 있습니다. 현재 국립현충원에 안장되어 영면을 취하고 있는 김재관 박사의 정신은 한국표준과학연구원의 '우정' 정자와 함께 후학들의 가슴 속에 살아 숨 쉬고 있습니다. 선구자가 보여준 열정과 고귀한 헌신은 대한민국이 과학 기술 강국으로 지속 성장해 나가는 데 영원한 지침서가 될 것입니다.

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공학·기술

[KRISS 보물] 1화 대한민국 과학기술의 초석! 킬로그램 원기 39번

질량은 물질의 고유한 양으로, 장소와 상태에 관계없이 변하지 않는 가치를 지닙니다. 인류는 100년 넘게 이 질량의 기준을 정의하기 위해 백금과 이리듐 합금으로 제작된 '국제 킬로그램 원기'라는 인공물을 사용해 왔습니다. 1789년 프랑스 혁명에서 시작된 미터법은 초기에는 물의 부피를 기준으로 했으나, 정밀도를 높이기 위해 금속 원기로 발전했습니다. 1889년 제1차 국제도량형총회에서 채택된 이 원기는 전 세계 질량 측정의 유일한 표준이 되었습니다. 당시 40여 개의 복제품이 제작되어 각국에 배포되었는데, 그중 킬로그램 원기 39번은 대한민국 질량 표준 역사의 서막을 알리는 특별한 주인공이 되었습니다. 킬로그램 원기 39번의 도입 과정에는 한국 근현대사의 아픔이 고스란히 담겨 있습니다. 공식 기록상 킬로그램 원기 39번은 1894년 일본에 배포되었다가 해방 후인 1947년에야 한국으로 이양되었습니다. 하지만 우리 측 기록과 구전은 다른 이야기를 전합니다. 고종 황제가 대한제국 시절 일본을 통해 구입하여 보관하던 중, 일제 강점기 물자 동원령으로 일본에 빼앗겼던 것을 되찾아왔다는 주장입니다. 비록 현재로서는 일본의 공식 기록에 대응할 만한 추가 사료 발굴이 절실한 상황이지만, 킬로그램 원기 39번이 척박했던 대한민국 과학 기술의 초석을 다지기 위해 도입된 국가적 보물임은 분명한 사실입니다. 고국으로 돌아온 킬로그램 원기 39번의 여정은 결코 순탄치 않았습니다. 6·25 전쟁과 같은 격동기를 거치며 원기 표면에는 수많은 상처가 남았고, 이는 정밀한 질량 측정에 치명적인 영향을 주었습니다. 원기는 극도로 미세한 무게 변화조차 허용하지 않는 극한의 정밀함을 요구하지만, 당시에는 이를 체계적으로 관리할 전문가나 시설이 턱없이 부족했습니다. 이로 인해 국제 교정 시 질량 변화가 크다는 평가를 받기도 했으나, 1993년 새로운 원기인 킬로그램 원기 72번이 도입될 때까지 킬로그램 원기 39번은 국가 질량 표준을 확립하고 산업 발전을 이끄는 중추적인 역할을 묵묵히 수행하며 그 소임을 다했습니다. 과학 기술의 발전은 영원할 것 같았던 인공물 원기의 시대를 마감하게 했습니다. 2018년, 킬로그램의 정의는 인공물에서 물리 상수인 '플랑크 상수'로 재정의되었습니다. 아무리 정교하게 보관해도 원기의 질량이 공기와의 반응이나 마모로 인해 미세하게 변한다는 점이 확인되었기 때문입니다. 이제는 특정 장소에 보관된 원기에 의존하지 않고, 전 세계 어디서나 보편적인 자연 법칙을 통해 질량을 실현할 수 있게 되었습니다. 이러한 변화는 측정의 안정성을 획기적으로 높였으며, 우리나라도 독자적인 질량 표준 실현 장치인 키블 저울 개발에 박차를 가하며 기술 선진국들과 어깨를 나란히 하고 있습니다. 이제 킬로그램 원기 39번은 국가 표준의 자리에서 물러났지만, 그 역사적 가치는 여전히 한국표준과학연구원(KRISS)의 상징으로 남아 있습니다. 과거 우리는 선진국의 기준을 받아들이는 수준에 머물렀으나, 이제는 자체 기술로 질량 표준을 세울 수 있는 측정 강국으로 성장했습니다. 킬로그램 원기 39번은 나라를 빼앗겼던 시절 표준조차 지키기 어려웠던 역사를 잊지 말라는 교훈을 주며, 한 나라의 표준이 곧 기술 수준과 자존심임을 상기시켜 줍니다. 과거의 고난을 딛고 세계적 수준에 도달한 대한민국의 과학 기술은, 이 작은 금속 덩어리에 새겨진 흉터와 열정적인 연구자들의 땀방울에서 시작된 것입니다.

