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시간 공장을 방문해 주신‘어린이과학동아’친구들 진심으로 환영합니다! 저는 시간 공장의 2008년을 이끌 쥐 공장장입니다.
여러분이 새해를 맞이해 이 곳에 온다는 소식을 들었을 때 굉장히 기쁘기도 했지만 한편으로는 큰일이라는 생각이 들었습니다. 왜냐하면 시간 공장은 한 해가 끝나고 새해가 시작되는 지금이 가장 중요한 시간이거든요. 이 때만 되면 사람들이 그 어느 때보다 1분, 1초에 집중하기 때문에 실수라도 하면 정말 큰일이랍니다. 우리 다함께 무사히 견학을 끝낼 수 있도록 시간 공장의 구호를 외치면서 견학을 시작해 봅시다! 똑딱똑딱~♪ 째깍째깍~♪ 시간없다시간없다~ ♪ 시간흘러시간흘러~♪ 째깍!
시간을 찾아라! 첫 번째 방 첫 번째 방
여러분, 도대체 시간이 뭐죠?
어어~! 거기 손목시계를 보는 친구, 잠깐 정지!
난 지금 몇 시인지를 물어 본 게 아니에요.
아주 먼 옛날부터 많은 과학자들이 시간이 무엇인지 알아 내려고 했지만 아직까지도 시간을 정의하지 못했습니다. 실망하셨다구요? 오~, 노! 아직 실망하기엔 이릅니다. 바로 첫 번째 방의 일꾼들이 시간의 증거를 수집하면서, 시간이 무엇인지 알아내는 일을 하고 있거든요.
첫 번째 방의 일꾼들이 증거를 수집하던 중 가장 결정적인 증거를 발견했습니다. 자연의 어떤 현상들은 항상 특정한 주기로 계속 반복된다는 거죠. 그래서 그 자연현상을 잘 관찰해 시간의 간격을 결정하는 데 사용하기로 했답니다. 시간을 알기 위한 첫 걸음이라고 할 수 있죠.
시간을 표현하라! 두 번째 방 두 번째 방
이 방의 일꾼들은 시간을 표현하는 일을 하고 있습니다. 농사를 짓게 되고 사회가 발전하면서 일 년, 한 달, 하루를 좀 더 정확하게 표현할 필요성을 느꼈기 때문이죠. 눈에 보이지 않는 시간을 표현하기 위해 어떤 방법들을 쓰고 있는지 같이 살펴봅시다.
아침에서 한낮으로 갈수록 해 그림자가 짧아지고 다시 저녁으로 갈수록 해 그림자가 길어져요. 해는 가만히 있는데 지구가 제자리에서 빙글빙글 돌기 때문이죠. 이러한 현상을 이용해 막대기 하나만 있어도 시간을 알 수 있도록 해시계를 만들었어요. 밤에는 별자리의 움직임을 관측해 시간을 알 수 있는 별시계를 만들어 봤어요. 별시계의 앞면에는 11개의 돌기가 나 있는 작은 원이 있어요. 하늘을 보고 돌기의 방향을 맞추면 돌기에 적혀 있는 시간이 바로 그 때의 시간이랍니다. 이렇듯 처음에는 자연 현상을 관측해 시간을 알 수 있는 시계를 만들었어요. 그게 가장 쉽고 편했거든요.
그렇지만 해시계는 비가 오면 사용할 수가 없어요! 안개가 끼거나 흐려서 밤에 별을 볼 수 없으면 별시계도 소용이 없죠. 그래서 모래가 떨어지는 양을 재어 시간을 알 수 있는 모래시계, 물을 이용한 물시계, 양초나 향이 타는 속도가 일정하다는 사실을 이용한 연소시계 등을 만들었어요. 이제는 굳이 밖에 나가지 않아도 집 안에서 시간을 알 수 있는 거죠.
하지만 그런 시계들도 대략적인 시간만 알 수 있어요! 정확하게 몇 시 몇분인지 알 수 있는 시계가 필요하단 말이에요! 무거운 추가 태엽을 움
직이게 하고 그 힘으로 분침과 시침이 돌아가면서 시간을 알려 주는 분동시계와, 좌우로 흔들흔들~ 움직이는 진자의 힘을 이용해 돌아가는 진자시계 정도는 되어야 시간을 정확하게 알 수 있죠~! 특히 해리슨이라는 일꾼이 만든 크로노미터라는 시계는 미세한 톱니바퀴와 진동기로 이뤄져 있어 종일 흔들리는 배 위에서도 정확한 시간을 알려 주죠. 덕분에 항해술이 엄청나게 발전했답니다. 에헴~!
