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[과학기술·R&D] 인간의 힘으로 시간을 조절하다, 윤초

작성일 : 2016. 12. 15.

 
인간의 힘으로 시간을 조절하다, 윤초


미소풀이 미래창조과학부 일반과학 인간의 힘으로 시간을 조절하다, 윤초 


안녕하세요. 미래부의 소식을 쉽고 재미있게 풀어주는 <미소풀이>입니다.


'인 타임(In Time, 2011)'이라는 영화에서는 미래에 시간을 사고 팔 수 있는 모습을 그려냈습니다. 많은 분들은 절대 불변의 진리

라고 여겨지는 ‘시간’을 인간이 조절할 수 없을 것이라고 생각하셨을 텐데요. 그런데 신기하게도 인간이 시간 조절이 가능하다고

합니다. 믿기지 않으시겠지만 현재로서 인간의 힘으로 조절 가능한 시간은 ‘1초’인데, 바로 내년 2017년 1월 1일 8시 59분 59초

다음에 1초가 추가 되어 8시 59분 60초 가 됩니다. 바로 ‘윤초’ 때문인데요.


일반적으로 1분은 60초이고, 1일은 86,400초, 1년은 31,536,000초인데, 내년에는 전 세계의 시간은 1초가 늘어나 2017년은 특별히

31,536,001초가 됩니다. 이렇게 시간에 1초를 더하거나 빼는 보정행위를 ‘윤초(閏秒)’라고 합니다. 이번 윤초 시행은 2015년 7월

1일 이후 1년 반만의 일이고, 윤초 시작 이래 벌써 28번째인데요. 대체 이 윤초를 어떻게, 왜 하는지 여러분들의 궁금증을 풀어

드리도록 하겠습니다!




윤초, 왜 해야 되나요?


우리나라를 비롯한 전 세계는 세계협정시(UTC, Coordinated Universal Time)를 기준으로 시간을 사용하고 있는데요,

이 세계협정시는 원자시와 동일한 단위를 사용하면서도 세계시와도 일정 범위 내에서 유지되도록 하고 있어요. 그런데 문제는

원자시의 단위가 실제 천문현상과는 관련이 없다는 것이죠. 원자시는 세슘 동위원소(원자번호 133)의 진동수(9,192,631,770)를

기준으로 정의된 1초를 기준 단위로 사용하며, 매우 일정하게 유지되기 때문에 국제도량형국(BIPM)에서는 1967년 원자시를 국제

표준시로 승인하였어요. 이에 따라 하루 24시간, 86,400초는 거의 일정한 간격이 되는데, 실제 하루 길이는 매우 불규칙하며,

예측도 어렵답니다. 그래서 세계협정시에서는 세계시와 일정 수준이상(0.9초 이내)차이가 발생하지 않도록 1972년부터 윤초

제도를 시행하고 있으며, 국제지구자전좌표국(IERS)에서 통상 윤초 삽입 6개월 전에 이를 발표하고 있습니다.


즉, 우리가 사용하고 있는 시간은 지구 자전에 기반을 둔 세계시와 매우 일정한 시간간격을 갖는 원자시의 상호 보완적인 시간

체계인 것이죠!


윤초 적용절차 1. 윤초(1초) 삽입 여부는 IERS(국제지구자전좌표국)에서 결정 2. 각국 윤초 담당기관(한국 : 한국천문연구원)이 윤초 삽입 여부 확인 및 관련기관 전파 3. 각국 표준시 제공기관(한국표준연구원)은 적용시점에 맞추어 표준시간에 윤초(1초)삽입

                                                                윤초 적용 절차



윤초, 어떻게 시행됐나요?


윤초 시행 초반 70년대에는 매년 윤초가 시행되었으며, 1972년에는 일 년에 두 번의 윤초가 시행되기도 했어요. 반면에

1999년 이후에는 2006년까지 윤초가 한 번도 시행되지 않기도 했죠. 최근에는 대체로 3년에 한 번꼴로 윤초가 시행되었으나,

이번 2017년 윤초는 지난 2015년 7월 1일 윤초 시행 이후 일 년 반만의 일로 주기가 다소 빨라진 것입니다. 이와 같이

윤초 시행을 통해 세계협정시는 세계시와 0.9초 이내에서 일치되도록 유지되어 왔답니다.


                                                                  윤초의 시행역사 표


실제 하루 길이 변화를 집계해보면 매우 불규칙하면서도 주기적인 경향이 있다는 것을 알 수 있어요. 이러한 하루 길이

변화가 누적되면서 세계시와 세계협정시 사이에 차이를 만들어 내는 것이지요. 하지만 윤초 삽입을 통해 그 차이가

점점 증가하는 것을 방지하고 있습니다.


