d라이브러리

세슘이와 수정이의 이야기를 들으며 골똘히 생각에 빠진 클락. 시계를 과학자가 만들었다는 사실에 한 번 더 놀랬다. 그런데 세슘이는 수학도 잘해야 한단다. 아~ 과학도 어려운데….


근데 있잖아. 나는 컴퓨터의 오른쪽 밑에 나오는 시계나 휴대전화 시계, TV나 라디오 시계가 가장 정확한 시계인 줄 알았거든. 근데 아닌가 봐. 왜 그렇지? 위성으로 알려준다던데….

 

근데, 이 수식 맨 뒤에 있는 d = c x t라는 식은 어디서 나온거야? d는 거리, t는 시간이라고 했으니 이해되는데, c는 뭐지? 혹시, 거리=속력x시간, 이 공식을 말하는 거야? 내가 아는 거리와 시간에 관한 공식은 이것뿐이거든.


오~클락. 맞아. d는 나와 위성 사이의 거리, t는 위성으로부터 전달받은 시간, c는 빛의 속도를 뜻해. 위성에서 GPS수신기까지 그 정보는 전파를 통해 빛의 속도로 일정하게 전달되거든.

전파가 출발해서 도착하기까지 걸리는 시간을 재면 그 사이의 거리도 알 수 있지. 빛의 속도와 시간 정보를 미리 알고 있으니 d= c x t에 대입해 내가 구하려고 하는 나의 위치정보(x, y, z)를 구할 수 있는 거야.


음~. 나머지는 내가 설명해 줄게.사실 지구 밖에서 보내는 정보라 약 수십 미터 정도의 오차는 생길 수밖에 없어. 위성에서 1마이크로초(100만 분의 1초)만큼 오차가 생겼다면 지구 안의 위치정보는 300m 정도 틀린다고 해. 하지만 자동차 내비게이션은 이런 단점을 극복하며 발전했어. 바로 위치정보와 지도정보를 함께 사용하는 특효약을 처방했거든!

위치정보는 약 수십 미터 정도의 근삿값 정보를 보내면, 지도정보에 들어 있는 강과 산, 도로를 구분해 오차가 발생하더라도 자동차가 강 또는 산 위로 가지 않을 테니 정확한 길 안내를 할 수 있는 거라고.


GPS위성에 원자시계가 들어있으니 자동차 내비게이션 시계나 휴대전화, 컴퓨터 시계도 정확한 시계라고 말할 수 있는 거 아냐?


물론, 내비게이션 시계의 오차도 1초 미만이야. 하지만 원자시계만큼 정확하지 않은 이유는 GPS수신기 때문이지. GPS위성은 항상 지구를 향해 전파를 보내기 때문에 GPS수신기만 가지고 있다면 누구나 전파를 받을 수 있거든. 보통 GPS수신기에 들어 있는 시계는 원자시계가 아니야. 만약 GPS수신기에 원자시계가 들어 있다면 위성과 수신기 사이의 거리를 직접 계산해 정확한 시간을 알 수 있을 텐데 말이야.

휴대전화 같은 경우에는 위성정보를 통신사 기지국에서 모아 다시 휴대전화로 보내 시간 정보를 안내한다. 하지만 통신사마다 기지국의 개수가 달라 때론 오차가 발생하기도 한다. 보통 90분 단위로 시간정보를 받아 자체 시계 기능으로 동작할 때는 오차가 커지기도 한다.


*루비듐원자시계
세슘원자시계와 같은 원리로 시각을 측정한다. 루비듐원자 시계는 루비듐-87원자를 사용한다. 이 시계는 루비듐이‘1초’에 약 6억 8000번 진동하는 것을 이용한다.


▼관련기사를 계속 보시려면?

2011 클락스토리 시계들의 반란을 잠재우다
Intro. 클락, 이러다 클나!
Part 1-1. 1초의 위대함, 오차 0에 도전!
Part 1-2.대한민국 시계, 세계에 우뚝 서다!
Part 2-1. 째깍째깍, 수학으로 가는 시계 
Part 2-2. 지금의 시계가 있기까지
Part 3-1. 도전! 나만의 시계 만들기
Part 3-2. 특명, 시계를 지구로 모두 소환하라!