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물리학
지구환경과학
공학·기술

KRISS 미래비전 2035 | 큐빗(Cubit)에서 큐비트(Qubit)까지

한국표준과학연구원(KRISS)은 수십 년간 쌓아온 정밀함과 집념을 바탕으로 '미래비전 2035'를 수립하며 새로운 도약의 발판을 마련했습니다. KRISS가 정립하는 세상의 기준은 단순한 측정값을 넘어 산업과 사회를 긴밀하게 연결하는 지식의 응축이자 풍요로운 미래를 여는 열쇠입니다. 현재 3대 발전 방향과 8대 발전 전략을 중심으로 국제단위계 실현의 핵심 역할을 수행하고 있으며, 이는 미래 첨단 산업의 길을 여는 초석이 되고 있습니다. 끊임없는 단위 연구를 통해 확립된 표준은 글로벌 과학 기술 발전의 견인차 역할을 하며 대한민국 기술력의 위상을 세계에 알리고 있습니다. 인류 최초의 단위인 큐빗에서 시작된 측정의 역사는 이제 양자 연산의 기본 단위인 큐비트로 진화하고 있습니다. KRISS는 한국형 양자컴퓨터 기술을 선도하며 측정 기술의 진화를 완성해가고 있으며, 한국형 위성항법시스템에 필요한 원자시계를 개발하여 지상과 우주를 하나의 시간으로 연결하고 있습니다. 또한 6G 통신망의 초연결사회에서 데이터의 신뢰성을 보장하기 위한 SI 소급성 체계를 확립하고, 인공지능이 도출하는 결과물을 정확하게 검증할 수 있는 기준데이터를 제공합니다. 이러한 기술적 기반은 자율주행과 첨단 제조 공정의 생산성을 높이는 데 결정적인 기여를 할 것입니다. KRISS의 기준은 단순히 실험실 안에 머물지 않고 국민의 안전과 건강한 삶을 지탱하는 기반이 됩니다. 첨단 의료 기술의 정확도를 높여 질병 진단의 정밀성을 확보하고, 방사능 측정과 국가기간시설의 안전 진단을 통해 재난 없는 사회를 만들어가고 있습니다. 특히 온실가스 측정 기술을 바탕으로 이차전지와 수소에너지 등 신재생에너지의 기준을 제공하여 탄소중립 실현과 지구 환경 보호에 앞장서고 있습니다. 더 투명한 데이터와 깨끗한 지구를 향한 도전은 한국의 과학 기술이 나아가야 할 올바른 방향을 제시하며 우리 모두의 미래를 더욱 안전하고 풍요롭게 가꾸어 나갈 것입니다.

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물리학
지구환경과학
융합
공학·기술

단위와 양자나라의 앨리스! – 크리스 in 과천 [크.사.세 2화]

