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[핵잼 사이언스] 지구 자전 속도가 빨라졌다…사상 최초 ‘1분=59초’ 가능성

작성 2021.01.06 13:27 ㅣ 수정 2021.01.06 13:27
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▲ 4일(현지시간) 텔레그래프는 2020년 중반부터 갑자기 빨라진 지구 자전 속도에 따라 하루가 23시간대로 짧아지면서 협정세계시에서 1초를 빼는 ‘음의 윤초’ 가능성도 커졌다고 보도했다./사진=123rf
그동안 단 한 번도 시행된 적 없었던 ‘음(-)의 윤초’(negative leap second) 가능성이 제기됐다. 4일(현지시간) 텔레그래프는 2020년 중반부터 갑자기 빨라진 지구 자전 속도에 따라 하루가 23시간대로 짧아지면서 협정세계시에서 1초를 빼는 ‘음의 윤초’ 가능성도 커졌다고 보도했다.

지난해 중반 지구 자전 속도가 갑자기 빨라졌다. 2020년 7월 19일 지구는 24시간보다 1.4602ms(밀리초, 1ms는 1000분의 1초) 빨리 자전을 끝냈다. 지구가 한 번 자전하는데 24시간이 채 걸리지 않았다는 뜻이다. 지난 반세기 만에 가장 짧은 하루였다.

텔레그래프에 따르면 현재 세계시의 하루는 24시간에서 0.5ms, 즉 2000분의 1초를 뺀 만큼 계속 짧아지고 있다. 전문가들은 이런 추세가 계속된다면 사상 최초로 협정세계시에서 1초를 빼는 ‘음의 윤초’를 시행해야 할지도 모른다는 의견을 내놨다.

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▲ 사진=123rf
지구는 자전축을 중심으로 매일 360도 한 바퀴씩 자전한다. 지구가 한 번 자전하는 데 걸리는 시간은 태양을 기준으로 24시간(1태양일) 정도다. 이런 지구자전을 기준으로 국제지구자전-좌표국(IERS)이 정하는 시간체계가 세계시다.

세계시의 하루는 지구 자전 속도에 따라 달라진다. 태양과 달의 조석력, 지구 핵과 맨틀 간 상호작용 등으로 지구자전 속도가 느려지거나 빨라지면, 세계시의 하루도 그만큼 길어지거나 짧아진다.

반면 세슘 동위원소(원자번호 133)의 진동수(91억9263만1770번)를 기준으로 1초를 정의하는 원자시는 3000년에 1초의 오차를 보인다. 시간이 흐르면서 두 시간 체계 사이에 차이가 생길 수밖에 없는 이유다.

이 간극을 좁히는 데 사용되는 게 바로 ‘윤초’(leap second)다. 국제지구자전-좌표국은 두 시간 체계 사이의 차이가 0.9초 이상이 되면, 윤초를 적용해 인위적으로 시간 오차를 해소한다. 지구 자전 속도가 느려져 한 번 자전하는 데 걸리는 시간이 24시간에 0.9초를 더한 만큼 늘어나고 세계시의 하루가 길어지면, 거기에 맞춰 협정세계시에 1초를 더하는 ‘양(+)의 윤초’(positive leap second)를 시행한다.

반대로 지구 자전 속도가 빨라져 한 번 자전하는 데 걸리는 시간이 24시간에서 0.9초를 뺀 만큼 줄어들고 세계시의 하루가 짧아지면, 거기에 맞춰 협정세계시에서 1초를 빼는 ‘음(-)의 윤초’(negative leap second)를 시행한다. 이렇게 세계시와 원자시를 합쳐 보완한 시간 체계가 협정세계시(UTC)다.

가장 최근의 윤초 시행일은 2016년 12월 31일 오후 11시59분59초였다. 협정세계시보다 9시간이 빠른 우리나라는 2017년 1월 1일 오전 8시59분59초와 9시0분0초 사이에 1초를 추가했다. 2017년은 365일하고도 1초가 더 있는 윤초의 해였던 셈이다.

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▲ 사진=123rf
1972년 협정세계시 시행 이후 지금까지 적용된 27번의 윤초 모두 협정세계시에 1초를 더하는 ‘양의 윤초’였다. 음의 윤초가 실시된 적은 단 한 번도 없었다. 2004년 인도양 지진 해일 때나 2011년 동일본 대지진 때를 제외하고는 지구 자전 속도가 대체로 매년 0.76초씩 느려졌기 때문이다.

하지만 지난해 중반부터 지구 자전 속도가 갑자기 빨라졌다. 이에 따라 사상 처음으로 ‘음의 윤초’가 적용될 가능성도 생겨났다. 영국 국립물리학연구소(NPL) 선임연구원 피터 휘벌리는 “만약 지구 자전 속도가 계속 빨라진다면, 음의 윤초가 필요할 가능성이 꽤 높다”고 설명했다.

휘벌리 박사는 “음의 윤초 논의가 시기상조이기는 하나, 최근 반세기 사이 그 어느 때보다도 지구가 빨리 돌고 있다는 것만은 확실하다”고 밝혔다. 그러면서 음의 윤초에 대한 논의가 윤초 제도 자체를 폐지하자는 방향으로 흘러갈 수도 있다고 말했다.


윤초 폐지는 인터넷 발달과 함께 꾸준히 거론됐다. 컴퓨터 운영체제가 61초짜리 1분을 반영하지 못하는 관계로 윤초가 적용될 때마다 각종 부작용이 발생했기 때문이다. 2012년 호주 콴타스 항공사는 윤초에 대비해 시스템을 수정했지만, 예상치 못한 문제로 발권 시스템이 멈춰 항공기 400여 편을 띄우지 못했다. 2015년에는 증권시장이 20분 늦게 열리는 사태도 벌어졌다.

이에 따라 미국과 호주, 프랑스, 독일 등은 2005년부터 줄곧 윤초 폐지를 주장했다. 1초라는 아주 짧은 시간 때문에 일상생활에 지장이 생길 리 만무하며, 오히려 윤초로 인한 피해가 더 크다는 지적이다. 반면 영국과 러시아는 현행 유지를 원한다. 특히 영국은 윤초 폐지로 시간 체계에 대한 기득권이 미국으로 넘어갈까 우려하고 있다.

양의 윤초든 음의 윤초든 지구 자전 속도에 따라 하루 길이가 계속 달라지는 만큼, 윤초를 둘러싼 잡음은 계속될 것으로 전문가들은 보고 있다.

권윤희 기자 heeya@seoul.co.kr

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