취급주의 방 시간을 거꾸로…?
이 방은 아주~ 아주~ 특별한 방입니다. 우리 시간 공장의 일급비밀이 숨어 있는 방이기 때문이죠. 우리 시간 공장은 시간을 만들고, 시간이 잘 흘러갈 수 있도록 돕고 있지만 만약의 사태에 대비해 정반대의 연구도 하고 있습니다. 바로 시간의 흐름을 막거나 되돌리는 연구입니다.
무슨 말인지 잘 모르겠다구요? 자~, 모두 조용히 하고 귀를 기울여 주세요. 그건 바로 타·임·머·신이지요. 쉿!다른 방의 일꾼들이 들으면 화를 낼지도 몰라요. 그들은 열심히 시간을 만들고 있는데, 애써 만든 시간을 되돌린다고 하면 어떤 기분이겠어요! 그런 의미로 다시 한 번 쉬잇~!
흠흠~. 저는 시간 공장의 비밀 연구원 뉴턴이라고 합니다. 제가 연구한 바에 따르면 시간은 절대적이며 변하지 않습니다. 우주 어디를 가든, 어떠한 속도로 움직이든 시간은 누구에게나 같다는 거죠. 그러므로 시간을 되돌린다는 건 절대 일어날 수 없는 일입니다. 타임머신을 기대한 친구들에게는 미안하지만…. 타임머신은 불가능해요.
으흠~, 뉴턴 연구원의 말도 일리가 있어요. 하지만 또 다른 비밀 연구원인 저 아인슈타인은 다른 생각을 갖고 있답니다. 저는 시간을 절대적이라고 생각하지 않아요. 시간을 공간과 같다고 생각하죠. 쉽게 말하면, 같은 공간도 사람마다 다르게 보듯이 시간도 그렇다는 겁니다. 이 말은 시간이 딱 정해져 있는 게 아니라 변한다는 뜻이죠. 만약 어떤 물체가 빛의 속도보다 빨리 움직이면 시간이 점점 느려지고, 결국 과거로 갈 수 있답니다. 하지만 이것도 이론일 뿐 현실에서는 일어날 수 없죠. 아직까지는 빛보다 빠른 물체를 발견하지 못했거든요….
취급주의 방에 대대로 전해져 내려오는 명언이 있습니다. 이 명언을 곱씹으면서 다음 방으로 이동하는 게 어떨까요.
“시간은 분명히 우리 곁에서 소리 없이 흐르고 있지만 시간의 흐름은 아무도 잡을 수 없다. 하지만 만약 누군가가 시간을 잡는다면….그것은 바로 미래.”
비록 지금의 과학으로는 시간의 흐름을 되돌릴 수 없지만 미래가 되면 또 엄청나게 과학이 발전해 타임머신을 만들 수 있을지도 모르죠. 그 가능성을 위해 오늘도 취급주의 방은 열심히 연구열을 불태우고 있답니다. 활활~!
세 번째 방 시간을 관리하라!
지금 보실 이 방은 우리 시간 공장에서 가장 중요한 방이라고 할 수 있습니다. 바로 시간이 제대로 흘러가는지 관리, 감독하는 방이거든요. 시간이 제대로 흘러가지 못하면 몇 시 몇 분에 만나자는 친구의 약속도 지킬 수 없고 텔레비전 프로그램도 제 때 챙겨 볼 수 없겠지요.
제가 지금 만들고 있는 건 세계 시간의 기준입니다. 이 선을 기점으로 동쪽으로 12개, 서쪽으로 12개의 시간대가 결정되지요. 서쪽으로 1개씩 갈수록 1시간씩 느려지고 동쪽으로 1개씩 갈수록 1시간씩 빨라지죠. 후아~, 이게 잘못 되면 온 세계의 시간이 잘못 되기 때문에 정말 조심해서 만들어야 한답니다.
이 선을 처음 만든 이유는 기차 때문이었어요. 19세기 후반까지만 해도 자기가 사는 마을에 뜨는 태양을 보고 시간을 알았어요. 하지만 기차가 발명되자 문제가 생겼어요. 한 대륙을 통과할 때 수많은 마을을 거치는 데, 그 때마다 각 마을의 시간에 맞게 시계를 다시 맞춰야 했거든요.
그래서 세계의 시간을 정리해 줄 어떤 기준이 필요하게 되었죠. 그게 바로 지금 제가 만들고 있는 본초자오선입니다. 이 본초자오선은 자오선 연구가 가장 활발한 영국의 그리니치 천문대를 지나간답니다.