국립과천과학관에서 열린 ‘큐빗에서 큐비트까지’ 전시는 인류가 세상을 측정해 온 장대한 역사를 한눈에 보여줍니다. 고대 이집트에서 사용된 ‘큐빗’은 파라오의 팔꿈치에서 손가락 끝까지의 길이를 기준으로 삼았으며, 이는 인간의 신체를 기준으로 삼았던 초기 측정의 모습을 잘 나타냅니다. 동양에서도 무게를 재는 ‘근’이나 길이를 재는 ‘척’과 같은 단위가 일상 속 거래와 소통의 중요한 약속으로 자리 잡고 있었습니다. 이처럼 초기 단위는 지역과 문화마다 달랐지만, 서로를 이해하고 경제적 활동을 이어가기 위한 인류의 가장 기본적인 지혜에서 시작되었습니다. 프랑스 혁명 이후 수십만 개에 달하던 단위의 혼란을 해결하기 위해 탄생한 ‘미터’는 현대 표준 체계의 기틀이 되었습니다. 우리나라도 세종대왕 시대부터 농업의 안정을 위해 국가적인 차원에서 측정 표준을 확립하고자 노력해 왔습니다. 비의 양을 측정하는 측우기와 시간을 알려주는 해시계, 그리고 암행어사의 표준 자였던 유척은 온 나라가 동일한 기준으로 세상을 바라보게 하려는 과학적 의지의 산물이었습니다. 이러한 표준화 과정은 단순한 수치를 넘어 사회의 공정성을 확보하고 국가를 효율적으로 운영하기 위한 핵심적인 철학이 담긴 결과물이라 할 수 있습니다. 단위의 역사를 지나면 ‘이상한 나라의 앨리스’를 모티브로 한 신비로운 양자의 세계가 펼쳐집니다. 이곳은 우리가 아는 고전 역학과는 달리, 입자가 여러 상태로 동시에 존재하거나 관측 전까지는 확정되지 않는 불확정성이 지배하는 영역입니다. 역사적으로 유명한 제5차 솔베이 회의에서 아인슈타인과 닐스 보어는 양자역학의 원리를 두고 치열한 논쟁을 벌였으며, 이는 현대 물리학의 거대한 전환점이 되었습니다. 체셔 고양이처럼 나타났다 사라지는 양자의 오묘한 성질은 오늘날 첨단 기술의 새로운 문을 여는 열쇠가 되어 우리를 새로운 과학의 시대로 안내하고 있습니다. 양자 기술의 정점인 양자 컴퓨터는 기존 컴퓨터의 한계를 뛰어넘는 압도적인 연산 능력을 자랑합니다. 초전도 기반의 50큐비트 모형은 절대온도 0K에 가까운 영하 273도의 극저온 환경에서 작동하며, 일반 슈퍼컴퓨터가 수만 년 걸릴 복잡한 계산을 단 몇 분 만에 해결할 수 있는 잠재력을 지녔습니다. 아직은 연구와 개발 단계에 있지만, 정보 처리의 패러다임을 바꾸려는 과학자들의 헌신적인 노력은 미래 사회의 모습을 근본적으로 변화시킬 것입니다. 이는 인류가 직면한 복잡한 난제들을 풀어낼 혁명적인 도구의 등장을 예고하며 새로운 산업 혁명을 이끌 준비를 하고 있습니다. 양자 기술은 먼 미래의 이야기가 아니라 이미 우리의 일상 속에 깊숙이 들어와 있습니다. 우리가 매일 사용하는 GPS의 정확한 위치 정보는 인공위성 내부의 원자시계가 제공하는 정밀한 시간 덕분이며, 한국표준과학연구원이 개발한 세슘 원자시계는 300만 년에 1초의 오차도 허용하지 않는 정확도를 자랑합니다. 2025년은 미터협약 150주년과 양자 과학 100주년, 그리고 연구원 설립 50주년이 겹치는 매우 뜻깊은 해입니다. 이번 전시는 인류가 쌓아온 측정의 가치와 미래 기술의 근간이 될 양자역학의 매력을 동시에 체감하며 과학의 중요성을 다시금 깨닫는 소중한 기회가 될 것입니다.

한국표준과학연구원크리스가 사는 세상!

물리학
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전기 광학 기술을 활용한 전자파 및 6G 통신용 전기장 프로브 및 시스템설계 제작 방법

