• Proceedings of the Optical Society of Korea Conference
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• 2000.08a
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• pp.68-69
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• 2000

최근 정보 통신 및 우주 항공 분야 등에서 정밀한 시계에 대한 필요성이 증가함에 따라 현재의 원자시계 보다 더 우수한 원자시계에 대한 개발이 요구되고 있다. 이러한 요구에 부응하여 새로운 원자시계에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 특히, 레이저 냉각기술이 발명됨에 따라 레이저 냉각된 원자를 이용하여 원자시계를 제작하려는 연구들이 있는데, 그 중에서 원자분수 방식을 이용하는 주파수표준기가 차세대 원자시계로 기대되고 있다. 원자분수 주파수표준기는 이미 프랑스 LPTF에서 제작하여 그 불확도가 3$\times$$10^{15}$인 것으로 알려져 있다. 한국표준과학연구원에서도 1996 년부터 원자분수 주파수 표준기 개발을 위한 예비실험으로 원자의 온도를 수 $\mu$K 까지 냉각하였으며, 자유낙하하는 원자의 형광을 관측하여 온도를 측정하였다. 이러한 일련의 예비실험을 통하여 레이저 냉각 기술 및 형광측정 능력 등을 확보하고 본격적인 원자분수 주파수표준기 제작에 착수하였다. (중략)

• Proceedings of the Korean Institute of Navigation and Port Research Conference
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• v.2
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• pp.493-496
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• 2006

본 논문에서는 원자 시계를 이용한 위성 시계 감시 기법을 제안하고 실시간으로 구현하였다. GPS 수신기 측정치에는 궤도 오차, 이온층 지연, 대류층 지연, 다중경로, 수신기 시계 오차들이 포함되어 있어 감시국에서는 위성 시계 오차가 이러한 오차보다 커지기 전에는 검출하기가 어렵다. 따라서 천천히 변화하는 위성시계 오차를 검출하는데 긴 시간이 소요된다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 본 논문에서는 원자시계를 이용하여 수신기 시계오차를 최소화하고, 이중 주파수 측정치를 이용하여 전리층 지연을 제거하는 등 위성 시계 오차 외의 나머지 오차 성분들을 효과적으로 제거하고 남은 오차의 특성으로부터 위성시계의 이상을 감시하는 방법을 제안하였다. 제안한 기법은 윈도우 기반 GUI형태의 소프트웨어로 구현하였고, 원자시계로부터 시각을 제공받는 GPS 수신기로 실시간으로 데이터를 수신하여 그 타당성을 확인하였다. 수신기에 원자시계를 이용함으로써 이상판별을 위한 임계치를 낮출 수 있어 천천히 변화하는 이상을 빨리 검출할 수 있어 이를 일반 사용자가 방송함으로써 사용자의 안전성을 향상시킬 수 있을 것이다.

• The Bulletin of The Korean Astronomical Society
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• v.46 no.2
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• pp.53.2-53.2
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• 2021

2030년경에는 현재 '초(second)'를 정의하는 세슘 원자의 마이크로파 주파수를 이용한 원자시계 보다 훨씬 더 정밀한 광주파수시계(이하 광시계)를 이용한 초의 재정의를 앞두고 있다. 전 세계 각국에서 개발된 광주파수 시계의 동등성 확보를 위해서는 10^-17 이상의 정밀도로 시각/주파수를 대륙 간에 비교할 수 있는 기술 개발이 필수적이다. 현재의 대륙 간 시각 비교에 사용되는 위성을 이용한 시각/주파수 비교 방식은 10^-16 수준의 정밀도가 한계이나, 한국천문연구원과 국토지리정보원이 보유한 전파망원경을 이용하여, 10^-17 수준 또는 이보다 나은 광시계 비교가 가능할 것으로 기대되고 있다. 본 연구에서는 천문연과 세종의 전파망원경을 이용하여 세계 최초로 22 GHz 대역에서 광섬유로 전송된 원자시계 신호를 이용한 VLBI 관측에 성공하였다. 이를 통해 고정밀 원자시계 비교 능력을 검증함으로써, 향후 초의 재정의에 가장 큰 당면 과제인 대륙간 고정밀 광시계 비교 연구의 실질적인 기반을 마련하였다. 이후 한-이태리 VLBI 관측을 통하여 표준과학연구원과 이탈리아 INRIM에서 개발한 두 광시계의 동등성 비교를 진행할 계획이다.

• Journal of the Korean Society of Surveying, Geodesy, Photogrammetry and Cartography
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• v.28 no.6
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• pp.563-571
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• 2010

The GPS satellite has three or four atomic clocks that consist of cesiums and rubidiums and the NANU messages can be used to identify the kind of the onboard atomic clock because they classify the clock type on a daily basis. In this study, for long-term analysis of the GPS satellite clock behavior, we extracted satellite clock errors for every PRN from years 2001 through 2009 using the SP3 files that are provided by the IGS. As a result, the cesium clock offsets usually have a linear trend of drifting. On the other hand, rubidium offsets show curvilinear variations in general, even though they cannot be represented as anyone specific polynomial function. For short-term analysis, we extracted satellite clock errors for each PRN for a week-long period using the CLK files that are also provided by the IGS and curve-fitted them with first-order and second-order polynomial functions. In cases of cesium clock errors, they were well-represented by first-order polynomial functions and rubidium clock errors were similar with second-order polynomials. However, some of rubidium clock errors could not be represented as any polynomial fitting function. To analyze the characteristic of GPS satellite by each block and atomic clock, we applied Modified Allan Deviation criterion to the dataset from years 2007 and 2010. We found that the Modified Allan Deviation characteristics changed significantly according the block and atomic clock type.