저는 대한민국의 시간을 관리하는 막중한 임무를 맡고 있습니다. 정시마다 텔레비전과 라디오에서 울려 퍼지는 시간은 모두 여기에서 만들고 있죠.
세계적으로 현재 1초의 정의는 세슘원자가 91억 9263만 1770번 진동할 때 걸리는 시간을 말해요. 왜 하필 세슘이냐구요? 1초를 정의할 수 있는 건 아무리 오랜 시간이 지나도 절대 변하지 않아야 하고 시계에 쉽게 응용할 수 있어야 하며 주변에서 쉽게 찾을 수 있는 것이어야 하거든요. 그게 바로 세슘원자였죠. 참고로 세슘원자시계는 30만 년에 1초의 오차밖에 나지 않는답니다.
그래서 저는 여기에 있는 세슘원자시계를 잘 관리해 정확한 1초를 만들고‘HLA’라는 방송국을 통해 우리나라 곳곳으로 정확한 시간을 보내 준답니다. 요즘은 세슘원자시계보다 10배나 더 정확한 광펌핑원자시계를 개발하고 있어요. 이 원자시계는 너무나 정확하기 때문에 세계의 1초를 관리하는 데 쓸 수 있답니다. 아~! 물론 이 시계 혼자 하는 건 아니고 미국, 프랑스, 영국 등의 시계와 함께 서로 도와 가며 세계의 시간을 관리할 예정이랍니다.
그것만 해도 정말 대단한 일이지요? 기대해 주세요.
네 번째 방 시간이 필요한 이유
시간을 만들고 표현하고 관리하는 방까지 모두 둘러 봤군요. 헥헥~! 하지만 여기서 그만 둘 수는 없죠! 아직 우리가 알아야 할 시간의 모습이 남아 있거든요. 시간은 단순히 몇 시 몇 분을 알려 주는 걸 넘어서 위치와 움직임까지 알려준답니다. 무슨 말이냐구요? 음…. 일꾼들의 말을 들으면서 차근차근 이해해 봅시다.
제가 만드는 시간은 아주~ 아주~ ‘긴’시간이랍니다. 아주 ‘먼’시간이라고도 표현할 수 있겠군요. 길면서 짧기도 하고…. 아이쿠! 내가 무슨 말을 하고 있는 거지?
제가 하고 싶은 말은, 저는 시간을 이용해 거리를 계산해서 위치를 알려 주는 일을 하고 있다는 거예요. 예를 들어 볼게요. 자동차의 내비게이션은 꼬불꼬불하고 복잡한 도로에서 내가 어디에 있는지 알려 줘요. 그게 바로 시간을 이용한 거예요. 내비게이션은 우주에 있는 인공위성과 서로 신호를 주고받아요. 서로 신호가 왔다 갔다 하면서 걸린 시간을 측정하면 내가 있는 위치를 알 수 있죠.
이런 방식으로 우주에 쏘아 올린 로켓이 어디쯤 날아갔는지, 인공위성이 어디에 있는지도 다 알 수 있죠. 그래서 더 정확한 시간을 만들어 낼수록 더 정확한 위치를 알 수 있게 되는 거죠. 어때요? 시간으로 거리를 알 수 있다는 말, 이제 이해됐나요?
제가 만드는 시간은 아주~ 아주~ 짧은 시간이랍니다. 시간을 쪼개고, 쪼개고 또 쪼개는 일을 하죠. 잠깐~ 잠깐만요! 제가 쪼갠 시간을 이해하기 쉽게 정리해 볼게요.
밀리초(㎳) = 0.001초
마이크로초(㎲) = 0.000001초
나노초(㎱) = 0.000000001초
피코초(㎰) = 0.000000000001초
펨토초(fs) = 0.000000000000001초
아토초(as) = 0.000000000000000001초
후아~! 이렇게 보니 정말 짧은 시간들이군요. 쓸데없이 왜 이런 일을 하냐구요? 그건 이 시간들이 움직임을 말해 주기 때문이죠.
물체를 이루고 있는 건 분자고 분자를 이루고 있는 건 원자라고 해요. 원자 안에는 핵과 그 핵을 둘러싸고 있는 전자가 있지요. 얼마나 작은지 감이 오나요? 눈으로는 절대 볼 수 없는 아주~ 아주~ 작은 것들이지요.
