카이스트 기계공학과 연구팀, 광-시간 동기화 원천기술 개발
차세대 6G 통신, 내비게이션 정확도 높일 수 있을 것 기대
초정밀 광시계 분배를 통한 펨토초 레이저 광빗 안정화 개념도
카이스트 제공
카이스트 기계공학과 연구팀은 대기 중으로 광신호를 전송해 공간의 제약을 뛰어넘는 차세대 우주-지상간 광-시간 동기화 원천기술을 개발했다고 5일 밝혔다. 이번 연구 결과는 광학 분야 국제학술지 ‘빛:과학과 응용’(Light: Science and Applications)에 실렸다.
길이, 질량, 전류, 온도, 광도, 물질량, 시간은 기본 단위이다. 이 중 시간은 다양한 물리 단위를 정의하는데 활용되는 가장 기본 물리량이라고 할 수 있다. 이 때문에 시간 표준을 개발하는 것은 정밀 측정 분야에서 매우 중요하다.
지금까지는 정확한 시간을 측정하기 위해 광섬유를 이용해 광신호를 주고 받았다. 하지만 광섬유는 매설된 구간을 이용하기 때문에 공간적 제약이 따른다.
이에 연구팀은 1000조분의1 초 수준의 시간 및 주파수 안정도를 갖는 광공진기를 이용해 193㎔(테라헤르츠) 주파수 영역의 펨토초 레이저 광빗을 안정화시키는데 성공했다. 펨토초 레이저 광 빗은 머리빗처럼 수 백만개의 주파수가 중첩되는 광대역 레이저이다. 연구팀은 안정화된 광빗에서 두 개의 주파수를 추출한 뒤 대기를 통해 전송해 시간 및 주파수를 정확히 보낼 수 있다는 사실을 확인했다. 광섬유 대신 대기 중으로 정확한 시간 정보를 보내 공유할 수 있다는 것을 확인한 것이다.
연구팀은 “이번에 개발한 기술이 200~500㎓(기가헤르츠) 주파수를 사용하는 차세대 통신 6G 실현을 위해서 해당 주파수를 정밀하게 전송하는데 활용할 수 있을 것으로 기대하고 있다“며 “우주의 다양한 측정에 활용할 수 있음을 실질적으로 검증했다는데 의미가 크다”고 말했다.
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