달 시간, 0.000056초 더 빨리 흐른다

미 연구진, 일반 상대성 이론 활용 계산

낮은 중력 때문 지구보다 시간 더 빨라

월면 개척 때 ‘위치 정보 보정’ 도움 전망

1998년 우주 탐사선이 촬영한 달 사진. 달 시간은 지구보다 0.000056초 빨리 흐른다는 연구 결과가 발표됐다. 미국 항공우주국(NASA) 제공

달에서는 지구보다 시간이 ‘0.000056초’ 더 빨리 흐른다는 연구 결과가 나왔다. 달 중력이 지구보다 약해서 생기는 현상이다. 시간이 지구와 다른 빠르기로 흐르면 위성항법시스템(GPS) 기술을 이용한 위치 파악 과정에서 오차가 생긴다. 이번 연구로 향후 인간이 달에서 전자 장비나 차량을 위치 오차 없이 운용할 수 있게 될 것이라는 전망이 나온다.

미국 과학기술전문지 라이브사이언스는 1일(현지시간) 미 국립표준기술연구소(NIST) 연구진이 국제학술지 ‘애스트로노미컬 저널’을 통해 “달 시간은 지구보다 하루 기준 0.000056초 빨리 흐른다”는 분석 결과를 발표했다고 전했다.

연구진은 아인슈타인의 일반 상대성 이론을 기초로 작동시킨 고성능 컴퓨터를 통해 달과 지구의 시간차를 산출했다. 일반 상대성 이론에 따르면 중력이 약한 곳에서는 시간이 더 빨리 흐른다. 중력이 시간을 잡아두는 일종의 접착제 역할을 하는 셈이다.

0.000056초는 일상 생활에서는 그다지 중요한 차이를 만들지 않는다. 하지만 달에서 사용이 가능한 GPS에서는 다르다. 특정 물체의 위치 확인 과정에서 큰 차이를 만든다. GPS는 인공위성이 쏘는 전파가 지상으로 도달하는 시간을 계산해 위치를 파악한다. 그런데 위성과 지상의 시간이 서로 다르면 위치 파악 과정에서 오차가 생길 수밖에 없다.

지구 궤도에서 운영 중인 GPS 위성에서도 이런 오차가 생긴다. 고도 약 2만㎞에서 지구를 돌기 때문에 지상에서보다 중력이 약해서다. 위성 주변 시간이 더 빨리 흐른다는 뜻이다. 현재 인류는 이 시간 차이를 인위적으로 보정한다. 보정하지 않으면 위치 오차는 약 10㎞에 달한다. GPS를 이용한 내비게이션이 서울에 있는 자동차를 경기도에 있는 것으로 잘못 표시할 수도 있다는 얘기다.

연구진이 이번에 알아낸 0.000056초의 오차는 향후 달 개척 과정에서 중요한 역할을 할 것으로 보인다. 미국은 ‘아르테미스 계획’을 통해 2026년 사람 2명을 달에 착륙시킨 뒤 2030년대 초반 월면에 상주기지를 짓는다는 계획이다. 그러려면 달에서 각종 자동차가 운행하고, 다수 인력이 도보로 돌아다녀야 한다. 이번 발견이 월면에서 사람이나 물자의 위치를 정확히 보정해 파악할 수 있는 계기가 될 것이라는 뜻이다.

연구진은 “달에서 인간이 지금보다 더 많은 활동을 할 때 안전성을 확보할 방안이 될 것”이라고 강조했다.