그래서 이런 전자들의 움직임을 표현하기 위해 시간을 이용한답니다. 수소원자에서 전자가 원자핵 주위를 한 바퀴 도는 데 걸리는 시간은 50아토초예요. 이 150아토초를 찍을 수 있는 사진기만 있다면 전자의 움직임도 찍을 수 있다는 거죠. 이런 작은 움직임을 알아 내면 원자를 조립하거나 분해하는 일도 가능해 질지 몰라요. 이를 응용해 첨단 기술을 개발하는 데 많은 도움을 줄 수 있답니다.
마지막 방 우리에게 시간이란…
짝짝짝~! 드디어 무사히 마지막 방까지 견학이 끝났습니다. 모두들 여기까지 오느라 수고하셨습니다! 짧은 시간 동안 시간을 쪼개면서 설명을 드렸는데 이해가 잘 되었나요? 시간 공장을 둘러 본 소감도 궁금하군요. 이제 우리 시간 공장의 방명록에 한 분씩 소감을 적으면서 이만 견학을 마칠까 합니다. 참고로 우리 시간 공장의 방명록은 보통 방명록과 달리 자신에게 1초가 어떤 의미인지를 적는답니다.
다른 분들이 적은 1초의 의미를 찬찬히 둘러 보시면서 나에게 2008년의 1초가 어떤 의미인지 다시 생각해 보세요.
슈퍼컴퓨터
저는 2008년에 첫 선을 보일 IBM의 슈퍼컴퓨터입니다. 저에게 1초는 1000조 번의 연산을 할 수 있는 시간입니다. 또한 전자계산기가 350만 년에 걸쳐 계산해야 할 것을 한 번에 계산할 수 있는 시간이기도 하지요. 나에게 주어진 1초 동안 더 빨리 작업을 하면 변화무쌍한 날씨도 좀 더 정확하게 예측할 수 있고 가상 세계를 더 빨리 누빌 수도 있어요. 저에게 1초는 새로운 가능성을 여는 귀중한 시간이라고 할 수 있겠지요.
하루살이
저는 하루를 산다고 알려진 하루살이입니다. 하루 종일 시간 공장을 견학했더니 곧 죽을 때가 됐군요….하하~! 이건 농담이구요. 사실 하루살이는 애벌레로 2~3년을 산 뒤, 어른벌레가 되면 한 시간에서 며칠 정도 산답니다. 사람의 평균 수명이 80세라고 하던데…. 그에 비하면 저는 정말 짧은 시간을 사는 거죠. 그래서 저에게 1초는 사람의 1초와는 비교도 안 될 만큼 소중한 시간이죠. 어쩌면 인생의 반이 될지도 모르는 시간이니까요.
숲
저는 숲입니다. 저에게 1초는 굉장히 끔찍한 시간이에요. 지구에 있는 숲이 1초마다 2000m2씩 파괴되고 있거든요. 하지만 1초는 희망의 시간이기도 해요. 여러분들이 1초씩만 저에게 관심을 가져 준다면 더 푸르고 튼튼하게 자랄 수도 있거든요.
전력저장장치
저는 전력저장장치입니다. 전기를 저장했다가 필요할 때 꺼내어 쓸 수 있는 장치로 정전이 되면 영웅이 되는 존재지요. 2007년 12월에 새로 개발된 저는 1초에 무려 1.03MW를 공급할 수 있어요. 덕분에 병원, 군대, 공장에서 정전이 났을 때 제가 큰 역할을 할 수 있게 되었죠. 저에게 1초는 기계가 멈추지 않게 도와 줄 수 있는 보람찬 시간이에요.
이용복 교수
하늘의 움직임을 관찰하고 시간을 연구하길 좋아하는 학자입니다. 저에게 1초는 하루마다 다른 의미입니다. 어제는 그저 아무 의미도 없이 지나갔었지만 오늘은 연구에 영감을 주는 새로운 아이디어가 떠오른 귀중한 시간이었지요. 내일은 또 어떤 시간이 될지 기대됩니다!
과연 여러분에게 2008년 새해의 1초는 어떤 의미일까요? 숙제를 열심히 할 수 있는 보람찬 시간이 될 수도 있고 부모님을 속상하게 하는 미운 시간이 될 수도 있지요. 1초라는 짧은 시간도 어떻게 쓰느냐에 따라 굉장히 다른 의미가 되겠지요?
2008년 새해의 1초를 어떻게 보낼지 다짐을 들려주세요! ‘어린이과학동아’홈페이지의 기사 댓글란에 가장 의미 있고 가장 큰 목소리로 1초의 의미를 적어 준 친구에게는 1초의 의미를 눈으로 확인할 수 있는 예쁜 시계를 드려요! 그럼 모두 안녕~!
