표준과학연구원 공식 시행 밝혀
4개 단위 한번에 재정의 처음
새롭게 정의된 킬로그램 등 4개 기본 단위가 오는 20일부터 전 세계적으로 발효된다.
16일 한국표준과학연구원에 따르면 오는 20일부터 국제단위계(SI)의 7개 기본단위 중 킬로그램(㎏), 암페어(A), 켈빈(K), 몰(mol) 등 4개 단위에 대해 개정된 정의가 공식 시행된다.
4개 단위가 한꺼번에 재정의된 것은 이번이 처음이다. 이로써 144년 전인 1875년 5월 20일 도량형의 전 세계적인 통일을 처음으로 논의한 '미터협약' 이후 모든 기본 단위가 사실상 불변의 속성을 갖게 된다. 4개 단위에는 시간이 지나도 변하지 않는 '기본상수'를 활용해 재정의됐다.
질량의 단위인 킬로그램은 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.
이에 따라, 킬로그램의 새 정의에 '플랑크 상수'라는 고정된 값과 물체 질량을 연결하는 '키블 저울'을 사용함으로써, 킬로그램을 정확하게 정의할 수 있게 됐다. 플랑크 상수는 광자(빛) 에너지를 광자 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, 볼츠만 상수를 활용했다. 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 없애고, 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 쓰기로 한 것이다.
박연규 표준연 물리표준본부장은 "4개 기본 단위의 재정의로 우리 일상에 미치는 혼란은 없다"면서 "다만 산업현장이나 실험실에서 이뤄지는 마이크로 수준의 미세연구에는 영향을 미칠 수 있다"고말했다.
대전=이준기기자 bongchu@dt.co.kr
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