윤초 보존의 난관과 미래 예측

초록

본 논문은 1962년부터 2006년까지의 IERS 지구 자전 데이터에 내재된 주기적 변동성을 분석하고, 이를 기반으로 ΔT를 2035년까지 외삽한다. 외삽 결과와 IERS의 2012년까지의 예측값을 비교한 결과, 2006년부터 2024년 사이에는 음의 윤초가 단 한 번만 삽입될 것으로 예상된다.

상세 분석

본 연구는 윤초 삽입 여부를 장기적으로 예측하기 위해 지구 자전 속도 변화에 내재된 주기적 요인을 정량화하는 데 초점을 맞추었다. 먼저 IERS(International Earth Rotation and Reference Systems Service)에서 제공한 1962.15 ~ 2006.95 구간의 ΔT(UT1‑UTC 차이) 데이터를 수집하였다. 이 데이터는 대기·해양·조석 등 다양한 물리적 요인에 의해 발생하는 복합적인 변동을 포함하고 있다. 저자는 기존 연구에서 제시된 주요 주기성(연간, 14개월, 18.6년 등)을 푸리에 변환 및 최소자승법을 이용해 파라미터화하였다. 특히, 18.6년 주기의 조석 효과와 11년 태양 활동 주기를 별도로 분리하여 모델에 포함시켰으며, 비주기적 장기 추세는 2차 다항식으로 근사하였다.

모델 파라미터 추정 후, 2006년 이후의 ΔT를 2035년까지 외삽하였다. 외삽 과정에서는 각 주기성 성분의 위상과 진폭이 시간에 따라 변할 가능성을 고려해, 최근 10년 구간(1996‑2006)의 최신 파라미터를 가중 평균으로 적용하였다. 또한, 외삽 결과의 불확실성을 평가하기 위해 몬테카를로 시뮬레이션을 수행했으며, 각 시뮬레이션에서 노이즈 레벨을 관측된 잔차의 표준편차와 동일하게 설정하였다.

외삽된 ΔT와 IERS가 2012년까지 제공한 공식 예측값을 직접 비교하였다. 두 시계열은 2006‑2024 구간에서 큰 차이를 보이지 않았으며, 특히 ΔT가 -0.9 초를 하회하는 시점이 2023년 초에 도달한다는 점에서 음의 윤초 삽입 가능성을 시사한다. 그러나 2025년 이후에는 모델 불확실성이 급격히 확대되어, 추가 윤초 삽입 여부를 확정하기 어렵다.

연구자는 이러한 결과가 실제 윤초 운영 정책에 미치는 함의를 논의한다. 현재 국제 협의체는 윤초 삽입을 6개월마다 검토하지만, 예측 오차가 커짐에 따라 사전 경보 기간을 연장하거나, 보다 정교한 실시간 관측망을 구축할 필요가 있다. 또한, 주기성 모델 자체가 지구 내부·외부 요인의 비선형 상호작용을 완전히 포착하지 못한다는 한계도 지적한다. 따라서 향후 연구에서는 인공위성 레이저 거리 측정(LR) 데이터와 기후 모델을 결합한 다중모델 접근법이 요구된다.