여러분이 새해를 맞이해 이 곳에 온다는 소식을 들었을 때 굉장히 기쁘기도 했지만 한편으로는 큰일이라는 생각이 들었습니다. 왜냐하면 시간 공장은 한 해가 끝나고 새해가 시작되는 지금이 가장 중요한 시간이거든요. 이 때만 되면 사람들이 그 어느 때보다 1분, 1초에 집중하기 때문에 실수라도 하면 정말 큰일이랍니다. 우리 다함께 무사히 견학을 끝낼 수 있도록 시간 공장의 구호를 외치면서 견학을 시작해 봅시다! 똑딱똑딱~♪ 째깍째깍~♪ 시간없다시간없다~ ♪ 시간흘러시간흘러~♪ 째깍!
시간을 찾아라! 첫 번째 방 첫 번째 방
여러분, 도대체 시간이 뭐죠?
어어~! 거기 손목시계를 보는 친구, 잠깐 정지!
난 지금 몇 시인지를 물어 본 게 아니에요.
아주 먼 옛날부터 많은 과학자들이 시간이 무엇인지 알아 내려고 했지만 아직까지도 시간을 정의하지 못했습니다. 실망하셨다구요? 오~, 노! 아직 실망하기엔 이릅니다. 바로 첫 번째 방의 일꾼들이 시간의 증거를 수집하면서, 시간이 무엇인지 알아내는 일을 하고 있거든요.
첫 번째 방의 일꾼들이 증거를 수집하던 중 가장 결정적인 증거를 발견했습니다. 자연의 어떤 현상들은 항상 특정한 주기로 계속 반복된다는 거죠. 그래서 그 자연현상을 잘 관찰해 시간의 간격을 결정하는 데 사용하기로 했답니다. 시간을 알기 위한 첫 걸음이라고 할 수 있죠.
시간을 표현하라! 두 번째 방 두 번째 방
이 방의 일꾼들은 시간을 표현하는 일을 하고 있습니다. 농사를 짓게 되고 사회가 발전하면서 일 년, 한 달, 하루를 좀 더 정확하게 표현할 필요성을 느꼈기 때문이죠. 눈에 보이지 않는 시간을 표현하기 위해 어떤 방법들을 쓰고 있는지 같이 살펴봅시다.
아침에서 한낮으로 갈수록 해 그림자가 짧아지고 다시 저녁으로 갈수록 해 그림자가 길어져요. 해는 가만히 있는데 지구가 제자리에서 빙글빙글 돌기 때문이죠. 이러한 현상을 이용해 막대기 하나만 있어도 시간을 알 수 있도록 해시계를 만들었어요. 밤에는 별자리의 움직임을 관측해 시간을 알 수 있는 별시계를 만들어 봤어요. 별시계의 앞면에는 11개의 돌기가 나 있는 작은 원이 있어요. 하늘을 보고 돌기의 방향을 맞추면 돌기에 적혀 있는 시간이 바로 그 때의 시간이랍니다. 이렇듯 처음에는 자연 현상을 관측해 시간을 알 수 있는 시계를 만들었어요. 그게 가장 쉽고 편했거든요.
그렇지만 해시계는 비가 오면 사용할 수가 없어요! 안개가 끼거나 흐려서 밤에 별을 볼 수 없으면 별시계도 소용이 없죠. 그래서 모래가 떨어지는 양을 재어 시간을 알 수 있는 모래시계, 물을 이용한 물시계, 양초나 향이 타는 속도가 일정하다는 사실을 이용한 연소시계 등을 만들었어요. 이제는 굳이 밖에 나가지 않아도 집 안에서 시간을 알 수 있는 거죠.
하지만 그런 시계들도 대략적인 시간만 알 수 있어요! 정확하게 몇 시 몇분인지 알 수 있는 시계가 필요하단 말이에요! 무거운 추가 태엽을 움
직이게 하고 그 힘으로 분침과 시침이 돌아가면서 시간을 알려 주는 분동시계와, 좌우로 흔들흔들~ 움직이는 진자의 힘을 이용해 돌아가는 진자시계 정도는 되어야 시간을 정확하게 알 수 있죠~! 특히 해리슨이라는 일꾼이 만든 크로노미터라는 시계는 미세한 톱니바퀴와 진동기로 이뤄져 있어 종일 흔들리는 배 위에서도 정확한 시간을 알려 주죠. 덕분에 항해술이 엄청나게 발전했답니다. 에헴~!
