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표준단위 재정의 의미들여다보니...일상 영향없지만 과기계는 촉각
지난 2018년 11월 16일 프랑스 베유사유에서 개최된 제 26차 국제도량형총회에서 킬로그램, 암페어, 켈빈, 몰을 재정의했다.

오는 20일부터, 국제단위계(SI)의 7개 기본단위 중 4개 단위의 개정된 정의가 전세계적으로 공식 발효된다.

한국표준과학연구원(원장 박상열, 이하 'KRISS')은 지난 2018년 국제도량형총회에서 재정의된 기본단위 킬로그램(kg), 암페어(A), 켈빈(K), 몰(mol)이 오는 20일부터 정식 시행된다고 밝혔다.

다만, 단위의 변동은 과학기술 영역에서 미치는 영향은 크지만 워낙 미세한 영역에서의 변화이기에 당장 일상에 미치는 혼란은 없다.

기본단위를 재정의한 이유는 지금보다 더욱 안정적인 기준을 이용하여 보다 정확한 측정을 하기 위함이다.

질량의 단위인 킬로그램은 지난 1889년부터 백금(90%)과 이리듐(10%) 합금으로 만든 '국제 킬로그램 원기'의 질량이 정의로 활용됐다. 지금까지 각국의 표준기관들은 이 원기와 똑같은 복제품을 만들거나 구입해 킬로그램 기준으로 써 왔다. 하지만 100년 이상이 흐르면서 프랑스에 있는 원기 질량 자체가 수십 마이크로그램(㎍) 가량 변했다는 사실이 밝혀졌다. 이는 질량에 미세한 차이를 발생시켜 일상생활과 모든 산업 현장에서 이뤄지는 측정값에 대한 신뢰도를 떨어 뜨리는 결과를 초래한다.

kg부터 시계방향으로 길이(m, 미터), 시간(s, 초), 전류(A, 암페어), 열역학온도(K, 켈빈), 물질량(mol, 몰), 광도(cd, 칸델라)이다.

이에 따라, 킬로그램의 새 정의에 '플랑크 상수'라는 고정된 값과 물체 질량을 연결하는 '키블 저울'을 사용해, 킬로그램을 정확하게 정의할 수 있게 됐다. 플랑크 상수는 빛 에너지를 빛 주파수로 나눈 수치로, 중력상수처럼 언제 어디서나 같은 값을 갖는다. 키블 저울은 질량, 중력, 전기, 시간, 길이 등 수많은 측정 표준의 종합체로, 측정 불확실성 정도가 1억분의 1 수준으로 구현돼야 한다.

'절대온도'로 일컫는 켈빈 역시 물이라는 특정한 물질에 의존해 왔으나 앞으로는 볼츠만 상수를 활용한다. 측정을 통해 볼츠만 상수의 값을 구하면 그 단위에 켈빈이 포함돼 있어 수식을 통해 정확하게 켈빈을 정의할 수 있다.

암페어는 '단위 시간당 전하의 흐름'으로 새롭게 정의하고 변하지 않는 기본상수를 사용해 모호했던 정의를 없앴다. 그리고 정의에 필요한 단위들을 기존 3개에서 '초(s)' 1개로 간소화됐다.

물질량의 단위인 '몰'에 대한 정의는 킬로그램에 의존해 왔으나 '아보가드로 상수'를 명확히 규정해 척도로 활용하게 됐다. 실리콘으로 완벽한 공을 만들어 그 안의 원자 수를 세고 이를 몰의 새로운 기준으로 채택해 쓴다.

박상열 KRISS 원장은 “재정의된 단위로 인해 측정이 고도화되고 수많은 과학기술이 창출될 것”이라며 “탄탄히 다져진 기반 위의 집이 견고하듯, 단위를 새롭게 정의하고 구현하는 기술력을 갖춘 국가만이 과학기술 선진국으로 부상할 것”이라고 말했다.

최민철 기자  snews@s-news.kr

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