기 타 우리나라에도 드디어 장파 표준주파수국이 생깁니다.

한국 표준과학연구원에서 2019년 2월부터 장파 65 kHz를 이용하는 표준주파수국(대한민국 표준시를 제공하는 방송국)을 시험 운영합니다.

전자기파에서 시간과 주파수는 그 의미가 같습니다. 즉 빛의 속도는 일정하고 빛의 속도는 파장 X 주파수이므로 결국 시간과 주파수는 같은 의미입니다. (따라서 원자시계를 일명 cesium(-beam) atomic clock 혹은 cesium-beam frequency standard 라고 혼용해 부릅니다.)

표준주파수국이 시험 운영에 들어가면 65 kHz의 표준주파수뿐만 아니라 초당 200 비트의 데이터도 함께 송출하게 됩니다.

표준주파수국은 쉽게 말하면 세슘 원자시계등에서 대한민국 표준시각 정보를 받아 이를 방송으로 보내는 장치로 표준과학연구원은 현재 5 MHz의 표준 주파수 단파 방송을 해 오고 있었지만, 단파의 특성상 긴 안테나가 필요했고 전리층 반사에 의해 낮과 밤에 따라 수신율 차이가 커 국민들이 별로 사용하지 않았습니다.

방송이라고 했지만, 실제로 FM 라디오등에서 나오는 사람이 귀로 듣는 그런 시보가 아니고 시각 정보를 담은 정보를 보내고 이를 기기에서 디코딩해 시각 정보로 바꿔 사용하게 됩니다.

현재 대부분의 기기들은 GPS를 이용 표준 시각 정보를 받아왔지만, 북한의 GPS 재밍시 표준 시각을 유지할 수 없는 점과 수신기의 가격이 고가이며 특히 건물등 실내 사용이 불가능함으로 산업 전반에 널리 사용되지는 않았습니다.

그러나 장파는 파장이 아주 긴(65 kHz 장파인 경우 파장이 무려 4612.19 m) 표면파이므로 낮과 밤에 따른 수신율 변화가 극히 적고 실내에서도 수신이 가능한 장점이 있으며 수신기 또한 아주 작은 크기에 값도 아주 저렴하므로(몇백원 정도에 불과) 산업 전반에 걸쳐 그 수요가 아주 큽니다. 아울러 기존의 GPS 시스템에 장애가 발생했을 경우 시각정보 백업용으로도 사용됩니다.

즉 시각 동기가 필요한 모든 기기에 장파 수신칩만 넣으면 간단히 이들 기기를 정확하게 대한민국 표준시와 동기 시킬 수 있습니다. 예를 들면 인터넷상의 수많은 서버와 PC에 표준 시각 정보를 제공하는 타임서버, 수없이 많은 CCTV 간의 시각동기, 통신, 방송, 송전(스마트 그리드), 금융 네트워크, 국방, 천체 관측, 지진 관측, 항공 및 우주 분야, 기상 및 수위 관측, 교통신호체계, 원격 검침, 가로등 점멸 자동 스위치, 광장의 시계탑, 택시 미터기, 스마트 가전, 가정의 벽시계, 손목시계, 탁상시계등 시계가 사용되는 모든 곳이라고 말할 수 있어 그 용도는 이루 헤아릴수 없이 많습니다.

인터넷과 단절된 내부망을 운영하는 경우 외부 인터넷 타임서버에서 시각정보를 받아올 수 없으므로 내부에 타임서버를 운영해야 하는데 이럴 경우 장파표준주파수국의 시각 정보를 받아 내부 네트워크 혹은 단독으로 사용하는 PC에 표준시각정보를 제공할 수 있는 아래 그림과 같은 저렴한 장비들이 있습니다. PC와 USB를 이용 연결하는 형태입니다.

그외 표준주파수를 수신한 후 적절한 회로를 거치면 1 PPS(Pulse Per Second) 혹은 10 MHz의 표준 주파수를 만들 수 있으며 이를 표준으로 전자회로에 사용하는 크리스탈등의 주파수 정밀도 측정등에도 사용해 산업 전반에 걸쳐 기본 인프라의 역할을 하게 됩니다.

장파 표준주파수국은 반경 1000 km에 신호를 보낼 수 있으므로 표준과학연구원은 몇년전부터 장파 표준주파수국을 휴전선 비무장 지대에 설치하기를 바랬습니다.

장파 표준주파수국은 장파의 특성상 넓은 땅과 높은 안테나가 필수입니다. 즉 파장이 아주 길어서 안테나 높이만 200 ~ 250 미터입니다. 또한 산등 높은 곳에 설치할 수록 유리합니다. 이런 이유로 표준과학연구원은 휴전선 미무장 지대 높은 산에 표준주파수국 설치를 원했습니다. 위치가 한반도 거의중아이라 통일 후 북한 지역과 남한지역을 고루 커버할 수 있는 최적의 조건입니다. 그러나 번번히 예산 배정에서 뒤로 밀리고 남북간의 정치적 불안정등으로 인해 휴전선 설치는 불가능해졌는데 마침 경기도 여주에 있는 KBS 여주 AM 송신소가 폐업을 하게 되어 그곳에 장파 표준 주파수국을 설치할 수 있게 되었습니다.

현재 미국, 러시아, 일본, 중국, 영국, 독일 등 과학 선진국은 모두 장파 표준주파수국을 운영하고 있습니다. 일본인 경우 카시오(상품명 웨이브 셉터)와 세이코등에서 가정용 전파시계를 판매중이며 약 5000만대가 보급되어 있고 독일은 차량과 산업 전반에 걸쳐 1억대 이상의 전파시계가 보급되어 있습니다.

검색엔진에서 Radio Controlled Clock 혹은 전파시계를 키워드로 해 찾으면 수많은 전파시계를 볼 수 있습니다. 전파시계를 한번 구입하면 시계가 망가질 때까지 시각을 맞출 필요가 전혀 없습니다. 가정용 시계인 경우 시계를 사서 배터리만 넣으면 바로 장파 수신이 시작되고 현재 시간을 밀리세컨드 단위로 바로 맞춰 보여 주며 윤초등이 발생해도 자동으로 맞춰줍니다.

현재 우리나라에서는 일본의 표준과학연구원격인 JJY에서 운영중인 큐슈의 후쿠오카시 하가네산에 있는 60 kHz 장파 표준주파수국이 보내오는 표준 시각 정보를 수신할 수 있으나 거리가 멀어 중부 지방에서는 잘 수신이 안되고 있습니다. 그러나 여주에 우리나라의 장파 표준주파수 송신소가 생기면 한반도 전역이 양호한 가청권내로 들게 됩니다.

이제 2년후면 장파 65 kHz를 사용하는 전파시계가 쏟아져 나올 듯합니다. 아울러 휴대전화 기지국도 GPS 뿐만 아니라 장파 표준주파수를 수신해 시각 동기화를 할 수 있어 GPS 교란시에도 안정적인 서비스가 가능하리라 봅니다.

https://www.yonhapnews.co.kr/bulletin/2017/05/19/0200000000AKR20170519081200063.HTML

https://www.hankyung.com/news/app/newsview.php?aid=2017052155421

https://www.etnews.com/20170519000255

https://biz.chosun.com/site/data/html_dir/2017/05/20/2017052000494.html

https://www.etnews.com/20150904000287