취급주의 방 시간을 거꾸로…?
이 방은 아주~ 아주~ 특별한 방입니다. 우리 시간 공장의 일급비밀이 숨어 있는 방이기 때문이죠. 우리 시간 공장은 시간을 만들고, 시간이 잘 흘러갈 수 있도록 돕고 있지만 만약의 사태에 대비해 정반대의 연구도 하고 있습니다. 바로 시간의 흐름을 막거나 되돌리는 연구입니다.
무슨 말인지 잘 모르겠다구요? 자~, 모두 조용히 하고 귀를 기울여 주세요. 그건 바로 타·임·머·신이지요. 쉿!다른 방의 일꾼들이 들으면 화를 낼지도 몰라요. 그들은 열심히 시간을 만들고 있는데, 애써 만든 시간을 되돌린다고 하면 어떤 기분이겠어요! 그런 의미로 다시 한 번 쉬잇~!
흠흠~. 저는 시간 공장의 비밀 연구원 뉴턴이라고 합니다. 제가 연구한 바에 따르면 시간은 절대적이며 변하지 않습니다. 우주 어디를 가든, 어떠한 속도로 움직이든 시간은 누구에게나 같다는 거죠. 그러므로 시간을 되돌린다는 건 절대 일어날 수 없는 일입니다. 타임머신을 기대한 친구들에게는 미안하지만…. 타임머신은 불가능해요.
으흠~, 뉴턴 연구원의 말도 일리가 있어요. 하지만 또 다른 비밀 연구원인 저 아인슈타인은 다른 생각을 갖고 있답니다. 저는 시간을 절대적이라고 생각하지 않아요. 시간을 공간과 같다고 생각하죠. 쉽게 말하면, 같은 공간도 사람마다 다르게 보듯이 시간도 그렇다는 겁니다. 이 말은 시간이 딱 정해져 있는 게 아니라 변한다는 뜻이죠. 만약 어떤 물체가 빛의 속도보다 빨리 움직이면 시간이 점점 느려지고, 결국 과거로 갈 수 있답니다. 하지만 이것도 이론일 뿐 현실에서는 일어날 수 없죠. 아직까지는 빛보다 빠른 물체를 발견하지 못했거든요….
취급주의 방에 대대로 전해져 내려오는 명언이 있습니다. 이 명언을 곱씹으면서 다음 방으로 이동하는 게 어떨까요.
“시간은 분명히 우리 곁에서 소리 없이 흐르고 있지만 시간의 흐름은 아무도 잡을 수 없다. 하지만 만약 누군가가 시간을 잡는다면….그것은 바로 미래.”
비록 지금의 과학으로는 시간의 흐름을 되돌릴 수 없지만 미래가 되면 또 엄청나게 과학이 발전해 타임머신을 만들 수 있을지도 모르죠. 그 가능성을 위해 오늘도 취급주의 방은 열심히 연구열을 불태우고 있답니다. 활활~!
세 번째 방 시간을 관리하라!
지금 보실 이 방은 우리 시간 공장에서 가장 중요한 방이라고 할 수 있습니다. 바로 시간이 제대로 흘러가는지 관리, 감독하는 방이거든요. 시간이 제대로 흘러가지 못하면 몇 시 몇 분에 만나자는 친구의 약속도 지킬 수 없고 텔레비전 프로그램도 제 때 챙겨 볼 수 없겠지요.
제가 지금 만들고 있는 건 세계 시간의 기준입니다. 이 선을 기점으로 동쪽으로 12개, 서쪽으로 12개의 시간대가 결정되지요. 서쪽으로 1개씩 갈수록 1시간씩 느려지고 동쪽으로 1개씩 갈수록 1시간씩 빨라지죠. 후아~, 이게 잘못 되면 온 세계의 시간이 잘못 되기 때문에 정말 조심해서 만들어야 한답니다.
이 선을 처음 만든 이유는 기차 때문이었어요. 19세기 후반까지만 해도 자기가 사는 마을에 뜨는 태양을 보고 시간을 알았어요. 하지만 기차가 발명되자 문제가 생겼어요. 한 대륙을 통과할 때 수많은 마을을 거치는 데, 그 때마다 각 마을의 시간에 맞게 시계를 다시 맞춰야 했거든요.
그래서 세계의 시간을 정리해 줄 어떤 기준이 필요하게 되었죠. 그게 바로 지금 제가 만들고 있는 본초자오선입니다. 이 본초자오선은 자오선 연구가 가장 활발한 영국의 그리니치 천문대를 지나간답니다.
