킬로그램
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킬로그램(틀:문화어, 틀:Llang[참고 1])은 SI 단위계에서 사용하는 질량의 기본 단위로 기호는 kg이다.
국제 단위계의 기본단위 가운데 질량의 단위인 킬로그램만이 역사적인 이유로 그 명칭이 접두어를 포함하고 있다. 질량 단위의 십진 배수 및 분수에 대한 명칭 및 기호는 단위 명칭 “그램”에 접두어 명칭을 붙이고 단위기호 “g”에 접두어 기호를 붙여서 사용한다.
국제 표준원기에 의한 정의
킬로그램은 다음과 같이 국제 킬로그램 원기로 정의되는 단위이다. 백금-이리듐으로 만들어진 국제 킬로그램 원기는 1889년 제1차 국제도량형총회에서 지정한 상태 하에 국제도량형국(BIPM)에 보관되어 있는데 당시 국제도량형총회는 국제원기를 인가하고 다음과 같이 선언하였다. 틀:인용문
질량의 크기를 결정하는 표준물체로 국제도량형총회에서 지정된 킬로그램원기(백금 90％, 이리듐 10％)가 사용되며, 이 원기의 질량을 1kg으로 정하여 질량을 비교하는 질량의 표준단위로 사용한다.
새로운 표준 정의에 관한 논의
종전 킬로그램의 정의는 1901년 3차 국제도량형총회(CGPM)가 정한 "kg은 질량의 기본 단위이며 그 질량은 국제 킬로그램원기의 질량과 같다"는 정의에 따른다. 이에 따라 프랑스 파리 근교의 세브르 국제도량형국(BIPM) 금고에는 가로·세로 각 3.9cm 크기의 1kg 원기 원통이 보관되어 있다. 종전에는 7개의 SI 기본 단위 가운데 시간(s)·길이(m)·전류(A)·온도(K)·몰(mol)·광도(cd) 등 6개 단위는 모두 물리적 원리를 바탕으로 정의되어 있는데 반하여, 질량(kg)만이 유일하게 인공적으로 만든 원기를 표준으로 삼고 있었다.
하지만, 인공적으로 만든 원기를 표준으로 삼을 경우 인공 원기의 물리적 특성이 변할 수 있다는 문제점이 발생한다. 1kg의 기준이 바뀌면 질량과 관련된 물리량의 정의도 덩달아 바뀌게 된다. 실제로 국제도량형국(BIPM)은 2007년 "kg 원기의 질량이 50㎍(마이크로그램) 줄었다."고 밝힌 적이 있다.[1][2] 과학자들이 kg의 정의를 재정립하려는 이유가 바로 여기에 있었다.
인공적으로 만든 인공 원기를 대체하여 kg 표준을 재정립하기 위해 국가간에도 '1kg 표준 정의'를 두고 치열한 대립이 발생하였다.[2] 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 다음의 두 가지 방식으로 kg의 정의를 재정립하려는 국제적인 움직임이 있었다. 첫째, 1kg짜리 실리콘 구를 만든 뒤 그 안에 있는 원자 수를 세어 이를 질량으로 환산하는 일명 '아보가드로 프로젝트(Avogadro project)' 방식과 둘째, 플랑크 상수를 사용하여 전기력을 중력으로 환산하는 소위 '와트 저울(Watt balance)' 방식으로 kg을 재정의하는 방안 등이 논의되었다.[1][2] 한국은 미국, 프랑스 등이 연구하고 있는 '와트 저울' 방식을 지지하였다.[3]
킬로그램의 새로운 정의
2011년 10월 21일, 프랑스 파리 근교에서 열린 제24차 국제도량형총회(CGPM)에서는 120년 이상 킬로그램의 정의로 사용된 '국제 킬로그램 원기(原器)'를 폐지하고, 새로운 정의를 도입한다는 방침을 정했다.[4] 2018년 11월 16일 제26차 국제도량형총회(CGPM)에서[5] 아래와 같이 재정의 되었다.[6] 새로운 정의는 세계 측정의 날인 2019년 5월 20일부터 발효되었다.[5]
새 정의는 질량-에너지 등가 원리를 바탕으로 하고 있어 물질적인 표준 원기 없이 kg의 정의가 가능하다.[6]
이러한 단위로 정의하면, kg은 다음과 같이 공식화된다.
이러한 정의는 일반적으로 종전의 정의와 일관성이 있어서, 새로운 1 킬로그램의 질량은 1 리터 물의 질량의 30 ppm의 범위 이내에 있다.[7]
SI 배수
SI 접두어는 두 개 이상이 연속해서 붙여질 수 없기 때문에, 접두어 사용시에는 이미 접두어가 붙은 단어인 ‘킬로그램’ 대신 ‘그램’이 사용된다.[8] 예를 들어, 킬로그램의 백만분의 일은 1 µkg (마이크로킬로그램)이 아닌 1 mg (밀리그램)이다.
같이 보기
각주
주해
- ↑ “kilogram”이라는 철자는 국제 도량형국 및 미국 표준 기술 연구소, 영국 국립도량형국(National Measurement Office), 캐나다 국립연구소(National Research Council Canada), 오스트레일리아 국립도량형연구소(National Measurement Institute)에서 채택한 현대식 표기법이다.
출처
- ↑ 1.0 1.1 질량의 단위 ‘㎏’ 기준 물체 퇴출된다
- ↑ 2.0 2.1 2.2 美-獨 ‘1kg 표준정의’ 전쟁
- ↑ 한국표준과학연구원장 인터뷰
- ↑ 틀:뉴스 인용
- ↑ 5.0 5.1 ‘불변의 단위’ 시대 열린다…질량 등 4개 단위 재정의, 한겨레, 2018년 11월 16일
- ↑ 6.0 6.1 The world just redefined the kilogram, Vox, 2018 Nov 16
- ↑ 물의 밀도는 3.984 °C에서 0.999972 g/cm³이다. See 틀:서적 인용
- ↑ 틀:언어링크 NIST: SI prefixes (link to Web site).