• Bulletin of the Korean Space Science Society
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• 2010.04a
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• pp.36.1-36.1
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• 2010

GNSS(Global Navigation Satellite System)의 하나인 GPS(Global Positioning System)를 이용한 정밀 측위에 있어서 위성의 시계오차는 측위 정확도에 매우 큰 영향을 미친다. GPS위성에는 세슘(Cs)과 루비듐(Rb)으로 이루어진 4개의 원자시계가 탑재되어있으며 현재 사용하고 있는 원자시계의 종류는 NANU(GPS Notice Advisory to Navster Users) 정보를 통해 알 수 있다. 이 연구에서는 IGS(International GNSS Service)에서 제공하는 sp3 파일과 clk 파일을 이용하여 위성시계 특성을 분석하였다. 2000년부터 2009년까지의 sp3 파일에서 각 PRN에 대한 위성시계오차 값을 추출하여 그래프로 분석하였다. 그 결과 대부분의 세슘시계는 직선형태, 루비듐시계는 곡선형태의 특성을 보였으나 일정한 경향은 나타나지 않음을 알 수 있었다. 또한 3주간의 clk 파일에서 위성시계오차 값을 추출하여 각 PRN별로 1차식과 2차식으로 접합(fitting)하고 그 결과를 비교하였다. 세슘시계의 위성시계오차 값의 경우 2차식보다 1차식이 추출 데이터와 일치함을 알 수 있었으며 세슘시계의 위성시계오차 값은 직선형태의 특성을 보이는 것을 확인 할 수 있었다. 그리고 Modified Allan Deviation(MADEV) 방법을 적용하여 분석한 결과 GPS 위성의 block 별로 서로 다른 특성이 보임을 확인할 수 있었다.

• Proceedings of the Optical Society of Korea Conference
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• 2003.07a
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• pp.50-51
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• 2003

본 연구에서는 레이저로 원자의 속도를 줄이고 집속하여 얻은 고밀도 저속 원자빔을 이용하여 Ramsey 신호를 얻는 원자 시계를 설계하고 제작하였다. 우선 30 Hz 수준의 Ramsey 신호 선폭을 얻기 위해 40 cm 의 Ramsey 공진기를 설계 제작하였으며 공진주파수를 측정하고, 공진주파수를 시계전이 주파수에 맞도록 튜닝(tuning) 하였다. 제작된 H-plane Ramsey 공진기를 설치할 수 있는 진공조와 정자장을 발생시키기 위한 정자장 발생장치를 설계 제작하였다. 지자장의 영향을 최소화하기 위해 자기차폐통을 설계 제작하였다. (중략)

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2005.07d
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• pp.2573-2575
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• 2005

본 논문에서는 원자 시계를 이용한 위성 시계 고장 판단 기법을 제안한다. GPS 측정치 중 위성 시계 오차 성분을 제외한 위성 궤도 오차, 이온층 지연 오차, 대류층 지연 오차, 수신기 시계 오차를 제거하여 위성 시계 오차에 의한 영향만을 검사하도록 한다. 특히 TCXO와 같은 일반적인 수신기 시계를 사용할 경우 정확한 수신기 시계 오차 크기를 추정하기 어렵기 때문에 원자 시계와 같은 정밀 신호 발생기를 이용하여 수신기 시계 오차에 의한 영향을 제거하는 방법을 제시한다. 제시한 방법은 실제 위성 시계에 이상이 발생 했을 때 수집한 데이터를 이용한 실험을 통하여 검증하도록 한다.

• Proceedings of the Optical Society of Korea Conference
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• 1988.06a
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• pp.86-97
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• 1988

상용 세슘원자시계에서 Ramsey 공진곡선을 측정하였고, 이것으로부터 세슘원자에 가해진 균일정자장(C-field)의 세기와 세슘원자빔의 속도분포를 구하였다.

• Proceedings of the Optical Society of Korea Conference
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• 2000.08a
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• pp.78-79
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• 2000

소형 루비듐 원자시계를 만들기 위해 원자에서의 CPT(coherent population trapping) 현상, 유도 라만 산란(SRS: Stimulated Raman Scattering), 루비듐 메이저 등 다양한 방법들이 소개되고 있다$^{(1, 3)}$ . 본 연구에서는 루비듐 원자 주파수 표준기를 위해 루비듐 셀을 이용한 마이크로파 주파수 표준기(즉, 원자시계)에 관한 연구를 수행하였다. 루비듐 셀을 이용한 원자시계는 가격이 저렴하고 부피가 작아 휴대용으로 적합하다. 따라서 정보통신 분야에서 동기 신호 발생기에 사용되는 등 다양한 응용분야를 갖고 있다. (중략)

• Current Industrial and Technological Trends in Aerospace
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• v.8 no.1
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• pp.77-85
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• 2010

The current GPS constellation consists of 32 Block IIA/IIR/IIR-M satellites including 12 Block IIA satellites on service over 15 years. The satellites in poor space conditions may suffer from anomalies, especially influenced by aging atomic clocks which are of importance positioning and timing. Recently, the IGS Ultra-rapid predicted products have not shown acceptably high quality prediction performance because the Block IIA cesium clocks may be easily affected by various factors such as temperature and environment. The anomalies of aging clocks involve lower performance of positioning in the GPS applications. We, thus, describe satellite clock behaviors and anomalies induced by aging clocks and their detection technologies to avoid such anomalies.