저는 대한민국의 시간을 관리하는 막중한 임무를 맡고 있습니다. 정시마다 텔레비전과 라디오에서 울려 퍼지는 시간은 모두 여기에서 만들고 있죠.
세계적으로 현재 1초의 정의는 세슘원자가 91억 9263만 1770번 진동할 때 걸리는 시간을 말해요. 왜 하필 세슘이냐구요? 1초를 정의할 수 있는 건 아무리 오랜 시간이 지나도 절대 변하지 않아야 하고 시계에 쉽게 응용할 수 있어야 하며 주변에서 쉽게 찾을 수 있는 것이어야 하거든요. 그게 바로 세슘원자였죠. 참고로 세슘원자시계는 30만 년에 1초의 오차밖에 나지 않는답니다.
그래서 저는 여기에 있는 세슘원자시계를 잘 관리해 정확한 1초를 만들고‘HLA’라는 방송국을 통해 우리나라 곳곳으로 정확한 시간을 보내 준답니다. 요즘은 세슘원자시계보다 10배나 더 정확한 광펌핑원자시계를 개발하고 있어요. 이 원자시계는 너무나 정확하기 때문에 세계의 1초를 관리하는 데 쓸 수 있답니다. 아~! 물론 이 시계 혼자 하는 건 아니고 미국, 프랑스, 영국 등의 시계와 함께 서로 도와 가며 세계의 시간을 관리할 예정이랍니다.
그것만 해도 정말 대단한 일이지요? 기대해 주세요.
네 번째 방 시간이 필요한 이유
시간을 만들고 표현하고 관리하는 방까지 모두 둘러 봤군요. 헥헥~! 하지만 여기서 그만 둘 수는 없죠! 아직 우리가 알아야 할 시간의 모습이 남아 있거든요. 시간은 단순히 몇 시 몇 분을 알려 주는 걸 넘어서 위치와 움직임까지 알려준답니다. 무슨 말이냐구요? 음…. 일꾼들의 말을 들으면서 차근차근 이해해 봅시다.
제가 만드는 시간은 아주~ 아주~ ‘긴’시간이랍니다. 아주 ‘먼’시간이라고도 표현할 수 있겠군요. 길면서 짧기도 하고…. 아이쿠! 내가 무슨 말을 하고 있는 거지?
제가 하고 싶은 말은, 저는 시간을 이용해 거리를 계산해서 위치를 알려 주는 일을 하고 있다는 거예요. 예를 들어 볼게요. 자동차의 내비게이션은 꼬불꼬불하고 복잡한 도로에서 내가 어디에 있는지 알려 줘요. 그게 바로 시간을 이용한 거예요. 내비게이션은 우주에 있는 인공위성과 서로 신호를 주고받아요. 서로 신호가 왔다 갔다 하면서 걸린 시간을 측정하면 내가 있는 위치를 알 수 있죠.
이런 방식으로 우주에 쏘아 올린 로켓이 어디쯤 날아갔는지, 인공위성이 어디에 있는지도 다 알 수 있죠. 그래서 더 정확한 시간을 만들어 낼수록 더 정확한 위치를 알 수 있게 되는 거죠. 어때요? 시간으로 거리를 알 수 있다는 말, 이제 이해됐나요?
제가 만드는 시간은 아주~ 아주~ 짧은 시간이랍니다. 시간을 쪼개고, 쪼개고 또 쪼개는 일을 하죠. 잠깐~ 잠깐만요! 제가 쪼갠 시간을 이해하기 쉽게 정리해 볼게요.
밀리초(㎳) = 0.001초
마이크로초(㎲) = 0.000001초
나노초(㎱) = 0.000000001초
피코초(㎰) = 0.000000000001초
펨토초(fs) = 0.000000000000001초
아토초(as) = 0.000000000000000001초
후아~! 이렇게 보니 정말 짧은 시간들이군요. 쓸데없이 왜 이런 일을 하냐구요? 그건 이 시간들이 움직임을 말해 주기 때문이죠.
물체를 이루고 있는 건 분자고 분자를 이루고 있는 건 원자라고 해요. 원자 안에는 핵과 그 핵을 둘러싸고 있는 전자가 있지요. 얼마나 작은지 감이 오나요? 눈으로는 절대 볼 수 없는 아주~ 아주~ 작은 것들이지요.