세계 최초로 시작된 한국의 5G 서비스는 3.5 GHz 대역을 상용화했으나, 높은 품질에 대한 소비자들의 기대에는 미치지 못했습니다. 진정한 성능을 발휘할 28 GHz 대역은 경제성 문제로 기지국 확보에 어려움을 겪었기 때문입니다. 이러한 한계를 극복하고자 등장한 6G는 5G보다 진화된 안테나 기술을 활용해 더 넓은 커버리지와 다수의 사용자를 동시에 수용하는 것을 목표로 합니다. 현재 6G는 5G의 저대역과 28 GHz 사이의 어퍼 미드 밴드에서 운용될 예정이며, 이에 따라 기존과는 다른 차세대 측정 기술의 필요성이 대두되었습니다. 한국표준과학연구원(KRISS)은 기존 금속 기반 센서의 한계를 뛰어넘는 광·전자파 융합 방식의 안테나 측정 장비를 개발했습니다. 기존 금속 센서는 안테나와의 상호 간섭 현상으로 인해 초근접장에서의 정확한 측정이 어려웠으나, 이번 기술은 한 파장 이내의 초근접장부터 수십 파장의 원거리장까지 모든 영역을 정밀하게 측정할 수 있습니다. 좁쌀 크기의 초소형 유전체 센서를 활용해 금속 센서의 장점과 광학 센서의 고감도 특성을 동시에 확보하였으며, 이를 통해 값비싼 대형 시설 없이도 안테나의 성능을 정밀하게 실측하고 예측하는 것이 가능해졌습니다. 6G 통신에서는 수천 개의 안테나를 조합해 사용하므로 측정 시간 단축이 핵심 과제입니다. 연구진은 안테나 주변의 모든 영역을 스캔하는 대신 필요한 지점만 측정하여 전체 성능을 추정하는 획기적인 기술을 제시했습니다. 현재 6G 측정 장비 분야의 연구가 부족한 상황에서 이루어진 이번 국산화 성과는 기술 이전을 통해 본격적인 상용화 단계에 접어들었습니다. 이 기술은 이동통신을 넘어 EMP 방호 시설 평가와 반도체 선로 분석 등 기존 기술의 난제를 극복하고 정밀 측정 능력을 확장하는 새로운 솔루션으로 자리매김할 전망입니다.

한국표준과학연구원KRISS 사업화 유망 기술

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공학·기술

양자역학이 너무 좋아! - 크리스 in 퀀텀랜드 [크.사.세 1화]

매년 대전엑스포 시민광장 일대에서는 대한민국 과학기술축제가 성대하게 개최됩니다. 올해도 5일간 진행된 이 행사는 가족 단위 방문객들로 인산인해를 이루며 과학의 즐거움을 널리 알리고 있습니다. 축제 현장은 단순히 정보를 전달하는 곳을 넘어, 아이들이 직접 몸으로 느끼고 체험할 수 있는 다채로운 부스들로 가득 차 있습니다. 과학이라는 다소 딱딱할 수 있는 주제를 축제의 형식으로 풀어내어 누구나 쉽게 접근하고 즐길 수 있는 환경을 조성한 것이 인상적입니다. 축제 한복판에서 만난 '양자나라의 크리스' 부스는 관람객들의 시선을 사로잡기에 충분했습니다. '이상한 나라의 앨리스'를 모티브로 기획된 이곳은 일반적인 과학 체험 공간과는 달리 팝아트 전시장처럼 화려하고 감각적인 색채로 꾸며져 있습니다. 자칫 어렵게 느껴질 수 있는 물리학과 양자역학이라는 주제를 예술적인 감각과 결합하여, 방문객들이 거부감 없이 양자 얽힘이나 현대 물리학의 기초 개념들을 자연스럽게 마주할 수 있도록 세심하게 설계되었습니다. 양자역학은 현대 과학 분야 중에서도 가장 난해하고 이해하기 힘든 영역 중 하나로 손꼽힙니다. 하지만 이번 전시 부스는 이러한 난해함을 인정하는 것에서부터 시작합니다. 전문적인 지식을 강요하기보다는 양자역학의 신비로움을 시각적으로 구현하고 핵심 내용을 정리하여 보여줌으로써 대중과의 거리감을 좁히고자 노력했습니다. 전시 벽면에 정리된 양자 얽힘과 물리학의 기본 원리들은 관람객들에게 현대 과학이 도달한 새로운 지평을 흥미진진하게 소개하고 있습니다. 아이들의 눈높이에 맞춘 체험 프로그램은 이번 축제의 핵심적인 성공 요인입니다. 에어 부스 안에서 공을 잡는 활동과 같은 놀이 요소들은 아이들에게 양자역학이라는 생소한 개념을 즐거운 기억으로 남게 해줍니다. 추상적인 과학 이론을 몸소 체험하는 과정을 통해 아이들은 자연스럽게 과학적 호기심을 키워나갑니다. 현장에서 만난 아이들의 밝은 표정은 과학이 더 이상 교과서 속의 지루한 암기 과목이 아니라, 우리가 즐길 수 있는 하나의 놀이이자 문화가 될 수 있음을 증명합니다. 축제를 경험한 아이들은 양자 시계나 양자 컴퓨터와 같은 첨단 기술에 대해서도 깊은 관심을 보이며 과학에 대한 꿈을 키워갑니다. 말로 다 설명할 수 없을 만큼 즐거웠다는 아이들의 반응은 과학기술축제가 지향해야 할 방향성을 잘 보여줍니다. 유익한 정보와 재미가 공존하는 이 공간에서 미래의 과학자들은 소중한 영감을 얻어갑니다. 이번 축제는 과학이 우리 삶과 얼마나 밀접하게 연결되어 있는지, 그리고 그 세계가 얼마나 흥미진진한지를 다시 한번 일깨워준 소중한 시간이었습니다.

