‘중력지도’로 GPS 없이 항해… 잠수함에 올라타는 양자기술

표준과학硏 ‘양자중력계’ 연구 원자 포획-낙하 반복하며 측정 2032년까지 시제품 구현해 실증 ETRI선 양자현미경 개발 연구… 2027년 말 1차 모듈 구현 목표 7일 대전 한국표준과학연구원 본원에서 권택용 표준연 원자양자센싱그룹장이 양자중력계 원리에 대해 설명하고 있다. 대전=이병구 동아사이언스 기자 2bottle9@donga.com 국내 과학자들이 차세대 컴퓨터나 암호통신을 중심으로 쓰임새가 주목받는 양자기술을 잠수함의 위치 보정을 위한 ‘양자중력계’ 개발, 초정밀 현미경 등에 적용하는 연구를 진행한다. 특히 한국이 추진 중인 핵추진잠수함(핵잠수함) 건조가 현실화하고 양자중력계가 적용되면 오랜 시간 해저 작전 수행을 할 수 있어 국방 안보에도 큰 도움이 될 것으로 기대된다. 20일 과학계에 따르면 한국표준과학연구원 원자양자센싱그룹은 2032년 실제 잠수함에 탑재 가능한 수준의 시제품 구현을 목표로 양자중력계 개발을 진행 중이다. 이미 실험실 수준에서는 세계 최고 수준의 감도를 확보했다. 한국전자통신연구원(ETRI)은 광학현미경보다 높은 해상도를 구현하는 ‘양자현미경’ 실용화를 위한 연구를 진행 중이다.● 미국도 주목하는 전략기술 ‘양자중력계’ 세슘(Cs) 원자와 원자 분수 방식을 적용한 한국표준과학연구원의 양자중력계. 표준연 제공 양자중력계가 잠수함에 적용되면 위성신호 없이 이른바 ‘중력지도’만으로 위치와 항로를 찾을 수 있다. 대전 한국표준과학연구원 본원에서 만난 권택용 표준연 원자양자센싱그룹장은 “잠수함이 수면 위로 나와야 하는 이유는 크게 연료 공급과 위치 보정”이라며 “연료 문제가 해결된 핵잠수함에 양자중력계까지 탑재되면 굉장히 오랜 시간 해저에서 작전을 수행할 수 있다”고 설명했다. 올해 6월 미국 도널드 트럼프 대통령은 5년 안에 양자기술을 응용해 위성위치확인시스템(GPS) 등을 대체할 양자센서를 배치하도록 관계 부처에 지시했다. 전시에는 위성신호가 교란될 수 있어 위성에 의존하지 않는 센서나 통신 기술이 중요 전략기술로 꼽힌다. 특히 잠수함이 다니는 해저에서는 위성신호를 받는 것이 불가능해 해저에서 항행하는 동안 가속도계 등을 이용한 관성항법시스템을 활용한다. 잠수함의 속도와 이동 방향을 계산해 처음 기준 위치에서 얼마나 멀어졌는지 계산하는 방식이다. 문제는 관성항법 계산에서 발생하는 작은 오차가 이동을 반복하며 누적된다는 점이다. 권 그룹장은 “관성항법 계산에서 쌓인 오차 때문에 수면 위로 ...