토요일, 5월 30, 2020
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전파 시계 그리고 시각 동기화

글쓴이 : SOONDORI

Radio Controlled Clock 꼬리표가 붙은 시계모듈은 지정된 전파에 담긴 시각 동기화 신호를 가지고 현재 시각을 정확하게 보정하여 보여준다. 물론 그 전파 안에 실린 시각 정보는 먼 곳 어딘가에 있는, 실로 고강한 시계가 제공하는 시간이고. 그 고강한 시계는 3천만 년에 1초가 달라지는 정도를 가진 세슘 원자시계 같은 것.

(표제부 사진 포함 출처 : https://www.banggood.com/Indoor-Home-Decor-Clock-Accessories-UK-MSF-Time-Atomic-Radio-Controlled-Silent-Clock-Movement-DIY-Kit-p-1535309.html?cur_warehouse=CN)

각국마다 사용하는 RCC 주파수와 출력은 제 각각인데… 우리나라에서는 한국표준과학연구원(Korea Research Institute of Standards and Science, 대전 소재)에서 호출부호 HLA, 5 MHz, 2 kW 출력으로 시각정보를 송출한다. (도달의 문제점을 해소하고자 2019년 12월, 65Khz로 시험 송출 중)

그런데 시계가 아주 먼 북쪽에 있거나 전파를 전혀 수신할 수 없는 곳에 있다면 무용지물.

(미국 WWVB, 일본 JJY, 영국 MSF 지원 보드 예시. 출처 : https://www.amazon.ca/60kHz-atomic-clock-radio-module/dp/B01NASXJVG)

■ 상황 즉응적 아이디어들

무용지물? 그래서 KRISS가 NTP(Network Time Protocol) 시각정보를 조회할 수 있는 프로그램을 제공하고 있고…

https://www.kriss.re.kr/standard/view.do?pg=standard_set_01

2011년, 어떤 일본 분은 인티앰프와 몇 m 와이어 그리고 간단한 PC 프로그램을 조합하는 참신한 방법론을 제시한 바 있다. 요지는… PC 프로그램으로 일본 JJY 정보를 가져와 적당히 시간을 가필하고 인티앰프에 연결된  루프 안테나로 시계모듈이 인지할 수 있는 국지 전파를 방사하는 것. JJY 주파수가 Khz 단위라서 가능한 일.

“어떤 때 도움이? 표준 전파가 닿지 않는 장소, 예를 들어 후 미진 방 중에서도 전파 시계의 시간 조정을 할 수 있습니다. 또한 전파 시계를 조정하는 시간을 원하는 시간에 설정할 수 있으므로, 해외에 일본의 전파 시계를 가져가도이 소프트웨어를 사용하면 현지 시간으로 조정 할 수 있습니다.”

“정품 JJY의 전파 송신소에서 가까운 장소 (후쿠시마 현, 사가현 및 인근 현) 등 강한 전파가 도착하는 환경에서는 전파에 져 버리기 때문에, 작동하지 않거나 도달 거리가 현저하게 짧아진다 수 있습니다. ※이 페이지를 작성함에있어서 실험에 사용한 기기는 PC는 Epson Endeavor AT971 (Windows 7) 앰프 대해서 스피커 산와 제 MM-SPL2 실험 장소는 미에현 츠시 주택 실내입니다. 이 조건에서 약 3m 떨어진 곳의 전파 시계의 시간을 설정 할 수있었습니다. 이 소프트웨어를 사용하기 위해 필요한 것은? Windows 2000, XP, Vista, 7을 실행하는 컴퓨터와 헤드폰 단자가 붙어있는 PC 용 스피커, 그것 간단한 안테나 자작입니다.” (출처 및 URL : http://www.starstonesoft.com/JJY_Simulator.htm)

(참고 : 호출부호 JJY 일본의 시각 정보 스트럭처)

■ FM RDS는?

하단의 보도기사가 있지만 국내에서 HLA 신호를 널리 쓰는 것 같지는 않다. 공공기관이나 다중 이용시설의 대형 전광판 시계라고 해도… GPS나 네트워크 시간 보정이 더 쉬운 솔루션일 것이니 충분히 이해됨.

재미를 위한 잠깐 상상으로서, FM RDS라면?

RDS 패킷 안에 CT(Clock Time)가 정의되어 있다. 다만, 값 싼 시계모듈이 그것을 수용하도록 만든다는 게 매우 비현실적이다. DSP 튜너 칩이 보편화되기 전인 과거 상황에서는 더더욱.

옆길로 새는 이야기로… 국내에는 RDS 튜너가 많이 보급되지 않았고 RDS 방송도 제대로 시행되고 있지 않기 때문에 FM RDS의 CT는 사실상 있으나 마나 한 규격이 되었다. 한편, 오래전에 살펴보니 국내 제작 RDS 튜너들에 있어서 RDS 규격을 제대로 수용한 제품도 없었다. 그나마 아남 AT-77이 최대치였으되 절대적 관점에서는 많이 모자라더라는…

* 관련 글 : RDS 튜너 그리고 아남전자 AT-77

■ 예를 들어 일본에서 산 RCC 지원 SEIKO 시계는?