한국표준과학연구원크리스가 사는 세상!

물리학
융합

뮌헨에서 시작된 대한민국의 기적

대한민국 산업화의 기틀을 마련한 김재관 박사의 여정은 1964년 독일 뮌헨에서 시작되었습니다. 당시 서독을 방문한 박정희 대통령에게 그는 조국을 위해 밤낮으로 연구한 '한국의 철강공업 육성 방안'을 건넸습니다. 이는 훗날 포항제철의 씨앗이 되어 한강의 기적을 알리는 첫 신호탄이 되었습니다. 이후 한국과학기술연구소(KIST) 제1호 해외 유치 과학자로 귀국한 그는 일본의 반대와 기술적 회의론에도 불구하고 특수강 제조 능력을 포함한 종합제철소 건설 계획을 끝까지 관철했습니다. 그의 확고한 의지와 해박한 지식은 불가능해 보였던 철강 산업의 타당성을 입증하며 한국 철강 산업의 미래를 열었습니다. 김재관 박사는 단순히 제철소 건설에 그치지 않고, 대한민국 산업의 100년을 내다보는 거시적인 설계도를 그렸습니다. 그는 중기계, 자동차, 조선 산업으로 이어지는 중공업 중심의 발전 모델을 제안하며 국가 경제의 체질 개선을 주도했습니다. 특히 조선 산업 육성에 있어서는 퇴역 군인들의 일자리 창출과 전 세계적인 선박 수요를 정확히 예측하여 대형 조선소 건설의 필요성을 역설했습니다. 배의 설계와 강재 설계를 아우르는 구체적인 청사진을 통해 한국은 세계적인 조선 강국으로 도약할 수 있는 발판을 마련했습니다. 이러한 그의 비전은 당시 기술력으로는 상상조차 할 수 없었던 원대한 도전이었으며, 오늘날 대한민국을 지탱하는 중공업의 뿌리가 되었습니다. 자동차 산업에서도 그의 활약은 눈부셨습니다. 그는 외국 부품을 수입해 조립하는 수준에 머물러 있던 당시의 한계를 넘어서기 위해 독자적인 설계 능력 확보를 강력히 주장했습니다. 스스로의 원천 기술 없이 타국에 의존하는 방식으로는 진정한 산업 자립이 불가능하다고 판단했기 때문입니다. 비록 실현 가능성에 대한 회의적 시각이 지배적이었지만, 그는 대통령의 전폭적인 신뢰를 바탕으로 현대자동차 경영진을 만나 끈질기게 설득했습니다. 그 결과 1976년 한국 최초의 독자 모델 '포니'가 탄생했으며, 이는 내수 시장을 석권하고 수출의 길을 열며 대한민국 자동차 산업의 역사를 새로 쓰는 결정적 계기가 되었습니다. 산업화가 궤도에 오르자 김재관 박사는 국가 표준 체계 확립이라는 또 다른 과제에 집중했습니다. 그는 제품의 정밀도와 기술적 신뢰를 확보하기 위해 한국표준연구소의 설립을 주도했습니다. 미국의 원조를 받는 과정에서도 그는 단순히 기술을 따라가는 2차 표준 기관이 아닌, 독자적인 1차 표준 기관으로서의 위상을 확보해야 한다고 주장하며 미국 조사단을 설득해 냈습니다. 특히 이웃 나라의 시간에 의존하던 부끄러운 현실을 타개하기 위해 원자시계를 도입하여 대한민국의 표준 시간을 구현했습니다. 이는 단순한 시간 측정을 넘어 정밀 산업과 첨단 산업을 발전시키기 위한 필수적인 인프라를 구축한 역사적 성과였습니다. 김재관 박사의 국가 표준에 대한 집념은 세계 최초로 헌법에 표준 제도를 명문화하는 결과로 이어졌습니다. 그는 정치적 격변기 속에서도 국가 표준 체계를 확립해야 한다는 조항을 헌법에 포함시키기 위해 끝까지 노력했습니다. 이는 대한민국이 과학 기술 중심 국가로 나아가야 한다는 그의 신념이 반영된 결과였습니다. 철강에서 시작해 자동차, 조선, 그리고 국가 표준에 이르기까지 그가 일구어낸 산업의 불꽃은 오늘날 대한민국의 번영을 지탱하는 거대한 엔진이 되었습니다. 오로지 조국의 발전을 위해 평생을 바친 그의 과학자 정신은 우리 산업사에 지워지지 않을 위대한 발자취로 남아 있습니다.

