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가전 / 가젯 / 테크 : 가전 제품, 멀티미디어, 각종 IT 기기와 여기에 관련된 기술의 이야기, 소식, 테스트, 정보를 올리는 게시판입니다.

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조회 수 1230 댓글 5
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참고/링크 http://jp.ricoh.com/release/2019/0219_1.html

01.jpg

 

일본 리코, 도쿄 공업 대학, 산업 기술 종합 연구소가 소형 전자기기에 탑재할 수 있는 초 저전력 소형 원자 시계 ULPAC(Ultra-Low- Power Atomic Clock)를 개발했습니다. 

 

기존의 원자 시계는 원자에 마이크로 파를 쬐는 공진기가 들어갑니다. 공진기의 크기를 일정 수준 이하로 줄일 수 없어 최소한 몇 백 제곱cm의 크기가 필요했습니다. 그러나 CPT 원자와 전자파의 공진 현상을 이용해 마이크로파로 변조한 레이저 빛을 원자에 쬐어 정확한 마이크로파 주파수 검출이 가능해져 크기를 대폭 줄일 수 있게 됐습니다. 

 

하지만 주파수 합성과 레이저 구동 드라이버 회로는 매우 높은 정확도가 필요해 소비 전력을 낮추기가 어려웠습니다. 최소한 몇 백 mw의 전력을 썼다는군요. 그래서 이 연구팀은 2mw에서도 작동하는 초 저전력 주파수 합성기를 만들고, 새로운 양자 패키지로 온도 제어를 효율적으로 수행, 60mW의 전력으로 작동하는 ULPAC를 만들었습니다.

 

04.jpg

 

이렇게 만들어진 ULPAC는 소비 전력을 대폭 줄였으면서도 대형 원자 시계와 거의 똑같은 '하루 1/300만초 이하'의 정밀도를 달성합니다. 전압 제어 수정 발진기, 주파수 합성기, 레이저 드라이버 회로, 제어 회로, 세슘 133 원자 레이저 광 주사의 양자 패키지로 구성됩니다. 

 

이 원자 시계는 세슘 133 원자에 2개 주파수의 레이저 빛을 쬡니다 이 2개 레이저 빔의 주파수 차이가 세슘 133 원자 고유의 공명 주파수(9,192,631,770Hz)에 일치할 때 감지되는 빛의 강도가 가장 커집니다. 이를 이용해 전압 제어 수정 발진기를 교정, 원자 시계의 기준이 되는 주파수를 매우 안정적으로 만들어 냅니다. 

 

03.jpg

 

주파수 합성기는 레이저 주파수 차이를 0.3mHz 수준으로 바꾸는 데 씁니다. 기존의 원자 시계는 50mWh 이상의 큰 전력을 사용했으나, ULPAC는 주파수 신디사이저를 CMOS 직접 회로에 만들어 넣어 소비 전력을 1/25 이하로 줄이는 데 성공, 2mW의 저전력을 달성했습니다.

 

02.jpg

 

 

또 양자 패키지를 새로 만들어 히터로 온도를 제어, 외부 온도와 격리시키고, 패키지 내부를 금으로 코팅했습니다. 온도를 보다 효율적으로 제어해 전력을 많이 쓰는 히터 소비 전력을 9mW까지 줄이고, 안정적인 레이저 드라이버 회로, 정밀 온도 회로로 장시간 구동 시 주파수 안정성을 개선했습니다. 

 

GPS를 비롯한 위성 위치 시스템은 위성 사이에 시간 동기화가 필요한데, 여기에 원자 시계를 쓰면 안정적이고 정밀한 위치 측정이 가능합니다. 일반 소형 원자 시계가 실용화되면 다양한 분야에서 여러 기술을 활용할 수 있습니다.

 


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    title: 월급루팡카토메구미      카토릭교 신자 입니다.! 카토는 언제나 진리 입니다. 2019.02.19 22:54
    앗 .. 아쉽게 세슘이네요 ㅠㅠ.

    이터븀으로 바뀌면 손목시계 형태로도 나올 수 있을거 같은데, 아직은 연구 단계라 힘든가 보네요 ㅠㅠ
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    title: 컴맹까르르      프사 내 사진임. 진짜임. 이거 모델료 받아야 함. 2019.02.20 19:37
    쿼츠보다 기계식이 대우받는데, 원자손목시계가 나온다고 센세이션이 일진 않을 것 같네요. 전파수신이라는 방법도 있고.
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    쮸쀼쮸쀼 2019.02.20 19:54
    센세이션과는 거리가 멀지만, 장파방송이나 GPS 신호를 쓰기 힘든 환경조건이라면 의미가 있지 않을까요? 예를 들면 잠수함이라던가, 동굴 안이라던가 하는 곳 말이죠.
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    title: 저사양뚜까뚜까      마이너스의 손입니다. 2019.02.20 20:07
    이제 이걸 컴퓨터 플래그쉽 메인보드에...
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    title: 저사양아라 2019.02.21 04:43
    이제 GPS 나 동기화 신호 애러나도 자체 클럭만으로 통신 가능하겠네요.

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