그래서 이런 전자들의 움직임을 표현하기 위해 시간을 이용한답니다. 수소원자에서 전자가 원자핵 주위를 한 바퀴 도는 데 걸리는 시간은 50아토초예요. 이 150아토초를 찍을 수 있는 사진기만 있다면 전자의 움직임도 찍을 수 있다는 거죠. 이런 작은 움직임을 알아 내면 원자를 조립하거나 분해하는 일도 가능해 질지 몰라요. 이를 응용해 첨단 기술을 개발하는 데 많은 도움을 줄 수 있답니다.
마지막 방 우리에게 시간이란…
짝짝짝~! 드디어 무사히 마지막 방까지 견학이 끝났습니다. 모두들 여기까지 오느라 수고하셨습니다! 짧은 시간 동안 시간을 쪼개면서 설명을 드렸는데 이해가 잘 되었나요? 시간 공장을 둘러 본 소감도 궁금하군요. 이제 우리 시간 공장의 방명록에 한 분씩 소감을 적으면서 이만 견학을 마칠까 합니다. 참고로 우리 시간 공장의 방명록은 보통 방명록과 달리 자신에게 1초가 어떤 의미인지를 적는답니다.
다른 분들이 적은 1초의 의미를 찬찬히 둘러 보시면서 나에게 2008년의 1초가 어떤 의미인지 다시 생각해 보세요.
슈퍼컴퓨터
저는 2008년에 첫 선을 보일 IBM의 슈퍼컴퓨터입니다. 저에게 1초는 1000조 번의 연산을 할 수 있는 시간입니다. 또한 전자계산기가 350만 년에 걸쳐 계산해야 할 것을 한 번에 계산할 수 있는 시간이기도 하지요. 나에게 주어진 1초 동안 더 빨리 작업을 하면 변화무쌍한 날씨도 좀 더 정확하게 예측할 수 있고 가상 세계를 더 빨리 누빌 수도 있어요. 저에게 1초는 새로운 가능성을 여는 귀중한 시간이라고 할 수 있겠지요.
하루살이
저는 하루를 산다고 알려진 하루살이입니다. 하루 종일 시간 공장을 견학했더니 곧 죽을 때가 됐군요….하하~! 이건 농담이구요. 사실 하루살이는 애벌레로 2~3년을 산 뒤, 어른벌레가 되면 한 시간에서 며칠 정도 산답니다. 사람의 평균 수명이 80세라고 하던데…. 그에 비하면 저는 정말 짧은 시간을 사는 거죠. 그래서 저에게 1초는 사람의 1초와는 비교도 안 될 만큼 소중한 시간이죠. 어쩌면 인생의 반이 될지도 모르는 시간이니까요.
숲
저는 숲입니다. 저에게 1초는 굉장히 끔찍한 시간이에요. 지구에 있는 숲이 1초마다 2000m2씩 파괴되고 있거든요. 하지만 1초는 희망의 시간이기도 해요. 여러분들이 1초씩만 저에게 관심을 가져 준다면 더 푸르고 튼튼하게 자랄 수도 있거든요.
전력저장장치
저는 전력저장장치입니다. 전기를 저장했다가 필요할 때 꺼내어 쓸 수 있는 장치로 정전이 되면 영웅이 되는 존재지요. 2007년 12월에 새로 개발된 저는 1초에 무려 1.03MW를 공급할 수 있어요. 덕분에 병원, 군대, 공장에서 정전이 났을 때 제가 큰 역할을 할 수 있게 되었죠. 저에게 1초는 기계가 멈추지 않게 도와 줄 수 있는 보람찬 시간이에요.
이용복 교수
하늘의 움직임을 관찰하고 시간을 연구하길 좋아하는 학자입니다. 저에게 1초는 하루마다 다른 의미입니다. 어제는 그저 아무 의미도 없이 지나갔었지만 오늘은 연구에 영감을 주는 새로운 아이디어가 떠오른 귀중한 시간이었지요. 내일은 또 어떤 시간이 될지 기대됩니다!
과연 여러분에게 2008년 새해의 1초는 어떤 의미일까요? 숙제를 열심히 할 수 있는 보람찬 시간이 될 수도 있고 부모님을 속상하게 하는 미운 시간이 될 수도 있지요. 1초라는 짧은 시간도 어떻게 쓰느냐에 따라 굉장히 다른 의미가 되겠지요?
2008년 새해의 1초를 어떻게 보낼지 다짐을 들려주세요! ‘어린이과학동아’홈페이지의 기사 댓글란에 가장 의미 있고 가장 큰 목소리로 1초의 의미를 적어 준 친구에게는 1초의 의미를 눈으로 확인할 수 있는 예쁜 시계를 드려요! 그럼 모두 안녕~!
