공부하고 정리하고

오늘은 표준에 관해서 이야기해 보겠습니다. 일상생활에서 사용하는 단위가 어떠한 게 있죠? 시속이 얼마다 할 때 km/h 라던가 땅이 ~평이다 라던가 이러한 단위들이 사용됩니다. 하지만 미국에 가게 되면 야드나 파운드 이러한 단위들을 사용합니다. 나라마다 단위의 사용에 차이가 있는 것이지요. 이러한 이유로 국제적으로 단위를 표준화합니다. 이를 SI 단위라고 합니다. 그래서 이 단위에 관해서 이야기를 풀어보겠습니다. ㅎㅎ

단위의 사용

단위는 어떻게 사용이 되었을까요? 아주 옛날 사람들은 단위의 개념이 없었겠죠. 하지만 역사적으로 보았을 때 단위의 사용은 문명의 발생과 아주 관련이 높습니다. 계급이 존재하지 않고 농경이라는 것을 하지 않을 때는 필요가 없었지만, 문명이 발생하여 계급이 생기고 농경사회가 시작되면서 농경지를 구획할 때 사람들은 자신들의 것을 정확히 구분하기 위해 표준이 될 수 있는 단위를 사용하게 됩니다. 또한 서로 생산한 것을 교환하기 위해서는 가치를 판단할 기준도 필요했습니다. 이렇게 단위를 사용하게 됩니다.

단위 표준화의 중요성

이렇게 각각의 나라들은 자기들만의 단위를 개발하게 됩니다. 가장 처음 사용한 단위들은 길이, 부피 등을 재는 도량형에서 시작하였지만 시간이 흘러 여러 단위들이 나오게 됩니다. 하지만 산업화가 되고 현재와 같은 세계화의 시점에서는 단위 표준화는 매우 중요한 문제 중에 하나입니다. 두가지 예를 살펴보겠습니다.

-김리 글라이더 사건-

1983년 7월 22일 엔진이 모두 꺼진 상태로 비행기 하나가 비상착륙을 합니다. 이 비행기는 갑자기 연료가 떨어져서 비상착륙을 했다고 합니다. 연료가 새버린 걸까요? 정답은 아닙니다. 이 비행기는 최초로 파운드법이 아닌 미터법을 사용하여 제작한 비행기라고 합니다. 하지만 미터법으로 계산해서 넣어달라고 한 연료를 잘 못 해서 숫자만 보고 그 숫자만큼의 파운드로 넣었다고 합니다. 그래서 비행중 원래 연료양보다 부족하여 엔진이 꺼지는 상황이 발생했고 비상착륙을 하게 되었다고 합니다.

-화성 기후 궤도선-

약 1300억 원의 돈을 들여 만든 화성의 계절, 기후, 물과 이산화탄소의 존재, 기후 변화 등을 연구하기 위해 제작하여 우주로 보냅니다. 하지만 비행 중 궤도 진입을 위해 정보를 송신하였는데 네비게이션이 오작동을 일으키고 원래 예상 궤도로 진입을 못 하고 화성대기로 인해 공기 저항으로 파괴가 되어버립니다. 이유는 록히드 마틴사가 로켓 분사에 필요한 충 운동량 변화를 파운드 단위로 계산하여 보냈고 NASA 측은 미터법으로 제작한 로켓에 이 숫자를 그대로 집어넣은 것입니다. 아주 작은 실수였습니다. 한 가지 단위변환을 안 한 것이지요. 이 하나의 실수로 우주선은 사라지게 됩니다.

표준화 단위

국제적으로 여러 나라가 사용하는 단위를 국제단위로 인정하고 사용하는데 여기에는 7가지의 SI단위가 있습니다.
길이, 질량, 시간, 전류, 온도, 몰질량, 광도가 해당합니다. 각각의 단위는 어떠한 값으로 표준이 되어 있는지 한 번 보겠습니다.

-길이 : 미터(m) : 1m는 빛이 진공에서 1/299.792,458초 동안 진행한 경로의 길이

-질량 : 킬로그램(kg) : 국제 킬로그램 윈기를 사용(1kg 모델이 제작되어 있고 이를 표준으로 정함)

-시간 : 초(s) : 1초는 온도가 0K인 세슘-133 원자의 바닥 상태에 있는 두 초미세 준위 사이의 전이에 대흥하는 복사선의 9,192,631,770주기의 지속 시간

-전류 : 암페어(A) : 1A는 무한히 길고 무시할 수 있을 만큼 작은 원형 단면적을 가진 두 개의 평행한 직선 도체가 진공 중에서 1미터의 간격으로 유지될 때, 두 도체 사이에 미터당 2×10-7 뉴턴의 힘을 생기게 하는 일정한 전류

-온도 : 켈빈(K) : 물의 삼중점의 열역학적 온도의 1/273.16

-몰질량 : 몰(mol) :1몰은 바닥 상태에 정지하여 있고 속박되어 있지 않은 탄소-12의 0.012kg에 있는 원자의 개수와 같은 수의 구성요소를 포함한 어떤 계의 몰질량(c-12를 기준으로 한다)

-광도 : 칸델라(cd) :1 칸델라는 540×1012 헤르츠인 단색광을 방출하는 광원의 복사도가 어떤 주어진 방향으로 스테라디안당 1/683와트일 때 이 방향에 대한 광도

이 표준 단위들로부터 유도단위를 구해 주파수, 힘, 에너지, 전하량, 섭씨, 화씨 등이 나오게 됩니다. 그래서 가장 기본 단위들이라고 생각하시면 됩니다.

오늘은 단위의 중요성과 가장 기본이고 표준인 SI 단위가 어떠한 값으로 정해져 있는지 간단히 소개하였습니다.

-이미지 출처-

1. https://www.alcohol.org.nz/help-advice/standard-drinks
2. https://standard.go.kr/KSCI/portalindex.do
3. https://www.hotelschoolmaastricht.nl/
4. http://www.cbc.ca/news/canada/manitoba/gimli-glider-not-sold-at-ontario-auction-1.1394807
5. https://www.jpl.nasa.gov
6. http://scienceon.hani.co.kr/61981
7. https://www.bipm.org/en/measurement-units/rev-si/
8. http://www.kriss.re.kr/introduce/view.do?pg=vision_strategy