째깍째깍, 우리가 알고 있는 시계 말고 원자를 이용한 시계가 있다는 거 아니? 원자는 산소, 수소 등 화학 성질을 가지는 가장 작은 입자야. 그럼 원자시계는 뭘까?

원자시계는 원자의 진동을 활용해 시간을 측정하는 시계예요. 원자는 각각 다른 진동 주기를 가진 빛을 흡수해 진동해요. 원자마다 1초에 진동하는 수는 모두 달라요. 세슘 원자는 1초에 91억 9263만 1770번 진동하고, 이터븀 원자는 1초에 518조 2958억 3659만 865번 진동하지요. 원자가 진동한 횟수를 세면 몇 초가 흘렀는지 알 수 있습니다.

원자시계는 세계의 표준 시간을 정하는 데 활용돼요. 2021년, 한국표준과학연구원 시간표준그룹 원자기반양자표준팀이 개발한 원자시계는 세계 표준 시간의 기준 중 하나가 되었습니다. 연구팀이 개발한 원자시계는 이터븀을 활용한 시계예요. 2020년 1월부터 14개월 동안 이터븀의 진동수를 측정한 결과, 20억 년 분의 1초만큼만 오차가 발생한 것을 확인했습니다. 연구에 참여한 이원규 책임연구원은 “우주의 나이인 약 138억 년 동안 1초만큼만 오차가 발생하는 원자시계를 오는 2025년까지 개발할 계획”이라고 밝혔습니다.

원자시계는 인공위성으로 사람과 사물의 위치를 알아내는 GPS 기술에도 활용됩니다. 인공위성에 설치된 원자시계로 인공위성에서 전파를 내보낸 시각을 잰 뒤, 지구에서 전파를 받은 시각과 비교하면 특정 사물까지의 거리를 측정할 수 있어요. 거리가 멀수록 전파가 이동한 시간이 길지요.

▲한국표준연구원

시력이 떨어지면 안경을 써 이미지를 뚜렷하게 보듯이, 청력이 떨어지면 보청기를 귀에 껴 소리를 크게 들을 수 있어요. 보청기는 청각 신경을 전기로 직접 자극해 진동으로 소리를 감지하게 하는 인공와우와 달리, 소리를 키워 귀로 흘려 보내 더 잘 듣게 도와주는 기기입니다.

처음 전기 보청기를 발명한 사람은 전기 공학자 밀러 리스 허치슨이었습니다. 1876년 소리를 전기 신호로 변환해 멀리 전달하는 전화기가 발명된 이후로, 1898년 허치슨은 소리의 신호를 증폭해 귀로 전하는 보청기를 만들었지요.

보청기는 소리를 감지하는 마이크와 소리의 크기를 키우는 증폭기, 소리를 내보내는 스피커로 이루어져 있어요. 마이크가 귀 주변으로 들어오는 소리를 포착하면 증폭기가 소리 진동을 전기 신호로 변환합니다. 멀리서 나는 배경 소음으로부터 사람의 말이나 노래 등의 소리를 구별해 전기 신호를 강화해요.

증폭기는 전기 신호를 다시 소리 진동으로 바꾼 뒤 스피커에 전달합니다. 강력해진 소리 진동이 스피커에서 나와 귀 안에 있는 고막에 닿으면, 소리 진동과 함께 고막도 진동해요. 이 진동이 청각 세포가 있는 달팽이관까지 전달되고, 청각 신경을 통해 증폭된 소리 정보가 뇌까지 전달돼 사람은 소리를 들을 수 있게 되지요.

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