불규칙하지만 해마다 주기성을 보이는 하루 길이 변화(파란색)와 세계시와 세계협정시의 차이(주황색)



하루의 길이가 달라지는 이유는 무엇인가요?


하루의 길이는 지구의 자전속도와 직접적인 관련이 있어요. 지구 자전속도는 다양한 요인들에 영향을 받는데, 그

가운데 가장 큰 이유는 달이나 태양에 의한 인력, 즉 조석력 때문입니다. 조석력이란 지구와 달의 관계를 예로

들었을 때 달과 가까운 지표면에 작용하는 달의 중력과 그 반대편 지표면에 작용하는 달의 중력의 크기가 서로 다르기

때문에 나타나는 현상인데요. 이해하기 쉬운 대표적인 사례는 지구의 밀물과 썰물현상이죠. 그리고 조석력이 지구

자전속도에 영향을 미치는 방법은 조석 마찰이 있는데요. 달에 의한 조석은 달의 운행과 관련이 있고, 달이 기준

자오선을 연속해서 통과하는 주기는 약 24시간 50분으로 지구의 자전 주기(24시간)보다 깁니다. 따라서 이로 인해

지구의 회전은 지속적으로 방해를 받고, 하루의 길이가 점점 길어지는 효과가 발생하죠.


조석력에 의한 지구의 자전속도 변화가 하루의 길이를 변화시킨다.


하지만 실제로는 대륙의 배치, 바다의 깊이, 해안가의 모양 등이 복합적으로 조수에 영향을 주기 때문에 조석마찰의

영향을 정확히 계산하기란 매우 어려워요. 다만, 매우 장기간에 대해서 지구의 하루 길이가 지속적으로 길어지고 있다

는 것은 분명합니다. 예를 들면 지질층의 모양을 분석하여 과거 조수의 주기를 분석한 결과 약 6억 년 전에는 하루의

길이가 약 22시간이었고, 지속적으로 증가하여 현재의 24시간이 되었다는 신기한 연구결과가 있어요.


지구의 자전속도에 영향을 주는 요인은 조석력 외에도 많이 있는데요. 특히 지구의 관성 모멘텀이 변하면 지구의

자전속도는 변하게 되는데, 즉 어떠한 요인에서든 지구의 질량 분포가 변하여 회전축으로 질량이 모이게 되면 회전

속도는 빨라지게 되고 하루의 길이는 짧아지게 되요. 반대로 질량분포가 회전축으로부터 멀어지게 되면 회전속도는

느려지고 하루의 길이는 길어지게 되죠. 예를 들어 겨울에 눈이 많이 쌓이게 되면 질량분포가 회전축으로부터 멀어지는

효과가 나타나고, 여름에는 반대의 효과가 나타나는데요. 이 때문에 하루 길이가 겨울엔 길어지고, 여름에 짧아져요.

이 외에도 지진, 빙하의 이동 등에 의해서 지구의 관성 모멘텀이 변하며, 이 모든 것들이 지구의 자전 속도에 영향을 끼칩니다.



만약 윤초를 하지 않는다면?


1초가 쌓여서 1분이 되고, 분이 쌓여서 다시 시간이 되고, 날짜가 되기 때문에 1초 단위의 오차는 나중에 큰 차이를 낳게

돼요. 당장은 1초라는 짧은 시간이지만 이 1초라는 시차가 3,600번만 쌓인다면, 해가 가장 높이 뜨는 시간이 정오 12시에서

13시로 변하게 된답니다. 이렇게 시간들이 쌓이면 엄청 난 차이가 생기고 우리 삶에 혼란이 오겠죠?


우리가 윤초 적용에 대해서 주의해야 할 것은 시간 설정인데요. 휴대폰에 내장된 시계처럼 표준시를 수신하여 표시하는

전자시계는 윤초가 자동 적용되어 괜찮지만 그 밖의 시계는 내년에 1초 늦도록 조작해야 합니다. 여기서 꿀팁을 드리자면

정확한 시간을 필요로 하는 개인들은 컴퓨터에 시간동기화 프로그램을 내려 받으면 더욱 안전하고 정확하게 윤초를 대비할

수 있어요. 특히 금융기관, 정보통신 관련 기업과 같이 정확한 시각을 필요로 하는 곳에서 윤초 실시에 주의해야겠지요?



비록 아직은 영화에서처럼 시간을 사고 팔수는 없지만 인간의 힘으로 시간을 조절이 가능하다는 것만으로도 충분히 신기하고

흥미로운 얘기입니다.


곧 다가올 2017년 1월 1일 8시 59분 59초에는 1초를 더 헤아려 특별한 새해를 맞이해보세요~!




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