최근 질량의 단위인 킬로그램이 킬로그램 원기에서 물리 상수를 활용한 방식으로 재정의되면서, 전 세계 과학계는 새로운 측정 표준을 확립하기 위한 실험에 매진하고 있습니다. 이 과정에서 각 나라가 보유한 척도 눈금을 서로 일치시키는 '국제비교' 작업은 기술적 신뢰도를 확보하는 데 필수적입니다. 한국표준과학연구원(KRISS)은 자체 개발한 키블 저울을 이용해 도출한 첫 번째 실험 데이터를 바탕으로 이번 국제비교에 성공적으로 참여했습니다. 이는 과거의 킬로그램 원기 기준에서 완전히 벗어나 물리 상수를 기반으로 질량 표준을 결정하는 역사적인 과정에 우리 기술이 당당히 포함되었다는 점에서 매우 큰 의의가 있습니다.

우리나라는 지난 2012년부터 독자적인 키블 저울 연구 사업에 착수하여 약 8년이라는 인고의 시간 끝에 의미 있는 첫 측정 데이터를 얻어내는 성과를 거두었습니다. 현재 캐나다나 미국과 같은 정밀 측정 선진국들은 약 10 마이크로그램 수준의 극도로 정밀한 정확도를 확보하고 있는 상태입니다. 이에 비해 우리나라는 첫 측정 결과에서 약 100 마이크로그램 정도의 불확도를 나타내고 있지만, 이는 시작 단계로서 매우 고무적인 수치입니다. 선진 기관들 역시 첫 결과값을 내기까지 통상 10년 이상의 세월이 걸렸다는 점을 감안하면, 한국의 기술력은 단기간에 세계 최고 수준에 근접할 수 있는 충분한 잠재력을 증명한 셈입니다.

연구진은 1호기 운영을 통해 축적한 다양한 노하우와 기술적 개선점들을 바탕으로 차세대 장비인 2호기 개발을 기획하고 있습니다. 미국의 사례를 보면 수십 년간 1호기부터 4호기까지 꾸준히 장비를 개량하며 얻은 데이터가 결국 고성능 구현의 핵심 자산이 되었습니다. 특히 글로벌 팬데믹과 같은 예기치 못한 위기 상황 속에서도 독자적인 측정 표준을 유지하고 국산화 기술을 확보하는 것은 국가 과학기술 경쟁력과 직결되는 문제입니다. 1호기 실험 과정에서 발견된 미세한 불확도 요인들을 면밀히 분석하고 새로운 공학적 아이디어를 적용함으로써, 향후 질량 구현의 정확도를 선진국 수준으로 대폭 끌어올릴 계획입니다.

물리 상수를 통해 질량을 완벽하게 구현하는 기술은 현재 세계적으로도 여전히 완성되어 가는 단계에 머물러 있습니다. 실제로 가장 앞선 기술력을 보유한 미국과 캐나다, 독일의 측정값 사이에서도 최대 70 마이크로그램 수준의 미세한 차이가 발생하고 있는데, 이는 키블 저울 내부에 우리가 아직 명확히 규명하지 못한 불확도 요인이 존재함을 시사합니다. 따라서 각국의 실험 결과를 지속적으로 비교하고 평균화하여 공통된 기준점을 찾아가는 과정이 무엇보다 중요합니다. 이러한 측정값의 불확도를 20 마이크로그램 이내로 좁히는 일치 과정이 성공적으로 마무리되어야 비로소 새로운 질량 표준의 확립이 완성될 수 있습니다.

미국의 NIST가 20년 동안 약 200 마이크로그램의 측정값 변화를 겪었을 만큼, 키블 저울 연구는 매우 지난하고 오랜 시간이 걸리는 작업입니다.

국제적인 측정 일치가 성공적으로 이루어지면 키블 저울을 보유한 국가들은 다른 나라의 표준에 의존하지 않고 독자적으로 킬로그램 단위를 구현할 수 있는 측정 주권을 갖게 됩니다. 이는 국가 정밀 측정 분야에서의 완전한 자립을 의미하는 중요한 전환점이 될 것입니다. 비록 키블 저울 연구가 오랜 시간과 끈기를 요구하는 지난한 작업일지라도, 우리 연구진은 향후 10년 내에 현재의 기술적 난제들을 해결하고 세계 최고 수준의 정밀도를 달성할 것으로 전망하고 있습니다. 키블 저울 연구의 첫 번째 장이 성공적으로 마무리된 지금, 더욱 정교해질 다음 단계의 연구 결과들이 과학계의 큰 기대를 모으고 있습니다.