국내 HLA 전파는 수용할 수 없음. 대신 대마도에 가까운 규슈 송신소에서 60Khz, 50W로 JJY 신호를 송출하고 있고 그 반경에 북한지역까지 들어가므로 대략 잘 동작한다고 한다. 시간대가 같아서 문제는 없지만 남의 나라 솔루션을 슬며시 얻어 쓰는 것 같아서 좀… 그렇다.

[ 관련 글 ]
Panasonic RF-K1, 긴급 재난경보 수신용 라디오
Toshiba CR-7000L 시계라디오 (2), 50hz와 60hz 등

이상에서,

요즘은 GPS나 NTP를 이용하는 시각보정이 대세이므로 HLA든 뭐든 전파를 이용하는 방법론은 활용도가 많이 축소될 수밖에 없다. (축소? 국내에 제대로 활용된 사례가 있기나 했던가?) 그래서… 비록 디지털적 해석이 뒤따른다 해도 아날로그 무선 세상 내지 빈티지 세상에 근접한 전파시계 솔루션이라는 게 여전히 존재하고 있음을 알리기 위해 정리를 해보았다.

(내용 추가) 아래는 전파시계 기능을 제공하는 국산 돌핀 손목시계.


○ 미국 표준국(NIST)와 WWVB 정보

미국 표준 – NIST WWB 전파 동기화 안내

○ HLA 수신 표준시계 보급 늘어 (중앙일보, URL : https://news.joins.com/article/3198842)

10만년에 1초 정도의 오차밖에 없는 표준주파수방송(HLA)수신 표준시계의 보급이 늘고 있다.  

한국표준과학연구원은 이같은 표준시계를 최근 과천 정부종합청사내 민원실에 설치했다. 10만년에 오차 1초정도 표준과학硏등 4곳 설치.

이로써 이 시계가 설치된 곳은 표준과학연구원.공업진흥청.한국과학기술연구원을 포함,모두 네곳으로 늘었다.대당 비용은 설치비를 포함,약 250만원. HLA수신 표준시계란 한국표준과학연구원에서 유지.제어중인 시간주파수 국가표준원기인 세슘원자시계의 정확한 시각을 전파로 받아 다시 시각으로 나타내는 시계를 말한다.

따라서 이 시계의 시스템은 세슘원자시계로부터 발생된 주파수를시각부호로 전환,전파로 방송기기를 통해 송신하면 이를 수신안테나에서 받아 표준시계가 다시 시각으로 나타내는 것이다.

세슘원자시계의 원리는 간단히 말하면 원자량이 133인 세슘(Cs)원자에서 발생하는 주파수 9.19263177기가헤르츠를 1초로 계산하는 시스템이다. 한국표준과학연구원 송양섭(宋良燮.전자기연구부 시간주파수 그룹)박사는 『세슘원자에서 나오는 주파수가 가장 정확하고 안정돼 있으며 사용이 편해 세계표준시로 활용되고 있다』고 말했다.

시간의 표준으로 종전에는 지구 운동을 기초로한 평균태양시가 사용돼 왔다.즉 지구가 1회 자전하는 시간을 1일로 하는데 자전축의 변동 등에 의해 일어나는 자전주기의 오차 등을 보완하기위해 1년간 평균한 값을 평균태양일로 해 이것을 8만6,400분의1로 나눈 값을 1초로 정의한 것이다.지금까지 많은 사람들이 시간의 표준으로 알고있는 그리니치 평균시간(GMT)은 경도0도에서 결정된 평균태양시(UTO)를 말한다.

이 평균태양시는 지구자전속도의 불규칙으로 오차가 자주 발생,정확한 시간및 주파수 표준이 불가능한 것이 단점으로 지적돼왔다. 그러던중 세슘원자시계 개발로 이 문제가 해결됐으며 67년 열린 제13차 국제도량형총회에서 세슘원자에 기초를 둔 새로운 시간의 정의를 채택,세계표준시 즉 세계협정시(UTC)의 기초로삼았다. 이 시각은 당연히 평균태양시와 차이가 나는데 그 차이가 너무 크면 천문관측과 항해 등에 불편을 초래한다.따라서 원자시에 의한 시각과 평균태양시의 차이를 항상 0.9초 이내에서유지될 수 있도록 필요할 때마다 원자시에 1초를 더하거 나 빼주는 일을 하고 있는데 이것이 바로 윤초(閏秒)다.

현재 세계 각국 표준기관들은 약 200여대의 세슘원자시계를 보유하고 있다.세계의 표준을 관장하는 국제기구인 프랑스의 국제도량형국(BIPM)은 이 세슘원자시계들로부터 정기적으로 수신한시각비교자료를 통계처리,정확하고 일정한 국제원자 시(TAI)를생성하며 각국 표준시와의 비교값을 통보해주고 있다.宋박사는 『우리나라는 한국표준과학연구원이 미국에서 4대의 세슘원자시계를 도입해 운용중으로 선진국에서는 3만년~100만년당 1초 이내의오차를 가진 극초정밀 세슘원자시계 가 개발돼 있다』고 말했다. 이기준 기자.

 

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