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융합
공학·기술

[단위이야기] 4화 측정의 기본 단위! 영국의 '야드', 프랑스의 '미터'

중세부터 19세기까지 서구 사회에서 널리 쓰인 야드의 기원은 12세기 영국 국왕 헨리 1세의 신체로 거슬러 올라갑니다. 당시 왕은 자신의 코끝에서 손가락 끝까지의 길이를 야드로 정의하고, 발뒤꿈치부터 엄지발가락까지를 피트로 정해 국가의 표준으로 삼았습니다. 이후 14세기 에드워드 1세가 이를 법제화하며 상업과 토지 측량의 기준이 되었고, 18세기에 이르러 제국 단위계를 통해 야드는 36인치로 더욱 정교하게 정의되었습니다. 오늘날 국제 표준인 미터법은 1789년 발생한 프랑스 혁명의 정신을 담아 탄생했습니다. 혁명 이전에는 지역마다 단위가 제각각이라 상업적 혼란이 극심했고, 권력층이 이를 악용해 농민들을 수탈하는 수단으로 쓰이기도 했습니다. 시민들은 '길이도 하나, 무게도 하나'라는 구호를 외치며 보편적인 기준을 요구했고, 계몽주의와 합리주의 사상이 더해져 누구나 인정할 수 있는 과학적인 측정 체계인 미터법이 본격적으로 논의되기 시작했습니다. 미터법의 핵심은 지구라는 변하지 않는 자연적 기준에 있었습니다. 1791년 프랑스 과학 아카데미는 북극에서 적도까지 거리의 1,000만 분의 1을 1미터로 정의했으며, 과학자들은 이를 정밀하게 측정하기 위해 유럽 대륙을 가로지르는 고된 측량 작업을 수행했습니다. 그 결과 1799년 최초의 미터 원기가 제작되었고, 이는 특정 통치자의 신체가 아닌 우주적 원리에 기반한 공정한 단위로서 인류 문명에 새로운 표준을 제시하는 중요한 전환점이 되었습니다. 미터법이 전 세계로 확산된 데에는 나폴레옹의 역할이 컸습니다. 그는 유럽 대부분을 정복하며 프랑스의 규격과 법을 전파했고, 그가 몰락한 이후에도 미터법의 편리함과 합리성은 유럽 전역에 깊이 뿌리내렸습니다. 1875년에는 미터 협약을 통해 미터와 킬로그램이 공식적인 국제 측정 단위로 채택되었습니다. 비록 미국과 같은 일부 국가가 여전히 일상에서 야드파운드법을 고수하고 있지만, 미터법은 명실상부한 지구촌의 공통 언어로 자리 잡았습니다. 단위의 불일치는 때때로 막대한 경제적 손실과 사고를 야기합니다. 대표적인 사례가 1999년 NASA의 화성 탐사선 폭발 사건인데, 이는 제작사와 운영 주체가 야드와 미터 단위를 혼용하여 계산한 사소한 실수에서 비롯되었습니다. 수천억 원의 예산이 투입된 첨단 장비가 단위 하나 때문에 사라진 이 사건은 표준화된 약속이 우리 삶에 얼마나 필수적인지를 일깨워 줍니다. 인류의 역사는 곧 측정의 역사이며, 미터법은 그 신뢰를 지탱하는 기둥입니다.

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